本发明专利技术涉及一种氧化钛纳米线改性偏氟乙烯分离膜及其制备方法。由占总质量18-25wt%的聚偏氟乙烯，占总质量70-80wt%的有机溶剂，占总质量3~5wt%的致孔剂，占总质量0.1-1wt%的分散剂，和占聚偏氟乙烯质量1-5wt%的二氧化钛纳米线组成。本发明专利技术的改性膜改善了PVDF-TiO2纳米颗粒易团聚、流失的问题，具有稳定性、耐久性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜及其制备方法，以及在水处理中的应用。
技术介绍
聚偏氟乙烯(PVDF)由于其良好的抗氧化性、热稳定性、不易水解、好的机械强度及成膜性，在工业生产中被广泛制作超滤膜的原材料。但是，相比于其它膜材料，PVDF最突出的特点是具有极强的疏水性，是制约PVDF膜在很多领域中大规模应用的主要因素，尤其是应用蛋白类药物、食品饮料及水净化等等水相分离体系的分离等方面时，易产生吸附污染，使膜通量和截留率两项主要分离指标下降，降低了膜的使用寿命，增加了操作费用。因而， 为了降低污染、延长寿命和提高通量，使其更适于生化、医药、饮料、净水等领域的使用，因而，需要对PVDF膜进行改性研究来拓宽其应用领域。共混无机纳米粒子，由于其操作方便反应条件温和，格外引起了广泛的关注。共混改性后的高分子材料化学稳定性、机械强度和热稳定性等方面显著得到了提高。而且，改性后材料表面增加的羟基显著地提高了膜的亲水性，强化了膜的化学稳定性。其中TiO2由于其良好的亲水性，化学稳定性，抗菌性及无毒性引起了特别关注。共混纳米TiO2粒子改性PVDF膜被广泛的研究，用来改善膜的亲水性，热稳定性，机械强度，抗污染性，抗菌性和光催化性能。但是，采用纳米TiO2粒子改性后的PVDF杂合膜仍存在一些显著的缺点。当纳米TiO2粒子溶解在铸膜液中后，高浓度的纳米TiO2粒子容易团聚，导致膜孔结构的缺陷和亲水性及通量的下降，而且纳米TiO2粒子很容易从杂合膜中流失。机械性能测试表明，与洁净的膜相比，纳米TiO2粒子改性PVDF杂合膜尽管有较高的撕裂强度，但其伸长率却有所降低。此外，TiO2纳米粒子从杂合膜中流失后会降低膜的亲水性，热稳定性及机械强度和抗污染性，TiO2纳米粒子改性的PVDF杂合膜效果稳定性、耐久性差。因此，需要重新设计用作杂合膜改性的TiO2纳米粒子的结构，以便克服上述缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供了一种TiO2纳米线改性聚偏氟乙烯分离膜。它是由占总质量18-25wt%的聚偏氟乙烯(PVDF)，占总质量70-80wt%的有机溶剂，占总质量3 5wt%的致孔剂，占总质量0. l-lwt%的分散剂，和占聚偏氟乙烯质量l-5wt%的二氧化钛(TiO2)纳米线组成。其中所述的有机溶剂包括N，N-二甲酰乙胺(DMAC)、N，N-二甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或丙酮；或上述任意两种溶剂的组合物。优选DMAC或NMP。所述的分散剂包括六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠或柠檬酸，优选六偏磷酸钠。所述的致孔剂包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)或高氯酸盐，优选PVP。本专利技术的另一个目的，是提供一种TiO2纳米线改性聚偏氟乙烯分离膜的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤(I)将TiO2纳米线加入有机溶液中，搅拌并超声分散至少30分钟；(2)取PVDF和分散剂溶于步骤(I)所得的混合液，搅拌，水浴加热至约50°C ；(3)保持水浴温度约50°C，加入致孔剂，水浴加热，搅拌至均匀；(4)将上述性质完全均质的铸膜溶液在真空中脱泡30min以上，所述的真空是指压力为-50KP a以下； (5)将脱泡后的铸膜液在温度为20_40°C，湿度30飞5%的条件下进行刮膜，其中，刮膜厚度20(Γ300 μ m，刮膜速度l(T70mm/S ；(6)刮膜后立即浸入25°C的含有(Γ50%乙醇水溶液凝固浴中形成平板膜，所制备的膜片浸泡在去离子水中24h;(7)从凝固浴中取出膜用去离子水漂洗干净，制得TiO2纳米线改性聚偏氟乙烯分离膜。本专利技术的优点是(I)与PVDF-TiO2纳米颗粒改性膜相比，TiO2纳米粒子易团聚、流失，而PVDF-TiO2纳米线改性膜TiO2纳米线分散性较好,不会出现明显的的TiO2纳米线的团聚现象，TiO2纳米线能够牢牢束缚在微孔中，使得在膜滤过程中不易流失；(2)XRD衍射，热稳定性，力学性能等结果分析表明，聚合物和TiO2纳米线之间存在良好的相互作用。使得该改性膜表现出非凡的机械特性，伸长率和优异的热稳定性能。