一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及膜材料水体过滤技术领域，公开了一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法。包括以下步骤：1）将玄武岩鳞片加入三乙烯四胺溶液中进行超声振荡，得水相悬浮液；取一块亲水聚四氟乙烯微滤膜放入水相悬浮液中浸泡，得到聚四氟乙烯微滤膜a；2）取另一块亲水聚四氟乙烯微滤膜浸入有机相溶液中浸泡，得到聚四氟乙烯微滤膜b；3）将聚四氟乙烯微滤膜a的下表面贴合在聚四氟乙烯微滤膜b的上表面得到双层聚四氟乙烯膜体；4）将双层聚四氟乙烯膜体夹设固定于两块玻璃板之间，然后置于烘箱中进行热固化交联处理，即得。本发明专利技术制备得到的复合纳滤膜的分离层较薄，且分离层位于两块聚四氟乙烯基膜之间，避免外力作用对分离层造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法
本专利技术涉及膜材料水体过滤
，尤其是涉及一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法。
技术介绍
纳滤膜作为一种以压力为驱动力的新型分离技术，具有能耗低，分离效率高等优点，已有效广泛应用于海水脱盐、石油化工、能源、食品、环境、医药、水处理等领域。界面聚合法因其操作简单和易于控制等优点已经成为制备复合纳滤膜的最有效的方法，在纳滤膜领域发挥着不可替代的作用，使其在膜分离领域得到了越来越广泛的应用。界面聚合法所制得的膜对二价盐及多价盐具有优异的截留效果，使得可以对多价离子和小分子化合物具有较高的排斥性。因此，纳滤膜在水体软化，废水处理和产品纯化等方面具有广泛的应用。然而传统的界面聚合法制备得到的复合纳滤膜通量较低，造成水体过滤效率低下，这是因为传统的复合纳滤膜是先将基膜浸入水相胺溶液中，取出后再浸入有机相酰氯溶液中，在浸入有机相酰氯溶液过程中胺与酰氯在基膜表面发生界面聚合反应，由于界面聚合反应速率较快，反应较难控制，导致在基膜表面界面聚合反应生成的分离层厚度较厚，进而造成过滤膜的渗透通量下降。通过高压操作增加膜的渗透通量又会引起能耗的增加。中国专利公开号CN104324622公开了一种聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：将疏水性的聚四氟乙烯微孔膜进行活化后，通过水相浸渍和油相浸渍，得到聚四氟乙烯复合纳滤膜。中国专利公开号CN110180402公开了一种基于界面聚合制备松散纳滤膜的方法，包括以下步骤：配制聚合物铸膜液、纳米颗粒分散于水相单体、油相单体及制备平板支撑膜，将平板支撑膜浸没于水相单体中，再将油相单体倒入水相单体中，两相单体发生界面聚合反应，将纳米薄膜负载至平板支撑膜的表面。中国专利公开号CN103933881公开了一种采用界面聚合法制备复合纳滤膜的方法，该方法以超滤膜为多孔支撑层，选择三聚氯氰或六氯环三磷腈作为油相溶质，与水相溶质在两相界面发生界面聚合反应，从而在多孔支撑层表面合成了结构疏松的膜选择层。以上现有专利技术方案中复合纳滤膜的制备方法为先将基膜直接浸入溶液中发生界面聚合反应，由于界面聚合反应反应速率较快，反应时间控制较难，大量的单体在溶液中基膜表面快速反应，导致在基膜表面生成的分离层较厚，制备得到的复合纳滤膜的通量较低，过滤效率低下。
技术实现思路
本专利技术是为了克服以上现有技术问题，提供一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法。本专利技术制备得到的复合纳滤膜的分离层较薄，且分离层位于两块聚四氟乙烯基膜之间，避免外力作用对分离层造成损坏。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：1)将三乙烯四胺加入去离子水中搅拌溶解得三乙烯四胺溶液，将玄武岩鳞片加入三乙烯四胺溶液中进行超声振荡，得水相悬浮液；取一块亲水聚四氟乙烯微滤膜放入水相悬浮液中浸泡20-30min，将膜体取出得到聚四氟乙烯微滤膜a；2)将均苯三甲酰氯加入正己烷中搅拌溶解得有机相溶液，取另一块亲水聚四氟乙烯微滤膜浸入有机相溶液中浸泡，将膜体取出得到聚四氟乙烯微滤膜b；3)将聚四氟乙烯微滤膜a的下表面贴合在聚四氟乙烯微滤膜b的上表面，静置5-10min，得到双层聚四氟乙烯膜体；4)将双层聚四氟乙烯膜体夹设固定于两块玻璃板之间，然后置于烘箱中进行热固化交联处理，即得。本专利技术复合纳滤膜的制备方法有别于传统复合纳滤膜的制备方法，本专利技术与传统复合纳滤膜的制备区别点在于选用两块聚四氟乙烯基膜，在界面聚合反应过程中不将基膜直接浸泡在单体溶液中进行反应。本专利技术分别将两块聚四氟乙烯微滤基膜浸泡在胺类水相溶液和酰氯类有机相溶液中，然后从溶液中取出聚四氟乙烯微滤基膜并相互贴合，聚四氟乙烯微滤膜表面浸润的反应单体发生初步交联反应，然后置于烘箱中在加热条件下进一步交联聚合，从而在两块聚四氟乙烯微滤基膜中间生成一层聚酰胺分离层。传统的分离层制备是将水相溶液中的单体胺与有机相溶液中的酰氯单体未在溶液中进行聚合交联，而本专利技术是将分别浸润有水相溶液中的单体胺与有机相溶液中的酰氯单体在空气中发生聚合交联反应，由于聚四氟乙烯微滤基膜上浸润的反应单体含量有限，从而使交联聚合反应时间容易控制，分离层的厚度可以根据反应时间来调节，从而使聚四氟乙烯微滤膜表面的分离层厚度变薄，避免在聚四氟乙烯微滤基膜表面较短时间内聚合生成较厚的分离层，提高复合纳滤膜的渗透通量，进而提高复合纳滤膜的过滤效率。另一方面，现有技术中复合纳滤膜的分离层位于一块基膜的表面，复合纳滤膜的分离层之间暴露在外部，在外力的作用下分离层容易遭到破坏，缩短复合纳滤膜的使用寿命。