石墨烯聚四氟乙烯渗透蒸馏膜的制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于水环境保护技术领域，更具体地说涉及一种石墨烯聚四氟乙烯渗透蒸馏膜的制备方法。
【背景技术】
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[0002]近年来，由于工业的快速发展，水资源短缺和污染问题的日益突出，对水处理提出了更高的要求，也是水处理技术面临新的挑战和发展机遇。各种腐蚀性强的污水处理、咸碱水蒸馏淡化、液固分离、气水分离、油水分离等领域都需要面临水处理问题。
[0003]膜蒸馏是低温蒸馏技术的一种，是基于传统膜分离技术的革新。目前反渗透膜技术已逐渐取代传统的离子交换、电渗析除盐技术，成为纯水制造、城市、工业污废水深度回用处理的首选技术，但反渗透膜技术理论产水率只有75%，实际仅60%左右，脱盐只限于8%以下，并且能耗较高。目前现有的以上膜蒸馏方式都存在水膜亲水化渗漏问题，溶质物质结垢堵塞微孔膜，同时能耗高、效率低、可靠性低等一些问题。因此研究新的膜处理技术尤为重要，是降低投资和运行费用，减少浓水排放走向工业化运用的必然选择。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种石墨烯聚四氟乙烯渗透蒸馏膜的制备方法，适用于各种腐蚀性强的污水处理、咸碱水蒸馏淡化、液固分离、气水分离、油水分离等。本发明经济适用。
[0005]为实现本发明的目的所采用的技术解决措施如下:
[0006]石墨烯聚四氟乙烯渗透蒸馏膜的制备方法，它包括以下步骤:
[0007]①混料:将酮类溶剂的纳米石墨烯溶液或氧化石墨烯水溶液与聚四氟乙烯分散树脂粉末混合，加入烃类助挤剂，在50?70°C下静置24小时，使助挤剂充分渗透入酮类溶剂的纳米石墨烯溶液和聚四氟乙烯分散树脂粉末的混合物，形成物料。
[0008]②制坯:将物料在40?50 °C下预压成Φ 120mm的圆柱形坯。
[0009]③挤出:将圆柱形还放置在推压机上，在55?60°C条件下推压成Φ12?C>22mm的圆条。
[0010]④压延:将圆条放置在压延机上，在70°C条件下压延成含油基带。
[0011]⑤脱脂处理后纵向拉伸:将含油基带在260°C?280°C下脱脂，去除助挤剂，并进行第一次纵向拉伸，拉伸倍数为3?6倍后成为脱脂基带；在280°C?300°C下进行第二次纵向拉伸，拉伸倍率为4?8倍，获得纵向拉伸基础膜。
[0012]⑥横向拉伸后烧结固化:将纵向拉伸基础膜，在120°C?200°C下横向拉伸，然后在350 °C?380 °C烧结固化50秒，即制备厚度为20?40微米，孔径在0.05?0.5微米的石墨烯聚四氟乙烯微孔平板基础膜。
[0013]⑦复卷:将常规孔径为0.5微米的聚四氟乙烯微孔膜进行无空隙多卷反向放卷，并复卷成一卷至所需厚度，或者对膜涂层或浸渍后分切并进行螺纹式绕包至所需厚度，收卷在涂有高温脱模剂的模芯上，收卷后的管膜的聚四氟乙烯微孔膜的厚度为50?500微米；然后在所述的管膜外卷绕石墨烯聚四氟乙烯微孔平板基础膜，卷绕的石墨烯聚四氟乙烯微孔平板基础膜的厚度为50-200微米，收卷后形成管棒。
[0014]⑧二次烧结固化:收卷好的管棒放入327°C -360°C的高温烧结炉里烧结20?180分钟制成石墨烯聚四氟乙烯膨化管棒。
[0015]⑨脱模:将步骤⑧中制得的石墨烯聚四氟乙烯膨化管棒冷却至室温后脱模得到石墨烯聚四氟乙烯疏水中空管膜，中空管膜直径为4?30毫米，中空管膜平均孔径0.05?I微米。
[0016]作为优选，酮类溶剂的纳米石墨烯溶液或氧化石墨烯水溶液、聚四氟乙烯分散树脂粉末及烃类助挤剂的重量比为0.003?0.1: 1:0.25?0.3。
