[发明专利]一种高通量与高截留率的双优型PVDF平板膜制备方法

说明书

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种具有高通量与高截留率的双优特性的氟碳特种表面活性剂共混改性PVDF膜的制备方法。一种高通量与高截留率的双优型PVDF平板膜制备方法，将致孔剂、非离子型氟碳特种表面活性剂、主膜材料和有机溶剂混合，水浴加热搅拌6‑10 h，其中致孔剂、非离子型氟碳特种表面活性剂、主膜材料和有机溶剂的质量分别占总质量的1%‑3%，1%‑7%，12%‑20%，70%‑86%；将超声‑真空‑静置脱泡后的铸膜液按照“Z”字型倾倒在玻璃板或无纺布上，刮制成30‑200μm厚的薄膜，在空气中静置15‑30 s，利用乳化油/水混合液作为非溶剂相进行凝固浴，制得膜片，该膜片即为高通量与高截留率的双优型PVDF平板膜。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种具有高通量与高截留率的双优特性的氟碳特种表面活性剂共混改性PVDF膜的制备方法。

背景技术

膜技术在众多领域被广泛应用，促进了相关产业的进步和发展。膜改性一直是解决膜污染、提高膜性能的基本方式和研究方向，按其改性方式不同可大致分为表面改性与共混改性，其中共混改性因其稳定性与可靠性得到青睐。长期以来，膜的改性研究始终存在一些问题，严重阻碍了膜科学的发展，限制了膜技术的推广。其中，同时提高改性膜通量与截留率一直是本领域试图解决的课题。由于膜的共混改性主要是共混一些表面具有羟基或羧基基团的纳米粒子，高聚物以及一些小分子有机物等。这些物质在铸膜液的共混阶段以及相转化阶段存在诸多问题。其中，纳米粒子共混存在明显的颗粒团聚现象，致使成膜孔径分布不均匀，截留效果较差。高聚物及有机小分子多数属于水溶性较强的物质，在共混膜的相转化过程中极易随溶剂相与非溶剂相的交换而流失，一方面导致膜表面亲水基团留存状况不佳，另一方面致使共混膜的孔径增大，截留效果下降。因此，在共混膜改性研究领域中，同时提高膜通量以及截留率仍然存在难度。

表面活性剂是指加入少量就能改变水性和非水性液体之间界面特性，使溶液体系的界面状态发生明显变化的化学物质。目前已有一些研究利用表面活性剂的基本性质解决共混膜改性中存在的问题，且相关研究主要集中在普通表面活性剂，由于普通表面活性剂本身较强的水溶性特征，其解决问题的效果并不突出。如中国专利CN102294180A利用普通表面活性剂十二烷基硫酸钠共混制备纳米TiO₂改性PVDF超滤膜，用于解决纳米粒子的团聚问题。再如中国专利CN102921317A利用普通表面活性剂-有机溶剂-水三元体系制备了聚砜超滤膜，虽然其对卵清蛋白的截留率达到了98.9%，但其通量仅为73 L/m²·h，在实际应用中效率偏低。

发明内容

本发明专利所要解决的问题是针对上述技术现状，提供一种利用非离子型氟碳特种表面活性剂的基本性质，在制膜工艺中发挥辅助致孔与平衡热力学与动力学稳定的双重作用，制备高通量与高截留率的双优型PVDF平板膜的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种高通量与高截留率的双优型PVDF平板膜制备方法，按照如下的步骤进行：

步骤一、配置铸膜液，将致孔剂、非离子型氟碳特种表面活性剂、主膜材料和有机溶剂混合，水浴加热搅拌6-10 h，其中致孔剂、非离子型氟碳特种表面活性剂、主膜材料和有机溶剂的质量分别占总质量的1%-3%，1%-7%，12%-20%，70%-86%；

步骤二、制作膜片，将超声-真空-静置脱泡后的铸膜液按照“Z”字型倾倒在玻璃板或无纺布上，刮制成30-200 μm厚的薄膜，在空气中静置15-30 s，利用乳化油/水混合液作为非溶剂相进行凝固浴，制得膜片，该膜片即为高通量与高截留率的双优型PVDF平板膜。

作为一种优选方式：所述的非离子型氟碳特种表面活性剂为亲水端含氧基团≤2的氟碳表面活性剂，含氧基团为醚基和羟基中的一种或者两种。

作为一种优选方式：所述的致孔剂为氯化锂（LiCl）。

作为一种优选方式：所述的主膜材料为特性粘度1.60-2.10 dl/g，外观呈白色粉末状或颗粒状的聚偏氟乙烯（PVDF）。