特别是在添加了 5%的TiO2纳米线时，拉伸强度值分别提高了约30%，伸长率也增加约60% ；(3)与纯度PVDF膜相比，PVDF-TiO2纳米线改性膜具有较小的平均孔径和粗糙度。接触角实验结果表明，添加TiO2纳米线后的改性膜具有较好的亲水性。同时，改性膜增强的亲水性质也改善了膜通量及其抗污染性能；(4) TiO2纳米线加入量少，制备成本提高很少。附图说明图I为对比例I中电子显微镜下TiO2纳米颗粒改性膜的图片。图2为实施例6中电子显微镜下TiO2纳米线改性膜的图片。图3为实施例1-6中改性膜与未改性膜水处理试验研究结果。具体实施例方式下面的实施实例是对本专利技术的进一步说明，而不是限制本专利技术的范围。本专利技术实施例如非特别说明，所述的刮膜采用半自动涂膜器(ElCOmeter4340，U.K.)，使用厚度可调的不锈钢刮刀在洁净的平板玻璃板涂膜。对比例I :添加TiO2纳米颗粒(5%，相对于PVDF的质量比)将5%的TiO2纳米颗粒加入21. 5g的N，N 二甲基乙酰胺(DMAC)有机溶剂中，强力搅拌并超声分散后，加5g入聚偏氟乙烯及O. 03g六偏磷酸纳，再加入I. 4g聚乙烯吡咯烷酮，水浴加热并强力搅拌24小时，使之形成性质均一的铸膜液，然后在_50KPa下真空脱泡30分钟以上，然后在25°C温度与50%湿度下，采用L-S相转化法成膜，空气中挥发30秒后，放入15%乙醇凝固浴中浸泡24小时，其次用去离子水漂洗干净，制备TiO2纳米颗粒改性聚偏氟乙烯分离膜。电镜对比结果如图I所示。实施例I :添加TiO2纳米线(0%，相对于PVDF的质量比)将5g入聚偏氟乙烯及O. 03g六偏磷酸纳加入21. 5g的N，N 二甲基乙酰胺(DMAC)有机溶剂中，强力搅拌并超声分散后，再加入I. 4g聚乙烯吡咯烷酮，水浴加热并强力搅拌24小时，使之形成性质均一的铸膜液，然后在_50KPa下真空脱泡30分钟以上，然后在25°C温度与50%湿度下，采用L-S相转化法成膜，空气中挥发30秒后，放入15%乙醇凝固浴中浸泡24小时，其次用去离子水漂洗干净，制备TiO2纳米颗粒改性聚偏氟乙烯分离膜。实施例2 :添加TiO2纳米线(1%,相对于PVDF的质量比)将1%的TiO2纳米线加入19g的N，N 二甲基乙酰胺(DMAC)有机溶剂中，强力搅拌并超声分散后，加入加5g入聚偏氟乙烯及O. 25g六偏磷酸纳，再加入O. 75g聚乙烯吡咯烷酮，水浴加热并强力搅拌24小时，使之形成性质均一的铸膜液，然后在_50KPa下真空脱泡 30分钟以上，然后在25°C温度与50%湿度下，采用L-S相转化法成膜，空气中挥发30秒后，放入15%乙醇凝固浴中浸泡24小时，其次用去离子水漂洗干净，制备TiO2纳米线改性聚偏氟乙烯分离膜。实施例3 :添加TiO2纳米线(2%，相对于PVDF的质量比)将2%的TiO2纳米线加入14g的N，N 二甲基乙酰胺(DMAC)有机溶剂中，强力搅拌并超声分散后，加入加5g入聚偏氟乙烯及O. 2g六偏磷酸纳，再加入I. Og聚乙烯吡咯烷酮，水浴加热并强力搅拌24小时，使之形成性质均本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TiO2纳米线改性聚偏氟乙烯分离膜，由占总质量18？25wt%的聚偏氟乙烯，占总质量70？80wt%的有机溶剂，占总质量3~5wt%的致孔剂，占总质量0.1？1wt%的分散剂，和占聚偏氟乙烯质量1？5wt%的二氧化钛纳米线组成。
【技术特征摘要】
1.ー种TiO2纳米线改性聚偏氟こ烯分离膜，由占总质量18-25wt%的聚偏氟こ烯，占总质量70-80wt%的有机溶剤，占总质量3 5wt%的致孔剂，占总质量0. l-lwt%的分散剂，和占聚偏氟こ烯质量l_5wt%的ニ氧化钛纳米线组成。2.根据权利要求I所述的TiO2纳米线改性聚偏氟こ烯分离膜，其特征在于，所述的有机溶剂包括N，N- ニ甲酰こ胺、N，N- ニ甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或丙酮；或上述任意两种溶剂的组合物。3.根据权利要求2所述的TiO2纳米线改性聚偏氟こ烯分离膜，其特征在于，所述的有机溶剂是N，N-ニ甲酰こ胺或N-甲基吡咯烷酮。4.根据权利要求I所述的TiO2纳米线改性聚偏氟こ烯分离膜，其特征在于，所述的致孔剂包括聚こ烯吡咯烷酮、聚こニ醇或高氯酸盐。5.根据权利要求4所述的TiO2纳米线改性聚偏氟こ烯分离膜，其特征在于，所述的致孔剂包括聚こ烯吡咯烷酮。6.根据权利要求I所述的TiO2纳米线改性聚偏氟こ烯分离膜，其特征在于，所述的分散剂包括六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠或柠檬酸。7.根据权利要求6...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏永，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。