CN1724586A - 纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法和应用 - Google Patents

纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜及其制备方法。改性膜不仅保留了聚偏氟乙烯分离膜原来优良的特性，还很好的改善了聚偏氟乙烯的表面能，增强了膜的亲水性，提高了膜的抗污染性；使得膜的出水通量得到大幅度的提高；在一定的程度上还抑制膜的大孔的形成，增加了膜的空间联系，提高了膜的强度，延长了膜的寿命。

Description

纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜、其制备方法及其作为过滤介质在水处理中的应用。
背景技术
膜分离技术具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、无二次污染、处理效果高和省能等优点，作为一种单元操作日益受到人们的重视。而随着膜分离技术在各个领域应用，尤其是在水处理中，膜污染成为人们目前急需解决的制约膜技术进一步推广的主要问题。
解决膜污染的根本途径是制备抗污染性好的膜，铸膜材料是其关键。高分子有机聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)以其优良的化学稳定性、耐辐射性、抗污染性、耐热性和易成膜，而倍受青睐。但由于聚偏氟乙烯(PVDF)表面能低，制备出来的分离膜亲水性差，在水处理过程中，就比较容易受污染，从而降低了膜的产水量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，给出一种纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜的合成配方及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明解决其问题所采用的技术方案是：
改性膜的组分及含量为：(所有百分数为重量百分数)
聚偏氟乙烯(PVDF)                   16％-25％
溶解聚偏氟乙烯溶剂                 60％-80％
纳米氧化铝(Al2O3)               0.1％-2％
分散剂                             0.6％-8％
成孔剂                             2％-8％
将上述各组分制成本发明改性膜的生产方法是：
1、取聚偏氟乙烯溶于N-N二甲基乙酰胺溶剂中；
2、待聚偏氟乙烯完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入纳米氧化铝(Al2O3)，然后立即加入分散剂六偏磷酸钠；
3、再加入成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌至纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中；
4、上述溶液在20-30℃下静止放置1-3天脱泡；
5、将脱泡后的铸膜液在15-30℃、40％-80％湿度下进行浇膜；
6、浇膜后铸膜液在空气中挥发10-100秒后，慢慢的放入10％-50％乙醇凝固液中浸泡12-24小时；
7、从凝固液中取出膜用蒸馏水漂洗干净，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜。
本发明的优点是：
1、成膜工艺简单、成熟，很容易实现；
2、纳米氧化铝(Al2O3)粉末的加入很好的改善了聚偏氟乙烯的表面能，增强了膜的亲水性，抗污染性得到提高；
3、纳米氧化铝(Al2O3)粉末的加入，使得膜的出水通量得到大幅度的提高；
4、纳米氧化铝(Al2O3)加入在一定的程度上还抑制膜的大孔的形成，增加了膜的空间联系，提高了膜的强度，延长了膜的寿命。
5、纳米氧化铝(Al2O3)粉末的加入对膜的微观结构没有产生影响，保留了聚偏氟乙烯分离膜原来优良的特性；
6、纳米粉末加入量少，制备成本提高很少。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
将聚偏氟乙烯溶于N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入纳米氧化铝(Al2O3)，然后立即加入分散剂六偏磷酸钠，再加入成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌24小时，使纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中，密封静止放置2天脱泡，然后在25℃温度和65％湿度下，用L-S相转化法成膜，挥发50秒时间后，慢慢的放入20％乙醇凝固液中浸泡24小时，接着用蒸馏水漂洗干净，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜。
实施例1：
将5.7克的聚偏氟乙烯(PVDF)溶入24.3克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入0.057克纳米氧化铝(Al2O3)粉末，立即加入0.243克的分散剂六偏磷酸钠，最后加入1.2克的成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌24小时，使纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中，密封静止放置2天脱泡后，在温度25℃、湿度65％下用L-S相转化法在玻璃上流延成膜；挥发50秒后，放入20％乙醇凝固液中，待膜自动剥落后，将玻璃板从凝固液中取出，膜在凝固液中浸泡24小时，用蒸馏水将膜漂洗干净，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜。
实施例2：
将5.7克的聚偏氟乙烯(PVDF)溶入24.3克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入0.114克纳米氧化铝(Al2O3)粉末，立即加入0.486克的分散剂六偏磷酸钠，最后加入1.2克的成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌24小时，使纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中，密封静止放置2天脱泡后，在温度25℃、湿度65％下用L-S相转化法在玻璃上流延成膜；挥发50秒后，放入20％乙醇凝固液中，待膜自动剥落后，将玻璃板从凝固液中取出，膜在凝固液中浸泡24小时，用蒸馏水将膜漂洗干净，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜。
实施例3：
将5.7克的聚偏氟乙烯(PVDF)溶入24.3克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入0.114克纳米氧化铝(Al2O3)粉末，立即加入0.486克的分散剂六偏磷酸钠，最后加入0.6克的成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌24小时，使纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中，密封静止放置2天脱泡后，在温度25℃、湿度65％下用L-S相转化法在玻璃上流延成膜；挥发50秒后，放入20％乙醇凝固液中，待膜自动剥落后，将玻璃板从凝固液中取出，膜在凝固液中浸泡24小时，用蒸馏水将膜漂洗干净，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜。
实施例4：
将5.7克的聚偏氟乙烯(PVDF)溶入24.3克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入0.114克纳米氧化铝(Al2O3)粉末，立即加入0.486克的分散剂六偏磷酸钠，最后加入1.8克的成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌24小时，使纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中，密封静止放置2天脱泡后，在温度25℃、湿度65％下用L-S相转化法在玻璃上流延成膜；挥发50秒后，放入20％乙醇凝固液中，待膜自动剥落后，将玻璃板从凝固液中取出，膜在凝固液中浸泡24小时，用蒸馏水将膜漂洗干净，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯平板分离膜。
实施例5：
将5.7克的聚偏氟乙烯(PVDF)溶入24.3克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入0.114克纳米氧化铝(Al2O3)粉末，立即加入0.486克的分散剂六偏磷酸钠，最后加入1.2克的成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌24小时，使纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中，密封静止放置2天脱泡后，在温度25℃、湿度65％下用L-S相转化法在环氧多孔管中流延成膜；挥发50秒后，放入20％乙醇凝固液中，膜在凝固液中浸泡24小时，用蒸馏水将膜漂洗干净，装上套管，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯管式分离膜。
实施例6：
将5.7克的聚偏氟乙烯(PVDF)溶入24.3克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入0.114克纳米氧化铝(Al2O3)粉末，立即加入0.486克的分散剂六偏磷酸钠，最后加入1.8克的成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌24小时，使纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中，密封静止放置2天脱泡后，在温度25℃、湿度65％下用L-S相转化法在环氧多孔管中流延成膜；挥发50秒后，放入20％乙醇凝固液中，膜在凝固液中浸泡24小时，用蒸馏水将膜漂洗干净，装上套管，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯管式分离膜。
实施例7：
将5.7克的聚偏氟乙烯(PVDF)溶入24.3克N-N二甲基乙酰胺溶剂中，待其完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入0.114克纳米氧化铝(Al2O3)粉末，立即加入0.486克的分散剂六偏磷酸钠，最后加入1.8克的成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌24小时，使纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中，密封静止放置2天脱泡后，在温度25℃、湿度65％下用L-S相转化法在环氧多孔管中流延成膜；挥发50秒后，放入20％乙醇凝固液中，膜在凝固液中浸泡24小时，用蒸馏水将膜漂洗干净，装上套管，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯管式分离膜。

