利用压电聚合物的反渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种利用压电聚合物的反渗透膜及其制备方法。该反渗透膜包括：依次设置的无纺布层、聚合物支撑层和极化处理的压电聚合物层，其中压电聚合物层的压电常数是10-60pC/N。由于压电聚合物本身的压电特性，水中的正负电荷分别被压电聚合物的两个表面吸附，从而提高了盐分子截留率，降低了能耗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种。该反渗透膜包括：依次设置的无纺布层、聚合物支撑层和极化处理的压电聚合物层，其中压电聚合物层的压电常数是10-60pC/N。由于压电聚合物本身的压电特性，水中的正负电荷分别被压电聚合物的两个表面吸附，从而提高了盐分子截留率，降低了能耗。【专利说明】
本专利技术涉及一种利用压电聚合物的反渗透膜，尤其是涉及一种利用极化后聚合物薄膜(特别是聚偏氟乙烯(PVDF))的压电特性的反渗透膜。
技术介绍
反渗透技术是一种现有的高端水处理技术，与其他技术相比，具有简洁、操作简单的特点，能够有效去除盐类、小分子酸等。反渗透技术的核心是反渗透膜。反渗透膜是一种半透膜，在反渗透过程中只能透过水分子而不能透过水之外的其他分子。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中溶解的盐类、胶体、微生物、有机物等。具体的操作过程是，对膜一侧的水性液体施加压力，当该压力超过膜的渗透压时，水之外的其他分子不能透过半透膜，因此能够将这些物质和水分离开来。以往反渗透膜使用的聚合物通常为醋酸纤维素和聚酰胺。近年随着科学技术的发展，研究出了复合膜类型的反渗透膜。复合膜通常包括致密层和多孔支撑层。多孔支撑层起增强机械强度的作用，致密层起脱盐作用。然而不论是单层聚合物结构的反渗透膜还是复合膜结构的反渗透膜，都需要较高的工作压力，才能使得水分子被分离开来。近年来发现，一些聚合物采用常规热极化法、电晕极化法、电子束辐射充电法等常规极化方法后，聚合物中杂乱取向的分子偶极矩沿着特定方向(如极化电场方向)一致取向，从而能够具有压电特性。例如聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半晶态铁电聚合物，在溶液中或者熔融状态下结晶都只能得到螺旋式构象的非极性α晶型。采用上述方法极化后，能够形成极性β晶型，使得聚偏氟乙烯(PVDF)具有压电性。这些极化压电聚合物材料已经广泛的应用于传感器和驱动装置领域，典型的应用包括医疗器械、光、计算机、超声等，然而并没有将极化压电聚合物材料应用到反渗透膜的构思。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:克服现有反渗透膜工作压力高，能耗大的缺陷，提供了一种利用压电聚合物的反渗透膜，由于压电聚合物本身的压电特性，水中的正负电荷分别被压电聚合物的两个表面吸附，从而提高了盐分子截留率，降低了能耗。本专利技术反渗透膜可以用作纳滤膜，截留分子量(MWCOO)能够达到10万道尔顿。本专利技术的反渗透膜，在对膜施加外压的时候，由于压电聚合物(极化聚偏氟乙烯膜)本身的压电特性，使压电聚合物的两个表面都带上电荷。这样，直接与水接触的压电聚合物表面(第一表面)，吸附水中与该第一表面所带电荷电性相反的盐离子；然后与第一表面电荷电性相同的盐离子通过压电聚合物膜，该通过的盐离子在压电聚合物的另一表面(第二表面)被吸附，从而截留水中的盐分子，而水分子进一步通过支撑层，完成反渗透净化。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的第一技术方案是:一种利用压电聚合物的反渗透膜，该反渗透膜包括:层叠设置的支撑层和极化处理的压电聚合物层，其中压电聚合物层材料的压电常数是10-60pC/N。前述的利用压电聚合物的反渗透膜，所述压电聚合物层材料的压电常数是30-55pC/N。前述的利用压电聚合物的反渗透膜，所述压电聚合物层所用材料是极化处理的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟乙烯(PTrFE)、尼龙-11、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚醋酸乙酯(PVAc )、聚(亚乙烯基氰/醋酸乙烯)(PVDCN/VAc )、聚苯基氰基醚(PPEN)。