CN105771691A - 高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜及制备方法 - Google Patents

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周瞾
林杉
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Abstract

本发明公开了一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜及制备方法，它由一定比例的聚偏氟乙烯、成孔剂、无机纳米颗粒、有机溶剂制成。步骤是：A、将称取的成孔剂、无机纳米颗粒加入到称取的有机溶剂中超声波分散；B、再向有机溶剂中加入称取的聚偏氟乙烯，机械搅拌，静置，脱泡得铸膜液；C、将铸膜液在玻璃板上刮制成膜，将其放入凝固液中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落；D、在室温下将膜用蒸馏水漂洗后，放入去离子水中浸泡，得高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜。原料来源广泛、工艺简单，易于实现工业规模化生产。纳米颗粒增强了膜的亲水性，膜通量在190L/(m2.h)，显著降低了膜通量衰减系数。所得的聚偏氟乙烯分离膜具有更广泛的应用前景。

Description

高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜及制备方法
技术领域
本发明属于膜分离技术领域，更具体涉及一种高分子有机分离膜，同时还涉及一种高分子有机分离膜的制备方法，适用于制备性能优良的超滤或微滤膜，并在水处理领域中有广泛的应用。
背景技术
分离膜技术在我国取得了飞速发展，2014年全国分离膜相关产业规模已达到735亿元人民币，我国已成为分离膜制造和应用的大国。国产分离膜已用于万吨级海水淡化工程，聚四氟乙烯微孔膜和平板陶瓷微滤膜的制造和应用热火朝天，工业园区废水处理零排放受到空前重视并进行大规模实践，全新的膜技术和膜过程集成应运而生，展现出膜技术发展的新方向与热点。
高分子膜在应用过程中存在着由于膜污染导致膜通量下降、使用寿命缩短、生产成本增加，成为膜技术进一步推广应用的阻碍，是膜应用中最值得关注的问题之一。随着膜技术应用领域的不断广大，对膜材料的性能要求不断提高，单一膜材料已不能满足实际应用要求，因此迫切需要开发新的品种或对现有材料进行改性。
发明内容
本发明的目的是在于提供了高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，配方合理，使用方便，克服膜在高截留率下通量急剧下降的问题，增强了膜的分离性能。
本发明的另一个目的是在于提供了高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜的制备方法，将纳米分散液和聚偏氟乙烯膜液混合，经过脱泡、刮膜、浸泡成膜，从而制备出高水通量、低衰减及亲水性强的聚变氟乙烯膜，方法易行，操作简便。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，它由以下重量份的原料制成：
所述的有机溶剂为N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺或二甲亚砜其中的一种。
所述的无机纳米颗粒为纳米氧化铁颗粒、纳米二氧化锆颗粒或纳米三氧化二铝颗粒其中的一种。
所述的成孔剂为氯化锂、氯化铵或聚乙二醇其中的两种任意混合。
所述的聚偏氟乙烯的分子量为350000～600000道尔顿。
所述的无机纳米颗粒其粒径为1nm～1μm。
一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，它由以下重量份的原料制成(优选范围)：
一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，它由以下重量份的原料制成(较好范围)：
一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，它由以下重量份的原料制成(最好范围)：
一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，它由以下重量份的原料制成(最佳值)：
一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜的制备方法，其步骤是：
A、将称取的成孔剂、无机纳米颗粒加入到称取的有机溶剂中超声波分散10min～30min；
B、再向有机溶剂中加入称取的聚偏氟乙烯，机械搅拌1～2小时，静置24～48h脱泡得铸膜液；
C、在20～30℃的条件下将铸膜液在玻璃板上刮制成膜，然后将其缓慢放入凝固液中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落；所述凝固液为水。
D、在室温(20－25℃，以下相同)下将膜用蒸馏水漂洗后，放入去离子水中浸泡48～72h，即得高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
本发明制备成本低、制备时间短，增强了膜的亲水性，提高了膜的抗污染能力。成膜原料来源广泛、工艺简单，操作过程安全，易于实现工业规模化生产。纳米颗粒增强了膜的亲水性，膜通量在190L/(m2.h)左右，显著降低了膜通量衰减系数且衰减系数在0.20～0.32之间。本发明中通过调节各种原料的配比得到不同性能的膜，所得的聚偏氟乙烯分离膜具有更广泛的应用前景。
具体实施方式
实施例1：
一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，它由以下重量份的原料制成：
高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜的制备方法，其步骤是：
A、将称取的成孔剂、无机纳米颗粒加入到称取的有机溶剂中超声波分散10或14或18或22或26或30min；
B、再向有机溶剂中加入称取的聚偏氟乙烯，机械搅拌1或1.5或2小时，静置24或30或36或42或48h脱泡得铸膜液；
C、在20或23或25或28或30℃的条件下将铸膜液在玻璃板上刮制成膜，然后将其缓慢放入凝固液中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落；
D、在室温下将膜用蒸馏水漂洗后，放入去离子水中浸泡48或52或58或62或68或72h，即得高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜。
本发明可以提高聚偏氟乙烯膜抗污染性能，制备出的高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，在保证截留率高于98％条件下，水通量维持在190L/(m2.h)且通量衰减系数仅为0.20～0.32；同时，膜污染指数为833～1513s/L2，降低了95.4％，膜分离性能和抗污染性能显著提升，延长了膜的使用寿命，降低了膜水处理成本。
一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，它由以下重量份的原料制成：
其制备方法与实施例1相同。
通过上述措施获得的分离膜，提高了聚偏氟乙烯膜抗污染性能，保证了截留率高于98％，水通量维持在190L/(m2.h)，且通量衰减系数仅为0.20～0.32；同时，膜污染指数为833～1513s/L2，降低了95.4％，膜分离性能和抗污染性能有显著的提升，延长了膜的使用寿命，降低了膜水处理成本。

