CN104117293A - 一种原位合成纳米银改性pvdf超滤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,它涉及一种改性PVDF超滤膜的方法。本发明的目的是要解决现有无机纳米粒子改性PVDF超滤膜存在纳米粒子在膜内易团聚,在相分离时纳米粒子向水相扩散,富集在膜表面,对PVDF超滤膜抗污染性能的提高作用不明显的问题。制备方法:一、制备PVDF溶液;二、制备含有纳米银的混合液;三、制备铸膜液;四、浇铸、成膜;五、清洗,得到原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。本发明制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的纯水通量110L/m2·h~180L/m2·h,污染测试时的通量为70L/m2·h~90L/m2·h。本发明可获得一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性PVDF超滤膜的方法。
背景技术
近三十几年,膜滤技术在水处理应用中得到飞速发展,超滤技术被称为绿色物理分离技术。其不仅可以取代以混凝沉淀过滤为主的传统长流程分离工艺,而且几乎可以完全去除致病微生物,原则上又可以省去后续的消毒单元,从而大大缩短处理工艺流程。然而,膜污染和膜堵塞仍然是目前制约膜分离技术普及应用的重要因素。
目前常用膜材料中,聚偏氟乙烯具有良好的热稳定性,化学稳定性,耐辐射性和优异的机械性能,且价格便宜,因而受到广泛关注。但由于其表面能低,制得的膜亲水性差,在水处理过程中易被水中的杂质污染,使膜水通量减小且不能恢复,导致在水处理运行过程中,聚偏氟乙烯超滤膜存在易污染、反冲洗和停机清洗时间较多等问题,极大的限制了其在水厂的推广和使用。已知可通过物理和化学手段来改善膜的抗污染性,目前改性方法主要可分为膜表面改性和膜材料改性两大类。
共混超滤膜改性由于操作简便、效果好,既容易实现又经济实惠,一直是获得新型改性膜材料的常用方法。有机—无机共混操作简单,性能优异,加入亲水性无机纳米颗粒能增加膜的亲水性,同时增加膜的机械性能,是近来研究热点。但存在纳米粒子在膜内易团聚的问题,且在相分离时纳米粒子向水相扩散,富集在膜表面,增强了膜表面亲水性的同时膜断面亲水性增强较小,对膜抗污染性的提升有限。故提高无机纳米粒子在膜中的分散性是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是要解决现有无机纳米粒子改性PVDF超滤膜存在纳米粒子在膜内易团聚,在相分离时纳米粒子向水相扩散,富集在膜表面,对PVDF超滤膜抗污染性能的提高作用不明显的问题,而提供一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法。
一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备PVDF溶液:将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为400r/min~600r/min和温度为50℃~60℃下搅拌4h~6h,得到PVDF溶液;
步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:(70~100);
二、制备含有纳米银的混合液:将AgNO3溶解在分散溶剂Ⅱ中,再加入致孔剂,再在功率为50W~550W下超声分散60min~120min,得到含有纳米银的混合液;
步骤二中所述的AgNO3与分散溶剂Ⅱ的质量为1:(10~50);
步骤二中所述的AgNO3与致孔剂的质量比为1:(0.5~3);
三、制备铸膜液:在搅拌速度为400r/min~600r/min和温度为50℃~70℃下,将含有纳米银的混合液以5滴/min~20滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为50℃~70℃和搅拌速度为400r/min~600r/min的条件下搅拌6h~12h,再放入温度为25℃~60℃的真空干燥箱中静置脱泡6h~12h,得到铸膜液;
步骤三中所述的含有纳米银的混合液与PVDF溶液的质量比为(10~20):86;
四、浇铸、成膜:在温度为15℃~30℃和湿度为50%~80%的条件下将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上,浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜,得到含有厚度为0.1mm~0.3mm的铸膜液的玻璃基板;将含有厚度为0.1mm~0.3mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发15s~50s,再浸入到凝固浴中浸泡12h~24h,得到脱落后的超滤膜;
五、清洗:使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗2次~5次,然后放入蒸馏水中保存,得到原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
本发明的优点:
一、本发明采用在铸膜液中原位生成纳米银的方式,利用常规致孔剂的分散与还原作用,克服纳米颗粒在铸膜液中的团聚现象,提高其分散性,本发明制备的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜具有明显的抗菌性和抗生物污染性,增加了膜的亲水性,使水通量和通量恢复率得到提高;
二、本发明的工艺操作简单易行,所用设备均为本领域常规仪器,工艺周期短,对工艺环境的要求较低,成本低廉;
三、本发明选用的溶剂和致孔剂均有还原AgNO3的作用,在形成铸膜液的同时生成纳米银,能够克服纳米银团聚的现象,很好地提高纳米银颗粒在铸膜液中的分散性,从而增强了PVDF超滤膜的亲水性和抑菌性,同时提高其水通量、水通量恢复率和抗污染能力;
四、本发明采用原位合成纳米银改性PVDF超滤膜,对PVDF超滤膜的微观结构没有产生明显影响,保留了PVDF分离膜原来优良的特性;
五、本发明AgNO3的加入量少,成本低廉;
六、本发明制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的纯水通量110L/m2·h~180L/m2·h,污染测试时的通量为70L/m2·h~90L/m2·h,清洗后通量恢复率为85L/m2·h~95L/m2·h,水接触角62°~68°,BSA截留率为87%~93%。
本发明可获得一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
附图说明
图1是纯水通量随时间的变化曲线,图1中1是试验一制备的PVDF超滤膜的纯水通量随时间的变化曲线,2是试验二制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的纯水通量随时间的变化曲线;
