一种改性聚偏氟乙烯油水分离膜及其在污水处理中的用途制造技术

本发明专利技术公开了一种改性聚偏氟乙烯油水分离膜及其在污水处理中的用途，涉及高分子材料技术领域。该油水分离膜包括改性聚偏氟乙烯；上述改性聚偏氟乙烯，具体为以聚偏氟乙烯为分子骨架，亲水性单体作为修饰化合物对骨架进行接枝得到的高分子聚合物；上述亲水性单体至少包括苯磷硫胺；上述亲水性单体与分子骨架间通过自由基聚合反应连接。本发明专利技术制得的油水分离膜孔隙率高，力学性能显著提升；且具有更加优异的油水分离能力，抗污染能力进一步提升；同时膜的运行稳定性增强，使用寿命延长。使用寿命延长。使用寿命延长。

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚偏氟乙烯油水分离膜及其在污水处理中的用途


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种改性聚偏氟乙烯油水分离膜及其在污水处理中的用途。

技术介绍

[0002]膜技术被称为“21世纪的水处理技术”，对减少环境污染的作用显著增强，已经在化工、能源、医药、电子等行业逐渐发挥了它的技术优势。膜技术用于处理乳化油废水，有着独特的技术优势：通过选择适当的膜材料和组件形式，不需调整pH值和前处理；无需破坏乳化液，降低了运行成本。然而，膜技术用于乳化油废水处理的应用效率一直受到膜污染这一瓶颈问题的严重制约，通量衰减严重，无法满足实际油水分离操作的需要。膜污染主要是由于油滴在膜表面和膜孔表面的吸附、沉积及膜孔堵塞、浓差极化现象造成的。因此，抗油污染的分离膜研究的主要目标是抑制通量衰减严重在膜表面吸附、聚并、迁移。
[0003]通过对膜表面亲水改性来改善膜的抗污染性质已经成为一种必然的趋势，目前常用的方法有共混两亲性聚合物制膜，膜表面涂覆以及膜表面接枝等技术。但由于材料相容性、涂层的化学稳定性以及操作步骤过于繁琐等问题，仍然停留在实验室研究阶段。因此，开发具有规模化制备前景的新型油水分离膜材料成为势在必行的工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种改性聚偏氟乙烯油水分离膜及其在污水处理中的用途，该油水分离膜孔隙率高，力学性能显著提升；且具有更加优异的油水分离能力，抗污染能力进一步提升；同时膜的运行稳定性增强，使用寿命延长。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种改性聚偏氟乙烯，包括：以聚偏氟乙烯为分子骨架，亲水性单体作为修饰化合物对骨架进行接枝得到的改性聚偏氟乙烯；上述亲水性单体至少包括苯磷硫胺；上述亲水性单体与分子骨架间通过自由基聚合反应连接。本专利技术采用自由基聚合反应，将苯磷硫胺接枝到聚偏氟乙烯上，得到改性聚偏氟乙烯；再基于共混改性方法，利用有机
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无机复合纳米材料原位对油水分离膜进行改性，能够有效提升膜的孔隙率，改善其孔结构，进而提升膜的渗透性，且显著提升了膜的拉伸强度，改善膜的力学性能；同时，通过改善膜表面的亲水性能，能够同步提升膜抗污染性能与膜通量，其截留率和恢复率显著增加，避免了后处理过程导致的堵孔现象对膜分离性能的影响；且使油水分离膜具有稳定持续的抗污染性能。本专利技术所制备的油水分离膜合成方法简单、结构可控，易于在现有的滤膜生产设备上实现规模化以及工业化生产，且无需对现有的工作设备进行改造。
[0006]优选地，改性聚偏氟乙烯的接枝率为14.6~20.8%。
[0007]上述改性聚偏氟乙烯的制备方法，包括：
S1：取聚偏氟乙烯粉加入浓度为9~12wt%的氢氧化钾溶液中，75~85℃下反应30~40min，聚偏氟乙烯粉由白色变为红棕色，接着用去离子水清洗多次，置于110~120℃真空烘箱中干燥得到碱化聚偏氟乙烯；S2：取碱化聚偏氟乙烯加入DMF，65~70℃下搅拌溶解，然后加入苯磷硫胺和AIBN，氮气气氛下回流反应8~10h；接着加入甲醇析出产物，去离子水冲洗多次，除去残余的溶剂、未反应的单体及均聚物，70~80℃下真空干燥即得改性聚偏氟乙烯；优选地，步骤S1中聚偏氟乙烯粉与氢氧化钾溶液的固液比为1g：10~15mL；步骤S2中碱化聚偏氟乙烯、苯磷硫胺和AIBN的质量比为1：1.1~2：0.04~0.05。
[0008]一种油水分离膜，包括：上述的改性聚偏氟乙烯。
[0009]优选地，油水分离膜组分还包括聚偏氟乙烯、多巴胺和二氧化钛。
