[发明专利]一种水下超疏油PVDF@PVP复合膜的制备方法及其应用

说明书

本发明属环境功能材料制备技术领域，涉及一种水下超疏油PVDF@PVP复合膜的制备方法；具体步骤为：首先制备得到改性多壁碳纳米管；然后将PVDF粉末、氧化石墨烯和改性多壁碳纳米管加入N‑甲基吡咯烷酮溶剂中，搅拌，得到均质的铸膜液，制成PVDF杂化膜；然后浸没于三羟基甲基氨基甲烷溶液中，震荡，再加入多巴胺盐酸盐和聚乙烯吡咯烷酮，得到水下超疏油的PVDF@PVP复合膜；本发明制得的水下超疏油PVDF复合膜具有8962 Lm^‑2h^‑1bar^‑1的超高的乳液通量，用于含油污水的分离时分离效率达到99.27%以上；本发明的制备方法简单易行、流程较短、经过一步修饰制备的复合膜材料即可达到水下超疏油水平。

技术领域

本发明属环境功能材料制备技术领域，具体涉及一种水下超疏油PVDF@PVP复合膜的制备方法及其应用。

背景技术

随着科学技术的进步和工业水平的提高，含油废水已经逐渐成为了一种很常见的污染物。含油废水的来源非常广泛，在石油开采，油船泄漏，机械制造，化工制药等行业中均会产生含油废水。含油废水是一种量大面广且危害严重的污染源。比水的密度要小的含油废水排入到水体后，会在水面形成油膜隔绝大气与水体的接触，从而使水中含氧量不断下降，破坏其复氧能力，使水生植物无法正常生长，水体的质量受到严重的影响，大幅度降低水资源的利用价值。如果人类和动物饮用了含油废水污染的水，轻则感染疾病，重则食物中毒，甚至还会提高人体癌症的发病率。所以，处理含油废水是十分重要且刻不容缓的。

目前国内外对含油废水处理开展了大量研究，对含油废水的处理方法很多，常见的有絮凝法、气浮法、吸附法、生物法、膜分离法等。膜分离技术是一种高新的分离技术，借助外界能量或化学位的推动，以选择性透过膜为分离介质，对两组分或多组分气体或液体进行分离、分级和富集的。膜分离技术具有高效节能、工艺流程简单、投资少、污染小等优点。相比于其他分离方法，膜分离技术可以有效的分离油滴较小的油水乳液，这使得膜分离技术成为分离油水乳液的首选。但是膜分离法也存在一些缺点，比如膜通量小等。现有报道的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的膜分离材料，有利用交联氧化石墨烯与PVDF掺杂制成PVDF杂化膜，但是该膜分离甲苯/水乳液的分离通量仅有225Lm^-2h^-1；在PVDF膜上引入链状或网状聚丙烯酸，形成稳定的亲水层，但是该膜分离油水乳液的分离通量仅有444Lm^-2h^-1；使用四乙基氢氧化铵液相本体改性聚偏氟乙烯，以过氧化苯甲酰为引发剂，将甲基丙烯酸甲酯接枝到改性PVDF骨架上，合成聚偏氟乙烯接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PVDF-g-PMMA)共聚物，通过浸没沉淀法制备PVDF-g-PMMA复合膜，但是该膜分离油水乳液的分离通量仅有263.11Lm^-2h^-1。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明旨在解决所述问题之一，提供了一种水下超疏油PVDF@PVP复合膜的制备方法，首先将多壁碳纳米管放入三氨基三乙氧基硅烷(APTES)中机械搅拌，得到改性多壁碳纳米管；然后，将聚偏氟乙烯(PVDF)粉末与氧化石墨烯、改性多壁碳纳米管制成杂化膜；最后，将杂化膜在多巴胺盐酸盐的作用下将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)粘附在杂化膜的表面制得PVDF复合膜；并通过多种表征手段，揭示复合材料的形貌等参数，利用过滤实验研究PVDF@PVP复合膜对油水乳液的过滤性能。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案具体如下：

(1)将多壁碳纳米管加入三氨基三乙氧基硅烷中，搅拌，得到改性多壁碳纳米管；

(2)PVDF杂化膜的制备：将PVDF粉末、氧化石墨烯和步骤1中的改性多壁碳纳米管加入N-甲基吡咯烷酮中，搅拌，得到均质的铸膜液，通过相转化法制得PVDF杂化膜；

(3)将步骤2中得到的PVDF杂化膜浸没于三羟基甲基氨基甲烷溶液中，震荡，再加入多巴胺盐酸盐和聚乙烯吡咯烷酮，得到水下超疏油的PVDF@PVP复合膜。