图2是试验二制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的透射电镜图;
图3是试验五制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的透射电镜图。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式是一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备PVDF溶液:将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为400r/min~600r/min和温度为50℃~60℃下搅拌4h~6h,得到PVDF溶液;
步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:(70~100);
二、制备含有纳米银的混合液:将AgNO3溶解在分散溶剂Ⅱ中,再加入致孔剂,再在功率为50W~550W下超声分散60min~120min,得到含有纳米银的混合液;
步骤二中所述的AgNO3与分散溶剂Ⅱ的质量为1:(10~50);
步骤二中所述的AgNO3与致孔剂的质量比为1:(0.5~3);
三、制备铸膜液:在搅拌速度为400r/min~600r/min和温度为50℃~70℃下,将含有纳米银的混合液以5滴/min~20滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为50℃~70℃和搅拌速度为400r/min~600r/min的条件下搅拌6h~12h,再放入温度为25℃~60℃的真空干燥箱中静置脱泡6h~12h,得到铸膜液;
步骤三中所述的含有纳米银的混合液与PVDF溶液的质量比为(10~20):86;
四、浇铸、成膜:在温度为15℃~30℃和湿度为50%~80%的条件下将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上,浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜,得到含有厚度为0.1mm~0.3mm的铸膜液的玻璃基板;将含有厚度为0.1mm~0.3mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发15s~50s,再浸入到凝固浴中浸泡12h~24h,得到脱落后的超滤膜;
五、清洗:使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗2次~5次,然后放入蒸馏水中保存,得到原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
本实施方式的优点:
一、本实施方式采用在铸膜液中原位生成纳米银的方式,利用常规致孔剂的分散与还原作用,克服纳米颗粒在铸膜液中的团聚现象,提高其分散性,本体实施方式制备的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜具有明显的抗菌性和抗生物污染性,增加了膜的亲水性,使水通量和通量恢复率得到提高;
二、本实施方式的工艺操作简单易行,所用设备均为本领域常规仪器,工艺周期短,对工艺环境的要求较低,成本低廉;
三、本实施方式选用的溶剂和致孔剂均有还原AgNO3的作用,在形成铸膜液的同时生成纳米银,能够克服纳米银团聚的现象,很好地提高纳米银颗粒在铸膜液中的分散性,从而增强了PVDF超滤膜的亲水性和抑菌性,同时提高其水通量、水通量恢复率和抗污染能力;
四、本实施方式采用原位合成纳米银改性PVDF超滤膜,对PVDF超滤膜的微观结构没有产生明显影响,保留了PVDF分离膜原来优良的特性;
五、本实施方式AgNO3的加入量少,成本低廉;
六、本实施方式制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的纯水通量110L/m2·h~180L/m2·h,污染测试时的通量为70L/m2·h~90L/m2·h,清洗后通量恢复率为85L/m2·h~95L/m2·h,水接触角62°~68°,BSA截留率为87%~93%。
本实施方式可获得一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同点是:步骤一中所述的分散溶剂Ⅰ为N,N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙烯基-2-吡咯烷酮或N,N-二甲基乙酰胺。其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是:步骤二中所述的分散溶剂Ⅱ为N,N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙烯基-2-吡咯烷酮或N,N-二甲基乙酰胺。其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是:步骤二中所述的致孔剂为聚乙烯吡络烷酮、聚乙二醇或尿素。其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是:步骤四中所述的凝固浴为蒸馏水。其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是:步骤一中将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为500r/min~600r/min和温度为55℃~60℃下搅拌5h~6h,得到PVDF溶液。其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是:步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:70。其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是:步骤二中所述的AgNO3与分散溶剂Ⅱ的质量为1:14;所述的AgNO3与致孔剂的质量比为1:0.5。其他步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是:步骤三中在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下,将含有纳米银的混合液以15滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为60℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌12h,再放入温度为25℃的真空干燥箱中静置脱泡6h,得到铸膜液。其他步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是:步骤三中所述的含有纳米银的混合液与PVDF溶液的质量比为15:86。其他步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下试验对本发明的有益效果进行验证:
试验一:一种PVDF超滤膜的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备PVDF溶液:将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下搅拌6h,得到PVDF溶液;
步骤一中所述的分散溶剂Ⅰ为N,N-二甲基甲酰胺;
步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:70;
二、制备分散溶剂/致孔剂的混合液:将致孔剂溶解在分散溶剂Ⅱ中,再在功率为450W下超声分散60min,得到分散溶剂/致孔剂的混合液;
步骤二中所述的分散溶剂Ⅱ为N,N-二甲基甲酰胺;
步骤二中所述的致孔剂为聚乙烯吡络烷酮;
步骤二中所述的致孔剂与分散溶剂Ⅱ的质量比为0.5:14;
三、制备铸膜液:在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下,将分散溶剂/致孔剂的混合液以15滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为60℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌12h,再放入温度为25℃的真空干燥箱中静置脱泡6h,得到铸膜液;
步骤三中所述的分散溶剂/致孔剂的混合液中分散溶剂与PVDF溶液的质量比为14:86;
步骤二中所述的分散溶剂/致孔剂的混合液中致孔剂与PVDF溶液的质量比为0.5:86;
四、浇铸、成膜:在温度为25℃和湿度为77%的条件下将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上,浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜,得到含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板;将含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发15s,再浸入到凝固浴中浸泡12h,得到脱落后的超滤膜;
步骤四所述的凝固浴为蒸馏水;
五、清洗:使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗3次,然后放入蒸馏水中保存,得到PVDF超滤膜。
试验二:一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备PVDF溶液:将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下搅拌6h,得到PVDF溶液;
步骤一中所述的分散溶剂Ⅰ为N,N-二甲基甲酰胺;
步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:70;
二、制备含有纳米银的混合液:将AgNO3溶解在分散溶剂Ⅱ中,再加入致孔剂,再在功率为450W下超声分散60min,得到含有纳米银的混合液;
步骤二中所述的分散溶剂Ⅱ为N,N-二甲基甲酰胺;
步骤二中所述的致孔剂为聚乙烯吡络烷酮;
步骤二中所述的AgNO3与分散溶剂Ⅱ的质量为1:14;
步骤二中所述的AgNO3与致孔剂的质量比为1:0.5;
三、制备铸膜液:在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下,将含有纳米银的混合液以15滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为60℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌12h,再放入温度为25℃的真空干燥箱中静置脱泡6h,得到铸膜液;
步骤三中所述的含有纳米银的混合液与PVDF溶液的质量比为15:86;
四、浇铸、成膜:在温度为25℃和湿度为77%的条件下将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上,浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜,得到含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板;将含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发15s,再浸入到凝固浴中浸泡12h,得到脱落后的超滤膜;
步骤四所述的凝固浴为蒸馏水;
五、清洗:使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗3次,然后放入蒸馏水中保存,得到原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
将试验一和试验二制备的PVDF超滤膜和原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的各项性能数据列于表1,表1为试验一和试验二制备的PVDF超滤膜和原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的各项性能数据,由表1可知,试验二制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的接触角明显减小,说明试验二制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的亲水性得到提高,纯水通量较大;且能够在BSA溶液中保持较高的通量,清洗后膜的通量恢复率有很大的提高,对BSA的截留作用增强,表明试验二制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的耐污染性能得到较大改善。
表1
使用美国MILLIPORE公司生产的Millipore8200型超滤杯组装超滤测试平台对试验一和试验二制备的PVDF超滤膜和原位合成纳米银改性PVDF超滤膜进行测试,如图1所示;图1是纯水通量随时间的变化曲线,图1中1是试验一制备的PVDF超滤膜的纯水通量随时间的变化曲线,2是试验二制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的纯水通量随时间的变化曲线。从图1可知,在同一时间,试验二制备的PVDF超滤膜和原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的纯水通量较试验一制备的PVDF超滤膜的纯水通量有很大的提高,提高了85%以上。
