一種耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，所述方法的具體步驟如下：(1)將烘干的聚偏氟乙烯溶解于溶劑中，并加入致孔劑，磁力攪拌，靜置脫泡。(2)采用浸沒(méi)相轉(zhuǎn)化法制備超濾膜，刮好膜后，浸入凝固浴中成膜。(3)膜在水中浸泡，更換蒸餾水直至溶劑與致孔劑除盡。(4)配制單體、引發(fā)劑混合水溶液，采用噴淋法將混合液噴灑在膜表面，用紫外光輻射。改性的膜片用蒸餾水清洗，以除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑。本發(fā)明的方法對(duì)平板超濾膜進(jìn)行接枝改性，單體和引發(fā)劑濃度易控制，而且操作簡(jiǎn)單易行。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，紫外接枝后，純水通量略有下降，水在膜表面的接觸角大大減小，膜的力學(xué)性能有一定的改善，抗污染能力大大增強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及平板超濾膜改性【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種耐污染聚偏氟乙烯平板超濾 膜的接枝改性方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚偏氟乙烯因其耐熱，耐化學(xué)腐蝕、耐紫外和高能輻射及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已被廣 泛應(yīng)用于超濾膜的制備。但其本身的親水性較差，在應(yīng)用中易導(dǎo)致膜污染。
[0003] 蛋白質(zhì)的吸附是膜污染的主要原因之一。膜孔中吸附了蛋白質(zhì)，會(huì)改變膜的有效 孔徑及孔徑分布，從而影響膜的通量及截留性能，膜表面因污染而形成的凝膠層，增加了膜 對(duì)小分子的透過(guò)阻力，會(huì)嚴(yán)重降低膜的有效通量。故需改善膜表面的親水性，以降低其對(duì)蛋 白質(zhì)分子的吸附，提高膜的抗污染性能。
[0004]目前，已報(bào)道的膜表面親水改性方法主要包括化學(xué)改性、紫外輻射接枝、Y射線接 枝及低溫等離子體處理等。其中，紫外輻射接枝法由于反應(yīng)迅速、成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單且易于 工業(yè)放大而備受關(guān)注。此外，接枝反應(yīng)主要發(fā)生在膜表面，不會(huì)顯著影響膜的機(jī)械強(qiáng)度和分 離性能。文獻(xiàn)中普遍采用將膜浸入引發(fā)劑和接枝單體中的方法，后進(jìn)行紫外照射處理。但 這樣溶液的濃度不易控制，造成單體和引發(fā)劑的損失，并且對(duì)周圍環(huán)境造成了一定程度的 污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法。
[0006] 本發(fā)明的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜為：以聚偏氟乙烯為成膜材料，采用相轉(zhuǎn) 化法制備聚偏氟乙烯平板超濾膜，以硫酸高鈰為引發(fā)劑，馬來(lái)酸酐為接枝單體，采用噴淋法 將二者混合水溶液接枝在聚偏氟乙烯超濾膜表面。
[0007] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0008] 本發(fā)明的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法的具體步驟如下：
[0009] (1)將聚偏氟乙烯烘干后，溶于溶劑中，并加入致孔劑，攪拌均勻，得到澄清透明的 聚合物溶液，然后放入烘箱中，靜置脫泡；
[0010] (2)待溶液均勻脫泡后，用刮膜機(jī)在無(wú)紡布上刮制成膜；在空氣中蒸發(fā)5-20S，蒸 發(fā)溫度15-30°C，環(huán)境相對(duì)濕度30-50%，后迅速浸入20°C蒸餾水形成的凝固浴中凝膠成 型；
[0011] (3)制備好的膜在蒸餾水中浸泡24_48h，期間每隔8小時(shí)更換一次蒸餾水，去除其 中的溶劑和添加劑；
[0012] (4)配制單體、引發(fā)劑混合水溶液，采用噴淋法將混合溶液噴灑在膜表面，用 2000W紫外光輻照5分鐘，改性的膜片用蒸餾水清洗3次，以除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑，SP 可制得本發(fā)明的聚偏氟乙烯超濾膜。
[0013] 步驟（1)中，聚偏氟乙烯烘干方法是：將聚偏氟乙烯于60°C下烘24h以上。
[0014] 步驟（1)中，溶劑為N，N_ 二甲基乙酰胺，致孔劑為聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二 醇1000的混合物，其中聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二醇1000的重量比為1:1。
[0015] 步驟（1)中，聚合物溶液重量百分比組成如下：聚偏氟乙烯10-30%、致孔劑 1-10%、溶劑60-85%。優(yōu)選聚合物溶液重量百分比組成如下：聚偏氟乙烯17%、致孔劑 5%、溶劑 78%。
