[发明专利]一种高通量抗污染的PVDF改性膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高通量抗污染的PVDF改性膜，其包括聚偏氟乙烯、溶剂、致孔剂、荷负电亲水性改性剂和纳米材料，聚偏氟乙烯为重均分子量为45‑54万的PVDF、重均分子量为55‑65万的PVDF、重均分子量为66‑85万的PVDF或重均分子量为86‑100万的PVDF中的至少两种，通过选用不同重均分子量的PVDF作为膜材料，相比于单分子量的PVDF作膜材料时，由于不同重均分子量的PVDF之间会产生耦合效应，再加之与致孔剂、荷负电亲水性改性剂与纳米材料的协同作用，使得本发明的PVDF改性膜可同时兼顾高透水性和高抗污染性。

技术领域

本发明涉及聚合物膜领域，具体涉及一种高通量抗污染的PVDF改性膜及其制备方法。

背景技术

聚合物膜因其具有良好的化学稳定性和耐候性被广泛应用在气体分离和液体分离等领域，但基于聚合物膜自身所具有的临界现象使得其难以在渗透性和选择性能之间做到最优化，即高渗透膜缺乏选择性，良好选择性的膜又缺乏渗透性。聚合物膜的渗透性/选择性权衡理论广泛存在于氧气/氮气等气体的膜分离领域、水/盐膜分离和蛋白质/水膜分离等液体的膜分离领域，这种“渗透性/选择性权衡”现象限制了聚合物膜及其膜生物反应器的进一步推广应用。

聚合物膜的“渗透性/选择性权衡”现象在污水处理工艺中具体表现为透水性/抗污染性权衡现象，大量实际运行数据和研究结果表明，在具体条件下若聚合物膜的实际运行通量(即透水性)较高，则其抗污染性必然较低，反之若聚合物膜的亲水性能(即抗污染性)提高，则其对污水中的油性杂质的吸附性必然降低，而实际运行通量无法继续提高，因此无法同时兼顾高透水性和高抗污染性，即无法同时达到Robeson上限。例如，中国专利文献CN106621862A提供了一种抗污染的PVDF改性膜，其包括以下原料：聚偏氟乙烯10-30份、溶剂60-90份、致孔剂5-15份、共混改性剂1-10份和纳米材料0.5-5份；所述共混改性剂为磺化聚醚砜、酚酞型聚醚砜、聚丁烯酸酐、聚酰胺或氯化锂，上述PVDF改性膜降低了膜接触角，改善了膜的亲水性，提高了膜的抗污染能力。但上述技术中的临界通量较低(仅为45-56LMH)，导致装配有上述PVDF改性膜的膜生物反应器的生产效率低、能耗高，从而限制了上述PVDF改性膜的应用。因此，如何对现有的聚合物膜进行改性，以在提高其膜通量(即透水性)的同时，改善其亲水性能(即抗污染性能)，使其同时超越现有技术中膜通量和膜抗污染能力的上限值，提升膜的整体性能，扩大其应用范围具有重要的实际意义。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中聚合物膜存在无法同时兼顾高透水性和高抗污染性的缺陷，从而提供了一种高通量抗污染的PVDF改性膜，并进一步提供了其制备方法。

一种高通量抗污染的PVDF改性膜，包括如下重量份的原料：

聚偏氟乙烯10-20份、溶剂60-85份、致孔剂5-15份、荷负电亲水性改性剂1-10份和纳米材料0.5-5份；

其中，所述聚偏氟乙烯为重均分子量为45-54万的PVDF、重均分子量为55-65万的PVDF、重均分子量为66-85万的PVDF或重均分子量为86-100万的PVDF中的至少两种。

所述聚偏氟乙烯是由质量比为(1-10)：(1-10)：(1-10)：(1-10)的重均分子量为45-54万的PVDF、重均分子量为55-65万的PVDF、重均分子量为66-85万的PVDF和重均分子量为86-100万的PVDF＝混合而成。

所述荷负电亲水性改性剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、磺酸盐、羧酸、硫酸酯盐、磷酸酯盐或硅烷偶联剂中的一种或多种。

进一步地，所述磺酸盐为溴丙烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠；所述硫酸酯盐为脂肪醇硫酸酯盐或十二烷基硫酸钠；所述磷酸酯盐为十二烷基磷酸单酯。

所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种或多种；