一种抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法及其产品技术

本发明专利技术提供了一种抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法及其产品。先由PVDF与ZnO气凝胶构建PVDF

【技术实现步骤摘要】
一种抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法及其产品


[0001]本专利技术涉及液体过滤
，特别涉及一种抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法及其产品。

技术介绍

[0002]水资源问题一直以来受到社会各界的广泛关注，保护和净化水资源是我们永恒的话题。当前频繁的石油泄漏事故，以及工业含油废水排放量的激增，使得油/水分离技术成为了备受全球研究者关注的一个话题。传统的油/水分离技术主要有过滤、离心、吸附等，但是这些方法的效率太过低下，操作成本高昂，并不符合人们对于绿色经济的诉求。超疏水材料由于其表面油/水润湿性能的巨大差异，在油水分离领域受到了广泛的关注。
[0003]聚偏氟乙烯(PVDF)是偏氟乙烯的结晶型均聚物，其聚合度高达几十万，其键长短、键能高，具有优异的抗氧化性、热稳定性以及机械强度，耐酸碱，低成本，有着良好的成膜特性，被认为是一种优良的超滤膜材料。但其强疏水性也会导致两个问题：一是分离过程需要较大的驱动力；二是容易受到蛋白质、油等吸附污染，使膜通量和截留率下降，降低膜的使用寿命，增加了操作费用，从而制约着其在生化制药、食品饮料和水体净化等水相体系中的应用。因此改善PVDF膜的亲水性，提高膜的抗吸附污染能力以及降低膜运行中的动力消耗对分离膜技术的发展和实际投产使用是至关重要的。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法及其产品，以克服现有疏水亲油滤膜的亲水层不稳定性、长期使用降低滤膜浸润性限制流速等问题。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法，包括：
[0007]步骤1：制备ZnO气凝胶；
[0008]步骤2：将PVDF与溶剂混合均匀，加入上述ZnO气凝胶搅拌反应，再加入N
‑
乙烯基吡咯烷酮(NVP)进行原位聚合，得到PVDF/ZnO纺丝液；所述溶剂为酰胺类化合物或亚砜类化合物中的一种或几种；
[0009]步骤3：将纺丝液进行静电纺丝，得到疏水亲油PVDF滤膜。
[0010]在一些实施方案中，所述制备ZnO气凝胶的步骤包括，取Zn(Ac)2·
2H2O溶于乙二醇中，得到溶液1；取LiOH
·
H2O溶于乙二醇中，得到溶液2；将溶液2逐滴滴加到溶液1中，同时搅拌，直至反应混合物变得透明，将反应混合物水浴加热，陈化、干燥，得到ZnO气凝胶。
[0011]在一些实施方案中，所述ZnO气凝胶的粒径为50～80nm。
[0012]在一些实施方案中，所述Zn(Ac)2·
2H2O与LiOH
·
H2O的摩尔比为2～5：5～7。
[0013]在一些实施方案中，所述水浴加热，加热温度为55～85℃，加热时间为6～12h。
[0014]在一些实施方案中，所述陈化时间为12～36h；所述干燥选自常压干燥、亚临界干
燥或真空冷冻干燥中的一种。
[0015]在一些实施方案中，步骤2中所述酰胺类化合物为N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)中的一种或多种；所述亚砜类化合物为二甲基亚砜(DMSO)；不同溶剂对ZnO气凝胶和PVDF的溶解程度不同，极大的影响其纺丝产品的功能，以及滤膜的过滤效果。
[0016]在一些实施方案中，所述PVDF、ZnO气凝胶和NVP的质量比为15：1～5：4～8；加入ZnO气凝胶，能够提高掺杂浓度，并同时通过在PVDF溶液中原位聚合NVP的方式成功聚合并固定聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，给滤膜带来的强疏水性能。
[0017]在一些实施方案中，所述搅拌反应，反应温度为40～60℃，反应时间为6～12h。
[0018]在一些实施方案中，所述原位聚合，聚合温度为50～70℃，聚合时间为3～6h。
[0019]在一些实施方案中，所述静电纺丝条件包括，纺丝电压20～25kV，灌注速度1～2mL/h，接收距离20～30cm，滚动转速25～50rpm；环境温度23
