CN111558302A - 一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法 - Google Patents
一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及聚四氟乙烯膜过滤技术领域,公开了一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法。S1、将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行亲水改性处理;S2、配制水相溶液和有机相溶液;S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡,取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液,然后放入海藻酸钠溶液中浸泡,再放入水相溶液中进行界面聚合反应,得到纳滤膜中间体;S4、将纳滤膜中间体行热烘处理,得到复合纳滤膜。本发明制备的聚四氟乙烯复合纳滤膜同时具有较高的强度和高渗透通量,从而提高复合纳滤膜的耐水压和过滤效率。
Description
技术领域
本发明涉及聚四氟乙烯膜过滤技术领域,尤其是涉及一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法。
背景技术
纳滤(NF)是近30年来发展起来的借助压力推动进行分离的一种新型膜分离技术。纳滤膜的孔径范围介于反渗透(RO)膜和超滤(UF)膜之间,孔径大小约为1-2nm。界面聚合法是目前制备复合纳滤膜最为广泛的制备方法,通过水相单体和有机相单体在微孔基膜表面发生聚合交联反应,从而在微孔基膜表面合成一层具有过滤作用的分离层。聚四氟乙烯基膜材料除了具有较高的力学强度和良好的耐酸碱性能,还具有良好的耐溶剂性,使用聚四氟乙烯作为复合纳滤膜的基膜材料,制备出的复合纳滤膜不仅可以在环境苛刻的条件下使用,还能够延长纳滤膜的使用寿命,但是聚四氟乙烯材料具有较强的疏水性能,阻碍水体从聚四氟乙烯基膜中过滤渗透,另外,由于界面聚合反应发生较快,水相单体和有机相单体在较短时间内即可完成反应,反应时间难于控制,导致在聚四氟乙烯基膜表面生成的分离层较厚,不利于水体渗透,对复合纳滤膜渗透通量严重下降,影响复合纳滤膜的过滤效果。
中国专利文献公开号CN104324622公开了一种聚四氟乙烯符合纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:将疏水性的聚四氟乙烯微滤膜进行活化处理,通过水相和油箱浸渍,得到聚四氟乙烯复合纳滤膜,聚四氟乙烯微滤进行活化改性是将基膜浸入十二烷基苯磺酸钠溶液中,从而提高聚四氟乙烯微滤基膜的亲水性能,提高基膜的水通量。该专利技术方案中十二烷基苯磺酸钠靠物理作用力结合在聚四氟乙烯基膜表面十分不稳定,很容易从基膜上脱离,导致其亲水性能逐渐降低,水通量随使用时间会出现明显下降趋势。
中国专利文献公开号CN109012232公开了一种荷正电中空聚四氟乙烯符合纳滤膜的制备方法,先配制含有改性棒状二氧化硅混合液和油相溶液,然后将亲水聚四氟乙烯微孔基膜分别浸入混合液和油相溶液中发生界面聚合反应,在亲水聚四氟乙烯微孔基膜表面聚合一层聚酰胺分离层。该专利技术文献中由于水相单体与油相单体反应过快,界面聚合反应时间不易控制,导致在聚四氟乙烯微孔基膜表面生成的聚酰胺分离层较厚,降低纳滤膜的水通量。
中国专利文献公开号CN104998562公开了一种聚四氟乙烯膜的亲水改性方法,先将聚四氟乙烯基膜进行等离子体处理,然后放入丙烯酸溶液中进行浸渍处理,然后将其放入二氧化钛溶胶中浸渍,得到改性亲水聚四氟乙烯基膜。但是聚四氟乙烯基膜在等离子处理过程中遭受高能粒子轰击,导致聚四氟乙烯基膜的强度剧烈下降,在持续水压过滤过程中容易导致基膜破裂。
发明内容
本发明是为了克服以上现有技术问题,提供一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,本发明制备的聚四氟乙烯复合纳滤膜同时具有较高的强度和高渗透通量,从而提高复合纳滤膜的耐水压和过滤效率。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行亲水改性处理,得到亲水聚四氟乙烯微滤膜;
S2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液,向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺,搅拌混合均匀,得到水相溶液;将均苯三甲酰氯加入正己烷中,搅拌溶解得到有机相溶液;
