一种基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜、制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于膜表面改性技术领域，公开了一种基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜、制备方法及其应用，该方法包括以下步骤：以疏水PVDF膜为基底膜，在所述基底膜上通过抽滤负载一层炭黑；将抽滤后的基底膜浸入(1H,1H,2H,2H)

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及膜表面改性
，具体涉及一种基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着世界范围内人口迅速增长、各国工业化迅猛推进和人类可利用淡水资源污染加剧，水资源短缺危机日渐浮现。为了解决目前的情况，充分利用各种水体进行处理，如海水淡化、废水处理回用甚至高盐废水处理回用，已然成为了必然的趋势。现有技术中处理高盐废水的常规方法有物化处理、生物处理和膜分离等。在膜分离技术中，较为普遍采用的技术如纳滤(NF)和反渗透(RO)显示出稳定的去除性能；然而，NF或RO需要由高压驱动，在运行过程中会消耗大量的能源，此外，较高的操作压力也会加剧膜污染的程度。作为一种将蒸馏和膜分离相结合的新技术，膜蒸馏(MD)可以通过同时进行传质和传热使蒸汽通过疏水微孔膜进行热驱动传递，MD不仅具有占地面积小、低能耗等优点，还可以充分利用工业废水余热产生高质量的水，因此是一种脱盐或高盐废水处理过程中值得研究的技术。然而，由于废水组成成分复杂，膜的抗污染性以及疏水耐久性面临着巨大的挑战。
[0003]为了保证疏水膜长期运行过程中的通量和出水质量的稳定，许多的疏水无机材料，如疏水二氧化硅(SiO2)、疏水二氧化钛(TiO2)等纳米粒子被用来提高膜的疏水性，或者进行低表面能化学改性以提高MD反应中膜的性能，但在长期的MD过程中，污染物会不可避免地在膜表面堆积，堵塞膜孔，进而导致通量下降；而若是采用单一的低表面能化学改性方法，有望实现通量的大幅度提高，但是膜的抗污染性则有待提高。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜及其制备方法，以及用于改进疏水膜在MD长期运行中的通量以及抗污染性能，以解决上述问题。
[0005]本专利技术实现上述目的，采用以下技术方案来实现：
[0006]一种基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、以疏水PVDF膜为基底膜，在所述基底膜上通过抽滤负载一层炭黑；
[0008]S2、将步骤S1抽滤后的基底膜浸入(1H,1H,2H,2H)
‑
全氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，干燥后制得。
[0009]优选的，所述疏水PVDF膜的孔径为0.22μm。
[0010]优选的，所述(1H,1H,2H,2H)
‑
全氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中所述(1H,1H,2H,2H)
‑
全氟癸基三乙氧基硅烷的体积百分比为15％。
[0011]优选的，步骤S2所述干燥的温度为60℃，干燥时间12h。
[0012]本专利技术的目的之二在于提供一种基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜，所述改性超疏水膜由前述制备方法制备得到。
[0013]本专利技术的目的之三在于提供一种所述基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜的应用，具
体是应用在膜蒸馏中。
[0014]本专利技术的有益效果为：
[0015]本专利技术采用真空辅助组装及湿法改性相结合的方法对疏水聚偏二氟乙烯基底膜进行改性，通过抽滤负载炭黑层，对疏水聚偏二氟乙烯膜表面进行覆盖，以减小膜孔并增加对低表面能化学改性物质的吸附作用，然后通过浸泡(1H,1H,2H,2H
‑
)全氟癸基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液降低膜的表面化学能，制备得到具有超疏水性、结构稳定的改性超疏水膜，所述改性超疏水膜在各种MD过程中具有良好的应用前景，其能够有效地将污染物截留在膜表面，阻止污染物透过膜，从而有效的增强了膜的抗污染性能。此外，所述改性超疏水膜对不同浓度NaCl溶液的膜蒸馏可以一直保持着较高的通量，因此改性过程还能有效的提高膜的通量。所述改性超疏水膜对低龄垃圾渗滤液也具有良好的处理效果。
附图说明
[0016]利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例所述疏水PVDF膜的SEM图；
[0018]图2是本专利技术实施例所述C
‑
PVDF膜的SEM图；
[0019]图3是本专利技术实施例所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜的SEM图；
[0020]图4是本专利技术实验例所述膜蒸馏装置的结构示意图；
[0021]图5是本专利技术实验例所述疏水PVDF膜与所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜处理NaCl(1.5wt％)溶液的通量变化曲线图；
[0022]图6是本专利技术实验例所述疏水PVDF膜与所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜处理NaCl(3.5wt％)溶液的通量变化曲线图；
[0023]图7是本专利技术实验例所述疏水PVDF膜与所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜处理NaCl(5.5wt％)溶液的通量变化曲线图；
[0024]图8是本专利技术实验例所述疏水PVDF膜与所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜处理NaCl(1.5wt％)溶液的纯水侧电导率变化曲线图；
[0025]图9是本专利技术实验例所述疏水PVDF膜与所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜处理NaCl(3.5wt％)溶液的纯水侧电导率变化曲线图；
[0026]图10是本专利技术实验例所述疏水PVDF膜与所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜处理NaCl(5.5wt％)溶液的纯水侧电导率变化曲线图；
[0027]图11是本专利技术实验例所述疏水PVDF膜与所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜处理垃圾渗滤液的膜蒸馏通量变化曲线图；
[0028]图12是本专利技术实验例所述疏水PVDF膜与所述疏水F
‑
C
‑
PVDF膜处理垃圾渗滤液的纯水侧电导率变化曲线图。
具体实施方式
[0029]结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。
[0030]实施例
[0031]参见附图1
‑
12，本专利技术的实施例提供的基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜，其制备方法包括以下步骤：
[0032]S1、将50mL 2.3wt％的炭黑水溶液抽滤到疏水PVDF膜(孔径0.22μm，直径50mm，海盐新东塑化科技有限公司)上，先用纯水冲洗再用无水乙醇冲洗，各3遍，得到C
‑
PVDF膜；
[0033]S2、将所述C
‑
PVDF膜的炭黑面朝上置于抽滤装置中，待膜上的无水乙醇蒸发干后，在抽滤杯中倒入2mL的15％(v/v)的(1H,1H,2H,2H)
‑
全氟癸基三乙氧基硅烷/无水乙醇溶液，并用保鲜膜对抽滤杯口进行密封，使得C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以疏水PVDF膜为基底膜，在所述基底膜上通过抽滤负载一层炭黑；S2、将步骤S1抽滤后的基底膜浸入(1H,1H,2H,2H)
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全氟癸基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，干燥后制得。2.根据权利要求1所述的基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜的制备方法，其特征在于，所述疏水PVDF膜的孔径为0.22μm。3.根据权利要求1所述的基于聚偏氟乙烯的改性超疏水膜的制备方法，其特征在于，所述(1H,1H,2...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊竹，赖巧云，杨洋，瞿芳术，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：