【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高分子改性材料，具体是一种基于改性pvdf的多功能吸附膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚偏氟乙烯（pvdf）是一种重要的含氟高分子材料，因其优异的化学稳定性、热稳定性和抗紫外线能力而被广泛应用于水处理、气体分离和生物医学等领域。pvdf膜在水处理中的应用尤其受到关注，然而，pvdf膜在实际应用中仍面临诸多技术挑战，这些挑战限制了其在水处理领域的进一步发展。
2、主要技术挑战：疏水性强，水通量低，易污染：pvdf膜的强疏水性是其在水处理中的一大缺陷。这种特性导致在分离过程中需要较大的驱动力，从而使得膜的水通量相对较低。此外，膜表面容易吸附有机污染物和其他杂质，造成膜污染。这一问题不仅影响了膜的使用效率，还缩短了其使用寿命。例如，在处理含有高浓度有机物的废水时，pvdf膜常常会出现显著的通量下降现象。常规的pvdf膜对这些污染物的去除率有限。简单的亲水化改性往往无法兼顾对多种污染物的高选择性吸附。因此，开发能够高效去除多种复合型污染物的新型pvdf膜显得尤为重要。膜材料改性易流失、稳定性不足：现有的一些改性手段，如单纯表面物理涂层或可溶性亲水高分子引入，在使用过程中可能会出现脱落、不耐冲刷或膜强度下降的问题。这使得改性效果难以长期维持。例如，通过表面涂覆改性提高亲水性的膜，在多次使用后，其亲水层可能会脱落，从而导致膜性能下降。
3、与现有技术比较：目前，pvdf膜的改性技术主要包括表面改性和本体改性。表面改性方法如涂覆改性、化学改性和等离子体改性等，虽然能够提高膜的亲水性和抗污染能力，
4、尽管已有多项研究致力于改善pvdf膜的性能，但现有技术仍存在一些不足，例如膜的亲水性改性效果不持久，对多种污染物的去除能力有限。因此，开发一种新型的改性pvdf膜，以提高水通量并增强对重金属残留的协同去除能力，将具有重要的现实意义和应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术旨在通过引入多重吸附位点和功能材料，突破pvdf膜亲水改性的局限性，以确保改性效果持久，从而实现高效的水处理效果。具体而言，本专利技术将：提高膜通量，降低膜污染；增强对重金属离子残留的去除能力；确保功能性改性组分与pvdf主体形成稳定的微观结构，以避免使用过程中改性剂流失。
2、综上所述，聚偏氟乙烯（pvdf）作为一种重要的高分子材料，在水处理领域具有广泛应用潜力。然而，其疏水特性导致的一系列问题亟待解决。本专利技术通过创新设计与制备方法，有望克服现有技术中的不足，提高pvdf膜在复杂环境下的应用性能，为未来环保事业贡献力量。
3、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于改性pvdf的多功能吸附膜，以重量份计，包括以下原料：vdf：60-100份，沸石粉：5-15份，改性剂：1-10份，聚乙二醇：1-15份，n，n-二甲基甲酰胺：20份-30份。
4、其中改性剂的制备方法如下：将β-环糊精加入其质量5-10倍的聚乙烯醇中，通过恒温搅拌器在60-85℃搅拌2-8h，接着逐滴加β-环糊精质量的10-12倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷中，降温至40℃并不断搅拌30-60min，最后使用超声水浴处理1-2h，超声水浴温度为65-80℃，即可。
5、pvdf具有良好的化学稳定性与耐腐蚀特性，但膜材本身疏水性强，易受有机污染，水通量较低。通过在pvdf基体中引入亲水官能团、具有吸附/螯合特性的功能材料，可在保持pvdf优点的同时，大幅度改善亲水性和对污染物的吸附/阻隔能力。
6、共混改性与功能复合：本专利技术采用本体共混方式（在溶液中将沸石粉、改性剂、peg（聚乙二醇）等与pvdf均匀混合）并进行相转化成膜。该方法可在pvdf基体中原位分散多种功能组分，且在膜形成时在微观层面构建出均匀的孔结构与活性位点，从而同时增强膜的通量、亲水性及对复合污染物（重金属离子等）的吸附能力。
