疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及微孔滤膜材料技术领域，本发明专利技术公开了疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜的制备方法。本发明专利技术以聚偏二氟乙烯为主，在不改变膜本质不变情况，加入了聚氯乙烯和聚间苯二甲酰间苯二胺制备的疏水滤膜作为疏水层，然后在平板滤膜表面构建了一层以MOF颗粒和磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯紫外接枝聚合形成的纳米纤维层，二者合一构成具有亲/疏水复和结构的微孔滤膜，不仅显著提高含油高盐废水的分离效率，而且具有优异的耐污性和机械强度。有优异的耐污性和机械强度。

【技术实现步骤摘要】
疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及微孔滤膜材料
，尤其涉及疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜的制备方法。

技术介绍

[0002]高盐废水指含盐质量分数大于1％(>10g/L)的废水主要有3个来源：(1)工业生产过程中产生；(2)沿海地区直接利用海水产生；(3)废水循环利用过程中的盐不断累积产生。目前处理高盐废水的方法主要包括化学沉降絮凝、生物法、电解法、膜法、蒸馏法、焚烧法、蒸发结晶法等。其中，膜技术具有高效节能、无相变、设备紧凑、易与其他技术集成等优点，近年来在水处理领域得到了广泛应用。其中，疏水膜作为膜蒸馏、膜吸收、膜脱气、膜萃取、膜乳化等疏水膜分离技术的核心，在污水处理、海水淡化、气体分离、油水分离等领域发挥着越来越大的作用。
[0003]聚偏二氟乙烯(PVDF)相比于聚乙烯、聚丙烯以及聚四氟乙烯更易溶于有机溶剂，可加工性强，可通过非溶剂致相分离法制备，具有良好的化学稳定性，热稳定性和机械强度，是一种综合性能良好的分离膜材料。专利文献号为
[0004]CN2012101320968公开了一种“疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜的制备方法”该专利方法公开了将聚偏二氟乙烯高分子材料溶解在有机溶剂混合液中，再通过滚轮形成初生膜，最后放入5
‑
50℃的水浴池中进行终成型、然后清洗、烘干得到终产品。通过该方法制备的聚偏二氟乙烯微孔滤膜虽然具有疏水性，但是PVDF膜材料在处理含油高盐废水时，由于该膜材料抗污性能较差，会造成严重造成膜污染，使得该分离膜使用寿命严重缩短，加大了废水处理成本。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜的制备方法，本专利技术主要解决聚偏二氟乙烯滤膜在处理含油高盐废水时，膜易被油污垢等有机污染物污染，进而造成膜纯水通量低和膜寿命缩短的技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜制备方法，包括以下步骤：
[0008]①
将先将聚偏氟乙烯和聚氯乙烯在60℃下真空干燥24h，分别得到聚偏氟乙烯粉末和聚氯乙烯粉末，备用；
[0009]②
将聚偏二氟乙烯的干燥粉末、聚氯乙烯粉末、聚间苯二甲酰间苯二胺混合溶于有机溶剂中，升温至50
‑
60℃，机械搅拌2
‑
4h，降温至35
‑
40℃加入含氟树脂，再继续机械搅拌1
‑
2h,静置或抽真空脱泡至无残余气泡，即得铸膜胶；
[0010]③
将预处理后的聚酯纤维无纺布固定在玻璃板上，然后将上述铸膜胶均匀涂覆在其表面，涂覆厚度为0.1
‑
0.4mm，80
‑
100℃烘干10
‑
15min,160
‑
180℃烘焙3
‑
5min，即得疏水滤膜；
[0011]④
将ZIF
‑
8纳米颗粒、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯混合均匀，室温超声处理10
‑
15min置于反应釜中，用紫外灯照射并不断磁力搅拌，再静置冷却至室温,用氮气脱进行脱气三次，用有机溶剂稀释，离心，取上清液加入无水甲醇，静置得到沉淀，沉淀物即为接枝聚合物；
[0012]⑤
将接枝聚合物分散在有机溶剂中，超声处理10
‑
15min,再以250
‑
300rpm振荡速度振荡20
‑
30min，将振荡后的混合溶液通过无针静电纺丝机将其纺在疏水滤膜表面形成耐污纳米纤维层，再真空干燥10
‑
12h,即得本专利技术疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜。
[0013]在本专利技术的实施方案中，所述的有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基
‑
N
‑
氧化吗啉、N一甲基毗咯烷酮和二甲基亚矾中的一种或至少两种的组合。