[0016] 步驟（1)中，優(yōu)選放入60°C烘箱中，靜置脫泡。
[0017] 步驟（4)中，所述的單體是馬來(lái)酸酐、所述的引發(fā)劑是硫酸高鈰。
[0018] 步驟(4)中，單體的濃度為0. 01-0. 20mol/L,引發(fā)劑濃度是0. 07mol/L。
[0019] 本發(fā)明的積極效果如下：
[0020] 1)采用本發(fā)明的方法對(duì)平板超濾膜進(jìn)行接枝改性，單體和引發(fā)劑濃度易控制，而 且操作簡(jiǎn)單易行。
[0021] 2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，紫外接枝后，純水通量略有下降，水在膜表面的接觸角大大減小。
[0022] 3)紫外接枝后，聚偏氟乙烯超濾膜的力學(xué)性能有一定的改善。
[0023] 4)對(duì)接枝改性前后的膜片進(jìn)行抗污染實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本發(fā)明改性后的聚偏氟 乙烯超濾膜具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0024] 接枝后超濾膜的通量衰減程度大大降低，說(shuō)明膜的抗污染能力大大提高。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] (1)將聚偏氟乙烯烘干后，溶于溶劑中，并加入致孔劑，攪拌均勻，得到澄清透明的 聚合物溶液，然后放入烘箱中，靜置脫泡；
[0028] (2)待溶液均勻脫泡后，用刮膜機(jī)在無(wú)紡布上刮制成膜；在空氣中蒸發(fā)5s，蒸發(fā)溫 度30°C，環(huán)境相對(duì)濕度30%，后迅速浸入20°C蒸餾水形成的凝固浴中凝膠成型；
[0029] (3)制備好的膜在蒸餾水中浸泡24h，期間對(duì)其每隔8小時(shí)更換一次蒸餾水，去除 其中的溶劑和添加劑；
[0030] (4)配制單體、引發(fā)劑混合水溶液，采用噴淋法將混合溶液噴灑在膜表面，用 2000W紫外光輻照5分鐘，改性的膜片用蒸餾水清洗3次，以除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑，SP 可制得本發(fā)明的聚偏氟乙烯超濾膜。
[0031] 步驟（1)中，聚偏氟乙烯烘干方法是：將聚偏氟乙烯于60°C下烘24h以上。
[0032] 步驟（1)中，溶劑為N，N_ 二甲基乙酰胺，致孔劑為聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二 醇1000的混合物，其中聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二醇1000的重量比為1:1。
[0033] 步驟⑴中，聚合物溶液重量百分比組成如下：聚偏氟乙烯10%、致孔劑5%、溶劑 85%。
[0034] 步驟⑴中，預(yù)先放入60°C烘箱中，靜置脫泡。
[0035] 步驟（4)中，所述的單體是馬來(lái)酸酐、所述的引發(fā)劑是硫酸高鈰。
[0036] 步驟（4)中，單體的濃度為0. 05mol/L,引發(fā)劑濃度是0. 07mol/L。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] (1)將聚偏氟乙烯烘干后，溶于溶劑中，并加入致孔劑，攪拌均勻，得到澄清透明的 聚合物溶液，然后放入烘箱中，靜置脫泡；
[0039] (2)待溶液均勻脫泡后，用刮膜機(jī)在無(wú)紡布上刮制成膜；在空氣中蒸發(fā)20s，蒸發(fā) 溫度15°C，環(huán)境相對(duì)濕度50%，后迅速浸入20°C蒸餾水形成的凝固浴中凝膠成型；
[0040] (3)制備好的膜在蒸餾水中浸泡48h，期間每隔8小時(shí)更換一次蒸餾水，去除其中 的溶劑和添加劑；
[0041] (4)配制單體、引發(fā)劑混合水溶液，采用噴淋法將混合溶液噴灑在膜表面，用 2000W紫外光輻照5分鐘，改性的膜片用蒸餾水清洗3次，以除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑，SP 可制得本發(fā)明的聚偏氟乙烯超濾膜。
[0042] 步驟（1)中，聚偏氟乙烯烘干方法是：將聚偏氟乙烯于60°C下烘24h以上。
[0043] 步驟（1)中，溶劑為N，N_ 二甲基乙酰胺，致孔劑為聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二 醇1000的混合物，其中聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二醇1000的重量比為1:1。
[0044] 步驟（1)中，聚合物溶液重量百分比組成如下：聚偏氟乙烯30%、致孔劑1%、溶劑 69%。
[0045] 步驟（1)中，預(yù)先放入60°C烘箱中，靜置脫泡。
[0046] 步驟（4)中，所述的單體是馬來(lái)酸酐、所述的引發(fā)劑是硫酸高鈰。
[0047] 步驟(4)中，單體的濃度為0. 1 Omol/L,引發(fā)劑濃度是0. 07mol/L。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] (1)將聚偏氟乙烯烘干后，溶于溶劑中，并加入致孔劑，攪拌均勻，得到澄清透明的 聚合物溶液，然后放入烘箱中，靜置脫泡；