7、具体来说，pvdf：提供主体骨架作为膜的主体材料，具有较高的化学稳定性和力学性能。vdf（聚偏氟乙烯）在n，n-二甲基甲酰胺（dmf）中可溶解，通过相转化工艺成膜。疏水的pvdf基体在加入改性剂、沸石粉和peg之后，其综合性能会被显著提升。改性剂：β-环糊精-聚乙烯醇-硅烷“三元”改性体系，β-环糊精（β-cd）分子具有疏水空腔和亲水外缘，能包合部分小分子；β-cd的羟基与极性基团具有相互作用的潜力，对亲水性提升也有帮助。聚乙烯醇（pva）与β-cd复合时，pva可以通过氢键与其产生协同作用，并使改性剂在水相中更稳定地存在；同时，pva也能在成膜过程中与pvdf表面或其他极性组分产生一定的氢键/相互作用，对膜的力学性能和表面亲水性产生促进作用。3-氨丙基三乙氧基硅烷（aptes），水解或与羟基作用后，可在β-cd/pva复合体系上形成稳定的硅烷键合结构，增强改性剂在pvdf基体中的嵌合与结合；氨基可进一步增强与金属离子的配位/螯合作用，从而提高对重金属离子的吸附效果；硅烷类试剂可以在一定程度上改善改性剂与pvdf界面之间的界面相容性，减少改性组分流失。沸石粉具有多孔结构和一定的离子交换能力，可增强膜对重金属离子、氨氮等污染物的吸附；其多孔骨架还能增加膜内部孔隙率，提升膜通量；与改性剂β-cd/pva/硅烷之间可能通过静电或氢键等相互作用，让沸石在膜中分散更均匀并稳定存在。peg在相转化法中常作为致孔剂或亲水改性组分，它在膜成型过程中易被溶剂或非溶剂部分洗脱，从而在膜中形成孔洞结构，提升膜的孔隙率和亲水性；同时peg的链段具有一定的亲水性，可改善膜表面的水润湿特性，降低膜污染倾向。n，n-二甲基甲酰胺（dmf）作为溶剂，可良好溶解pvdf并同时分散其他改性组分；在非溶剂诱导相转化（nips）条件下，与水等非溶剂接触时会发生溶剂-非溶剂交换，使pvdf溶液发生相分离，形成多孔膜结构。
8、所述的基于改性pvdf的多功能吸附膜，以重量份计，包括以下原料：vdf：70-90份，沸石粉：5-12份，改性剂：3-8份，聚乙二醇：5-10份，n，n-二甲基甲酰胺：23份-27份。
9、其中改性剂的制备方法如下：将β-环糊精加入其质量5-8倍的聚乙烯醇中，通过恒温搅拌器在70-85℃搅拌2-8h，接着逐滴加β-环糊精质量的10-12倍的3-氨丙基三乙氧基硅烷中，降温至40℃并不断搅拌30-60min，最后使用超声水浴处理1-2h本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改性PVDF的多功能吸附膜，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于改性PVDF的多功能吸附膜，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于改性PVDF的多功能吸附膜，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于改性PVDF的多功能吸附膜，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的基于改性PVDF的多功能吸附膜，其特征在于：
6.一种如权利要求1所述的基于改性PVDF的多功能吸附膜的制备方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于改性PVDF的多功能吸附膜的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的基于改性PVDF的多功能吸附膜的制备方法，其特征在于：
9.一种如权利要求1所述的基于改性PVDF的多功能吸附膜在水处理中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种基于改性pvdf的多功能吸附膜，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的基于改性pvdf的多功能吸附膜，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于改性pvdf的多功能吸附膜，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于改性pvdf的多功能吸附膜，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的基于改性pvdf的多功能吸附膜，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁丽霞，杨旸，孙佩，朱世炜，王亦呈，张鹏鹏，邹健朴，尹海宾，
申请(专利权)人：内蒙古三爱富万豪氟化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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