±
2℃，环境湿度50
±
3％。
[0020]在另一方面，本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的抗污疏水亲油PVDF滤膜。
[0021]有益效果：
[0022]本专利技术先由PVDF与ZnO气凝胶构建PVDF
‑
ZnO的多孔结构，再将NVP原位聚合在多孔结构之上，有利于使PVP的毗咯烷酮环的亚甲基富集在滤膜表面，使PVDF滤膜具备强疏水亲油效果，过滤效果优异，同时抗污染能力强，循环使用30次后仍能保持90％以上的液体通过率，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0023]以下将结合具体实施方案来说明本专利技术。需要说明的是，下面的实施例为本专利技术的示例，仅用来说明本专利技术，而不用来限制本专利技术。在不偏离本专利技术主旨或范围的情况下，可进行本专利技术构思内的其他组合和各种改良。
[0024]本专利技术实施例所用Zn(Ac)2·
2H2O、LiOH
·
H2O、N
‑
乙烯吡咯烷酮(NVP)、磷酸三乙酯(TEP)均购自德国默克公司；PVDF(Solef 1015)购自Solvay AdvancedPolymers，L.L.C；N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)购自上海化学试剂公司。实施例中所使用的其他化学试剂若无特殊说明，均为普通市售分析纯。
[0025]实施例中所述湿法纺丝的条件为：设置纺丝电压为25kV，灌注速度为2mL/h，接收距离为22cm，滚动转速为50rpm，环境温度和湿度分别控制在23
±
2℃、50
±
3％进行湿法纺丝。
[0026]实施例1
[0027]取5mmol Zn(Ac)2·
2H2O样品溶解于50mL沸腾乙二醇中，在室温下冷却，得到溶液1。将7mmol LiOH
·
H2O样品在超声浴中于室温下溶解于50mL乙二醇中，并冷却至0℃，得到溶液2。在0℃条件下将溶液2逐滴滴加到溶液1中，同时搅拌，直至反应混合物变得透明，将反应混合物置于75℃水浴6h，再陈化24h，冷冻干燥后得到ZnO气凝胶。经纳米粒度分析仪测量所得ZnO气凝胶的平均粒径为65.7nm。
[0028]将15g PVDF在80℃下溶于100g DMAC，待完全溶解后，先加入3.0g上述ZnO气凝胶于50℃下持续搅拌12h，然后再加入6.0g NVP和15.0g DMAC组成的混合溶液，在50℃下进行
聚合反应6h，反应结束后得到PVDF/ZnO纺丝液
‑
1。通过湿法纺丝制备得到疏水亲油PVDF滤膜
‑
1。
[0029]实施例2
[0030]实施例2参照实施例1的实施方式，不同之处在于，将DMAC替换为DMSO，得到PVDF/ZnO纺丝液
‑
2。通过湿法纺丝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：制备ZnO气凝胶；步骤2：将PVDF与溶剂混合均匀，加入上述ZnO气凝胶搅拌反应，再加入N
‑
乙烯基吡咯烷酮进行原位聚合，得到PVDF/ZnO纺丝液；所述溶剂为酰胺类化合物或亚砜类化合物中的一种或几种；步骤3：将纺丝液进行静电纺丝，得到疏水亲油PVDF滤膜。2.根据权利要求1所述抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备ZnO气凝胶的步骤包括，取Zn(Ac)2·
2H2O溶于乙二醇中，得到溶液1；取LiOH
·
H2O溶于乙二醇中，得到溶液2；将溶液2逐滴滴加到溶液1中，同时搅拌，直至反应混合物变得透明，将反应混合物水浴加热，陈化、干燥，得到ZnO气凝胶。3.根据权利要求1或2所述抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法，其特征在于，所述ZnO气凝胶的粒径为50～80nm。4.根据权利要求2所述抗污疏水亲油PVDF滤膜的制备方法，其特征在于，所述Zn(Ac)2·
2H2O与LiOH
·
H2O的摩尔比为2～5：5～7。5.根据权利要求2所述抗污疏水亲油PVD...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴雷，王鹏，华婷，蒋攀，
申请(专利权)人：嘉兴中芯纳米材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：