[发明专利]一种增强型石墨烯聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种增强型石墨烯聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法，先将研磨后的石墨烯分散至有机溶剂制备石墨烯溶液；石墨烯溶液、有机溶剂、聚偏氟乙烯树脂、高分子致孔剂和添加剂按特定比例加入反应釜，在一定温度下搅拌溶解均匀，并脱泡待用；连续的编织管经过预处理后，引入喷丝头内，同时脱泡后的铸膜液通过喷丝头与编织管共挤出；初生内增强膜丝进入凝固浴中凝固成型，最后在绕丝轮上完成收卷。本发明所述的亲水性石墨烯能均匀的分散在铸膜液中，在提高微孔膜的亲水性和抗污染性的同时，亲水性铸膜液更易渗透进入预处理的编织管空隙内，形成的聚偏氟乙烯膜层更牢固的贴合在编织管上，延长了微孔膜在污水中的运行寿命。

技术领域

本发明属于水处理微孔膜制备技术领域，具体涉及一种增强型石墨烯聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法。

背景技术

膜生物反应器是将分离膜技术与生物处理技术有机结合的污水处理工艺，具有产水水质好、设备紧凑、占地面积少、耐冲击负荷、运行管理方便等优点。为了避免在运行过程中出现大面积断丝，采用增强型聚偏氟乙烯微孔膜是业内通行的做法。

聚偏氟乙烯材料具有良好的化学稳定性，但是其分子结构决定了它亲水性差，不利于在水处理方面应用。亲水性好的微孔膜在过滤的传质过程中，胶体、油、蛋白质等污染物质在膜表面聚结成球状，这种球状的聚结物，很容易从膜表面脱离。应用于膜生物反应器的增强型聚偏氟乙烯微孔膜在污水中长期运行，运行工况恶劣，运行过程中不仅要保证其不断丝，同时也需要拥有高亲水性和高抗污染性来满足长期运行。

石墨烯在二维平面上分布着大量的羟基、羧基以及含氧键官能团，这些基团赋予了它优异的亲水性，石墨烯独特的亲水性能很好的弥补聚偏氟乙烯膜的疏水性的缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种增强型石墨烯聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法，使得石墨烯能完全融入铸膜液，提高铸膜液的亲水性、抗污染性和渗透性，并制备增强型石墨烯聚偏氟乙烯微孔膜，提高聚偏氟乙烯膜层与编织管的粘接牢固性。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种增强型石墨烯聚偏氟乙烯微孔膜的制备方法，包括如下步骤：

①石墨烯溶液制备：将石墨烯在球磨机中研磨24h，用4001000目的筛子去除大颗粒石墨烯，过滤后的石墨烯加入至有机溶剂中形成石墨烯溶剂，石墨烯重量比为15%，3080℃下，在超声波内震荡分散2028小时；

②混料：将石墨烯溶液、聚偏氟乙烯树脂、高分子致孔剂、添加剂和有机溶剂按一定重量比加入反应釜内，在7090℃下搅拌1024小时，真空脱泡后待用；

③纺丝：将连续的编织管经过预处理后，引入喷丝头内，同时脱泡后的铸膜液通过喷丝头与编织管共挤出，铸膜液涂覆在编织管外表面；

④凝固成型：挤出的初生内增强膜丝进入凝固浴中凝固成型，最后在绕丝轮上收卷。

作为本发明的一种改进，所述的步骤①中的石墨烯为深灰色粉末。

所述的步骤①中的有机溶剂包括二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或者两种任意比例的组合。

所述的步骤②中有机溶剂与步骤①的有机溶剂相同。

所述的步骤②中的高分子致孔剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙三醇、乙二醇中的一种或多种。

所述的步骤②中的添加剂包括氯化锂、高氯酸锂、吐温、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

所述的步骤②中石墨烯溶液在铸膜液中的重量比为10％40％，聚偏氟乙烯树脂在铸膜液中的重量比为15％20％，高分子致孔剂在铸膜液中的重量比为5％15％，添加剂在铸膜液中的重量比为2％5％，有机溶剂在铸膜液中的重量比为20％68％。