一种构建聚偏氟乙烯微滤膜超亲水层的方法技术

本发明专利技术涉及一种构建聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜超亲水层的方法，该方法包括PVDF微滤膜预处理、碱处理、洗涤、自由基化与接枝等步骤。本发明专利技术的PVDF微滤膜超亲水性改性效果显著，水通量提高50-80%；本发明专利技术采用化学方法进行的，反应均匀，操作简单，工艺稳定，质量可靠，适用于工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
【
】本专利技术属于水处理
。更具体地，本专利技术涉及一种构建聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜超亲水层的方法。【
技术介绍
】膜分离技术是一种绿色高效的新型分离技术，在多项领域中都有广泛的应用。PVDF微滤膜作为一种常用的过滤材料广泛应用于化工、生物、医药、水处理等各项
。由于PVDF微滤膜表面惰性，疏水作用强，导致在使用时水通量较低，再分离油水体系时，污染物易堵塞膜孔洞，易于在膜表面沉积，制约了 PVDF在实际生产中的进一步应用。现有的PVDF微滤膜表面亲水改性方法存在效果不理想或者性能不稳定等问题，本专利技术提供一种PVDF微滤膜高效持久的亲水层构建方法。CN102166485A、专利技术名称“一种改性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜及其制备方法”公开了一种改性PVDF中空纤维膜的制备方法。所述的改性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜，包括聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维式微滤膜及其表面上的一层新的动态次生Ti02纳米粒子预膜层。由于采用Ti02纳米颗粒通过物理作用将其涂敷于PVDF中空纤维式微滤膜表面，存在纳米粒子易流失导致亲水性下降的问题。CN101905123A、专利技术名称“一种聚偏氟乙烯超滤膜共混改性方法”，公开了一种PVDF超滤膜共混改性方法。该方法采用PVDF为膜材料，通过添加亲水性纳米颗粒来改变膜亲水性，通过添加第二聚合物来使纳米颗粒在膜内分布，完成对PVDF的共混改性。由于方法为物理改性，并没有形成化学键的作用，长时间使用添加的亲水纳米颗粒及第二混合物随着使用会流失，导致亲水性下降。CN103055719A、专利技术名称“一种亲水性的A1203/PU/PVDF杂化分离膜及其制法和用途”公开了一种亲水性PVDF膜的制备方法。该杂化膜的制备方法包括以下步骤:通过聚氨酯对异丙醇铝进行改性，采用溶胶-凝胶法制备纳米Al2O3溶胶，将纳米Al2O3溶胶均匀分散在PVDF的铸膜液中，通过热致相转化法制备A1203/PU/PVDF杂化分离膜。制备纳米粒子过程复杂，不适合大规模的工业生产。综上所述，目前改性聚偏氟乙烯膜亲水性的方法存在成本高、亲水性能寿命短，不适合大规模生产等问题。【
技术实现思路
】[要解决的技术问题]本专利技术的目的是提供一种构建聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜超亲水层的方法。[技术方案]本专利技术是通过下述技术方案实现的。本专利技术涉及一种构建聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜超亲水层的方法。该方法的步骤如下:A、PVDF微滤膜预处理将PVDF微滤膜放置于清水中浸泡12?16h，除去所述PVDF微滤膜含有的在生产PVDF微滤膜过程中添加的添加剂、溶剂或其它物质；B、碱处理在室温与搅拌的条件下，将在步骤A预处理的PVDF微滤膜置于氢氧化钠水溶液中处理7?15min，以除去在所述预处理PVDF微滤膜表面上的HF，使C-C键形成C=C双键；C、洗涤让在步骤B碱处理的PVDF微滤膜置于纯水中进行反复洗涤20?30min，以除去残留在所述碱处理PVDF微滤膜表面上的NaOH ；D、自由基化把在步骤C水洗涤的HWF微滤膜加到以质量计3?4%过氧化甲乙酮引发剂与以质量计I?5%萘酸钴促进剂的乙醇溶液中，在温度25?30°C的条件下处理10?20min，以便让所述引发剂将在所述水洗涤PVDF微滤膜表面上的C=C双键引发生成自由基；E、接枝往步骤D得到的溶液中加入以质量计15?50%马来酸酐单体水溶液，然后在温度60?70°C与搅拌的条件下，让在所述PVDF微滤膜表面上的自由基与马来酸酐进行接枝反应2?5h，于是在所述的PVDF微滤膜表面上构建一层超亲水层，接着放在纯水下洗涤30?60min，然后浸泡在以质量计10?20%甘油水溶液中I?3小时，在室温下晾干得到在其表面构建超亲水层的PVDF微滤膜。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述氢氧化钠水溶液的浓度是2.0?3.5mol/L0根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述马来酸酐单体水溶液的浓度是以质量计25 ?40%ο根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述马来酸酐单体的用量是原料PVDF微滤膜质量的15?30%。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述马来酸酐单体的用量是原料PVDF微滤膜质量的20?25%。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述过氧化甲乙酮引发剂的用量是所述马来酸酐单体质量的3.0?4.0%。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述过氧化甲乙酮引发剂的用量是所述马来酸酐单体质量的3.4?3.8%。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述萘酸钴促进剂的用量是所述马来酸酐单体质量的1.0?5.0%。