[0050] (2)待溶液均勻脫泡后，用刮膜機(jī)在無(wú)紡布上刮制成膜；在空氣中蒸發(fā)15s，蒸發(fā) 溫度25°C，環(huán)境相對(duì)濕度40%，后迅速浸入20°C蒸餾水形成的凝固浴中凝膠成型；
[0051] (3)制備好的膜在蒸餾水中浸泡36h，期間每隔8小時(shí)更換一次蒸餾水，去除其中 的溶劑和添加劑；
[0052] (4)配制單體、引發(fā)劑混合水溶液，采用噴淋法將混合溶液噴灑在膜表面，用 2000W紫外光輻照5分鐘，改性的膜片用蒸餾水清洗3次，以除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑，SP 可制得本發(fā)明的偏氟乙烯超濾膜。
[0053] 步驟（1)中，聚偏氟乙烯烘干方法是：將聚偏氟乙烯于60°C下烘24h以上。
[0054] 步驟（1)中，溶劑為N，N_ 二甲基乙酰胺，致孔劑為聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二 醇1000的混合物，其中聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二醇1000的重量比為1:1。
[0055] 步驟⑴中，聚合物溶液重量百分比組成如下：聚偏氟乙烯17%、致孔劑5%、溶劑 78%。
[0056] 步驟⑴中，預(yù)先放入60°C烘箱中，靜置脫泡。
[0057] 步驟（4)中，所述的單體是馬來(lái)酸酐、所述的引發(fā)劑是硫酸高鈰。
[0058] 步驟(4)中，單體的濃度為0. 15mol/L,引發(fā)劑的濃度是0. 07mol/L。
[0059] 本發(fā)明制備的聚偏氟乙烯超濾膜的性能：
[0060] 對(duì)本發(fā)明制備的聚偏氟乙烯超濾膜進(jìn)行如下檢測(cè)：
[0061] 實(shí)驗(yàn)方法如下：
[0062] 1.采用接觸角測(cè)試儀測(cè)定水在聚偏氟乙烯超濾膜表面的接觸角。
[0063] 2.采用自制超濾杯測(cè)定聚偏氟乙烯超濾膜的純水通量。
【權(quán)利要求】
1. 一種耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，其特征在于：所述方法的具體 步驟如下： (1)將聚偏氟乙烯烘干后，溶于溶劑中，并加入致孔劑，攪拌均勻，得到澄清透明的聚合 物溶液，然后放入烘箱中，靜置脫泡； (2)待溶液均勻脫泡后，用刮膜機(jī)在無(wú)紡布上刮制成膜；在空氣中蒸發(fā)5-20s，蒸發(fā)溫 度15-30°C，環(huán)境相對(duì)濕度30-50%，后迅速浸入20°C蒸餾水形成的凝固浴中凝膠成型； (3)制備好的膜在蒸餾水中浸泡24-48h，期間每隔8小時(shí)更換一次蒸餾水，去除其中的 溶劑和添加劑； (4)配制單體、引發(fā)劑混合水溶液，采用噴淋法將混合溶液噴灑在膜表面，用2000W紫 外光輻照5分鐘，改性的膜片用蒸餾水清洗3次，以除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑，即可制得 本發(fā)明的聚偏氟乙烯平板超濾膜。
2.如權(quán)利要求1所述的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，其特征在于： 步驟（1)中，聚偏氟乙烯烘干方法是：將聚偏氟乙烯于60°C下烘24h以上。
3.如權(quán)利要求1所述的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，其特征在于： 步驟（1)中，溶劑為N，N-二甲基乙酰胺，致孔劑為聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二醇1000的 混合物，其中聚乙烯吡咯烷酮K30和聚乙二醇1000的重量比為1:1。
4.如權(quán)利要求1所述的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，其特征在于： 步驟（1)中，聚合物溶液重量百分比組成如下：聚偏氟乙烯10-30%、致孔劑1-10%、溶劑 60-85%。
5.如權(quán)利要求1所述的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，其特征在于： 步驟⑴中，聚合物溶液重量百分比組成如下：聚偏氟乙烯17%、致孔劑5%、溶劑78%。
6.如權(quán)利要求1所述的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，其特征在于： 步驟（1)中，放入60°C烘箱中，靜置脫泡。
7.如權(quán)利要求1所述的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，其特征在于： 步驟（4)中，所述的單體是馬來(lái)酸酐、所述的引發(fā)劑是硫酸高鈰。
8.如權(quán)利要求1所述的耐污染聚偏氟乙烯平板超濾膜的接枝改性方法，其特征在于： 步驟(4)中，單體的濃度為0. 01-0. 20mol/L,引發(fā)劑濃度是0. 07mol/L。
【文檔編號(hào)】B01D69/06GK104043351SQ201410267427
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】姬凌云, 史寶利 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)