一種聚偏氟乙烯/氧化石墨烯復(fù)合超濾膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超濾膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚偏氟乙烯/氧化石墨烯復(fù)合超濾膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超濾是一種重要的膜分離技術(shù)，已廣泛應(yīng)用到諸如飲用水制備，食品工業(yè)，制藥工業(yè)，生物技術(shù)，化學(xué)過程以及環(huán)境工程等眾多領(lǐng)域。超濾膜分離技術(shù)中，核心是超濾膜的制備。超濾膜一般由有機(jī)高分子材料制得，常用的有纖維素及纖維素的衍生物、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)和聚丙烯腈(PAN)。其中聚偏氟乙烯(PVDF)是制備超濾分離膜的典型高分子材料，具有耐熱耐輻射性能，其耐化學(xué)腐蝕性十分優(yōu)異，且機(jī)械性能也很高。
[0003]但是現(xiàn)在工業(yè)化應(yīng)用的聚偏氟乙烯膜(PVDF)，存在親水性差、抗氧化性差、耐污染性差、使用周期短、更換費(fèi)用高等問題，所以需對(duì)其進(jìn)行改性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種聚偏氟乙烯/氧化石墨烯復(fù)合超濾膜的制備方法。本發(fā)明具有良好的親水性及表面活性，同時(shí)還具有耐污染和抑菌性能，針對(duì)氧化石墨烯的優(yōu)異性能，對(duì)聚偏氟乙烯膜材料進(jìn)行改性，以提高膜的應(yīng)用性能。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:一種聚偏氟乙烯/氧化石墨烯復(fù)合超濾膜的制備方法: 前期準(zhǔn)備
⑴備用以下材料:采用通過Hmnmers氧化法制備的氧化石墨稀作為親水添加劑，聚偏氟乙烯作為膜基體，N，N-甲基乙酰胺作為溶劑，去離子水為凝固??；
⑵將步驟(1)中材料于80°C真空烘箱干燥至少12小時(shí)，以脫除材料吸附的水分；
制作過程
①準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的氧化石墨烯，將其分散在N，N-甲基乙酰胺溶液中，超聲處理至少10小時(shí)，獲取充分剝離的散液；
②將聚偏氟乙烯粉末于70°C下攪拌溶解在N，N-甲基乙酰胺溶液中，將氧化石墨烯分散液與聚偏氟乙烯鑄膜液混合，攪拌24小時(shí)，并超聲2小時(shí)，以獲取均勻的鑄膜液；
③將鑄膜液置于真空環(huán)境中充分脫氣，使用刮膜器準(zhǔn)確的在一定尺寸的玻璃板上平鋪200μπι厚的鑄膜液，在空氣中停留20秒，將玻璃板浸入凝固浴中，其中凝固浴為20°C的去離子水，完成相轉(zhuǎn)化過程；
④對(duì)所制備的復(fù)合膜進(jìn)行清洗，以去除殘留的溶劑。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果是:
⑴本發(fā)明所制備的復(fù)合超濾膜，其突破了常規(guī)膜材料的缺點(diǎn)，經(jīng)檢測(cè)，氧化石墨烯與水的接觸角僅為23.7°，具有極強(qiáng)的親水性，當(dāng)氧化石墨烯與聚偏氟乙烯形成復(fù)合超濾膜時(shí)，其接觸角為58.1°，相較于聚偏氟乙烯膜的73.6°有較大改善； ⑵本發(fā)明所制備的復(fù)合超濾膜，具有優(yōu)異的通量恢復(fù)性能及耐污染性能；復(fù)合膜由于添加氧化石墨烯而形成發(fā)達(dá)的指狀孔結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)阻力較低，有利于膜滲透率的提高；相比于聚偏氟乙烯膜，復(fù)合膜的不可逆污染造成的膜阻力減少了 86.25%，說明，復(fù)合膜表面親水性的提高，表面光滑，使得污染物質(zhì)不易沉積，抗污染性得到提高；
⑶本發(fā)明所制備的復(fù)合超濾膜，純水通量為26.72Lm-2h-l，相比于聚偏氟乙烯膜提高了 1.8倍(14.8 Lm-2h-l)，且在水處理過程中，膜通量的衰減速度緩慢，是普通聚偏氟乙烯的1/4左右；與純水通量相類似，復(fù)合膜的過濾通量提高了 95.73% ;并且，由于氧化石墨烯的添加使得膜結(jié)構(gòu)的改變，復(fù)合膜表面不僅親水性高，且膜孔數(shù)量增加，孔徑變小，膜的截留率也有所提尚。
【附圖說明】
