[发明专利]一种二氧化钛/埃洛石纳米管共混聚偏氟乙烯超滤膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种二氧化钛/埃洛石纳米管共混聚偏氟乙烯超滤膜及制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)是一类性能优良的高分子材料，具有突出的抗紫外线和耐气候老化特性，以及良好的机械强度、化学稳定性和成膜性，是制备水处理过程中超滤或微滤分离膜的优良原料。但由于PVDF具有较强的疏水性，因此在水处理过程中会存在一些问题，如：水的跨膜压力大，因此操作时需要较高的工作压力，从而增加了成本；膜在使用过程中，容易受到蛋白质等污染物的吸附导致渗透通量急剧下降。因此对PVDF膜进行亲水改性是解决问题的关键，可以提高膜的通量、降低膜的污染、延长膜的使用寿命。

PVDF共混膜就是将PVDF与其他亲水性聚合物、溶剂制成共混溶液，再经过处理制得。无机有机复合材料在PVDF膜内部和表面功能化改性的应用越来越广泛。

二氧化钛(TiO₂)以其活性高、热性能好、持续性长、价格便宜、无毒无害等特性而备受人们亲睐，可以有效应用于液相中有机污染物的处理、降解大气中的有机污染物、除菌、降解水面石油污染物等。因TiO₂亲水性强，目前人们将其用于PVDF膜的改性中，但在膜的制备过程中，TiO₂易团聚，在实际应用中颗粒在膜表面和膜孔中易脱离，大大降低了膜的使用寿命，浪费了资源，增加了生产成本。

发明内容

本发明针对上述不足之处而提供的一种二氧化钛/埃洛石纳米管共混聚偏氟乙烯超滤膜及其制备方法，该制备工艺中，通过埃洛石纳米管(HNTs)作为载体，将TiO₂进行表面负载，制备出TiO₂-HNTs复合材料，提高了纳米粒子TiO₂在铸膜液中分散性；制备出的新型无机-有机共混超滤膜TiO₂-HNTs/PVDF的微孔结构更加优异，亲水性和抗污染性能得到明显提升。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种二氧化钛/埃洛石纳米管共混聚偏氟乙烯超滤膜，其制备方法包括以下步骤：

(1)TiO₂-HNTs复合材料的制备：将1-2mL钛酸正丁酯(TBT)和3-5mL冰醋酸加入100mL无水乙醇中，冰醋酸作为抑制剂可延缓钛酸正丁酯的强烈水解，常温下搅拌30min得到透明液体即前驱体溶液，然后加入0.5-2g埃洛石纳米管(HNTs)，搅拌30min，搅拌速度为300r/min，接着用10％的盐酸调节溶液pH值为4，室温下反应4h后离心，弃其溶液后，用去离子水洗涤固体物质至pH＝7，然后过滤，烘干固体物质，最后将固体物质置于350℃的马沸炉中煅烧3h，取出后研磨，得到TiO₂-HNTs复合材料；

(2)TiO₂-HNTs/PVDF共混超滤膜的制备：将0.18-0.54g TiO₂-HNTs复合材料加入盛有75-80g N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液的烧杯中，超声分散30min，随后加入2-6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和18g聚偏氟乙烯(PVDF)，70℃条件下搅拌12h，搅拌速度为200r/min，待溶液冷却后，置于真空干燥箱中脱泡24h，脱泡温度为35℃，制得铸膜液，将铸膜液倾倒于洁净的玻璃板上，并用刮膜器刮成厚度为0.2mm的均质膜，将均质膜在空气中静置15-20s后浸入去离子水中，待膜完全从玻璃板脱落后取出，再用去离子水浸泡24h，最后在50℃干燥2h后得到TiO₂-HNTs/PVDF共混超滤膜。

本发明提供的一种二氧化钛/埃洛石纳米管共混聚偏氟乙烯超滤膜及其制备方法，具有以下几种有益效果：

(1)纳米材料TiO₂在铸膜液中往往发生团聚现象，本发明制备工艺通过对TiO₂进行负载，能大幅度提高纳米材料TiO₂在铸膜液中的分散性，更大限度的发挥了TiO₂的优异性能，不会造成实际生产中纳米材料的浪费，从而降低了生产成本。

(2)由于PVDF表面能较低，具有很强的疏水性，通过本发明的制备方法制备出的二氧化钛/埃洛石纳米管共混聚偏氟乙烯超滤膜微孔结构发生变化，比以前更加优异，膜通量、亲水性、抗污染性得到大幅度提高。

附图说明

图1为本发明制备过程示意图；