[發(fā)明專利]用于水處理的改性PVDF膜材料及其制備工藝

在審

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• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107456878A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 鄭同利;郭小剛;張翠羽;郝景林;鄭同華;鄭同超
• 申請（專利權）人: 北京北鴻科科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44;C02F101/10
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙)11357
• 代理人: 鄭鑫圓

技術領域

本發(fā)明涉及膜材料領域，特別一種用于水處理的改性PVDF膜材料及其制備工藝。

背景技術

PVDF(聚偏氟乙烯)是一種具有優(yōu)良加工性能、熱穩(wěn)定性能和耐化學腐蝕性的聚合物，已廣泛用做超濾與微濾(MF)膜材料。但是由于PVDF本身具有強烈的疏水性，使其在污水處理、生物醫(yī)藥等領域中的應用受到了很大限制。

為了拓展PVDF膜的應用領域，需要對它進行親水性改性，現有的改性方法主要包括表面改性(如CN102652904A所披露的)、化學改性和共混改性等。

如CN101319081A公開的一種親水性PVDF材料，是將PVDF、SAN，PMMA、PTFE和高嶺土混合后，改善了PVDF材料的親水性，但是其只將改性后PVDF材料的水接觸角降低到71°左右，親水性改善效果并不理想，高嶺土雖然在一定程度上改善了PVDF材料的強度，但其是一種無機材料，而無機粒子在PVDF膜中的穩(wěn)定性較差，含量稍高即會發(fā)生粒子團聚現象，影響了改性PVDF材料的性能的均一穩(wěn)定。

從PVDF超濾膜材料的制備方法上來說，主要包括濕法紡絲、熱致項以及在濕法紡絲制備的基礎上增加支撐管。但上述三種制備方法都存在著較大缺陷，如濕法紡絲制備的PVDF膜強度低，熱致項法會導致膜的親水性、耐污性差、帶支撐管法曝氣量大增大了能耗，成本較高。

發(fā)明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于水處理的改性PVDF膜材料及其制備工藝，該PVDF膜材料孔徑分布窄、分離效率高，親水性和抗污染性好，且成功避免了無機粒子(納米級赤泥)在PVDF膜中的不穩(wěn)定和團聚現象。

本發(fā)明提供的用于水處理的改性PVDF膜材料，按重量比包括以下組分：

優(yōu)選地，所述各組分的重量比為：

優(yōu)選地，膜材料的水接觸角為61°。

優(yōu)選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010與抗氧劑DLTP的混合物，所述抗氧劑1010與抗氧劑DLTP的質量比為1:1。

優(yōu)選地，所述納米級赤泥粉的粒度為10000目以上。

一種用于水處理的改性PVDF膜材料的制備工藝，依次按如下步驟進行：

(1)、納米級赤泥活化處理：將偶聯(lián)劑和表面活性劑與納米級赤泥粉混合均勻后待用；

(2)、真空干燥：將PVDF粒料在90-100℃下恒溫干燥4-6小時；

(3)、高速攪拌：向高速混合機中依次加入干燥后的PVDF粒料、活化處理后的納米級赤泥粉、接枝AS，高速充分混合8-15分鐘后出料待用；

(4)、擠出造粒：采用雙螺桿擠出機對高速攪拌后的物料進行擠出造粒，得到成品粒料；雙螺桿擠出機機筒溫度為180-190℃，機頭溫度為195℃，螺桿轉速為300r/min。

(5)、成品粒料干燥：將成品粒料在100-110℃下干燥5-7小時；

(6)、注塑成型：經干燥后成品粒料加入到注塑機中注塑成型，得到PVDF膜材料成品；注塑機機筒溫度為190-200℃，噴嘴溫度205℃，注塑壓力為70-90MPa。

優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機的長徑比為46～50：1。

本發(fā)明提供的用于水處理的改性PVDF膜材料及其制備工藝，具有如下有益效果：

(1)水通量高、截留率高、強度高、親水性好、具有良好的抗污染性能；

(2)制備工藝操作簡便、成本地，便于大規(guī)模生產；

(3)納米級赤泥粉經活化處理后在PVDF膜中穩(wěn)定性好，不會產生粒子團聚，且將螺桿擠出機的桿徑比限定在46～50：1后進一步避免了上述團聚現象的發(fā)生；

(4)主要原料之一的赤泥為制鋁工業(yè)產生的廢渣，本發(fā)明將其回收用于PVDF膜材料的制備，經濟環(huán)保，節(jié)約成本。

(5)經過改性后的PVDF膜材料對重金屬砷的吸附有很大作用，提高了PVDF膜的環(huán)保性。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

各實施例中接枝AS為購自沈陽科通塑膠有限公司的KT-6牌號產品；

PVDF為購自蘇威(SOLVAY)的PVDF 6020；

納米級赤泥粉為購自張店紅寶赤泥粉加工廠的10000目納米級赤泥粉；

偶聯(lián)劑為購自南京和潤偶聯(lián)劑有限公司的鈦酸酯偶聯(lián)劑產品；

表面活性劑為購自山西省化工研究院的KJB-02牌號產品；