【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种整体式双疏性pvdf多孔膜的制备方法，属于膜分离。
技术介绍
1、由于工业的发展和人口的增长，淡水资源的短缺日益加剧。目前，海水淡化是缓解淡水资源短缺问题的有效措施和关键技术。反渗透(ro)技术作为膜分离技术之一，已成为海水和微咸水淡化中最经济的技术之一，并主导着全球海水淡化市场。然而，反渗透技术不能深度浓缩高盐度水，因为盐浓度的进一步增加将导致渗透压的增加，并增加膜结垢和污染的风险。
2、作为一种新兴的膜技术，由疏水膜上的蒸汽压梯度驱动的膜蒸馏(md)技术与传统膜技术相比具有一些特殊之处，即其理论上完全截留非挥发性物质，具有利用低热能的潜力、对盐度的高耐受性，低的操作压力和对疏水膜机械强度的要求不太严格。因此，md在海水和微咸水的脱盐、非挥发性溶质水溶液的浓缩、高盐度废水的零排放和资源化利用以及可持续发展方面具有广阔的应用前景。
3、然而，由于污染物和低表面张力物质在长期运行过程中引起的膜污染/润湿问题，md尚未在大规模工业应用中被采用。这是因为一旦疏水膜发生膜污染/润湿，膜孔将被润湿/堵塞，这将导致水通量的急剧下降(由于有效蒸汽通道的减少)和/或渗透物质量的恶化，最终导致md工艺的失败。为了解决上述问题，近年来，研究人员进行了广泛的努力，开发出了能够抵抗各种污染物污染或润湿的新型特种膜替代品。受自然界中荷叶表面自清洁机制的启发，开发了具有超疏水性和双疏表面特性的特殊膜，这种膜不会被表面张力较低的液体润湿，因此，在md工艺中有很大的应用前景。与疏水膜不同，双疏膜具有优异的抗润湿性，近年
4、然而，现有的制备双疏膜的方法通常涉及复杂和/或耗时的过程，并且需要将纳米颗粒固定在膜表面以实现分级的微/纳米结构。此外，在长期md操作期间，颗粒和/或这些颗粒表部的全氟涂层可能与膜基材分离。在这种情况下，泄漏的纳米颗粒和氟化化合物不仅导致md性能下降，而且对环境和人类健康构成威胁。或者，还探索了等离子体蚀刻、光刻、电化学和共价工程等表面改性方法。然而，这些方法的广泛应用受到再现性不确定、制备效率低和设备成本高的限制，这可能阻碍双疏膜的大规模制备。蒸汽诱导相分离(vips)是一种膜制备策略，其中将非溶剂蒸汽引入初生膜表面以减缓非溶剂和溶剂之间的交换速率，从而产生具有多孔结构的膜。近年来，研究人员通过vips方法制备了具有分级粗糙度结构的多孔、高度疏水的pvdf表面。然而，据我们所知，基于vips方法制备坚固且可扩展的双疏膜及其md应用的研究尚未进行。
技术实现思路
1、本专利技术通过将基于vips方法直接构建的微米和纳米级凹角结构(无需复杂的纳米颗粒加载程序)与随后的全氟烷基化处理相结合，制备了新型的双疏pvdf膜。使用扫描电子显微镜(sem)、x射线光电子能谱(xps)和傅里叶变换红外反射(ftir)等方法确认了膜的形貌和化学成分。详细表征了膜的静态润湿性、透水压力、孔径和孔径分布。使用含有梯度浓度表面活性剂sdbs或梯度浓度大豆油的高盐度溶液作为进料溶液来评估原始和双疏pvdf膜的耐润湿性和耐污染性。我们的双疏膜对不同的污染物表现出高的防污性和抗润湿性，并在md应用中表现出优异的分离性能。基于这些结果，还分析了提高工程表面耐污染和抗润湿性能的可能机制。
2、一种整体式双疏性pvdf多孔膜，其具有150°-170°的水滴接触角和140°-170°以上的油接触角，以及可达110°的乙醇接触角；并且多孔膜的表面具有全氟硅烷的接枝基团；所述的多孔膜的表面分布有微米级球体。
3、所述的多孔膜具有对含有1mm的sdbs水溶液的150°以上的接触角，以及对水的0.38mpa以上的lep值。
4、所述的整体式双疏性pvdf多孔膜的制备方法，包括如下步骤：
5、步骤1，通过vips方法获得基膜；
6、步骤2，将基膜的表面修饰羟基；
7、步骤3，将步骤2中获得的基膜与0.1-5％(v/v)的含氟硅烷溶溶液接触，使接枝含氟基团；再经清洗、干燥后，得到多孔膜。
8、所述的步骤1中包括如下步骤：将pvdf通过有机溶剂溶解并分散，获得铸膜液；再将铸膜液涂覆成膜后，置于设定湿度和温度的环境中，再置于凝固浴中进行相分离，除水后干燥，得到基膜。
9、所述的pvdf在铸膜液中的浓度是10-25％，优选10-18％。
10、所述的有机溶剂是n、n-二甲基甲酰胺，制膜添加剂是1,2-丙二醇。
11、置于设定湿度和温度的环境中是指置于湿度是75-90％rh、50-70℃的环境下0.1-5min。
12、pvdf在有机溶剂中的浓度是10-18％。
13、所述的步骤2中，修饰羟基的过程是将基膜浸入于碱溶液中处理。
14、所述的碱溶液是指naoh或者koh，浓度2-20m，浸入温度是10-90℃，浸入时间是0.1-5h。
15、所述的步骤3中，含氟硅烷溶是1h，1h，2h，2h-全氟癸基三乙氧基硅烷的溶液，浓度0.1-5wt％，采用烷烃类溶剂。
16、接枝含氟基团的条件是：在50-80℃下反应5-50h。
17、上述的整体式双疏性pvdf多孔膜在膜蒸馏脱水中的应用。