S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡1-5min,取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液,然后放入海藻酸钠溶液中浸泡3-6min,再放入水相溶液中进行界面聚合反应,得到纳滤膜中间体;
S4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在50-70℃下进行热烘10-20min,得到复合纳滤膜。
作为优选,所述步骤S2中对苯二胺水溶液的浓度为1.5-6.0wt%。
作为优选,所述步骤S2中有机相溶液中均苯三甲酰氯的质量浓度为0.2-1.0wt%。
作为优选,所述步骤S3中海藻酸钠溶液的浓度为5-10wt%。
作为优选,所述步骤S3中界面聚合反应时间为3-4min。
作为优选,所述步骤S1中疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理方法包括以下步骤:将疏水聚四氟乙烯微滤膜放入无水乙醇中进行超声清洗,烘干,备用;将盐酸溶液加入无水乙醇中,搅拌均匀,得到溶液a,将钛酸四丁酯和纳米二氧化硅加入无水乙醇中,进行超声振荡得到溶液b,将上述烘干的聚四氟乙烯微滤膜浸入溶液b中,然后缓慢向溶液b中滴加溶液a,搅拌反应2-3h,静置陈化,取出聚四氟乙烯微滤膜进行干燥处理,得到中间膜体1;将中间膜体1置于等离子体处理仪中,抽真空后通入氩气,进行等离子体处理,得到中间膜体2;将中间膜体2置于空气中放置5-10min,然后置于丙烯酸溶液中,水浴加热至50-70℃,进行反应2-5h,清洗,干燥,即得。
作为优选,所述钛酸四丁酯与纳米二氧化硅的质量比为1:0.2-0.5。
作为优选,所述静置陈化时间为3-6h。
作为优选,所述等离子体处理功率为100-200W,等离子体处理时间为1-5min。
作为优选,所述丙烯酸溶液的浓度为0.5-5.0wt%。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1.本发明利用对苯二胺单体与均苯三甲酰氯单体两者在聚四氟乙烯微滤膜表面发生界面聚合反应,从而在聚四氟乙烯微滤基膜表面聚合交联形成光滑致密的分离层,如图1所示为本发明聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的表面微观扫描电镜图,可以观察到分离层表面光滑且致密。在步骤S3中聚四氟乙烯微滤基膜浸入对苯二胺水相溶液之前先浸泡在海藻酸钠溶液中,从而在聚四氟乙烯微滤基膜表面粘附一层海藻酸钠水溶液薄膜,在浸入对苯二胺水相溶液中后,海藻酸钠溶液薄膜在水溶液中逐渐扩散,从而使聚四氟乙烯微滤膜表面的均苯三甲酰氯单体与对苯二胺单体逐渐接触发生反应,从而使两者反应速率减慢,便于控制反应时间,进而控制两者反应形成分离层的厚度,避免两者快速反应生成较厚的分离层使水分子的渗透效率降低,从而提高纳滤膜的水通量。
2.本发明通过化学接枝的方法将丙烯酸接枝到疏水的聚四氟乙烯微滤膜上从而使疏水的聚四氟乙烯微滤基膜具有亲水性能,提高纳滤膜的水通量。具体接枝步骤为先对疏水的聚四氟乙烯基膜进行等离子处理,高能粒子轰击疏水的聚四氟乙烯基膜使聚四氟乙烯基膜表面产生能与丙烯酸反应的活性基团,进而将丙烯酸接枝在疏水的聚四氟乙烯微滤膜上赋予其亲水性能,接枝法相比将亲水性化合物靠物理作用力粘附在疏水聚四氟乙烯基膜上具有较强的稳定性,聚四氟乙烯微滤膜的亲水性能更持久。但是接枝法存在的问题是需要先对疏水聚四氟乙烯基膜进行等离子体处理,等离子体处理容易造成聚四氟乙烯微滤膜较高的强力损伤,在水压长时间作用运行下聚四氟乙烯微滤膜容易发生破裂,使其丧失对物质的截留分离作用;为此,本发明在对聚四氟乙烯微滤膜等离子处理之前采用钛酸四丁酯为前驱体,在盐酸催化剂作用下生成含钛化合物沉积在聚四氟乙烯微滤膜的表面形成不完整的凝胶薄层,部分纳米二氧化硅分散在凝胶薄层的内部,在等离子体对聚四氟乙烯微滤膜处理过程中凝胶薄层能够吸收一部分能量,从而减轻等离子体高能粒子对疏水聚四氟乙烯基膜的轰击作用,避免等离子体处理聚四氟乙烯微滤膜造成基膜的强度大幅下降。另一方面,等离子体处理过程中不仅使聚四氟乙烯微滤膜表面形成凹凸不平的表面结构,还对凝胶薄层造成破坏,凝胶薄层内部的具有亲水性质纳米二氧化硅沉积结合在聚四氟乙烯微滤膜凹凸不平的表面,提高聚四氟乙烯微滤膜的亲水性能,从而进一步提高纳滤膜的水通量。
附图说明
图1为本发明聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的表面微观扫描电镜图。
具体实施方式
本发明具体实施例中若非特指所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的,实施例中的方法如无特别说明均为本领域的常规方法。
实施例1
高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理:
