[发明专利]一种β-CD/HNTs共混聚偏氟乙烯膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种β‑CD/HNTs共混聚偏氟乙烯膜，其制备方法包括以下步骤：(1)β‑CD/HNTs复合材料的制备：β‑CD和HNTs通过GPTMS结合获得β‑CD接枝的HNTs复合材料(β‑CD/HNTs)；(2)β‑CD/HNTs/PVDF共混膜的制备：将β‑CD/HNTs、DMAc、PVP、PVDF反应制备β‑CD/HNTs/PVDF共混膜。该制备工艺中，通过GPTMS将β‑CD接枝在HNTs上制备出β‑CD接枝的HNTs复合材料(β‑CD/HNTs)，从而富集吸附位点和提高亲水性，使HNTs在铸膜液中具有良好的分散性；制备出的新型无机‑有机共混膜β‑CD/HNTs/PVDF相比于PVDF纯膜具有更优异的微孔结构。此外，随着β‑CD/HNTs添加含量的增加，所制得膜的纯水通量由23.4L·m^‑2·h^‑1提升至69.5L·m^‑2·h^‑1，接触角由83.8°降至57.1°，膜通量在历经三次循环后的恢复率由80.7%增加至88.1%。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种β-环糊精/埃洛石纳米管（β-CD/HNTs）共混聚偏氟乙烯膜及制备方法。

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，具有良好的化学性稳定性、机械强度及热稳定性。PVDF制出的膜强度高、韧性好、耐温、耐腐蚀，从而被广泛地应用于各个领域。但由于其表面能低，疏水性强，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，容易受到染料等污染物的吸附导致渗透通量急剧下降。

将纳米颗粒(NPs)掺入膜基质中是解决上述问题的简单而有效的方法。一方面，掺入NPs可以对膜的微观结构起积极的作用，如形成更高的孔隙率，更大的孔径和较厚的表皮层。另一方面，添加合适含量的NPs后，膜的亲水性，防污性和分离效率显著提高。然而，由于巨大的表面能，NPs易于聚集，不能均匀地分散在聚合物基体的内部结构中。其中一些NPs甚至会导致膜的缺陷形成，这限制了NPs共混改性的发展。在加入膜之前通过将NPs功能化改性，可以有效提高硬质无机NPs和软质聚合物之间的相容性，从而提高其在膜中的分散能力。更重要的是，由于改性后的NPs吸附位点和亲水基团的增加，使其在膜过滤过程中达到更高的截留率。

埃洛石纳米管(halloysite nanotubes，HNTs)是一种具有中空管腔结构的纳米级多孔材料，较大的比表面积、丰富的微孔以及表面羟基赋予了它强大的吸附能力，已经被研究用于去除废水中活性染料，重金属和其他有害污染物。但在膜的制备过程中，HNTs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β-CD/HNTs共混聚偏氟乙烯膜及制备方法，该制备工艺中，通过GPTMS将β-CD接枝在HNTs上制备出β-CD接枝的HNTs复合材料(β-CD/HNTs)，从而富集吸附位点和提高亲水性，使HNTs在铸膜液中具有良好的分散性；制备出的新型无机-有机共混膜β-CD/HNTs/PVDF相比于PVDF纯膜具有更加优异的微孔结构。此外，随着β-CD/HNTs添加含量的增加，所制得膜的纯水通量由23.4L·m^-2·h^-1提升至69.5L·m^-2·h^-1，接触角由83.8°降至57.1°，膜通量在历经三次循环后的恢复率由80.7%增加至88.1%。

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β-CD/HNTs共混聚偏氟乙烯膜，其制备方法包括以下步骤。