[发明专利]一种亲水性PVDF复合超滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜及其制备方法，具体涉及一种PVDF复合超滤膜及其制备方法。

背景技术

地球上约97%的水是海水，淡水只占地球总水储量的2.5%。经济发展，人口增长，环境污染等问题对淡水资源产生极大的需求，水资源的匮乏和日益严重的水污染已成为制约社会进步和经济发展的瓶颈，解决这一难题，对我国可持续发展是非常迫切的和极其重要的。超滤技术由于其操作简捷，易自动化，对浑浊液、有机物（如腐殖质物质）、贾第虫和病毒等有较高的去除率，在饮用水生产方面被广泛认为是一种非常有前景的技术。超滤膜的孔径在之间，在重力或泵提供的跨膜压力下，水源通过过滤将大部分细菌和病毒移除。

作为超滤膜材料之一的聚偏氟乙烯（简称为PVDF）因其优良的耐热性、机械性能、耐辐射性、化学稳定性等，在分离膜应用领域有极大的潜力。然而PVDF的表面能非常低，润湿性能较差，强疏水性极大的降低了纯水通量。疏水的PVDF膜容易被含有天然有机物质（如蛋白质）的待处理溶液所污染，蛋白质等物质易吸附在膜表面或堵塞膜孔，导致渗透通量和分离性能的降低，减小膜的使用寿命，维护膜组件的操作费用升高。现有PVDF超滤膜的纯水通量为30L/m².h左右，蛋白质的截留率为85%，膜物理清洗后恢复通量为40%，因此，需要对PVDF膜进行改性，以提高膜的亲水性和抗污染能力。

发明内容

本发明是要解决现有的PVDF超滤膜疏水性强、抗污染能力弱导致其表面易吸附蛋白质等污染物，从而PVDF超滤膜的使用寿命降低的问题，而提供一种亲水性PVDF复合超滤膜及其制备方法。

本发明一种亲水性PVDF复合超滤膜由PVDF、多巴类助剂与端环氧PEO的反应产物共混制备而成；所述的亲水性PVDF复合超滤膜纯水通量为193L/m².h～193.7L/m².h，蛋白质的截留率为96.1%～98.7%，膜物理清洗后恢复通量为84%～88%。

上述亲水性PVDF复合超滤膜的制备方法，按以下步骤进行：

一、将多巴类助剂溶于溶剂中，再加入端环氧PEO，搅拌混合均匀后得到混合溶液；所述的多巴类助剂与溶剂的摩尔比为1:(50～250)；所述的端环氧PEO与多巴类助剂的摩尔比为1:(0.5～2)；

二、向步骤一得到的混合溶液中加入PVDF粉末，在温度为50℃～95℃的条件下搅拌反应18h～36h，得到共混铸膜液；所述的共混铸膜液中PVDF的质量分数为12wt%～20wt%；

三、将步骤二得到的共混铸膜液静置至无气泡后，用刮刀均匀涂覆到玻璃板上，得到载有涂层厚度为130μm～160μm的玻璃板，利用浸没沉淀相转化法在玻璃板上得到亲水性PVDF复合超滤膜，然后将亲水性PVDF复合超滤膜从玻璃板上取下，即得到亲水性PVDF复合超滤膜。

本发明的优点：一、本发明利用具有生物粘附特性及反应性官能团的多巴类助剂与亲水性的端环氧PEO的反应产物与PVDF共混，利用浸没沉淀相转化法制备出具有高亲水性的PVDF复合超滤膜；二、本发明操作简单，改善效果好，得到了具有亲水性强的PVDF复合超滤膜，使其亲水性能、抗蛋白质吸附能力增强，避免大量蛋白质等污染物累积造成的膜使用寿命降低，具有较大应用前景；三、本发明制备的亲水性PVDF复合超滤膜与现有PVDF超滤膜相比，纯水通量从30L/m².h提高到193L/m².h～193.7L/m².h，蛋白质的截留率从85%提高到96.1%～98.7%，膜物理清洗后恢复通量从40%提高到84%～88%，选择层致密，性能稳定，操作方法简单；四、本发明制备的亲水性PVDF复合超滤膜适用于污水净化、海水淡化等水分离领域。

附图说明

图1为试验一制备的亲水性PVDF复合超滤膜的断面SEM图；

图2为试验一的对照组一制备的PVDF与端环氧PEO共混超滤膜的断面SEM图；

图3为试验一的对照组二制备的PVDF与多巴类助剂共混超滤膜的断面SEM图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种亲水性PVDF复合超滤膜由PVDF、多巴类助剂与端环氧PEO的反应产物共混制备而成；所述的亲水性PVDF复合超滤膜纯水通量为193L/m².h～193.7L/m².h，蛋白质的截留率为96.1%～98.7%，膜物理清洗后恢复通量为84%～88%。