试验三:一种PVDF超滤膜的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备PVDF溶液:将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下搅拌6h,得到PVDF溶液;
步骤一中所述的分散溶剂Ⅰ为N,N-二甲基乙酰胺;
步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:70;
二、制备分散溶剂/致孔剂的混合液:将致孔剂溶解在分散溶剂Ⅱ中,再在功率为450W下超声分散60min,得到分散溶剂/致孔剂的混合液;
步骤二中所述的分散溶剂Ⅱ为N,N-二甲基乙酰胺;
步骤二中所述的致孔剂为聚乙烯吡络烷酮;
步骤二中所述的致孔剂与分散溶剂Ⅱ的质量比为0.5:14;
三、制备铸膜液:在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下,将分散溶剂/致孔剂的混合液以15滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为60℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌12h,再放入温度为25℃的真空干燥箱中静置脱泡6h,得到铸膜液;
步骤三中所述的分散溶剂/致孔剂的混合液中分散溶剂与PVDF溶液的质量比为14:86;
步骤二中所述的分散溶剂/致孔剂的混合液中致孔剂与PVDF溶液的质量比为0.5:86;
四、浇铸、成膜:在温度为25℃和湿度为77%的条件下将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上,浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜,得到含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板;将含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发15s,再浸入到凝固浴中浸泡12h,得到脱落后的超滤膜;
步骤四所述的凝固浴为蒸馏水;
五、清洗:使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗3次,然后放入蒸馏水中保存,得到PVDF超滤膜。
试验四:一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备PVDF溶液:将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下搅拌6h,得到PVDF溶液;
步骤一中所述的分散溶剂Ⅰ为N,N-二甲基乙酰胺;
步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:70;
二、制备含有纳米银的混合液:将AgNO3溶解在分散溶剂Ⅱ中,再加入致孔剂,再在功率为450W下超声分散60min,得到含有纳米银的混合液;
步骤二中所述的分散溶剂Ⅱ为N,N-二甲基乙酰胺;
步骤二中所述的致孔剂为聚乙烯吡络烷酮;
步骤二中所述的AgNO3与分散溶剂Ⅱ的质量为1:14;
步骤二中所述的AgNO3与致孔剂的质量比为1:0.5;
三、制备铸膜液:在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下,将含有纳米银的混合液以15滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为60℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌12h,再放入温度为25℃的真空干燥箱中静置脱泡6h,得到铸膜液;
步骤三中所述的含有纳米银的混合液与PVDF溶液的质量比为15:86;
四、浇铸、成膜:在温度为25℃和湿度为77%的条件下将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上,浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜,得到含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板;将含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发15s,再浸入到凝固浴中浸泡12h,得到脱落后的超滤膜;
五、清洗:使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗3次,然后放入蒸馏水中保存,得到原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
将试验三和试验四制备的PVDF超滤膜和原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的各项性能数据列于表2,表2为试验三和试验四制备的PVDF超滤膜和原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的各项性能数据,由表2可知,试验四制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的接触角明显减小,说明试验四制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的亲水性得到提高,纯水通量较大;且能够在BSA溶液中保持较高的通量,清洗后膜的通量恢复率有很大的提高,对BSA的截留作用增强,表明试验四制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的耐污染性能得到较大改善。
表2
试验五:一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,具体是按以下步骤完成的:
一、制备PVDF溶液:将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下搅拌6h,得到PVDF溶液;
步骤一中所述的分散溶剂Ⅰ为N,N-二甲基甲酰胺;
步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:70;
二、制备含有纳米银的混合液:将AgNO3溶解在分散溶剂Ⅱ中,再在功率为450W下超声分散60min,得到含有纳米银的混合液;
步骤二中所述的分散溶剂Ⅱ为N,N-二甲基甲酰胺;
步骤二中所述的AgNO3与分散溶剂Ⅱ的质量为1:14;
三、制备铸膜液:在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下,将含有纳米银的混合液以15滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为60℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌12h,再放入温度为25℃的真空干燥箱中静置脱泡6h,得到铸膜液;
