[发明专利]一种用活性炭与交联剂制备PVDF共混膜的方法

说明书

本发明公开了一种用活性炭与交联剂制备PVDF共混膜的方法，所述方法包括以下步骤：S1、将聚偏二氟乙烯和N，N‑二甲基乙酰胺制备成膜溶液；S2、将活性炭和戊二醛交联剂混合均匀；S3、将步骤S2所得溶液加入步骤S1所得溶液中，混合均匀，即得铸膜液；S4、将混合均匀的铸膜液刮涂在玻璃板上，于空气中蒸发，固化，浸泡，晾干，得到PVDF共混膜。本发明的PVDF共混膜在铸膜时加入活性炭，可以使膜片在除了具有PVDF膜的优点的同时，又可以拥有加速染料降解的作用。

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种用活性炭与交联剂制备PVDF共混膜的方法。

背景技术

PVDF膜即聚偏二氟乙烯膜(polyvinylidene fluoride)由于具有非常优良的耐氧化性、化学稳定性、热稳定性、耐候性等特点而被经常用于作为一种高分子膜材料。而正是由于其优良的性能，聚偏氟乙烯(PVDF)在含氟塑料制品的生产中排名第二，每年全球生产量超过5.3万吨。PVDF膜与其他种类的膜一样、可以进行化学光学检测和染色。PVDF膜具有疏水性，膜的孔径大小各异，当膜的孔径越小时，膜对于低分子量的蛋白结合也就越牢固。对于分子量大于20000的蛋白应选用0.45um的膜，小于20000的蛋白则选用0.2um的膜。PVDF膜使用时需要进行预处理，通过用甲醇处理可以使膜上的正电基团活化，使其更加容易与带负电的蛋白结合。PVDF膜具有较高的机械强度。水处理应用中使用的PVDF膜，分为微滤膜和超滤膜两种，主要用于污水和海水淡化等的前处理，清除细菌、泥沙、大分子等杂质。PVDF膜具有机械强度与坚韧度高、耐热稳定性好、容易进行熔体加工等众多优点。

活性炭是一种天然的氧化还原介体，由于具有孔径适中、比表面积大、分布均匀、杂质少、吸附速度快等优点而常被做为一种吸附材料来使用。由于活性炭分子与污染物分子之间的作用力不同，所以可以将吸附方式分为两大类：物理吸附和化学吸附。在吸附过程中，活性炭分子和污染物分子之间的作用力主要是范德华力或静电引力时，这种吸附过程被称为物理吸附；而化学吸附是指活性炭分子和污染物分子间依靠化学键作为作用力而不是范德华力。顾名思义。物理吸附过程的吸附强度和活性炭的物理性质有很大的关联，而与活性炭的化学性质基本无关。由于范德华力比较弱，对于污染物分子结构造成的影响非常小，范德华力与分子间的内聚力类似，所以可以把物理吸附类比成凝聚现象。物理吸附对污染物的化学性质没有影响，保持不变。相对应的，由于化学键强，可以对污染物分子的结构造成非常大的影响，可以把化学吸附类比为化学反应，是污染物与活性炭之间发生化学作用的结果。化学吸附对于污染物不是简单的微扰和弱极化作用，而是发生了电子对的共享或者电子发生转移，所以是一种不可逆的化学反应过程。吸附过程就是污染物分子被吸附到固体表面的过程，在过程中分子的自由能降低，所以，吸附过程是放热过程，所放出的热被称为该污染物在此固体表面上的吸附热。由于物理吸附和化学吸附的作用力在本质上是不同的，所以它们在吸附速率、吸附热、吸附活化能、选择性、吸附温度、吸附层数和吸附光谱等方面均会产生有一定的差异性。活性炭由于自身结构的特点，对于水中的微量有机污染物具有相当好的吸附效果，并且活性炭对染料化工、纺织印染、有机化工和食品加工等工业废水都具有良好的吸附效果。所以一般情况下，对于废水以COD、BOD等综合指标来表示的有机物，比如合成染料等，使用活性炭对之进行去除是非常有效的办法。

发明内容

本发明在原有PVDF膜的配方基础上添加活性炭和交联剂，制成介体功能化的PVDF共混膜。以N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，PVDF为主要成膜材料，加入不同比例的活性炭和不同剂量的交联剂，测试其水通量，截留率等膜的性能，并通过电镜进行膜表征分析。通过降解染料，计算脱色率来验证活性炭的加入对于染料降解作用的影响，得到活性炭的比例以及交联剂的量和脱色率之间的关系。活性炭共混膜的加入明显提前了微生物系统降解脱色的时间，随着交联剂添加量的增多，脱色效果越来越好，但在交联剂达到一定值时对脱色的影响越来越小。

一种用活性炭与交联剂制备PVDF共混膜的方法，包括以下步骤：

S1、将聚偏二氟乙烯和N，N-二甲基乙酰胺制备成膜溶液；