[发明专利]一种PVDF中空纤维超滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜制备技术领域，尤其是一种PVDF中空纤维超滤膜及其制备方法。

背景技术

随着冶金工业和化学工业的发展，来自电镀液以及金属冶炼过程中产生的含有铜、铅、镍、铬等重金属离子的废水污染日趋严重，影响着人们的健康。因此，重金属污染是一种迫切需要解决的环境问题和社会问题。

近年来，将无机矿物作为对重金属离子的吸附材料备受研究人员的青睐，在环境治理方面有极大的潜力和应用情景。聚偏氟乙烯作为一种半结晶性高聚物，具有很好的热稳定性、柔韧型和化学稳定性，在室温下不被酸、强氧化剂和卤素所腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂也很稳定，并且耐γ射线和紫外线辐射，因此，越来越得到人们的认可，并已广泛应用于各个领域。大量的研究表明，PVDF中空纤维超滤膜具有自身优势和特点，主要表现为无需支撑体，膜组件内的装填密度大和单位体积的膜面积大，也因此在生物技术、气体分离、大规模工业和医药等多领域得到广泛应用。但是，现有超滤膜技术的功能主要基于物理机械筛分，普遍用于去除水中的胶体、悬浮物、细菌和泥沙等杂质，而无法去除重金属离子；在应用于水处理时，往往要辅以其它净水工艺，如吸附、离子交换、电渗析等，进而造成工艺的复杂，生产成本提高。

为此，在现有基础上，我们为超滤膜的新功能进行研究与挖掘，进而提供了一种利用海泡石作为原料制备超滤膜的新思路。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明通过对超滤膜的原料搭配进行研究与挖掘，为超滤膜的制备方法与原料搭配提供一种新思路，进而在利用超滤膜进行水处理或者其他处理时，不需要再辅以其他工艺步骤，就能够除去重金属离子和其他杂质，进一步的简化工艺步骤，降低生产成本的一种PVDF中空纤维超滤膜及其制备方法。

具体的是通过以下技术方案得以实现的：

一种PVDF中空纤维超滤膜，主要原料包括PVDF、有机溶剂和致孔剂，还包括海泡石，海泡石的理论表面积高达900m²/g，进而在离子交换与吸附方面具有突出的体现，并在吸附过程中能够有效进行离子交换吸附重金属离子，进而有效的降低了重金属离子的含量，降低了环境污染。

进一步的，所述的主要原料的质量百分比为PVDF10-25%、海泡石0.5-10%、有机溶剂60-85%、致孔剂2-15%。

更进一步的，所述的主要原料的质量百分比为PVDF14-21%、海泡石4-8%、有机溶剂68-78%、致孔剂7-10%。

再进一步的，所述的主要原料的质量百分比为PVDF15%、海泡石6%、有机溶剂70%、致孔剂8.5%。

进一步的，为了提高海泡石的网状孔径，提高海泡石中的酸性羟基暴露出来，进而使得酸性羟基和水分子与重金属离子络合，进而提高超滤膜的性能，有效的降低重金属离子含量，所述的海泡石为有机改性海泡石。

进一步的，为了能够有效的使海泡石被进一步的有机改性，增大海泡石的孔径，增大表面积，最大程度的裸露酸性羟基，所述的有机溶剂为NMP、DMF、DMAC、TEP中的任意一种。

进一步的，为了能够使制得的超滤膜能够形成有效的孔状结构，所述的致孔剂为PEG400、PEG600、PEG1000、PEG2000、PEG6000、PEG10000、PVP_K15、PVP_K30、PVP_k90中的任意一种。

本发明还提供一种PVDF中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）原料配制：按照上述主要原料的质量百分比先将海泡石和有机溶剂倒入容器中，搅拌24h，即将海泡石有机改性，提高海泡石的性能，增强超滤膜的重金属吸附能力；然后逐步加入致孔剂和PVDF，,置于加热炉上维持温度为50-80℃加热2.5-3.5h，充分搅拌，并通过超声获得均匀分散的纺丝液；

（2）再加工：将步骤1）得到的纺丝液倒入干湿机反应釜内，将温度控制在20-40℃，真空脱泡55-65min；然后打开出料阀，并向釜内通入氮气加压至0.2MPa，打开纺丝泵，将转速控制在10-50r/min，并将芯液泵的转速控制在4-30r/min，通过芯液;接着通过纺丝机纺丝，将喷丝头挤出的中空纤维经过19-21℃的凝固浴后，卷绕在绕丝机的收卷辊上，并将绕丝机的收卷速度控制在5-30r/min;在纺丝结束后，从绕丝机上取下绕成卷的中空纤维，然后置于纯水中浸泡45-50h后，再置于质量百分比为50%的甘油水溶液中浸泡45-50h，最后进行室温干燥后得到PVDF中空纤维超滤膜。