一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法，PVDF薄膜由PVDF粉末原料溶解在良性溶剂中制成重量体积浓度为10～20％的PVDF溶液，经过平板刮膜制成PVDF薄膜，PVDF薄膜在室温、0.1MPa的压力下的纯水渗透通量为1100

【技术实现步骤摘要】
一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于PVDF薄膜制备
，涉及一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚偏二氟乙烯(简称PVDF)是制造超滤和微超滤膜最常用的材料之一，这是因为它非常理想的性能，如高化学稳定性和热稳定性，优异的机械强度，最重要的是它能够承受氯消毒，使其成为最适合应用于废水处理的材料之一。
[0003]尽管有许多优点，PVDF膜仍面临着一些挑战，如低渗透通量和高污染。典型的商用超滤PVDF膜的纯水渗透通量小于150LMH bar
‑1，孔径约为0.03um。因此，当使用PVDF膜处理大量的给水时，需要较大的膜面积来补偿低渗透通量，这将导致更多的占用面积需求，因此，将增加安装和维护成本。
[0004]低渗透通量的商业PVDF膜大多数是通过NIPS、TIPS或两种组合制备的。此外，这些制造技术也进行了许多改进，但在保持排斥性能的同时，只能略微提高渗透性能。采用冷冻结晶扩散法制备PVDF薄膜工艺简单，所制备的纯PVDF薄膜在保持原有孔径大小的情况下，能够获得超高的渗透通量(＞1000LMH bar
‑1)。
[0005]在多孔材料的生产中，通常使用一种简单的冷冻干燥方法，该方法利用随机定向的溶剂晶体作为模板，在多孔材料中产生微米级的流动通道(或孔)。人们已经尝试通过这种方法生产膜。然而，由于缺乏有效的控制溶剂晶体的大小和取向的方法，这些尝试未能产生膜孔径小于250nm。
[0006]原则上，如果在溶剂结晶时聚合物溶质显著富集，则只要能在聚合物溶液中建立一个定向的聚合物浓度梯度，就会阻碍溶物晶体的生长。选择一种熔点仅略低于室温的溶剂可以满足这一要求。当含有溶剂的聚合物铸膜液从一侧单向冷却到远低于溶剂冰点的温度时，聚合物铸膜液中将形成温度梯度，足够的聚合物溶质可以随着溶剂的成核/结晶扩散到冷端，并填充到溶剂晶体之间的空间，从而在空间上阻碍溶剂晶体的团聚保持其小尺寸，形成最终膜结构由紧密的分离层和多孔的支撑层组成，支撑层具有相互连接的微孔道，保证了PVDF薄膜的高通量。针对在相分离早期中止铸膜液中溶剂晶体生长的问题，本专利技术提出一种单向冷却聚合物铸膜液，将溶剂冷冻成晶体，然后将溶剂晶体浸出后作为孔隙模板的制备高通量PVDF薄膜的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的商用PVDF薄膜的低水通量的问题。
[0008]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种水处理用PVDF薄膜，所述PVDF薄膜由PVDF粉末原料溶解在良性溶剂中制成重量体积浓度为10～20％的PVDF溶液，经过平板刮膜制成PVDF薄膜，所述PVDF薄膜在室温、0.1MPa的压力下的纯水渗透通量为1100
‑
7000LMH bar
‑1，所述PVDF薄膜在1.0g.l
‑1BSA交叉流过滤单元下截留率为52.19％
‑
88.57％，所述PVDF薄膜的平均孔径为28
‑
35nm，所述PVDF薄膜的拉伸强度为3
‑
5MPa。
[0009]在上述的一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法中，一种水处理用PVDF薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1：将PVDF粉末原料溶解在良性溶剂中制成重量体积浓度为10～20％的PVDF溶液，其中PVDF的重量体积为10～20％，良性溶剂所占体积百分比为80～90％；
[0011]S2：制备的PVDF溶液进行加热，控制温度为50～70℃，使PVDF达到完全溶解；加热搅拌，确保获得均匀的PVDF溶液；将铸膜液置于真空干燥箱中，连接真空泵，抽气，消除溶液中的空气，提高PVDF铸膜液的致密性；
[0012]S3：将PVDF溶液铸造在一定厚度的铸件板上，然后单向冷却到预先确定的温度，去除溶剂制备出PVDF膜。