将疏水聚四氟乙烯微滤膜放入无水乙醇中进行超声清洗,烘干,备用;
将质量浓度为10%的盐酸水溶液按照体积比1:3的比例加入无水乙醇中,搅拌均匀,得到溶液a,将钛酸四丁酯和纳米二氧化硅加入无水乙醇中,钛酸四丁酯与纳米二氧化硅的质量比为1:0.4,钛酸四丁酯与无水乙醇的质量体积比为1g/50mL,进行超声振荡得到溶液b,将上述烘干的聚四氟乙烯微滤膜浸入溶液b中,然后按照溶液a与溶液b的体积比1:10的比例缓慢向溶液b中滴加溶液a,搅拌反应2.5h,静置陈化4h,取出聚四氟乙烯微滤膜置于烘箱中在50℃下进行干燥处理30min,得到中间膜体1;
将中间膜体1置于等离子体处理仪中,抽真空至6Pa,后通入氩气排除反应室内的残余空气并控制真空度维持在50Pa,稳定10min,然后在150W进行等离子体处理4min,得到中间膜体2;
将中间膜体2置于空气中放置8min,然后置于浓度为15wt%丙烯酸的乙醇溶液中,水浴加热至70℃,进行反应4h,清洗,置于烘箱中在60℃下干燥20min,得到亲水聚四氟乙烯微滤膜;
S2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到浓度为2.0wt%的对苯二胺水溶液,向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺,对苯二胺、十二烷基硫酸钠、三乙胺三者的质量比为1:0.05:0.2,搅拌混合均匀,得到水相溶液;将均苯三甲酰氯加入正己烷中,搅拌溶解得到有机相溶液,机相溶液中均苯三甲酰氯的浓度为0.3wt%;
S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡5min,取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液,然后放入浓度10wt%的海藻酸钠水溶液中浸泡3min,再放入水相溶液中进行界面聚合反应3.5min,得到纳滤膜中间体;
S4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在70℃下进行热烘10min,得到复合纳滤膜。
实施例2
高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理:
将疏水聚四氟乙烯微滤膜放入无水乙醇中进行超声清洗,烘干,备用;
将质量浓度为10%的盐酸水溶液按照体积比1:3的比例加入无水乙醇中,搅拌均匀,得到溶液a,将钛酸四丁酯和纳米二氧化硅加入无水乙醇中,钛酸四丁酯与纳米二氧化硅的质量比为1:0.3,钛酸四丁酯与无水乙醇的质量体积比为1g/50mL,进行超声振荡得到溶液b,将上述烘干的聚四氟乙烯微滤膜浸入溶液b中,然后按照溶液a与溶液b的体积比1:10的比例缓慢向溶液b中滴加溶液a,搅拌反应2.5h,静置陈化5h,取出聚四氟乙烯微滤膜置于烘箱中在50℃下进行干燥处理30min,得到中间膜体1;
将中间膜体1置于等离子体处理仪中,抽真空至6Pa,后通入氩气排除反应室内的残余空气并控制真空度维持在50Pa,稳定10min,然后在150W进行等离子体处理2min,得到中间膜体2;
将中间膜体2置于空气中放置6min,然后置于浓度为15wt%丙烯酸的乙醇溶液中,水浴加热至50℃,进行反应3h,清洗,置于烘箱中在60℃下干燥20min,得到亲水聚四氟乙烯微滤膜;
S2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到浓度为5.0wt%的对苯二胺水溶液,向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺,对苯二胺、十二烷基硫酸钠、三乙胺三者的质量比为1:0.05:0.2,搅拌混合均匀,得到水相溶液;将均苯三甲酰氯加入正己烷中,搅拌溶解得到有机相溶液,机相溶液中均苯三甲酰氯的浓度为0.5wt%;
S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡1min,取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液,然后放入浓度为5wt%的海藻酸钠水溶液中浸泡6min,再放入水相溶液中进行界面聚合反应3.5min,得到纳滤膜中间体;
S4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在50℃下进行热烘20min,得到复合纳滤膜。
实施例3
高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理:
将疏水聚四氟乙烯微滤膜放入无水乙醇中进行超声清洗,烘干,备用;
