一種摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米改性膜材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚偏氟乙烯(PVDF)具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射性、耐熱性和易成膜等特性，成為膜分離領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的膜材料。但由于PVDF的表面能低，疏水性極強(qiáng)，該材質(zhì)膜在分離過程中易吸附疏水性有機(jī)污染物(如蛋白質(zhì)、油類等)而導(dǎo)致膜嚴(yán)重污染，因此對該材質(zhì)膜進(jìn)行親水化改性以提高其抗污染性能十分必要。
[0003]近期，將無機(jī)納米粒子添加至PVDF中，制備兼具無機(jī)材料和有機(jī)材料特性的雜化膜是改性膜研宄領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向之一。當(dāng)前常用于高分子膜改性的納米材料有Zr02、Ti02、S12, A1203、Fe3O4等，其中ZrO 2和T1 2是兩種研宄較活躍的納米材料種類。
[0004]納米ZrO2S子表面存在大量羥基(-0H)，龐睿智等將ZrO 2納米粒子的原位制備與聚偏氟乙烯(PVDF)相轉(zhuǎn)化成膜過程結(jié)合，顯著提高了膜的親水性，且減少了雜化膜對蛋白質(zhì)的吸附；納米T12具有高活性、高選擇性、強(qiáng)氧化還原性等特點(diǎn)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。Y.H.Teow等通過相轉(zhuǎn)化和膠體沉淀法制備含納米1102的雜化膜，測試結(jié)果顯示當(dāng)納米T12含量為0.01g/L時(shí)膜通量達(dá)到最大(43.21L.πΓ2 ^tT1)，雜化膜對腐殖酸的截留率也在98%以上。目前，利用一種納米材料制備改性雜化膜的報(bào)道較常見，但同時(shí)加入兩種納米材料對PVDF膜作親水改性的研宄并沒有相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜其制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)配制鑄膜液:稱取納米氧化鋯(ZrO2)粒子與納米氧化鈦(T12)粒子超聲分散于溶劑中，再依次加入成孔劑和聚偏氟乙烯，在40°C?50°C條件下機(jī)械攪拌后得到均質(zhì)鑄膜液；
[0009](2)熟化脫泡:將鑄膜液轉(zhuǎn)移至40°C?50°C的真空干燥箱中靜置20?28h熟化脫泡；
[0010](3)刮膜:調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)刮膜厚度，將熟化脫泡后的鑄膜液倒在玻璃板上，在潔凈的玻璃板上用刮刀刮制出平板膜；
[0011](4)相分離:將平板膜連同玻璃板先置于空氣中預(yù)蒸發(fā)10?15s，再浸入乙醇-水溶液中，最后將自動(dòng)從玻璃板脫落的平板膜轉(zhuǎn)移至蒸餾水中浸泡，隨后取出膜晾干后即得到納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯(PVDF)雜化膜。
[0012]按上述方案，步驟(I)所述聚偏氟乙烯、溶劑、成孔劑、納米粒子的質(zhì)量比為19:75:5:1。
[0013]按上述方案，所述溶劑為N，N- 二甲基乙酰胺。
[0014]按上述方案，所述成孔劑是由聚乙烯吡咯烷酮和無水氯化鋰按質(zhì)量比為3:2混合rfn 。
[0015]按上述方案，所述納米氧化錯(cuò)粒子和納米氧化鈦粒子的質(zhì)量比為1:3?3:1。
[0016]按上述方案，所述超聲功率為180W，超聲時(shí)間為30min。
[0017]按上述方案，所述乙醇-水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %，平板膜連同玻璃板在乙醇-水溶液中侵泡的時(shí)間為30min。
[0018]按上述方案，所述平板膜在蒸餾水中浸泡的時(shí)間為20?28h。
[0019]上述制備方法制備獲得的摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜。
[0020]本發(fā)明通過控制原料的配比，發(fā)揮納米氧化鋯和納米氧化鈦的協(xié)同作用，增加聚氟偏乙烯的親水性；通過控制原料添加的順序，并增加超聲分散步驟，使納米氧化鋯和納米氧化鈦在溶劑中趨于均勻分散，在一定程度上克服納米粒子的團(tuán)聚問題。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明通過在聚偏氟乙烯膜的制備鑄膜液階段加入一定比例的納米氧化鋯和納米氧化鈦，發(fā)揮兩種納米粒子的協(xié)同作用，制得的摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜具有優(yōu)秀的親水性，同時(shí)還具備純水通量高，牛血清蛋白截留率高的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的制備工藝簡單，原料價(jià)廉易得，成本低。
【附圖說明】
[0022]圖1為實(shí)施例1制備得到的摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜的接觸角測試結(jié)果圖片。
[0023]圖2為對比例制備得到的聚偏氟乙烯雜化膜的接觸角測試結(jié)果圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0025]實(shí)施例1
[0026]一種摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜的制備方法，包括如下步驟:
[0027]I)配制鑄膜液:稱取0.5g納米氧化錯(cuò)(ZrO2)粒子與0.5g納米氧化鈦(T12)粒子超聲分散于75gN，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，超聲功率為180W，超聲時(shí)間為30min ;依次加入2g氯化鋰(LiCl)和3g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和19g聚偏氟乙烯(PVDF)，在40°C?50°C條件下機(jī)械攪拌3h得到均質(zhì)的鑄膜液；
[0028]2)熟化脫泡:將鑄膜液轉(zhuǎn)移至50°C的真空干燥箱中靜置24h熟化脫泡；
[0029]3)刮膜:調(diào)節(jié)刮膜厚度為250 μ m，將熟化脫泡后的鑄膜液倒在潔凈的玻璃板上，在潔凈的玻璃板上用手動(dòng)刮膜刀刮制出平板膜；
[0030]4)相分離:將平板膜連同玻璃板先置于空氣中預(yù)蒸發(fā)10s，再浸入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的乙醇-水溶液中，30min后，將自動(dòng)從玻璃板脫落的平板膜轉(zhuǎn)移至蒸餾水中浸泡24h，取出平板膜晾干后即可獲得納米氧化鋯(ZrO2)粒子和納米氧化鈦(T12)粒子的聚偏氟乙烯(PVDF)雜化膜。
[0031]對雜化膜進(jìn)行水滴與膜表面接觸角測試，通過水滴與膜接觸角可直觀地觀察膜表面的親水狀況，接觸角越小，膜的親水性則越好、抗污染性能就越強(qiáng)。該雜化膜與水滴接觸即刻的親水接觸角為75.0°，接觸角測試照片見圖1。
[0032]同時(shí)測得該雜化膜的純水通量為520.8L.m_2.h—1，牛血清蛋白截留率為72%。
[0033]實(shí)施例2
[0034]—種摻雜納米氧化鋯粒子和納米氧化鈦粒子的聚偏氟乙烯雜化膜的制備方法，包括如下步驟:
[0035]I)配制鑄膜液:稱取0.25g納米氧化鋯(ZrO2)粒子與0.75g納米氧化鈦(T12)粒子超聲分散于75gN，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，超聲功率為180W，超聲時(shí)間為30min ;依次加入2g氯化鋰(LiCl