[發明專利]一種抗污染聚偏氟乙烯超濾膜的制備方法

無效

• 申請號: 201110081531.4
• 申請日: 2011-04-01
• 公開（公告）號: CN102179189A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 趙雄燕
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D67/00;B01D69/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 米文智

技術領域

本發明涉及一種超濾膜的制備方法，尤其是一種抗污染聚偏氟乙烯超濾膜的制備方法。

背景技術

當前，隨著我國城市化和工業化進程的加快，水污染日益嚴重，尤其是城市和工業排放的含油污水，經普通裝置處理后并不理想，需經超濾膜處理后才能將含油污水中油粒徑在100μm以下的油分除掉。聚偏氟乙烯（PVDF）超濾膜由于其優良的耐腐蝕性，良好的熱穩定性，優異的抗沖擊性和耐磨性，突出的抗紫外線和耐氣候老化性，以及膜孔徑較小，具有很高的除油率等特點，是一種油水分離膜的優選材料。然而，作為傳統的疏水性聚合物，由其制備的超濾膜在使用過程中容易吸附油脂而被污染，導致膜通量下降，使用壽命降低，并大大提高了超濾分離的成本，從而制約了其在膜分離領域的廣泛應用。解決超濾膜污染，需要從兩方面來著手：一方面是對污染后的超濾膜進行清洗；另一方面是防止膜污染。通過料液的預處理和清洗在短期內雖能實現操作成本的降低，但清洗會引起不定期停產，并導致膜壽命減少。因此，防止膜污染則顯得至關重要。

改善膜的抗污染性可通過對膜進行改性來實現，目前改性方法主要分為膜表面改性和膜材料改性。膜表面改性是在膜表面和膜內孔引入親水物質層，最簡單的是表面涂層，即將親水性小分子或聚合物涂覆在PVDF膜表面形成親水涂層，比如中國專利CN200410024928報道了在PVDF膜表面浸涂聚乙烯醇，殼聚糖等親水性聚合物來進行PVDF膜改性。涂層法雖然操作簡單且起始效果良好，但由于吸附作用僅為范德華力，在使用過程中親水物質容易脫落，膜性能衰減明顯。膜材料改性使用較多的是共混改性，即加入親水性物質對PVDF膜進行改性，比如中國專利CN101905123A報道了通過添加親水性納米顆粒來改變膜親水性,通過添加第二聚合物來使納米顆粒在膜內分布,完成對PVDF的共混改性。此法操作簡單，親水基團不易脫落，但往往使PVDF膜的力學性能下降，所以應用不是很廣泛。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供具有抗污染性能好、使用壽命長、分離效率高等優點的一種抗污染聚偏氟乙烯超濾膜的制備方法。

抗污染聚偏氟乙烯超濾膜的制備方法包括如下步驟：

（1）按質量百分比稱取下述各原料：

聚偏氟乙烯???????????????5~21%

聚乙二醇600?????????????1~12%

N，N-二甲基甲酰胺???????67~94%

（2）鑄膜液的制備：將上述原料加入不銹鋼溶解釜中，升溫至50~75℃，恒溫攪拌5~8個小時，使其充分溶解成為均勻的真溶液，經過濾、脫泡制成鑄膜液；

（3）相轉變成膜：將鑄膜液倒入刮膜機，用刮膜機刮涂在聚酯無紡布上，然后將刮涂有鑄膜液的聚酯無紡布浸入到10～30℃的去離子水浴中使其充分凝膠，得到聚偏氟乙烯超濾膜；

（4）膜表面的化學修飾與改性：將步驟（3）中得到的聚偏氟乙烯超濾膜放入旋轉式等離子體反應腔內，通入改性氣體，于壓力15～50Pa、等離子體放電功率為10～60W的條件下，等離子體放電1～20分鐘，停止放電；繼續通入改性氣體至壓力為標準大氣壓，并在此條件下保持1～4小時，即得到抗污染聚偏氟乙烯超濾膜。

制備方法的步驟（1）中：所述的聚乙二醇600為添加劑，N，N-二甲基甲酰胺為溶劑。

制備方法的步驟（4）中：在膜表面的化學修飾與改性時，使用的改性氣體為氧氣或二氧化碳。

制備方法的步驟（4）中：放電功率的控制至關重要，其對聚偏氟乙烯超濾膜表面結構的影響很大，合適的放電功率既可保證聚偏氟乙烯超濾膜表面所需交聯結構和親水極性基團的形成，又不會由于等離子體的刻蝕而破壞聚偏氟乙烯超濾膜表面的基本結構，本發明改性方法中優選的等離子體放電功率為20～50W；本發明制備方法中放電時間應選為1～20分鐘，低于1分鐘，改性效果不明顯，而超過20分鐘，等離子體的刻蝕作用會破壞膜的結構。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：采用等離子體技術對聚偏氟乙烯超濾膜表面進行化學修飾和改性，通過增加膜表面親水基團數目和優化親水基團的分布來提高和改善膜表面的親水性，從而達到提高膜抗污染性能的目的；同時，合適的等離子體改性工藝又能在膜表面形成理想的交聯結構，使膜的穩定性顯著提高，進而達到同時提高膜抗污染性和使用壽命的目的。