[发明专利]一种亲水性聚偏氟乙烯改性膜的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种亲水性聚偏氟乙烯改性膜的制备方法，包括：1)将PVDF微滤膜置于无水乙醇中浸泡后用超纯水清洗并浸泡；2)将取单宁酸加到三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，配制成单宁酸溶液；3)将步骤1)得到的PVDF膜置于步骤2)的单宁酸溶液中，敞口置于摇床中振荡反应4h，取出膜清洗后将膜放于三价铁离子溶液中快速搅拌反应后取出，用超纯水冲洗，得到具有单宁酸/三价铁离子粘附层的PVDF膜；4)将谷胱甘肽加到三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，配成谷胱甘肽溶液；5)将步骤3)得到的PVDF膜浸没在步骤4)的谷胱甘肽溶液中，在惰性气体保护下，振荡反应1‑6h，用超纯水洗净。该方法简单、分离效果好且可重复利用性高。

技术领域

本发明涉及油水乳液分离技术领域，具体而言，涉及一种亲水改性聚偏氟乙烯膜材料的制备方法及其应用。

背景技术

含油工业生产、海洋溢油事故频发和日常生活用水每年都会产生大量的含油污水，这些含油污水的直接排放给生态环境和人类身体健康带来巨大的威胁，如何有效的处理这些含油污水变得尤为重要。膜分离技术因具有分离效率高、设备占地面积小、能耗低、易于操作等优点，在含油污水处理领域的应用得到重视。聚偏氟乙烯膜因具有优异的机械强度、化学稳定性和热稳定性，已经成为一种广泛应用的膜材料。然而，因其具有很强的疏水性，膜在分离过程中水渗透通量较低，且容易被水中的蛋白质和油滴等有机污染物所污染，导致膜孔被堵塞，对膜清洗及重复利用造成不便，增加了运行和维护成本。因此，有必要对聚偏氟乙烯膜表面进行亲水化改性，以提高其抗污染性能、乳液分离性能和重复利用性。

根据已有专利报道，中国发明专利公开号CN110721600A公开了一种PVDF@PDA@ZnO复合膜的制备方法，该发明利用多巴胺仿生粘附技术和水热法将光催化剂氧化锌铆合到PVDF膜上，该膜虽然具有在紫外驱动下自清洁的超亲水/水下超疏油性能，但是还存在以下缺陷：氧化锌在PVDF膜上生长需要在180℃高温条件下长时间处理，反应条件比较苛刻；氧化锌的生长均一性难以控制，难以满足大规模工业化生产的需求。

中国发明专利公开号CN107441961A公开了一种新型聚合物改性聚偏氟乙烯油水乳液分离膜的制备方法，该发明以PVDF为原料，多巴胺和端巯基超支化聚丙烯酰吗啉为改性剂，使所制备的PVDF膜表面具有超亲水、水下超疏油及抗污染的性质，但该超支化聚合物的合成工艺费时费力，且多巴胺和聚合物大分子的使用容易堵塞膜孔，减小渗透通量，降低乳液分离效率。

单宁酸功能和结构与多巴胺类似，具有无色、易于使用和价格低廉的优点；谷胱甘肽是天然的两性离子物质可用于构建抗污染表面，且谷胱甘肽为小分子物质对膜孔结构影响较小。目前，还未见专利报道利用单宁酸和谷胱甘肽对PVDF膜表面进行亲水改性用于处理油水乳液。

发明内容

针对现有技术存在的问题和不足，本发明的一个目的是提供一种亲水性聚偏氟乙烯改性膜的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述亲水性聚偏氟乙烯改性膜在油水乳液分离中的应用。

本发明的原理是：本发明利用单宁酸儿茶酚基团含量多的性质，能够与三价铁离子络合在聚偏氟乙烯膜表面形成粘附层，然后利用迈克尔加成反应或希夫碱反应在聚偏氟乙烯膜表面接枝亲水性谷胱甘肽，使膜表面具有亲水性、水下疏油性及良好的油水乳液分离性能。

一种亲水性聚偏氟乙烯改性膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将商业聚偏氟乙烯微滤膜置于无水乙醇中浸泡2h，之后用超纯水清洗并浸泡于超纯水中，待用；

2)称取40mg单宁酸，加入到20mL的50mM pH＝7.8的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，配制成浓度为2mg/mL的单宁酸溶液；