[发明专利]一种聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了水处理用的膜材料制造技术领域的一种聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜及其制备方法，本发明的聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜由聚偏氟乙烯和羧基化纳米纤维素通过相转变法制备得到，将聚偏氟乙烯和羧基化纳米纤维素分别在溶剂中分散均匀再混合形成铸膜液，使用涂布机将铸膜液涂布在无纺布上，之后在凝胶浴中成型，取出晾干得到聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜。本发明制备的聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜具有很好的亲水性，相比于未添加羧基化纳米纤维素制备的超滤膜片，水通量有明显提升，且制备方法简单易实施，对环境友好，可用于水处理技术领域中膜材料的制备。

技术领域

本发明涉及水处理用的膜材料制造技术领域，特别涉及一种用于水处理的膜材料及其制备方法。

背景技术

超滤膜具有回收率高、处理过程无相变、超滤系统能耗低、设备运行费用低、操作简便和成本低廉等优点。超滤膜在工业领域的水处理方面应用非常广泛，在医药品类与食品产业，废水处理和超纯水分离，发酵、制药工业的浓缩、净化与澄清，豆类、酒类、制糖工业，工业污水与生活污水的回收、净化，电泳漆行业等也有应用。超滤膜在长期运行条件下，污水中的物质容易堵塞膜孔，造成膜污染，影响膜的水通量和超滤膜设备的正常运行，增加超滤膜设备的维护费用。目前，针对超滤膜的研究工作都集中于提高膜的抗污染能力、工况条件下的通量和长期运行稳定性等方面，对膜进行改性是一种较为有效的改进方向，尤其是提高膜的亲水性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜及其制备方法，使制备的超滤膜的亲水性增强，具有较高的水通量，且制备方法简单易实施，对环境友好。

本发明的目的是这样实现的：一种聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜，所述超滤膜由聚偏氟乙烯和羧基化纳米纤维素通过相转变法制备得到，所述聚偏氟乙烯和羧基化纳米纤维素按重量份计的占比为：聚偏氟乙烯100份，羧基化纳米纤维素2~5份。

所述聚偏氟乙烯的平均分子量为20万，所述羧基化纳米纤维素为商业购买，直径4~10 nm，长度100~500 nm，羧基化纤维素表面存在大量的羟基，具有高度亲水性，在水溶液中分散性好。

本发明还公开了上述聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将重量份100份的聚偏氟乙烯加入到溶剂中，搅拌均匀，再加入致孔剂，搅拌成均匀溶液，所述溶剂为二甲基乙酰胺、丙酮、甲基异丁基酮中的一种或多种，所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；

（2）将重量份2~5份的羧基化纳米纤维素加入到溶剂中，搅拌成均匀溶液，所述溶剂为二甲基乙酰胺、丙酮、甲基异丁基酮中的一种或多种；

（3）将步骤（1）和步骤（2）的两种溶液混合，恒温水浴下搅拌均匀，制得铸膜液；

（4）将静止脱泡后的铸膜液在室温下，使用涂布机将铸膜液涂布在无纺布上，得到超滤膜；

（5）将超滤膜在室温下放置一段时间，放入凝胶浴中成型，随后取出，在通风处晾干，即得到聚偏氟乙烯基纳米复合超滤膜，所述凝胶浴成分为水或乙醇。

进一步地，步骤（1）中所述溶液中聚偏氟乙烯、致孔剂、溶剂的质量比为100：（3~5）：（480~520），所述搅拌时间为30~60 min，所述溶剂具有溶解性强、化学稳定性好的特点，所述致孔剂来源广泛，理化性质稳定，与水相容性好，对环境友好。

进一步地，步骤（2）中所述羧基化纳米纤维素和溶剂的质量比为（2~5）：500，所述搅拌时间为40~80 min。

进一步地，步骤（3）中所述恒温水浴温度为70~90℃，时间30~50 min。

进一步地，步骤（4）中涂布机的涂布速度为5~10 cm·min^-1，成膜厚度为200~300 μm。