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述萘酸钴促进剂的用量是所述马来酸酐单体质量的2.0?4.0%。根据本专利技术的另一种优选实施方式，所述乙醇溶液的乙醇浓度是以质量计20?50%。下面将更详细地描述本专利技术。本专利技术涉及一种构建聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜超亲水层的方法。聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化学稳定性、热稳定性、耐辐射性、抗蠕变性和耐磨性。影响聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜广泛应用的主要因素是膜污染和膜劣化。提高膜的亲水性能可以有效减少膜污染，还能够大大增加其工业应用。本专利技术通过强碱水溶液预处理使聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜表面生成碳碳不饱和键，采用自由基接枝反应方法，在引发体系过氧化甲乙酮和萘酸钴促进剂的作用下，将亲水性马来酸酐单体接枝在PVDF超滤膜表面上，在PVDF表面构建一层永久性亲水层，赋予PVDF超滤膜表面高抗有机物污染能力和超亲水性，亲水改性处理PVDF微滤膜的水通量比未亲水改性处理的提高50-80%。该方法的步骤如下:A、PVDF微滤膜预处理将PVDF微滤膜放置于清水中浸泡12?16h，除去所述PVDF微滤膜含有的在生产PVDF微滤膜过程中添加的添加剂、溶剂或其它物质。本专利技术使用的PVDF微滤膜是目前市场上销售的产品，例如由北京碧水源公司以商品名PVDF超滤膜的产品。本专利技术使用的PVDF微滤膜产品一般具有下述性能:具有高的强度；具有一定的水通量；能够用于污水处理。在这个步骤中，除去的添加剂例如是氯化锂.、二氧化硅、等。除去的溶剂例如是N，N 二甲基甲酰胺等。除去的其它物质例如是聚乙二醇等。B、碱处理在室温与搅拌的条件下，将在步骤A预处理的PVDF微滤膜置于氢氧化钠水溶液中处理7?15min，以除去在所述预处理PVDF微滤膜表面上的HF，使C-C键形成C=C双键。在这个步骤中，使用氢氧化钠水溶液除去HF，形成C=C双键的基本化学反应过程见附图1。在本专利技术中，使用的氢氧化钠水溶液的浓度是2.0?3.5mol/L。如果氢氧化钠水溶液浓度低于或高于这个浓度范围都是不利的，因为氢氧化钠浓度过低，形成的双键含量较少，对下一个的改性不利；浓度过高，F原子大部分变成了双键，对原有膜的强度有较大的损伤。C、洗涤让在步骤B碱处理的PVDF微滤膜置于纯水中进行反复洗涤20?30min，以除去残留在所述碱处理PVDF微滤膜表面上的NaOH。根据本专利技术，所述碱处理PVDF微滤膜表面上的NaOH未被除去或者除去不完全，都会对PVDF微滤膜后续处理步骤产生不利的影响，例如若氢氧化钠不能完全除去，会与下一步参加反应的物质进行反应。D、自由基化把在步骤C水洗涤的roVF微滤膜加到以质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构建聚偏氟乙烯微滤膜超亲水层的方法，其特征在于该方法的步骤如下：?A、PVDF微滤膜预处理?将PVDF微滤膜放置于清水中浸泡12～16h，除去所述PVDF微滤膜含有的在生产PVDF微滤膜过程中添加的添加剂、溶剂或其它物质；?B、碱处理?在室温与搅拌的条件下，将在步骤A预处理的PVDF微滤膜置于氢氧化钠水溶液中处理7～15min，以除去在所述预处理PVDF微滤膜表面上的HF，使C?C键形成C=C双键；?C、洗涤?让在步骤B碱处理的PVDF微滤膜置于纯水中进行反复洗涤20～30min，以除去残留在所述碱处理PVDF微滤膜表面上的NaOH；?D、自由基化?把在步骤C水洗涤的PDVF微滤膜加到以质量计3～4%过氧化甲乙酮引发剂与以质量计1～5%萘酸钴促进剂的乙醇溶液中，在温度25～30℃的条件下处理10～20min，以便让所述引发剂引发剂将在所述水洗涤PVDF微滤膜表面上的C=C双键引发生成自由基；?E、接枝?往步骤D得到的溶液中加入以质量计15～50%马来酸酐单体水溶液，然后在温度60～70℃与搅拌的条件下，让在所述PVDF微滤膜表面上的自由基与马来酸酐进行接枝反应2～5h，于是在所述的PVDF微滤膜表面上构建一层超亲水层，接着放在纯水下洗涤30?60min，然后浸泡在以质量计10～20%甘油水溶液中1～3小时，在室温下晾干得到在其表面构建超亲水层的PVDF微滤膜。...

【技术特征摘要】
1.一种构建聚偏氟乙烯微滤膜超亲水层的方法，其特征在于该方法的步骤如下: A、PVDF微滤膜预处理 将PVDF微滤膜放置于清水中浸泡12?16h，除去所述PVDF微滤膜含有的在生产PVDF微滤膜过程中添加的添加剂、溶剂或其它物质； B、碱处理 在室温与搅拌的条件下，将在步骤A预处理的PVDF微滤膜置于氢氧化钠水溶液中处理7?15min，以除去在所述预处理PVDF微滤膜表面上的HF，使C-C键形成C=C双键； C、洗涤 让在步骤B碱处理的PVDF微滤膜置于纯水中进行反复洗涤20?30min，以除去残留在所述碱处理PVDF微滤膜表面上的NaOH ； D、自由基化 把在步骤C水洗涤的HWF微滤膜加到以质量计3?4%过氧化甲乙酮引发剂与以质量计I?5%萘酸钴促进剂的乙醇溶液中，在温度25?30°C的条件下处理10?20min，以便让所述引发剂引发剂将在所述水洗涤PVDF微滤膜表面上的C=C双键引发生成自由基； E、接枝 往步骤D得到的溶液中加入以质量计15?50%马来酸酐单体水溶液，然后在温度60?70°C与搅拌的条件下，让在所述PVDF微滤膜表面上的自由基与马来酸酐进行接枝反应2?5h，于是在所述的PVDF微滤膜表面上构建一层超亲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亦力，张春华，代攀，李锁定，
申请(专利权)人：北京碧水源膜科技有限公司，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：