CN112495192A - 一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法及制备的纳滤膜 - Google Patents
一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法及制备的纳滤膜 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法及制备的纳滤膜,本发明采用熔融拉伸的聚四氟乙烯膜作为基膜,通过对其通过界面反应对其进行改性,制备出的纳滤膜具有高脱盐率和高通量,且就有较强的耐溶剂、耐酸碱性。
Description
技术领域
本发明涉及膜技术领域,尤其涉及一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法及制备的纳滤膜。
背景技术
分离技术是利用多孔膜对混合物中各组分之间选择透过性能差异,对两组分或多组分混合体系进行富集、分级、分离、提纯的方法。日前常见的聚合物多孔膜制备方式有:相转化法、热致相熔融法、烧结法、核径迹刻蚀法等。
工业上常用的水处理膜主要有两种方法制得-相转变法及热熔融法,对于热熔融法有着成孔孔径易控制、孔态结构易调控、成膜选择材料范围广、孔径分布窄等优点广泛应用于水处理膜领域;水处理膜中常见的纳滤膜为中空纤维与平板两种形式,而目前耐酸碱耐溶剂的纳滤膜多以无机陶瓷纳滤膜为主,有机材质在酸碱溶剂环境下应用较少;而聚四氟乙烯薄膜材料具有抗酸碱、抗各种有机溶剂、耐热、耐寒等优点,并且具有较高的机械强度,适合作为复合纳滤膜的基膜。
发明内容
因此,基于以上背景,本发明提供一种能够制备出高通量、脱盐率高的耐酸碱性、耐溶剂性强的改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法。
本发明的技术方案为:
一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其包括如下步骤:
S1:将聚四氟乙烯、致孔剂、白油、二氯甲烷按量进行熔融共混,获得铸膜液,然后通过挤出机挤出、冷却成型、萃取、拉伸和热定型制备得到聚四氟乙烯基膜;
S2:配制质量浓度为1%的聚乙烯醇(PVA)和浓度为1%N,N-二甲基乙酰胺水溶液
S3:将S1制备的聚四氟乙烯基膜进行平铺,然后将S2配制的水溶液均匀涂敷在聚四氟乙烯基膜的其中一面上,然后将其放置在70℃烘箱中5-7min后,取出后用进行清洗后即可得到中间膜体a;
S4:按量配制水相溶液,所述水相溶液包括哌嗪、樟脑磺酸、三乙胺、纯水;将步骤S3制备的中间膜体a完全浸入配制的水相溶液中20s-1min后取出,得到中间膜体b;
S5:按量配制油相溶液,所述油相溶液包括异构烷烃、环已烷中的一种或多种,所述油相溶液还包括均苯三甲酰氯,将步骤S4制备的中间膜体b完全浸入配制的油相溶液中20s-1min后取出后,用纯水清洗后,放入烘箱中干燥处理后,即可制备得到纳滤膜。
优选地,步骤S1中的所述聚四氟乙烯的分子量为1.0*105-1.0*106,密度为1.0-2.0g/cm3。
优选地,步骤S1中的聚四氟乙烯与致孔剂的重量配比为:100份的聚四氟乙烯对应800-2000份的致孔剂。
优选地,步骤S1中的萃取剂为二氯甲烷、白油、乙腈中的一种或几种,拉伸温度控制在200-350℃,热定型温度控制在25-80℃。
优选地,步骤S1中制备聚四氟乙烯微孔膜的厚度为10-20μm,其孔隙率为30%-50%。
优选地,步骤S2中的PVA的分子量为5万-10万,醇解度为90%-95%。
优选地,步骤S4中的水相溶液中哌嗪的质量浓度为1%-3%,樟脑磺酸质量浓度为0.5%-2%,三乙胺质量浓度为1.5%-4%。
优选地,步骤S5中的异构烷烃为ISOpar G、Isopar E。
优选地,步骤S5中的均苯三甲酰氯的质量占比为0.1%-0.2%。
本发明还涉及到根据上述制备方法制备的纳滤膜。
采用上述技术方案,具有的有益效果如下:
通过本发明提供的纳滤膜的制备方法可以实现低成本、连续生产出具备高脱盐率和高通量的耐溶剂、耐酸碱性较强的纳滤膜,且本发明的聚四氟乙烯基膜是采用的熔融拉伸的方法进行制备,其力学强度高,进而通过界面反应改性后制备的纳滤膜也具有较强的力学强度。
附图说明
图1为本发明实施例的通量试验数据图;
图2为本发明实施例的脱盐率试验数据图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:一种改性聚四氟乙烯纳滤膜,其制备步骤如下:
S1:将聚四氟乙烯、致孔剂、白油、二氯甲烷按量进行熔融共混,获得铸膜液,然后通过挤出机挤出、冷却成型、萃取、拉伸和热定型制备得到聚四氟乙烯基膜;
S2:配制质量浓度为1%的聚乙烯醇(PVA)和浓度为1%N,N-二甲基乙酰胺水溶液
S3:将S1制备的聚四氟乙烯基膜进行平铺,然后将S2配制的水溶液均匀涂敷在聚四氟乙烯基膜的其中一面上,然后将其放置在70℃烘箱中5-7min后,取出后用进行清洗后即可得到中间膜体a;
S4:按量配制水相溶液,所述水相溶液包括哌嗪、樟脑磺酸、三乙胺、纯水;将步骤S3制备的中间膜体a完全浸入配制的水相溶液中20s-1min后取出,得到中间膜体b;
S5:按量配制油相溶液,所述油相溶液包括异构烷烃、环已烷中的一种或多种,所述油相溶液还包括均苯三甲酰氯,将步骤S4制备的中间膜体b完全浸入配制的油相溶液中20s-1min后取出后,用纯水清洗后,放入烘箱中干燥处理后,即可制备得到纳滤膜。
上述步骤S1中的所述聚四氟乙烯的分子量为1.0*105-1.0*106,密度为1.0-2.0g/cm3。