[0017]作为优选，所述酮类溶剂的纳米石墨烯溶液中石墨烯为黑色液体，酮类作为溶剂，酮类溶剂的纳米石墨稀溶液的平均粒径为10-100nm。
[0018]作为优选，所述酮类溶剂的纳米石墨稀溶液中酮类溶剂的浓度小于lmg/ml，厚度为0.7-1.2nm，单层率>90%，粒径lOO-lOOOnm，锰含量小于100PPM。
[0019]作为优选，所述氧化石墨烯水溶液的溶剂为去离子水，氧化石墨烯水溶液的PH值为5?7，浓度0.001?10mg/ml，单层率>98%，厚度为0.6-1.0nm,片层直径10?50 μ m。
[0020]采用纳米石墨烯聚四氟乙烯微孔膜的制备方法所制备得到的石墨烯聚四氟乙烯微孔疏水中空管膜。
[0021]本发明有益效果在于:
[0022]本发明将纳米石墨烯液(氮甲基吡咯烷酮作为溶剂)或氧化石墨烯水溶液和超高分子聚四氟乙烯分散树脂粉末混合，经过混料、制坯、挤出、压延、脱脂处理后纵向拉伸、横向拉伸后烧结固化、复卷(模芯卷绕复合成圆管)、二次烧结固化、脱模的工艺加工制成。本发明制备的石墨烯聚四氟乙烯渗透蒸馏膜，工艺简单，经济适用。利用本发明制备的纳米石墨烯聚四氟乙烯渗透蒸馏膜，平均孔径0.05?I微米，孔隙率80%以上，脱盐率99%以上。使用本发明制备获得的中空管膜，具有良好的化学稳定性、自润滑性、克服了纯聚四氟乙烯密封材料的冷流性(蠕变)，导电性，不会随着时间而硬化或脆化(弹性好)以及耐高低温-240°C?260°C的特性，PH值0-14，防污堵，表面润滑优秀，开孔率高达85%以上。适用于各种腐蚀性强的污水处理、咸碱水蒸馏淡化、液固分离、气水分离、油水分离等。
【具体实施方式】
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[0023]下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所描述的范围。
[0024]实施例1，石墨烯聚四氟乙烯渗透蒸馏膜的制备方法，它包括以下步骤:
[0025]①混料:将酮类溶剂(氮甲基吡咯烷酮)的纳米石墨烯溶液与中昊晨光化学品216G的聚四氟乙烯分散树脂粉末混合，其中石墨烯为黑色液体，氮甲基吡咯烷酮作为溶剂，酮类溶剂的纳米石墨稀溶液的制备方法为:首先采用改进的Hmiimers法制备得到氧化石墨烯，在此基础上利用阳离子表面活性剂改性得到改性石墨烯，在酮类溶剂中经超声处理得到稳定的石墨稀分散液，石墨稀分散液平均粒径为50nm，浓度小于lmg/ml，酮类溶剂的纳米石墨烯溶液的制备过程中酮类溶剂的浓度小于lmg/ml，厚度为0.7-1.2nm，单层率>90%，粒径100-1000nm，锰含量小于100PPM。然后加入航空煤油作为烃类助溶剂，酮类溶剂的纳米石墨烯溶液、聚四氟乙烯分散树脂粉末及烃类助挤剂的重量比为0.005:1:0.25，在50°C下静置24小时，使助挤剂充分渗透入酮类溶剂的纳米石墨烯溶液和聚四氟乙烯分散树脂粉末的混合物，形成物料。
[0026]②制坯:将物料在40 °C下预压成Φ 120mm的圆柱形坯；
[0027]③挤出:将圆柱形坯放置在推压机上，在55°C条件下推压成Φ 12mm的圆条；
[0028]④压延:将圆条放置在压延机上，在70°C条件下压延成含油基带；
[0029]⑤脱脂处理后纵向拉伸:将含油基带在260°C下脱脂，去除助挤剂，并进行第一次纵向拉伸，拉伸倍数为4倍后成为脱脂基带；在280°(:下进行第二次纵向拉伸，拉伸倍率为5倍，获得纵向拉伸基础膜；
[0030]⑥横向拉伸后烧结固化:将纵向拉伸基础膜，在150°C下横向拉伸，然后在360°C下烧结固化50秒，即制备厚度为25微米，孔径为0.1微米的石墨烯聚四氟乙烯微孔平板基础膜；
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