Claims (6)

1.一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，它由以下重量份的原料制成：
原料　重量份
聚偏氟乙烯13～21
成孔剂0.5～5.0
无机纳米颗粒0.01～2.0
有机溶剂70～87；
所述的有机溶剂为N-N二甲基乙酰胺、N-N二甲基甲酰胺或二甲亚砜其中的一种；
所述的无机纳米颗粒为纳米氧化铁颗粒、纳米二氧化锆颗粒或纳米三氧化二铝颗粒其中的一种；
所述的成孔剂为氯化锂、氯化铵或聚乙二醇其中的两种任意混合；
所述的无机纳米颗粒其粒径为1nm~1μm；
所述的聚偏氟乙烯的分子量为350000～600000道尔顿。
2.根据权利要求1所述的一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，其特征在于：
原料　重量份
聚偏氟乙烯14～20
成孔剂1.0～4.0
无机纳米颗粒0.2～3.0
有机溶剂73～85。
3.根据权利要求1所述的一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，其特征在于：
原料　重量份
聚偏氟乙烯16～19
成孔剂1.5～3.5
无机纳米颗粒0.4～2.0
有机溶剂73.5～83。
4.根据权利要求1所述的一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，其特征在于：
原料　重量份
聚偏氟乙烯17～18
成孔剂2.0～3.0
无机纳米颗粒0.6～1.5
有机溶剂77～81。
5.根据权利要求1所述的一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜，其特征在于：
原料　重量份
聚偏氟乙烯16
成孔剂3.0
无机纳米颗粒0.5
有机溶剂80.5。
6.权利要求1所述的一种高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜的制备方法，其步骤是：
A、将称取的成孔剂、无机纳米颗粒加入到称取的有机溶剂中超声波分散10min~30min；
B、再向有机溶剂中加入称取的聚偏氟乙烯，机械搅拌1~2小时，静置24~48h脱泡得铸膜液；
C、在20～30℃的条件下将铸膜液在玻璃板上刮制成膜，将放入凝固液中浸泡至膜从玻璃板上自动脱落；
D、在室温下将膜用蒸馏水漂洗后，放入去离子水中浸泡48~72h，得高通量低衰减聚偏氟乙烯分离膜。
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