CN103127839A - 一种提高pvdf超滤膜抗污染能力的方法 - Google Patents

一种提高pvdf超滤膜抗污染能力的方法 Download PDF

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王涛
栾兆坤
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Abstract

本发明涉及一种提高PVDF超滤膜抗污染能力的方法，以PVDF为制膜材料，将不同的纳米粒子混合添加到铸膜液中，采用相转化法制备能够明显降低接触角、提高抗污染能力的PVDF超滤膜。采用此方法制备的PVDF超滤膜可使其接触角从92度左右降低至53度左右，明显提高了PVDF膜的抗污染能力。本发明的PVDF膜材料，由以下质量百分比的原料构成：PVDF含量为10％-25％，溶剂含量为60％-80％，添加剂含量为0％-10％，纳米粒子含量为1％-10％。该法成膜工艺简单，操作方便，所制备的超滤膜亲水性好、抗污染能力强，具有广泛的应用前景。

Description

一种提高PVDF超滤膜抗污染能力的方法
技术领域
本发明涉及一种提高超滤膜抗污染能力的制备方法，属于膜分离技术领域。
背景技术
聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有优良的化学稳定性、热稳定性和易成膜等优点，已广泛用于膜材料制备。但由于PVDF的表面能低，疏水性强，制备出来的超滤膜亲水性差，在实际分离过程中，膜容易吸附有机溶质而被污染，所以如何提高超滤膜的抗污染能力，延长其使用寿命十分必要。对PVDF膜的亲水性改性方法主要有共混改性、表面改性和化学改性等。相对于其他两种方法而言，共混改性方法相对容易操作，并能起到很好的改性效果，在共混改性中，在聚合物基体中加入无机纳米粒子已成为一种比较好的方法，它既保持了有机物的柔韧性和低成本，又具有无机物的化学稳定性和高机械强度，同时两者间还会产生很强的界面作用，从而使聚合物的性能得到提高。但目前关于纳米粒子的加入多数只局限于一种，不能充分发挥多种纳米粒子的优势。
本发明在现有研究的基础上，为充分发挥不同纳米粒子的特点，通过加入多种纳米粒子改进铸膜液配方，来改善单一纳米粒子所制膜接触角较高的问题，采用相转化法来制备高抗污染能力的PVDF超滤膜。该法成膜工艺简单，操作方便，很容易实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种能够提高抗污染能力的PVDF超滤膜的方法。采用本发明技术，所制PVDF超滤膜接触角明显降低，从92度左右降低至53度左右，提高了膜的抗污染能力。
本发明的主要技术内容在于：将干燥后的PVDF粉末倾入预先溶解了添加剂的溶剂中，在恒温条件持续搅拌至聚合物完全溶解，将不同的纳米粒子在搅拌的条件下滴加到铸膜液中，维持恒温条件下连续搅拌一段时间，最后静置脱泡一段时间，得到稳定均相的无泡铸膜液，将铸膜液流延固定在玻璃板上的无纺布上，刮成具有一定厚度的均匀薄层，立即将玻璃板放入温度为10～30℃的凝固浴中，铸膜液凝胶、固化、置于凝固浴中一段时间，充分漂洗后在室温下晾干即制得能够提高抗污染能力的PVDF超滤膜。
本发明所述的溶剂为二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或者上述溶剂中任意两种以上的混合物，溶剂的用量为60～80％。
本发明所述的添加剂主要为乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、甘油的一种或多种物质的混合物；添加剂在铸膜液中的含量为0～10wt％。
本发明所述的纳米粒子为是SiO2，Al2O3，TiO2中的一种或任意两种，粒径为1-100nm，添加量为1％-10％。
本发明所述的凝固浴为去离子水或含有一定量添加剂的水溶液，添加剂为乙醇、氯化钠、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或上述物质两种以上的混合物，其质量浓度为0～30％。
具体实施方式
下面结合本发明一种提高PVDF超滤膜抗污染能力的方法，说明本发明的具体实施方式。
实施例1
将2.2克聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶入100克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的条件下加入20克聚偏氟乙烯(PVDF)，最后将1克纳米TiO2和2克纳米SiO2粒子混合添加到均匀的铸膜液中。均匀搅拌24小时，使混合纳米粒子均匀分散于铸膜液中，密封静置放置2天脱泡，然后在无纺布上刮膜，挥发20秒时间后，慢慢放入去离子水中浸泡24小时，接着用去离子水清洗干净，制得改性后的PVDF超滤膜。
实施例2
将2.2克成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶入100克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的条件下加入20克聚偏氟乙烯(PVDF)，最后将1克纳米TiO2和2克纳米γ-Al2O3粒子混合添加到均匀的铸膜液中。均匀搅拌24小时，使混合纳米粒子均匀分散于铸膜液中，密封静置放置2天脱泡，然后在无纺布上刮膜，挥发20秒时间后，慢慢放入去离子水中浸泡24小时，接着用去离子水清洗干净，制得改性后的PVDF超滤膜。
实施例3
将2.6克乙醇溶入95克N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的条件下加入19克聚偏氟乙烯(PVDF)，最后将1克纳米TiO2和3克纳米β-Al2O3粒子混合添加到均匀的铸膜液中。均匀搅拌24小时，使混合纳米粒子均匀分散于铸膜液中，密封静置放置2天脱泡，然后在无纺布上刮膜，挥发20秒时间后，慢慢放入去离子水中浸泡24小时，接着用去离子水清洗干净，制得改性的PVDF超滤膜。
实施例4
将2.6克乙醇溶入95克N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的条件下加入19克聚偏氟乙烯(PVDF)，最后将1克纳米TiO2和3克纳米SiO2粒子混合添加到均匀的铸膜液中。均匀搅拌24小时，使混合纳米粒子均匀分散于铸膜液中，密封静置放置2天脱泡，然后在无纺布上刮膜，挥发20秒时间后，慢慢放入去离子水中浸泡24小时，接着用去离子水清洗干净，制得改性的PVDF超滤膜。

Claims (5)

1.一种提高PVDF超滤膜抗污染能力的方法。其特征在于：将干燥后的PVDF粉末倾入预先溶解了添加剂的溶剂中，在恒温条件持续搅拌至聚合物完全溶解，将不同的纳米粒子在搅拌的条件下滴加到铸膜液中，维持恒温条件下连续搅拌一段时间，最后静置脱泡一段时间，得到稳定均相的无泡铸膜液，将铸膜液流延固定在玻璃板上的无纺布上，刮成具有一定厚度的均匀薄层，立即将玻璃板放入温度为1O～30℃的凝固浴中，铸膜液凝胶、固化、置于凝固浴中一段时间，充分漂洗后在室温下晾干即制得能够提高抗污染能力的PVDF超滤膜。
2.根据权利要求1所述的溶剂为，其特征在于：二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或者上述溶剂中任意两种以上的混合物，溶剂的用量为60～80％。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于：主要为乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、甘油的一种或多种物质的混合物；添加剂在铸膜液中的含量为0～10wt％。
4.根据权利要求1所述的纳米粒子，其特征在于：是SiO2，Al2O3，TiO2中的一种或任意两种，粒径为1-100nm，添加量为1％-10％。
5.根据权利要求1所述所述的凝固浴，其特征在于：为去离子水或含有定量添加剂的水溶液，添加剂为乙醇、氯化钠、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或上述物质两种以上的混合物，其质量浓度为0～30％。
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