一种聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超滤膜制备技术领域，具体涉及一种聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]超滤是一种重要的膜分离技术，已广泛应用到诸如饮用水制备，食品工业，制药工业，生物技术，化学过程以及环境工程等众多领域。超滤膜分离技术中，核心是超滤膜的制备。超滤膜一般由有机高分子材料制得，常用的有纤维素及纤维素的衍生物、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)和聚丙烯腈(PAN)。其中聚偏氟乙烯(PVDF)是制备超滤分离膜的典型高分子材料，具有耐热耐辐射性能，其耐化学腐蚀性十分优异，且机械性能也很高。
[0003]但是现在工业化应用的聚偏氟乙烯膜(PVDF)，存在亲水性差、抗氧化性差、耐污染性差、使用周期短、更换费用高等问题，所以需对其进行改性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法。本发明具有良好的亲水性及表面活性，同时还具有耐污染和抑菌性能，针对氧化石墨烯的优异性能，对聚偏氟乙烯膜材料进行改性，以提高膜的应用性能。
[0005]本发明采用的技术方案:一种聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法: 前期准备
⑴备用以下材料:采用通过Hmnmers氧化法制备的氧化石墨稀作为亲水添加剂，聚偏氟乙烯作为膜基体，N，N-甲基乙酰胺作为溶剂，去离子水为凝固浴；
⑵将步骤(1)中材料于80°C真空烘箱干燥至少12小时，以脱除材料吸附的水分；
制作过程
①准确称量一定质量的氧化石墨烯，将其分散在N，N-甲基乙酰胺溶液中，超声处理至少10小时，获取充分剥离的散液；
②将聚偏氟乙烯粉末于70°C下搅拌溶解在N，N-甲基乙酰胺溶液中，将氧化石墨烯分散液与聚偏氟乙烯铸膜液混合，搅拌24小时，并超声2小时，以获取均匀的铸膜液；
③将铸膜液置于真空环境中充分脱气，使用刮膜器准确的在一定尺寸的玻璃板上平铺200μπι厚的铸膜液，在空气中停留20秒，将玻璃板浸入凝固浴中，其中凝固浴为20°C的去离子水，完成相转化过程；
④对所制备的复合膜进行清洗，以去除残留的溶剂。
[0006]本发明与现有技术相比其有益效果是:
⑴本发明所制备的复合超滤膜，其突破了常规膜材料的缺点，经检测，氧化石墨烯与水的接触角仅为23.7°，具有极强的亲水性，当氧化石墨烯与聚偏氟乙烯形成复合超滤膜时，其接触角为58.1°，相较于聚偏氟乙烯膜的73.6°有较大改善； ⑵本发明所制备的复合超滤膜，具有优异的通量恢复性能及耐污染性能；复合膜由于添加氧化石墨烯而形成发达的指状孔结构，这种结构阻力较低，有利于膜渗透率的提高；相比于聚偏氟乙烯膜，复合膜的不可逆污染造成的膜阻力减少了 86.25%，说明，复合膜表面亲水性的提高，表面光滑，使得污染物质不易沉积，抗污染性得到提高；
⑶本发明所制备的复合超滤膜，纯水通量为26.72Lm-2h-l，相比于聚偏氟乙烯膜提高了 1.8倍(14.8 Lm-2h-l)，且在水处理过程中，膜通量的衰减速度缓慢，是普通聚偏氟乙烯的1/4左右；与纯水通量相类似，复合膜的过滤通量提高了 95.73% ;并且，由于氧化石墨烯的添加使得膜结构的改变，复合膜表面不仅亲水性高，且膜孔数量增加，孔径变小，膜的截留率也有所提尚。
【附图说明】
[0007]图1为聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合超滤膜的结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]—种聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法:前期准备:⑴备用以下材料:采用通过Hmnmers氧化法制备的氧化石墨稀作为亲水添加剂，聚偏氟乙稀作为膜基体，N, N-甲基乙酰胺作为溶剂，去离子水为凝固浴#)将步骤(1)中材料于80°C真空烘箱干燥至少12小时，以脱除材料吸附的水分；
制作过程:①准确称量一定质量的氧化石墨烯，将其分散在N，N-甲基乙酰胺溶液中，超声处理至少10小时，获取充分剥离的散液；
②将聚偏氟乙烯粉末于70°C下搅拌溶解在N，N-甲基乙酰胺溶液中，将氧化石墨烯分散液与聚偏氟乙烯铸膜液混合，搅拌24小时，并超声2小时，以获取均匀的铸膜液；
③将铸膜液置于真空环境中充分脱气，使用刮膜器准确的在一定尺寸的玻璃板上平铺200μπι厚的铸膜液，在空气中停留20秒，将玻璃板浸入凝固浴中，其中凝固浴为20°C的去离子水，完成相转化过程；
④对所制备的复合膜进行清洗，以去除残留的溶剂。
[0009]纯的PVDF膜孔以海绵状为主，由许多独立的、彼此封闭的蜂窝孔组成，一般情况下，这种膜孔结构的过滤阻力较大。但是，在添加了氧化石墨烯之后，膜孔的结构发生了变化，其原本封闭的海绵状孔开始扩大甚至相互连通，指状孔开始变大、变粗，甚至延伸到膜的底部，此结构在进一步提高膜通量的同时，截留率也有所上升。
【主权项】
1.一种聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法，其特征在于: 前期准备 ⑴备用以下材料:采用通过Hmnmers氧化法制备的氧化石墨稀作为亲水添加剂，聚偏氟乙烯作为膜基体，N，N-甲基乙酰胺作为溶剂，去离子水为凝固浴； ⑵将步骤(1)中材料于80°C真空烘箱干燥至少12小时，以脱除材料吸附的水分； 制作过程 ①准确称量一定质量的氧化石墨烯，将其分散在N，N-甲基乙酰胺溶液中，超声处理至少10小时，获取充分剥离的散液； ②将聚偏氟乙烯粉末于70°C下搅拌溶解在N，N-甲基乙酰胺溶液中，将氧化石墨烯分散液与聚偏氟乙烯铸膜液混合，搅拌24小时，并超声2小时，以获取均匀的铸膜液； ③将铸膜液置于真空环境中充分脱气，使用刮膜器准确的在一定尺寸的玻璃板上平铺200μπι厚的铸膜液，在空气中停留20秒，将玻璃板浸入凝固浴中，其中凝固浴为20°C的去离子水，完成相转化过程； ④对所制备的复合膜进行清洗，以去除残留的溶剂。
【专利摘要】本发明涉及一种聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法，①准确称量一定质量的氧化石墨烯，将其分散在N,N-甲基乙酰胺溶液中，超声处理至少10小时，获取充分剥离的散液；②将聚偏氟乙烯粉末于70℃下搅拌溶解在N,N-甲基乙酰胺溶液中，将氧化石墨烯分散液与聚偏氟乙烯铸膜液混合，搅拌24小时，并超声2小时；③将铸膜液置于真空环境中充分脱气，使用刮膜器准确的在一定尺寸的玻璃板上平铺200μm厚的铸膜液，在空气中停留20秒，将玻璃板浸入凝固浴中，其中凝固浴为20℃的去离子水，完成相转化过程；④对所制备的复合膜进行清洗，以去除残留的溶剂。本发明对聚偏氟乙烯膜材料进行改性，以提高膜的应用性能。
【IPC分类】B01D67/00, B01D71/34, B01D69/12
【公开号】CN105268333
【申请号】CN201510677250
【发明人】郭瑞, 王宝亮, 冯晓伟, 岳华君, 赵飞, 赵凤瑞
【申请人】山西柯立沃特环保科技股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月20日