[0013]在上述的一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法中，所述步骤S2的具体方法为：
[0014]处理好的PVDF溶液用刮刀将其涂抹在铸造板上，然后在一定温度下单向冷却，固化好的铸膜液平整贴合在铸造板上，浸在凝固浴中，浸出溶剂分子，剥离获得制备好的PVDF薄膜。
[0015]在上述的一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法中，所述良性溶剂包括：N，N
‑
二甲基甲酰胺、N，N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或几种的组合。
[0016]在上述的一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法中，所述PVDF薄膜的厚度为1～200um，优选的，所述PVDF薄膜的厚度为100～170um。
[0017]与现有技术相比，本专利技术一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法的优点为：本专利技术采用低冰点溶剂溶解PVDF，通过快速单向冷却在铸膜液相分离过程中冻结溶剂晶体，形成具有高水通量的PVDF薄膜，制备方法工艺简单，操作方便，所制备的高水通量PVDF薄膜具有机械强度高，孔隙率高，孔径分布窄，高化学稳定性和高热稳定性，可用于水处理的超滤PVDF薄膜。
附图说明
[0018]图1是实施例中制备的PVDF薄膜的SEM图。
[0019]图2是实施例1
‑
4中制备的PVDF薄膜的孔径分布。
具体实施方式
[0020]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0021]如图1和图2所示，本专利技术一种水处理用PVDF薄膜及其制备方法，PVDF薄膜由PVDF粉末原料溶解在良性溶剂中制成重量体积浓度为10～20％的PVDF溶液，经过平板刮膜制成PVDF薄膜，PVDF薄膜在室温、0.1MPa的压力下的纯水渗透通量为1100
‑
7000LMH bar
‑
1，PVDF薄膜在1.0gl
‑
1BSA交叉流过滤单元下截留率为52.19％
‑
88.57％，PVDF薄膜的平均孔径为28
‑
35nm，PVDF薄膜的拉伸强度为3
‑
5MPa。
[0022]一种水处理用PVDF薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0023]S1：将PVDF粉末原料溶解在良性溶剂中制成重量体积浓度为10～20％的PVDF溶
液，其中PVDF的重量体积为10～20％，良性溶剂所占体积百分比为80～90％；
[0024]S2：制备的PVDF溶液进行加热，控制温度为50～70℃，使PVDF达到完全溶解；加热搅拌，确保获得均匀的PVDF溶液；将铸膜液置于真空干燥箱中，连接真空泵，抽气，消除溶液中的空气，提高PVDF铸膜液的致密性；
[0025]S3：将PVDF溶液铸造在一定厚度的铸件板上，然后单向冷却到预先确定的温度，去除溶剂制备出PVDF膜。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水处理用PVDF薄膜，其特征在于，所述PVDF薄膜由PVDF粉末原料溶解在良性溶剂中制成重量体积浓度为10～20％的PVDF溶液，经过平板刮膜制成PVDF薄膜，所述PVDF薄膜在室温、0.1MPa的压力下的纯水渗透通量为1100
‑
7000LMH bar
‑1，所述PVDF薄膜在1.0g.l
‑1BSA交叉流过滤单元下截留率为52.19％
‑
88.57％，所述PVDF薄膜的平均孔径为28
‑
35nm，所述PVDF薄膜的拉伸强度为3
‑
5MPa。2.一种水处理用PVDF薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将PVDF粉末原料溶解在良性溶剂中制成重量体积浓度为10～20％的PVDF溶液，其中PVDF的重量体积为10～20％，良性溶剂所占体积百分比为80～90％；S2：制备的PVDF溶液进行加热，控制温度为50～70℃，使PVDF达到完全溶解；加热搅拌，确保获得均匀的PV...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炉青，张甫，张书香，张亚彬，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：