[發(fā)明專利]一種PVDF微濾膜親水改性方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410033087.2
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103736407A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張春華;于洪濤;朱志琦;趙錦豪
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/78
• 分類號: B01D71/78;B01D71/34;B01D67/00;B01D69/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種濾水膜材料聚偏氟聚乙烯（PVDF）親水改性方法。

背景技術(shù)

聚偏氟乙烯（PVDF）材料由于含有較高鍵能的C-F鍵，使得較低鍵能的C-C鍵被C-F鍵所包圍，故具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性、耐輻射性。它主要作為一種微濾和超濾膜材料廣泛的應(yīng)用于生活污水處理、工業(yè)廢水處理等各種水處理。但是，?PVDF膜表面的C-F鍵和C-H鍵又決定了其弱親水性，使得PVDF與水分子很難產(chǎn)生氫鍵的作用，可潤濕性能差、疏水作用強，水分子較難附著在PVDF膜表面，導(dǎo)致水通量較低，不能滿足實際生產(chǎn)中對于水通量的要求。所以PVDF在分離油水體系時，由于其疏水作用強，表面能低，油性污染物易于吸附在膜表面，并造成膜孔的堵塞。隨著濾水膜使用時間的增加膜的水通量逐漸下降，最終導(dǎo)致濾水膜無法使用。較強的疏水性作用成為了限制PVDF通量的重要因素，限制了PVDF在實際生產(chǎn)生活中的進一步推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的PVDF濾水膜表面的C-F鍵和C-H鍵所導(dǎo)致的弱親水性，PVDF與水分子難產(chǎn)生氫鍵的作用導(dǎo)致PVDF可潤濕性能差、疏水作用強、水通量較低，而不能滿足實際生產(chǎn)中對于水通量的要求的缺陷，提供一種PVDF濾水膜親水改性的方法，使PVDF親水性得以改善，水通量得以提高。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

????A、PVDF微濾膜預(yù)處理

將PVDF微濾膜放置于清水中浸泡12~24h，以除去PVDF微濾膜中所含的生產(chǎn)過程中添加的添加劑、溶劑及其它物質(zhì)；

B、脫氟化氫

在溫度40~60℃與攪拌的條件下，將在步驟A預(yù)處理后的PVDF微濾膜置于氫氧化鈉和高錳酸鉀混合水溶液中處理10~20min，以除去在步驟A預(yù)處理后的PVDF微濾膜表面上的HF，形成C=C雙鍵；

C、洗滌

將步驟B脫氟化氫后的PVDF微濾膜置于清水中進行反復(fù)洗滌10~20min，以除去殘留在所述脫氟化氫的PVDF微濾膜表面上的氫氧化鈉和高錳酸鉀；

D、自由基化

把在步驟C清水洗滌后的PVDF微濾膜加到含有引發(fā)劑與促進劑的乙醇溶液中，在室溫的條件下處理5~10min，以使所述引發(fā)劑將在所述水洗滌PVDF微濾膜表面上的C=C雙鍵引發(fā)生成自由基；

E、接枝

向步驟D得到的溶液中加入含有順丁烯二酸酐、濃硫酸和正硅酸乙酯的混合水溶液，然后在溫度70~85℃的條件下，使所述PVDF微濾膜表面上的自由基與順丁烯二酸酐進行接枝反應(yīng)3~6h。反應(yīng)結(jié)束所述的PVDF微濾膜表面可得一層親水層。所述PVDF微濾膜放在純水下洗滌10~30min后浸泡在10~20%甘油水溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）中2~3h，最后在室溫下晾干即可得到表面有親水層的PVDF微濾膜。?

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述氫氧化鈉和高錳酸鉀混合水溶液中高錳酸鉀的濃度當(dāng)量是0.15~0.2mol/L，

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述氫氧化鈉和高錳酸鉀混合水溶液中氫氧化鈉的濃度當(dāng)量是1.5~2.5mol/L。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述混合水溶液中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20~30%順丁烯二酸酐、3~5%濃硫酸和3~8%正硅酸乙酯。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述順丁烯二酸酐單體在混合水溶液的質(zhì)量濃度為20~25%。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述脫氟化氫反應(yīng)的溫度為50~55℃。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述濃硫酸的用量是順丁烯二酸酐質(zhì)量的10~20%。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述乙醇溶液中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~4%的引發(fā)劑與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為?0.5~0.8%的促進劑。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰，促進劑為環(huán)烷酸鈷或萘酸鈷。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述接枝反應(yīng)溫度為77~82℃。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述環(huán)烷酸鈷促進劑的用量是所述順丁烯二酸酐單體質(zhì)量的1.0~2.0%。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述正硅酸乙酯的用量是所述順丁烯二酸酐單體質(zhì)量的10~30%。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述正硅酸乙酯的用量是所述順丁烯二酸酐單體質(zhì)量的20~25%。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明改性的PVDF微濾膜親水效果提高顯著，從圖2可以看出，改性后的PVDF微濾膜水通量提高了50%以上。