[0007]圖1為聚偏氟乙烯/氧化石墨烯復(fù)合超濾膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]—種聚偏氟乙烯/氧化石墨烯復(fù)合超濾膜的制備方法:前期準(zhǔn)備:⑴備用以下材料:采用通過Hmnmers氧化法制備的氧化石墨稀作為親水添加劑，聚偏氟乙稀作為膜基體，N, N-甲基乙酰胺作為溶劑，去離子水為凝固浴#)將步驟(1)中材料于80°C真空烘箱干燥至少12小時(shí)，以脫除材料吸附的水分；
制作過程:①準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的氧化石墨烯，將其分散在N，N-甲基乙酰胺溶液中，超聲處理至少10小時(shí)，獲取充分剝離的散液；
②將聚偏氟乙烯粉末于70°C下攪拌溶解在N，N-甲基乙酰胺溶液中，將氧化石墨烯分散液與聚偏氟乙烯鑄膜液混合，攪拌24小時(shí)，并超聲2小時(shí)，以獲取均勻的鑄膜液；
③將鑄膜液置于真空環(huán)境中充分脫氣，使用刮膜器準(zhǔn)確的在一定尺寸的玻璃板上平鋪200μπι厚的鑄膜液，在空氣中停留20秒，將玻璃板浸入凝固浴中，其中凝固浴為20°C的去離子水，完成相轉(zhuǎn)化過程；
④對(duì)所制備的復(fù)合膜進(jìn)行清洗，以去除殘留的溶劑。
[0009]純的PVDF膜孔以海綿狀為主，由許多獨(dú)立的、彼此封閉的蜂窩孔組成，一般情況下，這種膜孔結(jié)構(gòu)的過濾阻力較大。但是，在添加了氧化石墨烯之后，膜孔的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，其原本封閉的海綿狀孔開始擴(kuò)大甚至相互連通，指狀孔開始變大、變粗，甚至延伸到膜的底部，此結(jié)構(gòu)在進(jìn)一步提高膜通量的同時(shí)，截留率也有所上升。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚偏氟乙烯/氧化石墨烯復(fù)合超濾膜的制備方法，其特征在于: 前期準(zhǔn)備 ⑴備用以下材料:采用通過Hmnmers氧化法制備的氧化石墨稀作為親水添加劑，聚偏氟乙烯作為膜基體，N，N-甲基乙酰胺作為溶劑，去離子水為凝固?。? ⑵將步驟(1)中材料于80°C真空烘箱干燥至少12小時(shí)，以脫除材料吸附的水分； 制作過程 ①準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的氧化石墨烯，將其分散在N，N-甲基乙酰胺溶液中，超聲處理至少10小時(shí)，獲取充分剝離的散液； ②將聚偏氟乙烯粉末于70°C下攪拌溶解在N，N-甲基乙酰胺溶液中，將氧化石墨烯分散液與聚偏氟乙烯鑄膜液混合，攪拌24小時(shí)，并超聲2小時(shí)，以獲取均勻的鑄膜液； ③將鑄膜液置于真空環(huán)境中充分脫氣，使用刮膜器準(zhǔn)確的在一定尺寸的玻璃板上平鋪200μπι厚的鑄膜液，在空氣中停留20秒，將玻璃板浸入凝固浴中，其中凝固浴為20°C的去離子水，完成相轉(zhuǎn)化過程； ④對(duì)所制備的復(fù)合膜進(jìn)行清洗，以去除殘留的溶劑。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚偏氟乙烯/氧化石墨烯復(fù)合超濾膜的制備方法，①準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的氧化石墨烯，將其分散在N,N-甲基乙酰胺溶液中，超聲處理至少10小時(shí)，獲取充分剝離的散液；②將聚偏氟乙烯粉末于70℃下攪拌溶解在N,N-甲基乙酰胺溶液中，將氧化石墨烯分散液與聚偏氟乙烯鑄膜液混合，攪拌24小時(shí)，并超聲2小時(shí)；③將鑄膜液置于真空環(huán)境中充分脫氣，使用刮膜器準(zhǔn)確的在一定尺寸的玻璃板上平鋪200μm厚的鑄膜液，在空氣中停留20秒，將玻璃板浸入凝固浴中，其中凝固浴為20℃的去離子水，完成相轉(zhuǎn)化過程；④對(duì)所制備的復(fù)合膜進(jìn)行清洗，以去除殘留的溶劑。本發(fā)明對(duì)聚偏氟乙烯膜材料進(jìn)行改性，以提高膜的應(yīng)用性能。
【IPC分類】B01D67/00, B01D71/34, B01D69/12
【公開號(hào)】CN105268333
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510677250
【發(fā)明人】郭瑞, 王寶亮, 馮曉偉, 岳華君, 趙飛, 趙鳳瑞
【申請(qǐng)人】山西柯立沃特環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年10月20日