而本专利技术制备得到的复合纳滤膜的分离层夹设在两层聚四氟乙烯微孔膜基膜之间，分离层两侧的基膜能够对分离层起到保护作用，从而有利于延长复合纳滤膜的使用寿命。本专利技术为提高复合纳滤膜的渗透通量，通过控制界聚合反应时间使纳滤膜的分离层变薄，但是存在的问题是变薄后的分离层强度下降，在水压长时间作用下容易发生破裂，所以本专利技术对在水相单体中添加玄武岩鳞片，玄武岩鳞片对复合纳滤膜的分离层起到增强作用，提高提高复合纳滤膜的机械强度，避免分离层在长时间水压造成分离层的破裂。实验测试过程中发现由于聚四氟乙烯基基膜间的分离层厚度作为优选，所述步骤1)中三乙烯四胺与玄武岩鳞片的质量比为1:0.1-0.2。作为优选，所述步骤4)热固化交联处理温度为40-50℃，热固化交联处理时间为1-2h。作为优选，所述亲水聚四氟乙烯微滤膜的制备方法包括以下步骤：将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行等离子处理，得到活性聚四氟乙烯微滤膜，备用；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解，然后添加二环己基碳二亚胺，搅拌均匀，得到羧甲基壳聚糖溶液，将活性聚四氟乙烯微滤膜置于羧甲基壳聚糖溶液中，升温至60-70℃，搅拌反应2-4h，反应完毕后将得到的聚四氟乙烯微滤膜进行干燥，得到亲水聚四氟乙烯微滤膜。本专利技术在界面聚合反应过程中需要将聚四氟乙烯基膜表面浸润水相溶液，所以需要对疏水的聚四氟乙烯基膜进行亲水改性处理，先对疏水的聚四氟乙烯基膜进行等离子水放电处理，在使聚四氟乙烯基膜活化，其表面负载活性较强的含氧官能团，然后与羧甲基壳聚糖反应，从而将羧甲基壳聚糖负载在基膜表面，由于羧甲基壳聚糖分子上含有较多的亲水性羟基官能团，从而使聚四氟乙烯基膜亲水化，便于后续在水相单体胺溶液中的浸润。作为优选，所述羧甲基壳聚糖溶液的质量浓度为0.5-3.0％。作为优选，所述玄武岩鳞片经过改性处理，包括以下步骤：将γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷加入去离子水中搅拌水解得到水解液，将玄武岩鳞片加入水解液中进行超声分散，升温至50-60℃，搅拌反应1-2h，过滤，干燥制得硅烷改性玄武岩鳞片；将2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸加入去离子水中搅拌溶解得到2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸溶液，将硅烷改性玄武岩鳞片加入2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸溶液中，加入四氯化锡催化剂，升温至70-80℃，搅拌反应2-3h，过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）将三乙烯四胺加入去离子水中搅拌溶解得三乙烯四胺溶液，将玄武岩鳞片加入三乙烯四胺溶液中进行超声振荡，得水相悬浮液；取一块亲水聚四氟乙烯微滤膜放入水相悬浮液中浸泡20-30min，将膜体取出得到聚四氟乙烯微滤膜a；/n2）将均苯三甲酰氯加入正己烷中搅拌溶解得有机相溶液，取另一块亲水聚四氟乙烯微滤膜浸入有机相溶液中浸泡，将膜体取出得到聚四氟乙烯微滤膜b；/n3）将聚四氟乙烯微滤膜a的下表面贴合在聚四氟乙烯微滤膜b的上表面，静置5-10min，得到双层聚四氟乙烯膜体；/n4）将双层聚四氟乙烯膜体夹设于两块玻璃板之间，然后置于烘箱中进行热固化交联处理，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将三乙烯四胺加入去离子水中搅拌溶解得三乙烯四胺溶液，将玄武岩鳞片加入三乙烯四胺溶液中进行超声振荡，得水相悬浮液；取一块亲水聚四氟乙烯微滤膜放入水相悬浮液中浸泡20-30min，将膜体取出得到聚四氟乙烯微滤膜a；
2）将均苯三甲酰氯加入正己烷中搅拌溶解得有机相溶液，取另一块亲水聚四氟乙烯微滤膜浸入有机相溶液中浸泡，将膜体取出得到聚四氟乙烯微滤膜b；
3）将聚四氟乙烯微滤膜a的下表面贴合在聚四氟乙烯微滤膜b的上表面，静置5-10min，得到双层聚四氟乙烯膜体；
4）将双层聚四氟乙烯膜体夹设于两块玻璃板之间，然后置于烘箱中进行热固化交联处理，即得。


2.根据权利要求1所述的一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中三乙烯四胺与玄武岩鳞片的质量比为1:0.1-0.2。


3.根据权利要求1所述的一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4）热固化交联处理温度为40-50℃，热固化交联处理时间为1-2h。


4.根据权利要求1所述的一种夹层结构聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述亲水聚四氟乙烯微滤膜的制备方法包括以下步骤：将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行等离子处理，得到活性聚四氟乙烯微滤膜，备用；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解，然后添加二环己基碳二亚胺，搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：段尚军，
申请(专利权)人：段尚军，
类型：发明
国别省市：河南;41