[发明专利]一种PVDF微滤膜亲水改性方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种滤水膜材料聚偏氟聚乙烯（PVDF）亲水改性方法。

背景技术

聚偏氟乙烯（PVDF）材料由于含有较高键能的C-F键，使得较低键能的C-C键被C-F键所包围，故具有优良的化学稳定性、热稳定性、机械稳定性、耐辐射性。它主要作为一种微滤和超滤膜材料广泛的应用于生活污水处理、工业废水处理等各种水处理。但是， PVDF膜表面的C-F键和C-H键又决定了其弱亲水性，使得PVDF与水分子很难产生氢键的作用，可润湿性能差、疏水作用强，水分子较难附着在PVDF膜表面，导致水通量较低，不能满足实际生产中对于水通量的要求。所以PVDF在分离油水体系时，由于其疏水作用强，表面能低，油性污染物易于吸附在膜表面，并造成膜孔的堵塞。随着滤水膜使用时间的增加膜的水通量逐渐下降，最终导致滤水膜无法使用。较强的疏水性作用成为了限制PVDF通量的重要因素，限制了PVDF在实际生产生活中的进一步推广应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的PVDF滤水膜表面的C-F键和C-H键所导致的弱亲水性，PVDF与水分子难产生氢键的作用导致PVDF可润湿性能差、疏水作用强、水通量较低，而不能满足实际生产中对于水通量的要求的缺陷，提供一种PVDF滤水膜亲水改性的方法，使PVDF亲水性得以改善，水通量得以提高。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

    A、PVDF微滤膜预处理

将PVDF微滤膜放置于清水中浸泡12~24h，以除去PVDF微滤膜中所含的生产过程中添加的添加剂、溶剂及其它物质；

B、脱氟化氢

在温度40~60℃与搅拌的条件下，将在步骤A预处理后的PVDF微滤膜置于氢氧化钠和高锰酸钾混合水溶液中处理10~20min，以除去在步骤A预处理后的PVDF微滤膜表面上的HF，形成C=C双键；

C、洗涤

将步骤B脱氟化氢后的PVDF微滤膜置于清水中进行反复洗涤10~20min，以除去残留在所述脱氟化氢的PVDF微滤膜表面上的氢氧化钠和高锰酸钾；

D、自由基化

把在步骤C清水洗涤后的PVDF微滤膜加到含有引发剂与促进剂的乙醇溶液中，在室温的条件下处理5~10min，以使所述引发剂将在所述水洗涤PVDF微滤膜表面上的C=C双键引发生成自由基；

E、接枝

向步骤D得到的溶液中加入含有顺丁烯二酸酐、浓硫酸和正硅酸乙酯的混合水溶液，然后在温度70~85℃的条件下，使所述PVDF微滤膜表面上的自由基与顺丁烯二酸酐进行接枝反应3~6h。反应结束所述的PVDF微滤膜表面可得一层亲水层。所述PVDF微滤膜放在纯水下洗涤10~30min后浸泡在10~20%甘油水溶液（质量分数）中2~3h，最后在室温下晾干即可得到表面有亲水层的PVDF微滤膜。 

根据本发明的一种优选实施方式，所述氢氧化钠和高锰酸钾混合水溶液中高锰酸钾的浓度当量是0.15~0.2mol/L，

根据本发明的一种优选实施方式，所述氢氧化钠和高锰酸钾混合水溶液中氢氧化钠的浓度当量是1.5~2.5mol/L。

根据本发明的一种优选实施方式，所述混合水溶液中含有质量分数分别为20~30%顺丁烯二酸酐、3~5%浓硫酸和3~8%正硅酸乙酯。

根据本发明的一种优选实施方式，所述顺丁烯二酸酐单体在混合水溶液的质量浓度为20~25%。

根据本发明的一种优选实施方式，所述脱氟化氢反应的温度为50~55℃。

根据本发明的一种优选实施方式，所述浓硫酸的用量是顺丁烯二酸酐质量的10~20%。

根据本发明的一种优选实施方式，所述乙醇溶液中含有质量分数为3~4%的引发剂与质量分数为 0.5~0.8%的促进剂。

根据本发明的一种优选实施方式，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，促进剂为环烷酸钴或萘酸钴。

根据本发明的一种优选实施方式，所述接枝反应温度为77~82℃。

根据本发明的一种优选实施方式，所述环烷酸钴促进剂的用量是所述顺丁烯二酸酐单体质量的1.0~2.0%。

根据本发明的一种优选实施方式，所述正硅酸乙酯的用量是所述顺丁烯二酸酐单体质量的10~30%。

根据本发明的一种优选实施方式，所述正硅酸乙酯的用量是所述顺丁烯二酸酐单体质量的20~25%。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明改性的PVDF微滤膜亲水效果提高显著，从图2可以看出，改性后的PVDF微滤膜水通量提高了50%以上。