[发明专利]一种纳米银-聚偏氟乙烯复合分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯复合分离膜及其制备方法，具体涉及一种采用纳米银进行改性的聚偏氟乙烯复合分离膜及其制备方法，属于膜材料和膜制备技术领域。

背景技术

随着纳米技术的研究发展，纳米无机-有机复合膜已逐渐成为膜研究的一个热点，由于其既有有机膜和无机膜各自的优点，又具有单一膜材料所没有的特殊性能，使纳米无机-有机复合膜可以应用在许多领域，如分离气体、纳滤和超滤、燃料电池、质子传导膜、酶反应器和涂料等。

因纳米银具有良好的物理性能、化学性能以及纳米材料所特有的表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和体积效应等性能，且银属于价格相对低廉的贵金属，所以其应用前景广阔，主要应用领域有：抗菌材料、医疗卫生、感光材料、催化剂、复合材料、装饰材料、电接触材料、银合金焊料、能源领域等。将纳米银加入分离膜中使膜的抗菌性、机械性能和抗污染性能得到提高。

在专利CN1724586A中涉及到一种纳米氧化铝改性聚偏氟乙烯分离膜及制备方法，改性后的聚偏氟乙烯膜在保留原来优良性能的前提下，增加了膜的亲水性和抗污染性，其水通量也得到提高；但此种方法的截留率较低，膜的制备时间过长。

在专利CN100537644C中涉及到一种无机物微粉杂化聚偏氟乙烯的制备方法，其方法简单，对设备要求低等特点，所得膜产品的水通量和截留率得到较大提高；但此法忽略了纳米颗粒的种类和形貌对膜性能的影响，并且由于对纳米颗粒的分散操作仅限于搅拌，其效果并不理想；在所制备的膜也仅限于平板膜，不易于无机物微粉杂化聚偏氟乙烯膜的进一步推广。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种纳米银-聚偏氟乙烯复合分离膜，该分离膜经纳米银改性后其性能大幅度提高，尤其是截留率和水通量得到大大提高。

上述提供的述聚偏氟乙烯复合分离膜为疏水性的，在应用上还存在一定的障碍，进一步，本发明可对此聚偏氟乙烯复合分离膜进行改性，使其变为亲水性的。

本发明还提供了实现聚偏氟乙烯复合分离膜及其改性分离膜的制备方法。

本发明采用纳米银粉末对聚偏氟乙烯膜进行改性，使其形成的复合分离膜性能更加良好，其技术方案如下：

一种纳米银-聚偏氟乙烯复合分离膜，其特征是：在聚偏氟乙烯膜中均匀掺入纳米银，形成复合分离膜，纳米银与聚偏氟乙烯的质量比为1:4-22。

本发明所用纳米银的平均粒径为20～60nm，聚偏氟乙烯的分子量为100000-500000。

上述复合分离膜孔径为0.001-0.1μm、厚度为0.1-0.5mm。

本发明的纳米银-复合分离膜可以为微滤膜或超滤膜，在形状上可以制成平板膜、中空纤维膜、管式膜和螺旋卷式膜。

本发明的聚偏氟乙烯复合分离膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1） 将纳米银粉末加入到溶剂中超声分散，然后依次加入聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯，搅拌至聚偏氟乙烯完全溶解，再超声分散1-3h后静置脱泡，得铸膜液，铸膜液组分及含量为：聚偏氟乙烯15～21wt%，聚乙烯吡咯烷酮4～10 wt %，纳米银0.1～4 wt %，溶剂为余量；

（2） 将脱泡后的铸膜液在20～40℃下预蒸发3～8 h，然后将铸膜液在10～30℃下固化成膜，最后晾干得到聚偏氟乙烯复合分离膜。

优选的，铸膜液组分及含量如下：聚偏氟乙烯的含量16～19 wt%，聚乙烯吡咯烷酮的含量为6～9 wt%，纳米银的含量为0.5～2 wt%，溶剂为余量。

上述制备方法中，所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、甲基吡咯烷酮、四氢呋喃或二甲基亚砜等。

上述制备方法中，纳米银粉末超声分散的时间是0.5～3 h；搅拌溶解聚偏氟乙烯的温度为80～120℃，时间为8～14 h；脱泡时间为3～6 h，温度为40～70℃。

本发明的复合分离膜可以是微滤膜或超滤膜，经过成孔剂的变化还可以通过现有制备方法制成纳滤膜和反渗透膜。另外，本发明的复合分离膜还可以制成平板膜、管式膜、中空纤维膜或螺旋卷式膜，在实际应用中可以根据需要选择膜的形式。