前述的利用压电聚合物的反渗透膜，所述支撑层是第一无纺布层。前述的利用压电聚合物的反渗透膜，所述支撑层包括层叠设置的第一无纺布层和聚合物层，其中聚合物层位于极化处理的压电聚合物层和第一无纺布层之间。前述的利用压电聚合物的反渗透膜，所述聚合物层所用材料是聚砜、聚亚胺或聚偏氟乙烯。前述的利用压电聚合物的反渗透膜，该反渗透膜进一步包括第二无纺布层，其层叠设置在极化处理的压电聚合物层上。前述的利用压电聚合物的反渗透膜，所述反渗透膜是平板膜或管式膜。本专利技术提供的第二技术方案是:一种反渗透膜的制备方法，该方法包括:( I)浆料制备:将压电聚合物层用聚合物制成浆料；(2)极化处理并制成支撑层-压电聚合物层的层叠体:将所述浆料涂覆在支撑层上，涂覆所述浆料时施加应力和电场进行极化处理，在极化温度为60-95°C下极化处理50-70min得到支撑层-压电聚合物层的层叠体；其中，应力方向为平行于压电聚合物层方向，应力大小为0.l_2Mpa ;电场方向为垂直于压电聚合物层方向，电场强度为3-25Kv/m ;(3)冷却:保持应力0.05-0.2Mpa和电场强度0.5-1.5kV/m条件下冷却所得层叠体到室温，得到反渗透膜。本专利技术提供的第三技术方案是:又一种反渗透膜的制备方法，该方法包括:( I)浆料制备:将压电聚合物层用聚合物制成浆料；(2)极化处理并制成支撑层-压电聚合物层的层叠体:将所述浆料采用刮刀按照刮速为5-20mm/min涂覆在支撑层上，涂覆所述浆料时施加电场强度为5-15Kv/m电场进行极化处理50-70min，得到反渗透膜。前述的反渗透膜的制备方法，步骤(2)中，采用刮刀在支撑层上涂覆所述浆料，使得压电聚合物层极化力始终沿接触点方向相切。前述的反渗透膜的制备方法，所述压电聚合物层所用材料是聚偏氟乙烯或聚三氟乙烯时，步骤(I)中，用N，N-二甲基甲酰胺溶解聚偏氟乙烯或聚三氟乙烯得到浆料。前述的反渗透膜的制备方法，在进行步骤(I)前，将聚偏氟乙烯或聚三氟乙烯用碱性溶液浸泡进行亲水处理。前述的反渗透膜的制备方法，所述支撑层是第一无纺布层；或者所述支撑层包括层叠设置的第一无纺布层和聚合物层。前述的反渗透膜的制备方法，该方法进一步包括在极化处理的压电聚合物层上层叠设置第二无纺布层。前述的利用压电聚合物的反渗透膜在含盐水过滤中的应用。所述含盐水中的盐是指能够溶解于水形成离子的盐，这些离子包括:碱金属离子例如钾、钠离子，碱土金属离子例如钙离子、镁离子，重金属离子例如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、银的离子，以及阴离子例如硫酸根离子，氯离子，硝酸根离子。应用本专利技术的利用压电聚合物的反渗透膜进行水处理，脱盐率和水通量高。【专利附图】【附图说明】图1本专利技术反渗透膜的【具体实施方式】的平板膜结构。图2本专利技术反渗透膜的另一种【具体实施方式】的平板膜结构。图3本专利技术反渗透膜的另一种【具体实施方式】的平板膜结构。图4本专利技术反渗透膜的另一种【具体实施方式】的平板膜结构。【具体实施方式】为充分了解本专利技术之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本专利技术做详细说明。参考图1，一种利用压电聚合物的反渗透膜，该反渗透膜包括:层叠设置的支撑层I和极化处理的压电聚合物层2，其中压电聚合物层材料的压电常数是10-60pC/N (优选30-55pC/N)。本专利技术对利用压电聚合物的反渗透膜的形式没有特殊的要求，根据使用需要，平板膜、管式膜均在本专利技术的保护范围之内，图1所示是本专利技术利用压电聚合物的反渗透膜的平板膜结构。本专利技术反渗透膜可以用作纳滤膜。如图2所示，在一个【具体实施方式】中，所述支撑层I是第一无纺布层11。本专利技术对无纺布层所用材料没有特殊规定，常规应用于反渗透膜的无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用压电聚合物的反渗透膜，其特征在于，该反渗透膜包括：层叠设置的支撑层和极化处理的压电聚合物层，其中压电聚合物层材料的压电常数是10‑60pC/N。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽堂，郭竟，
申请(专利权)人：纳米新能源唐山有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13