[0014]在本专利技术的实施方案中，所述的紫外灯功率为3kw，照射时间为30
‑
60s。
[0015]在本专利技术的实施方案中，所述步骤
⑤
中静电纺丝的纺丝电压为23
‑
70kV，接收距离15
‑
35cm，静电纺丝的环境温度为25
‑
30℃，湿度在40％
‑
70％。
[0016]在本专利技术的实施方案中，所述步骤
③
中聚酯纤维无纺布预处理方法为：将聚酯纤维无纺布均匀涂覆环氧树脂胶粘剂，将过量的无机粒子均匀的铺在其上，100℃固化1h,150℃烘焙10min,再将多余未固着的无机粒子子去除，即得。
[0017]进一步优选的，所述无机粒子为多孔活性炭、碳化硅、多孔石墨中的一种。
[0018]进一步优选的，所述无机粒子的粒径平均为2.7
‑
6um。
[0019]在本专利技术的实施方案中，所述铸膜胶中，各组分的重量份数如下：聚偏二氟乙烯的干燥粉末15
‑
30份、聚氯乙烯1
‑
3份、聚间苯二甲酰间苯二胺1
‑
10份、含氟树脂1.5
‑
3份，有机溶剂适量。
[0020]在本专利技术的实施方案中，所述ZIF
‑
8纳米颗粒、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯质量比为1:2。
[0021]在本专利技术的实施方案中，所述聚酯纤维无纺布的厚度为0.1
‑
0.2mm，平均孔径为15
‑
25μm。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]1、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术以聚偏二氟乙烯为主，在不改变膜本质不变情况，加入了聚氯乙烯和聚间苯二甲酰间苯二胺制备的疏水滤膜作为疏水层，然后在滤膜表面以MOF颗粒和磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯紫外接枝聚合形成接枝聚合物，再通过静电纺丝工艺制备的纳米纤维层，疏水层和纳米纤维层二者合一构成具有亲/疏水复和结构的微孔滤膜，不仅显著提高含油高盐废水的分离效率，而且具有优异的耐污性和机械强度，延长了膜的使用寿命。
[0024]2、本专利技术制备的滤膜在处理含油高盐废水时，滤膜表面的亲水纳米层能够有效的将油垢等有机污染物屏蔽，使得分离盐溶液的第二层(疏水滤膜)能够更好的将盐分截留，提高盐分截留率，使得膜纯水通量升高。
具体实施方式
[0025]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术实施例公开了疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜，具体的制备方法包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①
将先将聚偏氟乙烯和聚氯乙烯在60℃下真空干燥24h，分别得到聚偏氟乙烯粉末和聚氯乙烯粉末，备用；
②
将聚偏二氟乙烯的干燥粉末、聚氯乙烯粉末、聚间苯二甲酰间苯二胺混合溶于有机溶剂中，升温至50
‑
60℃，机械搅拌2
‑
4h，降温至35
‑
40℃加入含氟树脂，再继续机械搅拌1
‑
2h,静置或抽真空脱泡至无残余气泡，即得铸膜胶；
③
将预处理后的聚酯纤维无纺布固定在玻璃板上，然后将上述铸膜胶均匀涂覆在其表面，涂覆厚度为0.1
‑
0.4mm，80
‑
100℃烘干10
‑
15min,160
‑
180℃烘焙3
‑
5min，即得疏水滤膜；
④
将ZIF
‑
8纳米颗粒、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯混合均匀，室温超声处理10
‑
15min置于反应釜中，用紫外灯照射并不断磁力搅拌，再静置冷却至室温,用氮气脱进行脱气三次，用有机溶剂稀释，离心，取上清液加入无水甲醇，静置得到沉淀，沉淀物即为接枝聚合物；
⑤
将接枝聚合物分散在有机溶剂中，超声处理10
‑
15min,再以250
‑
300rpm振荡速度振荡20
‑
30min，将振荡后的混合溶液通过无针静电纺丝机将其纺在疏水滤膜表面形成耐污纳米纤维层，再真空干燥10
‑
12h,即得本发明疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜。2.根据权利要求1所述的疏水性聚偏二氟乙烯微孔滤膜制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺、N
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【专利技术属性】
技术研发人员：李卫星，童裕佳，李佳尧，张贺，
申请(专利权)人：南京工大膜应用技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：