[发明专利]一种聚偏氟乙烯复合分离膜的制备方法

摘要

本发明公开一种聚偏氟乙烯复合分离膜的制备方法，首先制备碱化聚偏氟乙烯薄膜，对其进行丙烯酰胺接枝改性和次氯酸钠氧化处理，然后使其分别与氧化石墨和四乙烯五胺进行化学键合作用，随后应用相转移技术制备了氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺分离膜，最后借助界面聚合反应在此分离膜表面形成芳香酰胺纳滤超薄层，制备了聚偏氟乙烯复合分离膜，本发明制备的复合分离膜能有效截留和去除废水中的高浓度重金属、硝酸盐和磷酸盐等污染物，解决水体中水溶性污染物达标排放难题，其在水处理领域有广阔的应用前景。

主权项

1.一种聚偏氟乙烯复合分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)聚偏氟乙烯薄膜的碱化处理a、首先将聚偏氟乙烯粉末加入到盛有N,N‑二甲基乙酰胺的烧杯中，并将烧杯置于可温控磁力搅拌器上，对烧杯中混合溶液搅拌，得到无色透明粘稠的膜铸液，将该膜铸液倒在自动刮膜机上，刮制成薄膜，将带有液态薄膜的玻璃板从自动刮膜机上取下浸没于冷凝浴中进行凝胶化成膜，待凝胶化薄膜从玻璃板上脱离后，用去离子水浸泡24h，然后取出用去离子水洗净，待用；b、将上述洗净的聚偏氟乙烯薄膜置于盛有氢氧化钠水溶液的烧杯中浸泡，然后加入硼氢化钠水溶液，并对烧杯中的溶液进行磁力搅拌，最后将薄膜从烧杯中取出，并用去离子水反复洗涤，直至洗涤水的pH值为中性；(2)聚偏氟乙烯薄膜的丙烯酰胺接枝改性和氧化处理①丙烯酰胺接枝改性聚偏氟乙烯薄膜的制备首先将步骤(1)制备的聚偏氟乙烯薄膜加入到N,N‑二甲基乙酰胺溶剂中，搅拌至聚偏氟乙烯薄膜溶解；然后将丙烯酰胺加入到溶液中，搅拌至溶解后；再将过氧化二苯甲酰加入到溶液中，搅拌至溶解，最后将混合溶液进行升温处理，然后进行降温处理，得到制备丙烯酰胺接枝改性聚偏氟乙烯薄膜所用的共混铸液，将该共混铸液倒在自动刮膜机上，刮制成薄膜，将带有液态薄膜的玻璃板从自动刮膜机上取下浸没于冷凝浴中进行凝胶化成膜，待凝胶化薄膜从玻璃板上脱离后，将其用去离子水浸泡24h；②丙烯酰胺接枝改性聚偏氟乙烯薄膜的氧化处理将20～30g上述制备的丙烯酰胺接枝改性聚偏氟乙烯薄膜置于500mL次氯酸钠水溶液中，室温下缓慢搅拌溶液进行氧化反应，反应完成后将薄膜从次氯酸钠水溶液中取出并用去离子水冲洗干净；(3)氧化石墨‑聚偏氟乙烯复合物的制备a、首先将300mL去离子水和0.5g氧化石墨超细粉末依次加入到烧杯中，然后将烧杯置于超声波处理器中对溶液进行超声分散处理，超声处理后得到颜色为黄色的氧化石墨胶态溶液；b、室温条件下，将步骤(2)制得的经接枝改性并氧化处理的聚偏氟乙烯薄膜浸没到无水乙醇中，浸润处理30min，然后从无水乙醇中取出并用滤纸沥除残留的无水乙醇；c、将3～5g经无水乙醇浸润处理的接枝改性并氧化处理的聚偏氟乙烯薄膜加入到300mL上述步骤a制得的氧化石墨胶态溶液中，在室温下对溶液进行充分搅拌，然后将薄膜取出，并依次用无水乙醇和去离子水将其清洗干净；d、最后将清洗干净的薄膜置于烘箱中，于60℃温度下烘干，用粉碎机将薄膜粉碎，得到细小膜碎屑；(4)氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺复合物的制备a、在氮气保护下，首先将无水乙醇加入到三颈烧瓶中，然后再依次将四乙烯五胺和3‑氯丙基三甲氧基硅烷加入到烧瓶中，然后将三颈烧瓶中央磨口与水冷凝管连接、并将侧面的两个口封堵，磁力搅拌烧瓶内的溶液，并将溶液进行升温处理，然后停止向烧瓶中通氮气，对烧瓶内的混合溶液进行减压蒸馏处理，将无水乙醇从烧瓶中蒸馏出去并回收；b、减压蒸馏结束后，先将100g甲苯加入到烧瓶中，然后再将5～8g步骤(3)制备的氧化石墨‑聚偏氟乙烯复合物碎屑加入到烧瓶内，将三颈烧瓶中央磨口与水冷凝管连接，开启氮气瓶旋钮经烧瓶的侧面磨口向烧瓶内缓慢通入氮气，并将另一个侧口封堵；然后磁力搅拌烧瓶内的溶液，并将烧瓶内溶液进行加热处理；c、加热处理完成后，先关闭电源加热开关，然后停止氮气通入，待烧瓶内溶液温度冷却至室温后，关闭冷凝水的进水旋钮；最后过滤收集固体碎屑，并置于真空干燥箱中进行干燥处理，即得氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺复合物；(5)聚偏氟乙烯复合分离膜的制备①氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺分离膜的制备a、首先将18～20g步骤(4)制备的氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺复合物加入到100g N,N‑二甲基乙酰胺溶剂中，搅拌至氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺复合物溶解；然后将3～5g聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液中，搅拌至溶解；并将混合溶液进行升温处理，然后进行降温处理，即配制了制备氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺分离膜所用的共混铸液；b、将所制共混铸液倒在自动刮膜机上，刮制成薄膜，将带有液态薄膜的玻璃板从自动刮膜机上取下浸没于冷凝浴中进行凝胶化成膜，待凝胶化薄膜从玻璃板上脱离后，将其用去离子水浸泡24h；②聚偏氟乙烯复合分离膜的制备a、首先将上述步骤①制备的氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺分离膜固定在玻璃板上，然后将哌嗪水溶液倾倒在分离膜表面，使分离膜浸渍在哌嗪水溶液中；然后将表面被哌嗪水溶液浸渍后的分离膜置于匀胶机上，然后将残余的哌嗪水溶液用滤纸吸除，并将分离膜静置阴干；b、将阴干后的氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺分离膜平整固定于玻璃板上，将均苯三甲酰氯正己烷溶液倾倒在分离膜表面，静置，然后用滤纸吸走多余的均苯三甲酰氯正己烷溶液，最后将氧化石墨‑聚偏氟乙烯‑四乙烯五胺分离膜置于恒温干燥箱中烘干处理，即制备了聚偏氟乙烯复合分离膜。