将质量浓度为10%的盐酸水溶液按照体积比1:3的比例加入无水乙醇中,搅拌均匀,得到溶液a,将钛酸四丁酯和纳米二氧化硅加入无水乙醇中,钛酸四丁酯与纳米二氧化硅的质量比为1:0.5,钛酸四丁酯与无水乙醇的质量体积比为1g/50mL,进行超声振荡得到溶液b,将上述烘干的聚四氟乙烯微滤膜浸入溶液b中,然后按照溶液a与溶液b的体积比1:10的比例缓慢向溶液b中滴加溶液a,搅拌反应2h,静置陈化3h,取出聚四氟乙烯微滤膜置于烘箱中在50℃下进行干燥处理30min,得到中间膜体1;
将中间膜体1置于等离子体处理仪中,抽真空至6Pa,后通入氩气排除反应室内的残余空气并控制真空度维持在50Pa,稳定10min,然后在200W进行等离子体处理5min,得到中间膜体2;
将中间膜体2置于空气中放置10min,然后置于浓度为20wt%丙烯酸的乙醇溶液中,水浴加热至60℃,进行反应5h,清洗,置于烘箱中在60℃下干燥20min,得到亲水聚四氟乙烯微滤膜;
S2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到浓度为1.5wt%的对苯二胺水溶液,向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺,对苯二胺、十二烷基硫酸钠、三乙胺三者的质量比为1:0.05:0.2,搅拌混合均匀,得到水相溶液;将均苯三甲酰氯加入正己烷中,搅拌溶解得到有机相溶液,机相溶液中均苯三甲酰氯的浓度为0.2wt%;
S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡3min,取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液,然后放入浓度为8wt%的海藻酸钠水溶液中浸泡5min,再放入水相溶液中进行界面聚合反应3min,得到纳滤膜中间体;
S4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在60℃下进行热烘15min,得到复合纳滤膜。
实施例4
高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理:
将疏水聚四氟乙烯微滤膜放入无水乙醇中进行超声清洗,烘干,备用;
将质量浓度为10%的盐酸水溶液按照体积比1:3的比例加入无水乙醇中,搅拌均匀,得到溶液a,将钛酸四丁酯和纳米二氧化硅加入无水乙醇中,钛酸四丁酯与纳米二氧化硅的质量比为1:0.2,钛酸四丁酯与无水乙醇的质量体积比为1g/50mL,进行超声振荡得到溶液b,将上述烘干的聚四氟乙烯微滤膜浸入溶液b中,然后按照溶液a与溶液b的体积比1:10的比例缓慢向溶液b中滴加溶液a,搅拌反应3h,静置陈化6h,取出聚四氟乙烯微滤膜置于烘箱中在50℃下进行干燥处理30min,得到中间膜体1;
将中间膜体1置于等离子体处理仪中,抽真空至6Pa,后通入氩气排除反应室内的残余空气并控制真空度维持在50Pa,稳定10min,然后在100W进行等离子体处理1min,得到中间膜体2;
将中间膜体2置于空气中放置5min,然后置于浓度为10wt%丙烯酸的乙醇溶液中,水浴加热至60℃,进行反应2h,清洗,置于烘箱中在60℃下干燥20min,得到亲水聚四氟乙烯微滤膜;S2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到浓度为6.0wt%的对苯二胺水溶液,向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺,对苯二胺、十二烷基硫酸钠、三乙胺三者的质量比为1:0.05:0.2,搅拌混合均匀,得到水相溶液;将均苯三甲酰氯加入正己烷中,搅拌溶解得到有机相溶液,机相溶液中均苯三甲酰氯的浓度为1.0wt%;
S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡3min,取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液,然后放入浓度为8wt%的海藻酸钠水溶液中浸泡5min,再放入水相溶液中进行界面聚合反应4min,得到纳滤膜中间体;
S4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在60℃下进行热烘15min,得到复合纳滤膜。
对比例1:
对比例1与实施例1的区别在于步骤S3中没有将亲水聚四氟乙烯微滤膜浸入海藻酸钠溶液浸泡处理。
对比例2:
对比例2与实施例1的区别在于疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理步骤中没有对其进行等离子体处理。
对比例3:
对比例3与实施例1的区别在于疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理包括以下步骤:将疏水聚四氟乙烯微滤膜放入无水乙醇中进行超声清洗,烘干,备用;将烘干的疏水聚四氟乙烯微滤膜置于等离子体处理仪中,抽真空至6Pa,后通入氩气排除反应室内的残余空气并控制真空度维持在50Pa,稳定10min,然后在150W进行等离子体处理4min,然后置于空气中放置8min,然后置于浓度为15wt%丙烯酸的乙醇溶液中,水浴加热至70℃,进行反应4h,清洗,置于烘箱中在60℃下干燥20min,得到亲水聚四氟乙烯微滤膜。
对比例4:
对比例4与实施例1的区别在于疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理步骤中没有添加纳米二氧化硅。
膜性能评价测试:
1.纳滤膜对离子和有机分子截留性能以及水通量测试:
使用膜性能评价装置测试纳滤膜的纯水通量,将纳滤膜安装到膜性能评价装置的错流凹槽内,然后在室温条件下调节水压至0.1MPa,运行30min使膜渗透过滤性能达到稳定状态,然后调节压力至0.2MPa,根据膜单位面积单位时间内收集到的渗透液的体积计算纳滤膜的水通量,计算公式如下:J(L/m2h)=V/At,其中J代表渗透通量,V代表渗透体积,A代表膜面积,t代表收集渗透液的时间。
分别配制浓度为1g/L的硫酸钠和1g/L氯化钠水溶液,利用膜评价装置测试复合纳滤膜的对上述离子化合物的过滤前和过滤后料液的浓度,然后根据料液浓度计算对离子和分子的截留率,测试条件为水压0.2MPa,运行时间为30min,温度25℃,截留率计算公式为:R(%)=(1-c1/c2)×100%;其中R代表截留率,c1代表过滤后收集到料液的浓度,c2代表过滤前料液的浓度。
由上述测试结果可以得到实施例1-4和对比例1-4制备得到的复合纳滤膜短时间运行对硫酸钠氯化钠的截留率相差不大,但是实施例1-4制备得到的复合纳滤膜的水通量要明显高于对比例1-4。实施例纳滤膜水通量高于对比例1是由于对比例1中水相单体与有机相单体反应过快,在聚四氟乙烯微滤基膜表面形成较厚的分离层,从而降低纳滤膜的水通量。实施例纳滤膜水通量高于对比例2是因为对比例2没有对聚四氟乙烯基膜进行等离子体处理,聚四氟乙烯基膜表面没有活性的亲水含氧基团,导致纳滤膜亲水性能下降。实施例纳滤膜水通量高于对比例3和对比例4是由于对比例中聚四氟乙烯微滤基膜上没有结合亲水的纳米二氧化硅颗粒,亲水性能下降,水通量降低。
2.纳滤膜对无机盐和有机化合物过过滤截留稳定性能测试:
分别配制浓度为1g/L的硫酸钠和1g/L氯化钠水溶液,利用膜评价装置测试复合纳滤膜的对上述离子化合物过滤前和过滤后料液的浓度,然后根据料液浓度计算对离子和分子的截留率,测试条件为水压1.5MPa,温度25℃,运行时间为48h,然后计算对各物质的截留率。
由上表测试结果可以得到纳滤膜在高压条件长时间运行后,对比例3中纳滤膜对硫酸钠和氯化钠的截留率出现剧烈下降,分别降至73.4%和58.2%,证明在聚四氟乙烯微滤膜进行等离子体处理过程中,聚四氟乙烯微滤膜的表面的凝胶薄层能够减轻等离子体高能粒子对疏水聚四氟乙烯基膜的轰击作用,从而对聚四氟乙烯微滤基膜起到强力保护作用,避免等离子体处理对聚四氟乙烯微滤膜造成大幅度的强力损失导致其在长时间高压作用下聚四氟乙烯微滤基膜发生破裂,进而造成对离子的截留性能下降。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其他形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或该型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行亲水改性处理,得到亲水聚四氟乙烯微滤膜;
S2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液,向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺,搅拌混合均匀,得到水相溶液;将均苯三甲酰氯加入正己烷中,搅拌溶解得到有机相溶液;
S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡1-5min,取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液,然后放入海藻酸钠溶液中浸泡3-6min,再放入水相溶液中进行界面聚合反应,得到纳滤膜中间体;
S4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在50-70℃下进行热烘10-20min,得到复合纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中对苯二胺水溶液的浓度为1.5-6.0wt%。
3.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中有机相溶液中均苯三甲酰氯的浓度为0.2-1.0wt%。
