[发明专利]一种超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜及其制备方法和应用，所述复合膜由聚四氟乙烯颗粒和聚偏氟乙烯膜复合而成；制备方法包括：将溶有聚偏氟乙烯的铸膜液静置脱泡后滴加于玻璃板上刮制液膜，所得涂有液膜的玻璃板浸没在分散有聚四氟乙烯颗粒的凝固浴中固化，通过浸没相转化法制备超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜。本发明提供的超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜对氯仿，甲苯和异辛烷等乳液均具有较好的分离效果，截留率均高于99.8％，具有优异的耐酸碱性，可作为酸性或碱性油水混合物的分离材料进一步开发使用。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体涉及一种超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

含油废水大量地产生于食品加工、石油化工等领域中。如果含油废水不经过处理而直接排放到环境中会造成严重的生态问题，例如排放在河流中的废油会导致水体富营养化，水生生物死亡，严重污染环境。如何高效地实现对含油废水的处理是亟待解决的问题。在含油废水的处理技术中，膜技术是近年来发展起来的一种分离方法，具有分离效率高，能耗低，易于操作、无二次污染等优点。利用膜材料的选择分离特性可处理各种含油废水体系，特别是能较好地实现水包油及油包水乳液的分离与纯化。由于水和油的表面张力相差很大，在膜分离过程中，水和油浸润性不同的膜材料可以选择性对一相吸附，对另一相排斥。因此，亲水-疏油膜与疏水-亲油膜材料均可实现油水分离操作，而增强膜表面对某一相的浸润性，可以显著提高分离效率。

关于油水分离膜的研究中，超疏水/超亲油型分离膜是研究的热点问题，并已有较多的研究成果。中国发明专利CN109126205A公开了一种的油水分离膜，首先制备了聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的纺丝液，然后将γ-氨丙基三乙氧基硅烷处理的碳纳米管分散于上述溶液中，滴加不良溶剂促进相分离，再滴加到基片上制得碳纳米管均匀分散的表面粗糙的PS/PMMA仿生多孔膜。最后将多孔膜浸没于1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇的乙醚溶液中，使多孔膜的表面修饰含氟基团。最终得到复合膜具有超疏水性能，但是该方法制备过程涉及到较为复杂的化学改性过程，工艺较为复杂。Wei等[Journal ofMembraneScience 555(2018)220–228]制备了一种超疏水聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜。将PVDF粉末溶解于二甲基甲酰胺溶剂中，在玻璃板上刮制液膜后，浸没于含有不同二氧化硅(SiO₂)纳米颗粒浓度的醇水混合凝固浴中固化、成型。该方法存在的缺陷是，所采用的纳米颗粒与膜材料的相容性较差，相互作用力较弱，在应用过程中膜性能稳定较差。

综上所述，现有超疏水油水分离膜的制备技术，存在纳米颗粒在基膜结构上稳定性差，工艺繁杂等问题。因此，开发一种工艺操作简单且高效的超疏水复合膜制备技术有重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜及其制备方法和应用，以解决现有纳米粒子改性超疏水聚偏氟乙烯膜性能稳定性差、工艺复杂的不足。

本发明提供一种超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜，由聚四氟乙烯颗粒和聚偏氟乙烯膜复合而成。

进一步地，所述聚四氟乙烯颗粒的粒径为500nm-1600nm。

本发明还提供上述超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜的制备方法，包括以下步骤：将溶有聚偏氟乙烯的铸膜液静置脱泡后滴加于玻璃板上刮制液膜，所得涂有液膜的玻璃板浸没在分散有聚四氟乙烯颗粒的凝固浴中固化，通过浸没相转化法制备超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜。

进一步地，所述溶有聚偏氟乙烯的铸膜液中聚偏氟乙烯的质量分数为12％-25％。

进一步地，所述凝固浴中聚四氟乙烯颗粒的质量分数0.1％-1.5％。

进一步地，所述固化时间0.5-24h，固化完成后从凝固浴中取出并转移至纯水中浸泡洗涤至少24h，取出晾干得到所述超疏水聚偏氟乙烯油水分离复合膜成品。