[发明专利]聚偏氟乙烯膜的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜的表面改性方法。

背景技术

与传统的水处理工艺相比，膜分离技术具有占地小、能耗低、出水水质优、处理效果好、对环境影响小等特点，是解决当代能源、资源和环境问题的高新技术。但是，由于膜污染，膜的寿命短等问题，限制了膜分离技术进一步在水处理领域的广泛应用。

目前所使用的膜材料中，高分子有机聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的耐冲击性、耐磨性和化学稳定性等优点。但由于聚偏氟乙烯表面能低，制备出来的膜亲水性差，在水处理过程中比较容易产生吸附污染，从而降低了膜的产水量，增加了清洗难度，缩短膜的寿命。目前，有采用物理或化学方法对聚偏氟乙烯膜进行改性，但是工艺复杂。

发明内容

本发明目的是为了解决现有聚偏氟乙烯膜亲水性差、易污染、水通量低及改性的工艺复杂的问题，而提供一种聚偏氟乙烯膜的表面改性方法。

聚偏氟乙烯膜的表面改性方法按以下步骤实现：a、将聚偏氟乙烯膜浸渍于氧化剂与强碱的混合溶液中，在30～90℃的条件下反应3～30min，然后用去离子水冲洗至出水澄清；b、将冲洗后的聚偏氟乙烯膜浸渍于纳米氧化物溶胶中5～30min，然后用去离子水冲洗1～3次，即得表面改性的聚偏氟乙烯膜；其中步骤a中氧化剂为高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠、氯酸钠或氯酸钾；强碱为氢氧化钾或氢氧化钠；步骤a中氧化剂与强碱的混合溶液中，氧化剂与强碱的体积比为1～3∶1～10，氧化剂的质量浓度为0.5～10％，强碱的摩尔浓度为1～10mol/L；步骤b中纳米氧化物溶胶为纳米氧化铝溶胶、纳米二氧化钛溶胶或纳米二氧化硅溶胶。

本发明利用纳米氧化物对聚偏氟乙烯膜进行改性，改性后的聚偏氟乙烯膜不仅保留了聚偏氟乙烯膜原有的优良特性，而且改善了聚偏氟乙烯膜的表面性能，提高了抗污染能力，将使用寿命延长了20％～35％，亲水性好，表现在接触角从80°降到58°～65°，水通量提高了17％～40％，并且本发明工艺简单。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式聚偏氟乙烯膜的表面改性方法按以下步骤实现：a、将聚偏氟乙烯膜浸渍于氧化剂与强碱的混合溶液中，在30～90℃的条件下反应3～30min，然后用去离子水冲洗至出水澄清；b、将冲洗后的聚偏氟乙烯膜浸渍于纳米氧化物溶胶中5～30min，然后用去离子水冲洗1～3次，即得表面改性的聚偏氟乙烯膜；其中步骤a中氧化剂为高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠、氯酸钠或氯酸钾；强碱为氢氧化钾或氢氧化钠；步骤a中氧化剂与强碱的混合溶液中，氧化剂与强碱的体积比为1～3∶1～10，氧化剂的质量浓度为0.5～10％，强碱的摩尔浓度为1～10mol/L；步骤b中纳米氧化物溶胶为纳米氧化铝溶胶、纳米二氧化钛溶胶或纳米二氧化硅溶胶。

本实施方式中所用聚偏氟乙烯膜可为现有各种聚偏氟乙烯膜。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤a中在40～80℃的条件下反应10～20min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤a中在60℃的条件下反应15min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤a中氧化剂与强碱的体积比为2∶5，氧化剂的质量浓度为5％，强碱的摩尔浓度为5mol/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤b中将冲洗后的聚偏氟乙烯膜浸渍于纳米氧化物溶胶中15min，然后用去离子水冲洗2次。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤b中纳米氧化物溶胶中氧化物的粒径为1nm～900nm。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式聚偏氟乙烯膜的表面改性方法按以下步骤实现：a、将聚偏氟乙烯膜浸渍于高锰酸钾与氢氧化钾的混合溶液中，在60℃的条件下反应15min，然后用去离子水冲洗至出水澄清；b、将冲洗后的聚偏氟乙烯膜浸渍于纳米氧化铝溶胶中15min，然后用去离子水冲洗2次，即得表面改性的聚偏氟乙烯膜；其中步骤a高锰酸钾与氢氧化钾的混合溶液中，氧化剂与强碱的体积比为2∶5，氧化剂的质量浓度为5％，强碱的摩尔浓度为5mol/L。

本实施方式中表面改性的聚偏氟乙烯膜，经测试水通量提高17％，抗污染能力增强，使用寿命延长22％。