上述步骤S1中的聚四氟乙烯与致孔剂的重量配比为:100份的聚四氟乙烯对应800-2000份的致孔剂。
上述步骤S1中的萃取剂为二氯甲烷、白油、乙腈中的一种或几种,拉伸温度控制在200-350℃,热定型温度控制在25-80℃。
上述步骤S1中制备聚四氟乙烯微孔膜的厚度为10-20μm,其空隙率为30%-50%。
上述步骤S2中的PVA的分子量为5万-10万,醇解度为90%-95%。
上述步骤S4中的水相溶液中哌嗪的质量浓度为1%-3%,樟脑磺酸质量浓度为0.5%-2%,三乙胺质量浓度为1.5%-4%。
上述步骤S5中的异构烷烃为ISOpar G、Isopar E。
上述步骤S5中的均苯三甲酰氯的质量占比为0.1%-0.2%。
将采用上述方法的制备出的纳滤膜平均裁成8份,并进行以下实验:
实验例1:采用纯水配制出2000ppm的硫酸镁溶液,采用上述裁剪的纳滤膜进行过滤试验;
实验例2:采用纯水配制出2000ppm硫酸镁和1000ppm的HCl的混合溶液,采用上述裁剪的纳滤膜进行过滤试验;
实验例3:采用纯水配制出2000ppm硫酸镁和1000ppm的NaOH的混合溶液,采用上述裁剪的纳滤膜进行过滤试验;
实验例4:采用纯水配制出2000ppm硫酸镁和500ppmDMF的混合溶液,采用上述裁剪的纳滤膜进行过滤试验;
上述实验的过滤试验的结果见表一、图1、图2。
表一:实验通量和金属脱除率数据
从表一、图1、图2中的通量和脱盐率的实验数据可以看出,本发明制备出的纳滤膜具有较高的通量与金属脱除率,且具有良好的耐酸碱耐溶剂性能。
实施例2:对上述制备的纳滤膜的力学性能及热稳定性能等进行表征,其表征结果如下:
纳滤膜的针强度≧700gf;面密度为3.0-9.5g/cm2之间;空隙率为20%-40%之间;透气率为 100-260s/100mlz之间;
拉升强度为MD方向拉升强度1000-2000kgf/cm2,TD方向拉升强度1200-1800kgf/cm2;拉升率为MD 方向≧20%,拉升率TD方向≧40%;
制备的纳滤膜热稳定性在70°下测试通量及脱盐率均未发现衰减。
从上述的表征数据可以看出,本发明制备的纳滤膜的力学性能与热稳定性能等优异。
以上对本发明及其实施方式进行了描述,这种描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:
S1:将聚四氟乙烯、致孔剂、白油、二氯甲烷按量进行熔融共混,获得铸膜液,然后通过挤出机挤出、冷却成型、萃取、拉伸和热定型制备得到聚四氟乙烯基膜;
S2:配制质量浓度为1%的聚乙烯醇(PVA)和浓度为1%N,N-二甲基乙酰胺水溶液
S3:将S1制备的聚四氟乙烯基膜进行平铺,然后将S2配制的水溶液均匀涂敷在聚四氟乙烯基膜的其中一面上,然后将其放置在70℃烘箱中5-7min后,取出后用进行清洗后即可得到中间膜体a;
S4:按量配制水相溶液,所述水相溶液包括哌嗪、樟脑磺酸、三乙胺、纯水;将步骤S3制备的中间膜体a完全浸入配制的水相溶液中20s-1min后取出,得到中间膜体b;
S5:按量配制油相溶液,所述油相溶液包括异构烷烃、环已烷中的一种或多种,所述油相溶液还包括均苯三甲酰氯,将步骤S4制备的中间膜体b完全浸入配制的油相溶液中20s-1min后取出后,用纯水清洗后,放入烘箱中干燥处理后,即可制备得到纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤S1中的所述聚四氟乙烯的分子量为1.0*105-1.0*106,密度为1.0-2.0g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤S1中的聚四氟乙烯与致孔剂的重量配比为:100份的聚四氟乙烯对应800-2000份的致孔剂。
4.根据权利要求1所述的一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤S1中的萃取剂为二氯甲烷、白油、乙腈中的一种或几种,拉伸温度控制在200-350℃,热定型温度控制在25-80℃。
5.根据权利要求1所述的一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤S1中制备聚四氟乙烯微孔膜的厚度为10-20μm,其孔隙率为30%-50%。
6.根据权利要求1所述的一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤S2中的PVA的分子量为5万-10万,醇解度为90%-95%。
7.根据权利要求1所述的一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤S4中的水相溶液中哌嗪的质量浓度为1%-3%,樟脑磺酸质量浓度为0.5%-2%,三乙胺质量浓度为1.5%-4%。
8.根据权利要求1所述的一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤S5中的异构烷烃为ISOpar G、Isopar E。
9.根据权利要求1所述的一种改性聚四氟乙烯纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤S5中的均苯三甲酰氯的质量占比为0.1%-0.2%。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备的纳滤膜。
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