[发明专利]一种黄土负载PVDF膜的制备及在水体修复中的应用

说明书

本发明公开了一种黄土负载PVDF膜的制备，是将含有酸化黄土颗粒和海藻酸钠的混合悬浮液通过真空抽滤负载在PVDF膜表面，干燥，得到黄土负载的PVDF膜。该负载型PVDF膜具有出色的乳液分离能力，对于含有表面活性剂的水包油乳液，分离效率高达99.61％，通量也达到773.86L m^‑2 h^‑1；该负载型PVDF膜还表现出优异的抗腐蚀性能，对盐、酸性及碱性水滴的接触角均大于150°，即使在3.5wt%氯化钠，3M盐酸及1M氢氧化钠溶液中浸泡10h也能保持良好的疏水性能；该负载型PVDF膜对腐蚀性乳液也能进行很好的分离。另外，有机染料和重金属离子也能被负载型PVDF膜吸附，因此可广泛应用于水体修复。

技术领域

本发明涉及一种黄土负载的PVDF膜的制备，主要应用于水体修复，属于复合材料技术领域和水体修复技术领域。

技术背景

近年来，由于石油泄漏事故的频繁发生和工业废水的迅速扩张，油水分离技术已经引起了国内外的广泛关注。乳化的油水混合物的分离更是全球面临的巨大挑战之一。与游离油/水混合物相比，乳化的油水混合物更难于分离，特别是在现实水环境中存在表面活性剂的情况下。由于大多数超润湿材料孔径较大，它们仅能分离不混溶的油/水混合物，却不能分离油/水乳液。不仅如此，因为工业废水和生活污水通常为腐蚀性溶液，大多数水下超疏油材料的耐腐蚀性较差，不适合用于实际生活中。另外，工业废水中往往含有许多有机染料如亚甲基蓝和结晶紫，这些有机染料对人类健康和环境有极大的威胁。重金属离子也广泛存在于工业废水中，这些重金属离子的存在也增加了水体修复的难度。因此，从实际的角度来看，急需找到一种具有良好抗腐蚀性且对水包油乳液和腐蚀性乳液具有出色的分离能力，并且能够吸附有机染料和重金属离子的水下超疏油的多功能膜材料。

PVDF膜即聚偏二氟乙烯膜（polyvinylidene fluoride），是蛋白质印迹法中常用的一种固相支持物。PVDF膜具有分层的多孔网状纤维结构。PVDF膜是疏水性的，膜孔径有大有小，随着膜孔径的不断减小，膜对低分子量的蛋白结合就越牢固。大于20000的蛋白选用0.45 μm的膜，小于20000的蛋白选用0.2 μm的膜。PVDF膜具有较高的机械强度，防霉菌性、高耐磨性、对气体和液体的高耐渗透性、耐热稳定性好等特点，可用于污水、海水淡化等的前处理，予以清除大分子、细菌、泥沙等杂质。黄土广泛分布在中国西部，是一种无机天然材料，其主要成分是二氧化硅，表面覆盖有大量的羟基，导致其具有更高的表面自由能，这赋予了黄土表面固有的亲水性能。因此，通过一定的方式将黄土负载到PVDF膜上，使黄土粗糙的表面结构和亲水羟基能与PVDF膜所具备的分层的多孔网状纤维结构相协同，赋予PVDF膜更加优异的性能，有利于其用于多种类型的废水净化。

发明内容

本发明的目的是提供一种黄土负载的PVDF膜的制备方法；

本发明的另一目的是提供上述黄土负载的PVDF膜在水体修复中的应用。

一、黄土负载的PVDF膜的制备

本发明黄土负载的PVDF膜，是将含有酸化黄土颗粒和海藻酸钠的混合悬浮液通过真空抽滤负载在PVDF膜表面，干燥，得到黄土负载的PVDF膜。其具体制备工艺为：

（1）将黄土颗粒经酸化处理后均匀分散于水中，得到酸化黄土分散液；其中黄土颗粒的酸化处理工艺为：将原始黄土分散于1~4 M盐酸溶液中，磁力搅拌1~2小时后，用大量蒸馏水清洗至中性，烘干，研磨，即得酸化黄土；

（2）将海藻酸钠分散于水中形成海藻酸钠溶液；

（3）将黄土分散液与海藻酸钠溶液于室温下搅拌充分混合后得到混合悬浮液；混合悬浮液，酸化黄土的浓度为6.0~8.0 mg/mL，海藻酸钠的浓度为9.0~11.0 mg/mL；

（4）将混合悬浮液通过真空抽滤负载在PVDF膜表面，干燥，得到黄土负载的PVDF膜。其中，PVDF膜为孔径为0.40~0.45 μm的滤膜；真空抽滤是在压力0.07~0.09 MPa下进行。