[发明专利]一种梯度疏水复合膜及其制备方法与应用

说明书

本发明属于复合膜分离技术领域，公开了一种梯度疏水复合膜及其制备方法与应用。将PTFE与助挤剂混合，静置，压实得到毛坯料，放入双螺杆挤出机内，再压延成薄膜，干燥，拉伸，热处理，冷却，得到PTFE薄膜，进行低温空气等离子处理；将PAA溶液均匀涂覆在PTFE薄膜表面，获得PTFE/PAA薄膜；将PVDF树脂溶于溶剂中，并加入助溶剂，加热搅拌，冷却至室温，静置脱泡后得到前驱体溶胶，均匀涂覆PTFE/PAA薄膜表面，恒温干燥，得到PTFE/PAA/PVDF复合膜。本发明所得梯度疏水复合膜，成本低、工艺简单、安全性高，40nm以下纳米气泡含量高达68～82％，可用于水处理、制备微纳米气泡等领域。

技术领域

本发明属于复合膜分离技术领域，具体涉及一种梯度疏水复合膜及其制备方法与应用。

背景技术

微纳米气泡是指气泡发生时直径在10微米左右到数百纳米之间的气泡，这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间。目前，微纳米气泡由于其比表面积大、上升速度慢、富含自由基和气体溶解率高等特点，已在水产养殖、无土栽培、污水处理和生态修复等领域广泛应用。微纳米气泡制造方法包括旋回剪切、加压溶解、电化学、微孔加压、混合射流等方式，其中微孔膜是其中必不可少的部分。

目前，针对微孔膜的研究较多。如CN113731194A公开了一种MABR中空纤维复合膜，通过将涂覆基料、催化剂、分散剂和增强剂混合获得的涂层液涂覆于所述预处理后的基材表面并进行固化，得到所述MABR中空纤维复合膜。该种微孔膜具有较高的透氧性能和干膜泡点压力，可应用于MABR污水处理实现耗氧、厌氧微生物降解过程中。此外，大多数研究都是针对膜孔径的调节。聚四氟乙烯(PTFE)是一类常见的膜材料，具有高密封性、电绝缘性和良好的抗老化能力和耐腐蚀性。以PTFE为基材制备微孔膜的研究常见报道，如CN112044278A、CN111408284 A。CN111408284 A公布了一种聚四氟乙烯微孔膜制备方法，该微孔膜的孔径可在600nm下调节，且机械强度和稳定性均得到极大提升。然而，用于微纳米气泡产生的微孔膜对膜的亲疏水性、透气性要求极高，当前未见有针对此方面的研究。

目前已有的微孔膜，大多数为亲水膜或疏水膜，只能应用于透水或透气的场景，不适合于水气混合的情况，对于水气的混合比调节非常困难。因此，研发并生产用于微纳米气泡制备的复合膜具有广阔的应用前景与市场。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种梯度疏水复合膜的制备方法。

本发明的又一目的在于提供一种梯度疏水复合膜。

本发明的再一目的是提供上述梯度疏水复合膜的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种梯度疏水复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将PTFE与助挤剂混合，静置，压实成型得到毛坯料；将毛坯料放入双螺杆挤出机内，得到挤出物，再经双辊压延机压延成薄膜，干燥，拉伸，热处理，冷却，得到PTFE薄膜；

(2)将PTFE薄膜进行低温空气等离子处理；

(3)将PAA与溶剂混合制得PAA溶液，均匀涂覆在步骤(2)的PTFE薄膜表面，干燥，获得PTFE/PAA薄膜；

(4)将干燥的PVDF树脂溶于溶剂中，并加入助溶剂，加热搅拌，冷却至室温，静置脱泡后得到前驱体溶胶，然后将PVDF前驱体溶胶均匀涂覆PTFE/PAA薄膜表面，恒温干燥，得到PTFE/PAA/PVDF复合膜；

步骤(3)所述PAA溶液质量浓度为30～50％。

优选地，步骤(1)所述PTFE与助挤剂的质量比为1～5：1，所述静置条件为15～20℃密闭环境中静置10～15min。