[0010]优选地，油水分离膜组分还包括洋蓟素和/或维生素E醋酸酯。
[0011]上述油水分离膜的制备方法，包括：上述油水分离膜采用非溶剂致相转化法制备而得。
[0012]具体地，上述油水分离膜的制备方法，包括：取改性聚偏氟乙烯加入NMP中，室温下超声分散处理1~2h，加入聚偏氟乙烯和多巴胺，60~70℃下搅拌20~24h，混合均匀得到铸膜液，然后在剧烈搅拌的条件下缓慢滴加Ti
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BALDH/NMP（v/v，1：1~1.2）混合溶液，并保持60~70℃水浴下搅拌6~8h；之后常温静置脱泡，调节刮膜机刮刀厚度为200~300μm，将铸膜液匀速刮涂在PET无纺布上，空气中水平静置20~40s后浸入30~35℃恒温凝固浴中8~10min，经相转化成膜；然后在去离子水中浸泡12~16h，即得油水分离膜。
[0013]优选地，铸膜液中改性聚偏氟乙烯的浓度为2.4~3.6wt%，聚偏氟乙烯浓度为8.6~10.4wt%；多巴胺浓度为0.5~0.8wt%；Ti
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BALDH加入浓度为0.4~0.8wt%。
[0014]更优选地，铸膜液中还加入洋蓟素和/或维生素E醋酸酯；其中，洋蓟素的加入浓度为0.2~0.5wt%；维生素E醋酸酯的加入浓度为0.3~0.6wt%。本专利技术在油水分离膜的制备过程中加入洋蓟素和/或维生素E醋酸酯，能够有效提升油水分离膜的膜通量、截留率以及恢复率，显著增强膜的油水分离能力和抗污染性能；且增加膜的使用稳定性，有效延长其使用寿命；同时，在一定程度上能够影响钛前驱体在铸膜液中原位矿化形成杂化纳米粒子，改善其在膜基质中的分布均匀性，进而抑制纳米粒子在制膜过程中的团聚和界面相容性差的问题，降低界面因缺陷引起的机械性能的损失，尤其在洋蓟素存在的条件下，能够改善其孔径结构，提升孔隙率，且进一步增强膜的力学性能。且洋蓟素和维生素E醋酸酯同时使用时，对膜的力学性能、油水分离能力、抗污染性能以及使用稳定性增强效果更佳。
[0015]优选地，油水分离膜对乳化油的截留率＞96%，通量衰减＜12％，恢复率＞88%；更优选地，油水分离膜对乳化油的截留率＞99%，通量衰减＜10％，恢复率≥93%。
[0016]本专利技术还公开了上述改性聚偏氟乙烯在制备污水处理材料中的用途。
[0017]本专利技术又公开了上述油水分离膜在海洋溢油污染修复或生活废水处理或工业生产废水处理中的用途。
[0018]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过自由基聚合反应将苯磷硫胺接枝到聚偏氟乙烯上，再应用于油水分离膜的制备，有效提升了膜的孔隙率，其力学性能得到改善；同步提升了膜抗污染性能与膜通
量，且油水分离膜具有更稳定持续的抗污染性能。此外，本专利技术在油水分离膜的制备过程中加入洋蓟素和/或维生素E醋酸酯，能够有效提升油水分离膜的膜通量、截留率以及恢复率，显著增强膜的油水分离能力和抗污染性能；且增加膜的使用稳定性，有效延长其使用寿命；尤其在洋蓟素存在的条件下，能够提升孔隙率，进一步增强膜的力学性能。同时洋蓟素和维生素E醋酸酯复配使用时，对膜的力学性能、油水分离能力、抗污染性能以及使用稳定性增强效果更佳。本专利技术制备得到的油水分离膜，合成方法简单、结构可控，易于在现有的滤膜生产设备上实现规模化以及工业化生产，且无需对现有的工作设备进行改造。
[0019]因此，本专利技术提供了一种改性聚偏氟乙烯油水分离膜及其在污水处理中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性聚偏氟乙烯，包括：以聚偏氟乙烯为分子骨架，亲水性单体作为修饰化合物对骨架进行接枝得到的改性聚偏氟乙烯；所述亲水性单体至少包括苯磷硫胺；所述亲水性单体与分子骨架间通过自由基聚合反应连接。2.根据权利要求1所述的一种改性聚偏氟乙烯，其特征在于：所述改性聚偏氟乙烯的接枝率为14.6~20.8%。3.一种油水分离膜，包括：权利要求1所述的改性聚偏氟乙烯。4.根据权利要求3所述的一种油水分离膜，其特征在于：所述油水分离膜组分还包括聚偏氟乙烯、多巴胺和二氧化钛。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，徐开达，周永东，蒋日进，
申请(专利权)人：浙江省海洋水产研究所，
类型：发明
国别省市：