本发明专利技术公开了一种含氟抗污染超滤膜的制备方法、含氟抗污染超滤膜及其应用。该方法通过对PVC/CPVC基膜进行胺化处理在膜表面引入荷正电氨基，并通过离子键作用将全氟辛酸基团固定在膜表面。所述胺化处理是通过多乙烯多胺与CPVC的R-Cl基团反应在膜表面引入荷正电氨基，制备胺化的荷正电PVC/CPVC超滤膜，将全氟辛酸基团固定在膜表面是通过胺基与羧基的酯化反应在超滤膜表面接枝全氟辛酸基团。该方法操作简便，可广泛推广。所制得的膜无明显缺陷，对油水乳化液表现出了良好的抗污染性能，是一种可行的抗污染超滤膜制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抗污染超滤膜及其制备方法，属于多孔膜的制备。
技术介绍
作为一种分离方法，超滤能够有效的截留悬浮颗粒、胶体、大分子以及藻类和细菌等，因此在诸多方面得到应用，其中包括饮用水处理、环境保护、纺织、制药和食品等行业。但限制超滤广泛应用的主要瓶颈是膜的污染。主要是因为膜污染会引起膜通量下降、能耗升高以及膜结构恶化甚至膜的更换。到目前为止，已有多种工艺过程用来控制膜污染，主要包括物理过程和化学过程。其中物理清洗一般包括水力清洗、气体脉冲清洗、超声波清洗等。一般均为水力清洗，通过控制洗液和膜之间的流速和压差，可以有效的减小现存的一些低压操作膜装置的污染情况。物理方法清洗效果不佳时，可采用化学清洗，以达到松动和溶解污垢的目的，使其分散在水中，该方法可起到对膜及系统的消毒效果。另一方面，诸如构建亲水表面等表面改性手段也可以有效的减少生物质吸附等现象的发生。膜表面原位改性被证实是一种有效的提高膜性能的方法。表面接枝、涂覆或者生物粘附等方法则被证明是更好的后修饰手段。原子转移自由基聚合(ATRP) —直在聚合物材料的制备及改性上发挥着极其重要的作用。该方法是指单体在ATRP引发剂和催化剂体系条件下进行的聚合反应。一般说来其引发剂为卤代烷烃，催化体系一般是过渡金属盐和烷基胺的配合物，常用的催化剂体系为一价的铜盐和齿类胺。如果材料本身含有引发剂R-X，则不需要引发剂的固定而可直接进行接枝聚合，比如常用的聚偏氟乙烯、聚氯乙烯等膜材料。氟化物作为一类新型材料，由于其具有很好的化学和热力学稳定性、优良的耐候性以及较高的疏水疏油性能，近年来吸引了一批研究人员的目光。在我们课题组的一些工作中，氟类的改性多孔膜对油水乳化液分离和生物质分离过程有着很好的污染释放能力。目前绝大多数这类研究所制得的CPVC/PVC超滤膜，膜孔均匀，无明显缺陷，表面形态无明显变化，对油水乳化液的分离效果较差。主要采用物理过程、化学过程、物理过程和化学过程相结合等多种工艺过程用来控制膜污染，但是通量衰减率较高，清洗后通量几乎无恢复。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含氟抗污染超滤膜的制备方法、含氟抗污染超滤膜及含氟抗污染超滤膜的应用，降低膜的表面能，提高膜的抗污染性能。为实现上述目的，本专利技术提供一种含氟抗污染超滤膜的制备方法，通过对PVC/CPVC基膜进行胺化处理在膜表面引入荷正电氨基，并通过离子键作用将全氟辛酸基团固定在膜表面。所述的含氟抗污染超滤膜的制备方法中，所述胺化处理是通过多乙烯多胺与CPVC的R-Cl基团反应在膜表面引入荷正电氨基，制备胺化的荷正电PVC/CPVC超滤膜，将全氟辛酸基团固定在膜表面是通过胺基与羧基的酯化反应在超滤膜表面接枝全氟辛酸基团。所述的含氟抗污染超滤膜的制备方法，包括以下步骤:步骤1:超滤膜基膜的制备；将聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯以二甲基乙酰胺为溶剂配置成总质量浓度为16-22%的铸膜液，其中聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的质量比为2:3到3:2，在55-65°C搅拌，静置脱泡，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，在空气中放置10-30秒后，再放入常温水浴中凝固成膜，从玻璃板上取下后用去离子水浸泡24-26小时，得到超滤基膜；步骤2:荷正电超滤膜的制备；配制不同浓度的多乙烯多胺水溶液，将基膜浸泡在多乙烯多胺水溶液中，水浴55-70°C条件下反应1-3小时，用相同温度的去离子洗涤后，浸泡12-14小时，得到荷正电超滤膜；步骤3:抗污染超滤膜的制备；配制饱和的全氟辛酸溶液，将荷正电超滤膜放置在全氟辛酸溶液中，一定温度下反应4-12小时，用去离子水洗涤后浸泡12-14小时，得抗污染膜。所述多乙烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺。其中，步骤2中，所述多乙烯多胺水溶液的体积浓度为20-40 %。其中，所述多乙烯多胺水溶液的体积浓度为30%。其中，步骤2中，将基膜浸泡在多乙烯多胺水溶液中，水浴60°C条件下反应2小时。其中，荷正电超滤膜在全氟辛酸溶液反应温度为20_60°C。为实现上述目的，本专利技术还提供一种含氟抗污染超滤膜，以聚氯乙烯/氯化聚氯乙烯共混膜为基膜，膜表面通过氨基固定全氟辛酸基团。并且，为实现上述目的，本专利技术还提供上述含氟抗污染超滤膜在超滤过程中的应用。本专利技术通过多乙烯多胺与CPVC的R-Cl基团的反应，制备胺化的荷正电PVC/CPVC超滤膜，并通过胺基与羧基的酯化反应在超滤膜表面接枝全氟辛酸，构建低表面能抗污染表面，制备一种低压运行的新型抗污染超滤膜，所制得的抗污染超滤膜可降低膜的表面能，提高膜的抗污染性能。【具体实施方式】本专利技术通过多乙烯多胺与CPVC的R-Cl基团的反应，制备胺化的荷正电PVC/CPVC超滤膜，并通过胺基与羧基的酯化反应在超滤膜表面接枝全氟辛酸，构建低表面能抗污染表面，制备一种低压运行的新型抗污染超滤膜。在本专利技术中，为了构建抗污染表面，通过原子转移自由基聚合方法，将短链全氟辛酸基团接枝到PVC/CPVC膜表面上，制备了一种低压运行的新型抗污染超滤膜。本专利技术制备一种表面带有大量氯元素的超滤膜，利用一定浓度的不同的多乙烯多胺溶液，在热处理的条件下，经氨基和表面多余氯发生取代反应，最终制备了一种荷正电的超滤膜。然后将该荷正电膜浸泡在全氟辛酸溶液中，改变温度等条件，使得膜表面固定一定量的氟元素，以制备含氟的抗污染超滤膜。所述的含氟抗污染超滤膜的制备方法中，所述胺化处理是通过多乙烯多胺与CPVC的R-Cl基团反应在膜表面引入荷正电氨基，制备胺化的荷正电PVC/CPVC超滤膜，将全氟辛酸基团固定在膜表面是通过胺基与羧基的酯化反应在超滤膜表面接枝全氟辛酸基团。所述的含氟抗污染超滤膜的制备方法，包括以下步骤:步骤1:超滤膜基膜的制备；将聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯以二甲基乙酰胺为溶剂配置成总质量浓度为16-22%的铸膜液，其中聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的质量比为2:3到3:2，在55-65°C搅拌，静置脱泡，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，在空气中放置10-30秒后，再放入常温水浴中凝固成膜，从玻璃板上取下后用去离子水浸泡24-26小时，得到超滤基膜；步骤2:荷正电超滤膜的制备；配制不同浓度的多乙烯多胺水溶液，将基膜浸泡在多乙烯多胺水溶液中，水浴55-70°C条件下反应1-3小时，用相同温度的去离子洗涤后，浸泡12-14小时，得到荷正电超滤膜；步骤3:抗污染超滤膜的制备；配制饱和的全氟辛酸溶液，将荷正电超滤膜放置在全氟辛酸溶液中，一定温度下反应4-12小时，用去离子水洗涤后浸泡12-14小时，得抗污染膜。所述多乙烯多胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺。其中，步骤2中，所述多乙烯多胺水溶液的体积浓度为20-40 %。其中，所述多乙烯多胺水溶液的体积浓度为30%。其中，步骤2中，将基膜浸泡在多乙烯多胺水溶液中，水浴60°C条件下反应2小时。其中，荷正电超滤膜在全氟辛酸溶液反应温度为20-60°C。并且，本专利技术还提供一种含氟抗污染超滤膜，以聚氯乙烯/氯化聚氯乙烯共混膜为基膜，膜表面通过氨基固定全氟辛酸基团。并且，本专利技术还提供上述含氟抗污染超滤膜在超滤过程中的应用。具体而言，本专利技术提供的抗污染超滤膜制备方法包括以下步骤:I) PVC/CPVC 基膜的制备聚氯乙烯(PVC) /氯化聚氯乙烯(CPVC)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含氟抗污染超滤膜的制备方法，其特征在于，通过对PVC/CPVC基膜进行胺化处理在膜表面引入荷正电氨基，并通过离子键作用将全氟辛酸基团固定在膜表面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，姜忠义，康强利，钱文英，刘家桢，司建辉，苏延磊，王星明，高建权，赵敏，魏银桥，吕倩，朱翠，周文凡，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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