18、采碱处理后多孔膜亲水性和亲油性增加的方法，包括如下步骤：步骤1，通过vips方法获得基膜；步骤2，将基膜浸入于碱溶液中处理；步骤3，将步骤2中获得的基膜与0.1-5％(v/v)的含氟硅烷溶溶液接触，使接枝含氟基团；再经清洗、干燥后，得到多孔膜。用的原料液是含有sdbs的nacl水溶液。
19、有益效果
20、开发了一种简单且可扩展的策略，即vips方法和随后的氟化处理，制备了具有互连孔道和粗糙表面的整体双疏pvdf膜。对原始膜和改性膜进行了一系列膜形态和相关性能的表征。结果表明，vips方法可在膜表面形成分级凹入结构，而后通过共价键将全氟烷硅烷接枝到膜表面，成功实现了低表面能，这有助于形成气穴(实现非润湿cassie-baxter状态)。双疏改性膜对大豆油(141°)和低浓度表面活性剂的水溶液(＞150°)均表现出较高的接触角，表明其对表面活性剂和大豆油等污染物具有较强的排斥力。此外，以含有不同浓度和不同类型污染物的高盐度水溶液为原料，通过一系列dcmd实验研究了原膜和改性膜的抗润湿和耐污染性能。即使在恶劣条件下，该双疏膜仍然表现出令人满意的抗润湿和防污性能，从而保证了其在长期md运行过程中的稳定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种整体式双疏性PVDF多孔膜，其特征在于，其具有150°-170°的水滴接触角和140°-170°以上的油接触角，以及可达110°的乙醇接触角；并且多孔膜的表面具有全氟硅烷的接枝基团；多孔膜的表面分布有微米级的微球。
2.权利要求1所述的整体式双疏性PVDF多孔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中包括如下步骤：将PVDF通过有机溶剂溶解并分散，获得铸膜液；再将铸膜液涂覆成膜后，置于设定湿度和温度的环境中，再置于凝固浴中进行相分离，除水后干燥，得到基膜。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂是N、N-二甲基甲酰胺，制膜添加剂是1,2-丙二醇。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，置于设定湿度和温度的环境中是指置于湿度是75-90％RH、50-70℃的环境下0.1-5min；PVDF在有机溶剂中的浓度是10-18％。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，修饰羟基的过程是将基膜浸入于碱溶液中处理，
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，含氟硅烷溶是1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷的溶液，浓度0.1-5wt％，采用烷烃类溶剂；接枝含氟基团的条件是：在50-80℃下反应5-50h。
8.权利要求1所述的整体式双疏性PVDF多孔膜在膜蒸馏处理高盐度水中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，采用的原料液是含有SDBS的NaCl水溶液。
10.一种碱处理后多孔膜亲水性和亲油性增加的方法，包括如下步骤：步骤1，通过VIPS方法获得基膜；步骤2，将基膜浸入于碱溶液中处理；步骤3，将步骤2中获得的基膜与0.1-5％(v/v)的含氟硅烷溶溶液接触，使接枝含氟基团；再经清洗、干燥后，得到多孔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种整体式双疏性pvdf多孔膜，其特征在于，其具有150°-170°的水滴接触角和140°-170°以上的油接触角，以及可达110°的乙醇接触角；并且多孔膜的表面具有全氟硅烷的接枝基团；多孔膜的表面分布有微米级的微球。
2.权利要求1所述的整体式双疏性pvdf多孔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中包括如下步骤：将pvdf通过有机溶剂溶解并分散，获得铸膜液；再将铸膜液涂覆成膜后，置于设定湿度和温度的环境中，再置于凝固浴中进行相分离，除水后干燥，得到基膜。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂是n、n-二甲基甲酰胺，制膜添加剂是1,2-丙二醇。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，置于设定湿度和温度的环境中是指置于湿度是75-90％rh、50-70℃的环境下0.1-5min；pvdf在有机溶剂中的浓度是10-18％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：马忠，陈晓蓉，陈宇航，刘鑫如，杜信如，彭艳，毛恒洋，李梅生，周守勇，赵宜江，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：
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