[发明专利]一种金属酞菁掺杂的PVDF复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种复合膜的制备方法，具体为一种金属酞菁掺杂的PVDF复合膜的制备方法。本发明在称量一定量金属酞菁到铸膜溶剂中，在超声波中超声10～30分钟，然后在恒温搅拌至金属酞菁完全溶解；共混改性中，在聚合物基体中加入具有催化功能且化学性质稳定的金属酞菁催化剂，从而实现膜的抗污染和自清洁特性，而相应的制膜过程采用常规的方法。本发明的优点是，使用了金属酞菁到铸膜溶剂中先形成具有良好分散，且不会堆积的掺杂前驱体，利用具有催化活性的金属酞菁催化剂在PVDF膜中均匀分散，当污染物吸附或沉积时，金属酞菁将其催化降解，从而达到膜抗污染和自清洁的目的。

所属技术领域

本发明专利涉及膜分离材料技术领域，具体为一种金属酞菁掺杂的PVDF复合膜的制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)因具有优良的耐候性、耐热性、耐酸碱性，成膜过程条件易控制并且力学性能好等优点，是目前水处理分离膜制备过程中应用最广泛的膜材料。PVDF膜表面能低，具有较强的疏水性，在水处理分离过程中会导致两方面问题：一是分离过程需要较大的驱动力，通量低；二是在分离油/水体系过程中，有机污染物(蛋白质等)容易吸附在膜表面或膜孔内而造成膜污染，导致膜分离性能下降，水通量减小，降低膜的使用寿命。

金属酞菁及其衍生物与细胞色素P450中的催化活性中心卟啉分子结构相类似，具有耐酸、耐碱、耐化学腐蚀性能好，具有氧化或者可见光催化的活性，是一种化学稳定性和热稳定性较高的催化剂。

对PVDF膜的改性方法大致可分为两大类：膜表面改性和本体改性。相对于膜表面改性方法而言，本体改性(即共混改性)方法相对容易操作，并能起到很好的改性效果，且容易实现工业化生产。在共混改性中，在聚合物基体中加入具有催化功能且化学性质稳定的金属酞菁催化剂，从而实现膜的抗污染和自清洁特性的技术方法未见报道。

发明内容

本发明是针对PVDF分离膜抗污染性能差，无法实现自清洁功能的现状，提出一种通过共混技术将具有催化功能且化学性质稳定的金属酞菁催化剂掺杂到PVDF基膜中，实现PVDF膜抗污染和自清洁性能。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种金属酞菁掺杂的PVDF复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)称量一定量金属酞菁到铸膜溶剂中，在超声波中超声10～30分钟，然后在恒温搅拌至金属酞菁完全溶解；

所述的金属酞菁为CoPc、4-NO₂-CoPc、或4-NH₂-CoPc中的一种或几种的混合，金属酞菁的添加量为铸膜液总重量的0.1～2％；

所述的铸膜溶剂为二甲基乙酰胺，其用量为铸膜液总重量的80～90％；在本发明中，金属酞菁在膜制备中的应用是一个重大发明，也是发明人通过在材料选择过程中大量研究得出的一个结果；使原本一直无人使用的材料在膜中的应用实现了零的突破，且发现具有良好的效果；由于是金属酞菁作为添加的一种新物质，故对溶剂的选择非一般膜制备中的普通与常用，而是要在大量的有机溶剂中确定一特定的溶剂，在本发明中，经发明人的大量试验，得出了二甲基乙酰胺可以与金属酞菁在膜制备中有效使用。

(2)将干燥后的PVDF粉末加入到溶解金属酞菁的铸膜溶剂中，并添加一定量的致孔剂，60℃下搅拌至完全溶解，并维持恒温条件连续搅拌24小时，再静置脱泡24小时，即可得到稳定均相无泡铸膜液；

所述的致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮(K-30)，其用量为铸膜液总重量的0.1～3％；

(3)将无纺布用双面胶固定在玻璃板上，然后将固定无纺布的玻璃板放在刮膜机上，将铸膜液倒在无纺布上，设定刮膜速度和刮膜厚度，在无纺布上刮成具有一定厚度的均匀薄层；

(4)将刮好的薄膜在空气中静置20～40秒钟，然后将玻璃板放入温度为25～45℃的凝固浴中，铸膜液与凝固浴发生固化作用，即可形成金属酞菁掺杂的PVDF复合膜。