4.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中海藻酸钠溶液的浓度为5-10wt%。
5.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中界面聚合反应时间为3-4min。
6.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理方法包括以下步骤:
将疏水聚四氟乙烯微滤膜放入无水乙醇中进行超声清洗,烘干,备用;将盐酸溶液加入无水乙醇中,搅拌均匀,得到溶液a,将钛酸四丁酯和纳米二氧化硅加入无水乙醇中,进行超声振荡得到溶液b,将上述烘干的聚四氟乙烯微滤膜浸入溶液b中,然后缓慢向溶液b中滴加溶液a,搅拌反应2-3h,静置陈化,取出聚四氟乙烯微滤膜进行干燥处理,得到中间膜体1;将中间膜体1置于等离子体处理仪中,抽真空后通入氩气,进行等离子体处理,得到中间膜体2;将中间膜体2置于空气中放置5-10min,然后置于丙烯酸溶液中,水浴加热至50-70℃,进行反应2-5h,清洗,干燥,即得。
7.根据权利要求6所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述钛酸四丁酯与纳米二氧化硅的质量比为1:0.2-0.5。
8.根据权利要求6所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述静置陈化时间为3-6h。
9.根据权利要求6所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述等离子体处理功率为100-200W,等离子体处理时间为1-5min。
10.根据权利要求6所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,所述丙烯酸溶液的浓度为10-20wt%。
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Cited By (4)
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CN111925554A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-13 | 盐城工学院 | 聚四氟乙烯海绵及其制备方法 |
CN112666245A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 中国科学院地球环境研究所 | 天然水中铵态氮吸附包的制备方法及其同位素的检测方法 |
CN114682105A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-07-01 | 天津大学 | 一种耐强极性有机溶剂纳滤膜的制备方法及应用 |
CN115253732A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-11-01 | 安徽省众望科希盟科技有限公司 | 一种聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111925554A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-13 | 盐城工学院 | 聚四氟乙烯海绵及其制备方法 |
CN111925554B (zh) * | 2020-08-28 | 2023-01-31 | 盐城工学院 | 聚四氟乙烯海绵及其制备方法 |
CN112666245A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-16 | 中国科学院地球环境研究所 | 天然水中铵态氮吸附包的制备方法及其同位素的检测方法 |
CN112666245B (zh) * | 2020-12-18 | 2024-01-09 | 中国科学院地球环境研究所 | 天然水中铵态氮吸附包的制备方法及其同位素的检测方法 |
CN114682105A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-07-01 | 天津大学 | 一种耐强极性有机溶剂纳滤膜的制备方法及应用 |
CN115253732A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-11-01 | 安徽省众望科希盟科技有限公司 | 一种聚四氟乙烯复合过滤膜的制备方法 |
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