步骤三中所述的含有纳米银的混合液与PVDF溶液的质量比为15:86;
四、浇铸、成膜:在温度为25℃和湿度为77%的条件下将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上,浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜,得到含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板;将含有厚度为0.25mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发15s,再浸入到凝固浴中浸泡12h,得到脱落后的超滤膜;
步骤四所述的凝固浴为蒸馏水;
五、清洗:使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗3次,然后放入蒸馏水中保存,得到原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
试验五制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的纯水通量为112L/m2·h,污染测试时的通量为73L/m2·h,清洗后通量恢复率为68.4%,水接触角72°,BSA截留率为84.5%。
图2是实验二制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的透射电镜图,图3是实验五制备的原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的透射电镜图。实验五与实验二唯一的区别在于,实验五未添加致孔剂聚乙烯吡络烷酮;图2和图3中的黑色颗粒即为纳米银颗粒;对比图2和图3可以看出,加入聚乙烯吡络烷酮后能够明显改善纳米银在PVDF膜中的分散性,从而增加膜的亲水性,提高纯水通量和抗污染能力。
Claims (10)
1.一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法具体是按以下步骤完成的:
一、制备PVDF溶液:将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为400r/min~600r/min和温度为50℃~60℃下搅拌4h~6h,得到PVDF溶液;
步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:(70~100);
二、制备含有纳米银的混合液:将AgNO3溶解在分散溶剂Ⅱ中,再加入致孔剂,再在功率为50W~550W下超声分散60min~120min,得到含有纳米银的混合液;
步骤二中所述的AgNO3与分散溶剂Ⅱ的质量为1:(10~50);
步骤二中所述的AgNO3与致孔剂的质量比为1:(0.5~3);
三、制备铸膜液:在搅拌速度为400r/min~600r/min和温度为50℃~70℃下,将含有纳米银的混合液以5滴/min~20滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为50℃~70℃和搅拌速度为400r/min~600r/min的条件下搅拌6h~12h,再放入温度为25℃~60℃的真空干燥箱中静置脱泡6h~12h,得到铸膜液;
步骤三中所述的含有纳米银的混合液与PVDF溶液的质量比为(10~20):86;
四、浇铸、成膜:在温度为15℃~30℃和湿度为50%~80%的条件下将铸膜液浇铸在干净的玻璃基板上,浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜,得到含有厚度为0.1mm~0.3mm的铸膜液的玻璃基板;将含有厚度为0.1mm~0.3mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发15s~50s,再浸入到凝固浴中浸泡12h~24h,得到脱落后的超滤膜;
五、清洗:使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗2次~5次,然后放入蒸馏水中保存,得到原位合成纳米银改性PVDF超滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤一中所述的分散溶剂Ⅰ为N,N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙烯基-2-吡咯烷酮或N,N-二甲基乙酰胺。
3.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤二中所述的分散溶剂Ⅱ为N,N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-乙烯基-2-吡咯烷酮或N,N-二甲基乙酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤二中所述的致孔剂为聚乙烯吡络烷酮、聚乙二醇或尿素。
5.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤四中所述的凝固浴为蒸馏水。
6.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤一中将PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ混合,在搅拌速度为500r/min~600r/min和温度为55℃~60℃下搅拌5h~6h,得到PVDF溶液。
7.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤一中所述的PVDF粉末与分散溶剂Ⅰ的质量比为16:70。
8.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤二中所述的AgNO3与分散溶剂Ⅱ的质量为1:14;所述的AgNO3与致孔剂的质量比为1:0.5。
9.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤三中在搅拌速度为500r/min和温度为60℃下,将含有纳米银的混合液以15滴/min的滴速滴加到PVDF溶液中,再在温度为60℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌12h,再放入温度为25℃的真空干燥箱中静置脱泡6h,得到铸膜液。
10.根据权利要求1所述的一种原位合成纳米银改性PVDF超滤膜的制备方法,其特征在于步骤三中所述的含有纳米银的混合液与PVDF溶液的质量比为15:86。
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