Claims (7)

1、一种改性分离膜，其组分及含量为：(所有百分数为重量百分数)
聚偏氟乙烯(PVDF)                16％-25％
溶解聚偏氟乙烯溶剂              60％-80％
纳米氧化铝(Al2O3)            0.1％-2％
分散剂                          0.6％-8％
成孔剂                          2％-8％。
2、根据权利要求1所述的改性分离膜，其特征在于所说的溶解聚偏氟乙烯溶剂包括N-N二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和丙酮，其最佳的是N-N二甲基乙酰胺。
3、根据权利要求1所述的改性分离膜，其特征在于所说的分散剂包括六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠和柠檬酸，其最佳的是六偏磷酸钠。
4、根据权利要求1所述的改性分离膜，其特征在于所说的成孔剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二纯和高氯酸盐，其最佳成孔剂是聚乙烯吡咯烷酮。
5、根据权利要求1所述的改性分离膜，其特征在于所说的改性分离膜是微滤膜、超滤膜、反渗透膜和纳滤膜。
6、根据权利要求1所述的改性分离膜，其特征在于所说的改性分离膜是平板膜、管式膜、中空纤维素膜、毛细管膜或螺旋卷式膜。
7、根据权利要求1所述的改性分离膜的制备方法，该方法包括下述顺序的步骤：
(1)取聚偏氟乙烯溶于N-N二甲基乙酰胺溶剂中；
(2)待聚偏氟乙烯完全溶解后并在搅拌的过程中均匀的加入纳米氧化铝(Al2O3)，然后立即加入分散剂六偏磷酸钠；
(3)再加入成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，均匀搅拌至纳米氧化铝(Al2O3)颗粒均匀分散于溶液中；
(4)上述溶液在20-30℃下静止放置1-3天脱泡；
(5)将脱泡后的铸膜液在15-30℃、40％-80％湿度下进行浇膜；
(6)浇膜后铸膜液在空气中挥发10-100秒后，慢慢的放入10％-50％醇凝固液中浸泡12-24小时；
(7)从凝固液中取出膜用蒸馏水漂洗干净，制得纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜。
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