本發(fā)明涉及一種基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的方法和應(yīng)用，屬于水處理科學(xué)與。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，含油廢水的排放量急劇增加，這些廢水不經(jīng)過處理直接排放到環(huán)境會中會對水體造成嚴(yán)重的污染，相比于其他水處理技術(shù)，膜分離技術(shù)具有分離效率高、占地面積小、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。聚偏氟乙烯（pvdf）材料因其具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射性、耐熱性和抗污染性，常被用于油水分離中。但由于?pvdf?材料，表面能低，疏水性極強(qiáng)，限制了油水分離效率。因此，對pvdf進(jìn)行親水改性，提升膜的抗污染性能已經(jīng)成為膜制備領(lǐng)域的熱點(diǎn)。相比較共混和表面涂覆法，化學(xué)接枝通過化學(xué)鍵作用針對膜表面改性更加持久，具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的解決現(xiàn)有pvdf分離膜油水分離時嚴(yán)重的膜污染問題，以及膜表面改性中有機(jī)反應(yīng)過程對膜的損傷的問題，提供一種簡單、安全高效的一種基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的方法和應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，包括以下步驟：

4、將氧化pvdf粉末浸泡在單寧酸或沒食子酸溶液中，得到改性粉末；

5、將改性粉末與二甲胺、環(huán)氧氯丙烷，在55~70℃下反應(yīng)4~6h，得到接枝聚季銨鹽的o-pvdf@ta-md粉末；

6、將接枝聚季銨鹽的pvdf粉末、制孔劑和有機(jī)溶劑混合，得到鑄膜液；

7、將鑄膜液進(jìn)行成膜，得到基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜。

8、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，氧化pvdf粉末通過以下過程制備：

9、將聚偏氟乙烯粉末在氫氧化鈉溶液中堿化，得到堿化后的d-pvdf粉末；

10、將feso4與h2o2溶液加入到去離子水中，制得fenton試劑；

11、將堿化后的d-pvdf粉末加入的fenton試劑中，在30~60℃反應(yīng)10~30min，得到氧化pvdf粉末。

12、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，氫氧化鈉溶液的濃度為4~8mol/l，堿化時間為1~4h。

13、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，fenton試劑的中?fe2+為0.02mol/l，h2o2為0.4?mol/l。

14、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，單寧酸或沒食子酸溶液的濃度為2~8g/l，浸泡時間為4~8h。

15、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，o-pvdf@ta粉末、二甲胺與環(huán)氧氯丙烷的比例為1~4g:35g:7.83g；

16、o-pvdf@ga粉末、二甲胺與環(huán)氧氯丙烷的比例為。1~4g:35g:7.83g

17、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，制孔劑為聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇，有機(jī)溶劑為 n, n-二甲基甲酰胺、 n，n-二甲基乙酰胺或 n-甲基吡咯烷酮。

18、本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，o-pvdf@ta-md粉末、致孔劑與有機(jī)溶劑的配比為1~2g:0.08~0.2g:6~10g。

19、一種基于pvdf粉體改性制備的防污高效油水分離膜。

20、一種基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜在油水分離中的應(yīng)用。

21、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

22、本發(fā)明中的單寧酸或沒食子酸通過氫鍵或沉積作用接枝到pvdf粉體表面，單寧酸表面有大量的酚羥基，可以與二甲胺與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生成的聚季銨鹽反應(yīng)。利用電荷作用、π-π堆積等作用協(xié)同的提高了油水分離效率和抗污染性能。本發(fā)明通過膜改性技術(shù)制備了高效油水分離膜，直接在氧化pvdf粉末上引入功能團(tuán)進(jìn)行本體改性，能夠有效降低膜表面改性過程對膜表面損傷，同時降低運(yùn)輸生產(chǎn)成本，有效延長使用壽命，為膜材料在水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用提供技術(shù)支持，本發(fā)明采用簡單的陽離子聚合反應(yīng)，避免使用引發(fā)劑造成的危害，并且制膜條件溫和，操作簡單，設(shè)備簡單。

23、本發(fā)明將pvdf粉體在氫氧化鈉溶液中堿化，既能使膜表面脫除hf形成雙鍵或者羰基等不飽和基團(tuán)又不破壞pvdf膜的性能，然后利用fenton試劑產(chǎn)生的oh·自由基進(jìn)攻不飽和的碳碳雙鍵，發(fā)生羥基化加成反應(yīng)，引入了更多的親水性基團(tuán)，同時增加了pvdf上面的活性位點(diǎn)，為下一步接枝做準(zhǔn)備。

24、本發(fā)明制備的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜上面接枝了大量親水性基團(tuán)（羥基、氨基等），能夠顯著提高膜表面的親水性，具有良好的抗污染能力，相較于未改性的超濾膜，油水乳液通量恢復(fù)率接近98%左右（未改性處理的膜僅為60%左右）本發(fā)明的基于pvdf粉體改性制備高效油水分離膜在油水分離領(lǐng)域的應(yīng)用，采用簡單，安全的改性方法，有效解決了在油水分離過程中嚴(yán)重的膜污染問題，在保證膜油水分離效率的同時，避免了成膜表面改性中有機(jī)反應(yīng)過程對膜表面損傷，提升了膜的抗污染性和長期穩(wěn)定性，在油水分離領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，其特征在于，氧化pvdf粉末通過以下過程制備：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，其特征在于，氫氧化鈉溶液的濃度為4~8mol/l，堿化時間為1~4h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，其特征在于，fenton試劑的中?fe2+為0.02mol/l，h2o2為0.4?mol/l。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，其特征在于，單寧酸或沒食子酸溶液的濃度為2~8g/l，浸泡時間為4~8h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，其特征在于，o-pvdf@ta粉末、二甲胺與環(huán)氧氯丙烷的比例為1~4g:35g:7.83g；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，其特征在于，制孔劑為聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇，有機(jī)溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜的制備方法，其特征在于，o-pvdf@ta-md粉末、致孔劑與有機(jī)溶劑的配比為1~2g:0.08~0.2g:6~10g。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述方法制備的基于pvdf粉體改性制備的防污高效油水分離膜。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述方法制備的基于pvdf粉體改性制備防污高效油水分離膜在油水分離中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于PVDF粉體改性制備防污高效油水分離膜的方法和應(yīng)用，將氧化PVDF粉末浸泡在單寧酸或沒食子酸溶液中，得到改性粉末；將改性粉末與二甲胺、環(huán)氧氯丙烷，在55~70℃下反應(yīng)4~6h，得到接枝聚季銨鹽的PVDF粉末；將接枝聚季銨鹽的PVDF粉末、制孔劑和有機(jī)溶劑混合，得到鑄膜液；將鑄膜液進(jìn)行成膜即可。本發(fā)明制備的油水分離膜具有良好防污功能，能有效緩解油水分離過程中嚴(yán)重的膜污染問題，膜親水性好、油水分離效果快。本發(fā)明的膜制備反應(yīng)條件溫和、操作簡便且采用直接在粉體上進(jìn)行改性引入親水基團(tuán)，有效降低了改性過程中對膜表面的損傷，同時降低運(yùn)輸生產(chǎn)成本，有效延長使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：吳亞,王曉路,鄭泓垚,李振華,劉柏楊,湯穎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23