[发明专利]PVDF-PVP高度多孔膜的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种PVDF‑PVP高度多孔膜的制备方法及其应用，所述多孔膜由PVDF与PVP共结晶的球晶堆积而成，制备方法为：将PVDF和PVP固体粉末，加入DMF溶剂中再加入离子液1‑乙基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐搅拌混合均匀，静置抽真空去除溶液中的气泡，得到PVDF‑PVP‑离子液膜溶液；将其浇铸在模具中，放入烘箱里在50‑70℃的条件下成膜，取出后放在水中浸泡2‑6小时，去除膜中的离子液1‑乙基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐和部分的PVP，得到PVDF‑PVP高度多孔膜。本发明PVDF与PVP的球晶之间的空隙相互连通，形成通孔，有利于传质，该PVDF‑PVP高度多孔膜还可用作水过滤膜使用。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种PVDF-PVP高度多孔膜的制备方法及其应用。

背景技术

随着工业的发展，水环境的污染越来越严重，如何高效、快捷的去除水体污染是当今社会的一个热门话题，冶金，化工，电子等工业生产过程中产生大量的含重金属离子的废水对人类健康产生极大危害。常见的重金属废水处理方法包括化学沉淀法，电解法等，但这些方法都存在着能耗高，二次污染等问题。膜分离技术拥有耗能低，占地面积小，污染小，分离效果好，设备集成化程度高，能够连续运作等优点，受到越来越广泛的关注。膜与膜过程是当代新型高效的分离技术，是多学科交叉的产物，特别适合于现代工业对节能、提高生产效率、低品种原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。

PVDF是一种结晶性聚合物，相对密度为1.75～1.78，玻璃化温度约39℃，结晶熔点约为170℃，热分解温度在316℃以上，机械性能优良，具有良好的耐冲击性、耐磨性、耐候性和化学稳定性.通常，室温下PVDF不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定，N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)和二甲基亚砜等强极性溶剂才能使其溶解或形成胶状溶液.刘双进等采用聚偏氟乙烯、丙酮、二甲基乙酰胺、PEG600四元组分铸膜液制成了截留分子量约6万，透水速度为100～170L/(m²·h)的PVDF平板超滤膜，铸膜液组成为聚偏氟乙烯:混合溶剂(丙酮85％，DMAc15％):PEG 600为18∶82∶10。王保国等以PVDF、DMAc和LiCl等为铸膜液原料，研究了中空纤维PVDF微孔膜。俞三传等利用PVDF和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为膜材料，以DMAc和NMP为溶剂，PEG400和丙酮等作为添加剂，采用L-S相转化法制备小孔径的PVDF平板超滤膜。从近几年PVDF膜的研究来看，大都采用混合溶剂来制备膜，但也有一些采用纯溶剂的，在制膜时都采用聚乙二醇(PEG)和无机盐等为添加剂来作制孔剂，对于纺制中空纤维膜时，溶剂都采用混合溶剂，一般为DMAc和NMP、二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮等，采用的凝固浴为水浴。

聚偏氟乙烯(PVDF)膜具有优良的分离性能及化学和热稳定性，近年来在膜分离技术中逐渐得到人们的重视，但是它同时存在着孔隙率低，亲水性差，模量高等缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种PVDF-PVP高度多孔膜，这种PVDF-PVP高度多孔膜(渗透膜)的膜内产生大量的离子液聚合物球晶，从而使得膜具有高空隙率和水通道，能够有利于离子的移动和过滤。

本发明同时提供的PVDF-PVP高度多孔膜(渗透膜)制备方法及其应用，通过对PVDF材料的掺杂改性，来提高PVDF膜的孔隙度，亲水性，从而来提高PVDF膜的离子透过率和过滤效率。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种PVDF-PVP高度多孔膜，所述多孔膜由聚偏氟乙烯(PVDF)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共结晶的球晶堆积而成，球晶与球晶之间存在间隙，PVDF/PVP球晶的直径为0.5-20微米。

所述多孔膜的厚度为0.2-0.7毫米，所述多孔膜的多孔度为45％-70％，空气流量为5-16L/min·cm²。