一种一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114699925A(43)申请公布日2022.07.05(21)申请号202210288009.1(22)申请日2022.03.22(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道399号(72)发明人张阳张淏泉张宏伟(74)专利代理机构北京鑫瑞森知识产权代理有限公司11961专利代理师王立普(51)Int.Cl.B01D67/00(2006.01)B01D69/02(2006.01)B01D69/06(2006.01)B01D71/34(2006.01)B01D71/80(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法(57)摘要本发明公开了一种一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，涉及膜制备技术领域。本发明是在聚偏氟乙烯铸膜液成膜过程中，使用无机盐溶液作为凝固浴，并在铸膜液成型过程中在其两侧施加弱极化静电场，其中无机盐溶液为饱和溶液，极化处理的直流静电场强度为200‑800kV/m，同步极化时间为5min‑20min，膜面与静电场方向夹角为45°‑90°，待铸膜液完全凝胶化后得到一种抗污染压电聚偏氟乙烯超滤膜。本发明显著降低了聚偏氟乙烯超滤膜的极化时间以及极化难度，所得聚偏氟乙烯超滤膜不仅保留了优异的分离性能，同时表现出明显的压电性能，并在超滤过程中展现出了显著的自供电和自清洁能力。CN114699925ACN114699925A权利要求书1/1页1.一种一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，其特征在于，步骤如下：(1)将饱和无机盐溶液置于直流静电场进行预极化处理；(2)将聚偏氟乙烯铸膜液倾倒在玻璃板上，并将其制成平板状，然后将玻璃板浸没于直流静电场中的凝固浴进行相分离和同步极化处理，所述同步极化的直流静电场强度为200‑800kV/m，同步极化时间为5‑20min，同时膜面与静电场方向夹角为45°‑90°，待铸膜液完全凝胶化后得到所述自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜。2.根据权利要求1所述一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，其特征在于，所述无机盐为氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾中的一种。3.根据权利要求1所述一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯铸膜液是将有机溶剂、双亲性嵌段共聚物和PVDF加入到容器中，将容器密封并在氮气保护下加热活化，再继续加热搅拌至双亲性嵌段共聚物与PVDF完全溶解，最后静置脱泡后得到。4.根据权利要求3所述一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，其特征在于，所述PVDF、有机溶剂、双亲性嵌段共聚物的质量比为(18‑22):(72‑75):(3‑10)。5.根据权利要求4所述一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，其特征在于，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N‑甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种。6.根据权利要求4所述一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，其特征在于，所述双亲性嵌段共聚物为聚氧乙烯(PEO)‑聚氧丙烯(PPO)‑聚氧乙烯(PEO)嵌段共聚物。7.根据权利要求2所述一步法制备抗污染压电聚偏氟乙烯超滤膜的方法，其特征在于，加热活化的温度55‑85℃。8.根据权利要求1所述一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，其特征在于，玻璃板上铸膜液的厚度为150‑350微米。9.根据权利要求1所述一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法，其特征在于，同步极化的温度控制为20‑40℃。2CN114699925A说明书1/6页一种一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法技术领域[0001]本发明属于膜加工技术领域，具体涉及一种一步法制备自清洁聚偏氟乙烯压电超滤膜的方法。背景技术[0002]在膜法水处理过程中，聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜具有优异的抗氧化性能、良好的机械强度和较低的生产成本，因而得到广泛应用。但是PVDF超滤膜的进一步发展受到膜污染问题的制约。通过表面接枝、涂覆、本体共聚以及物理共混等方式提升PVDF超滤膜亲水性的膜改性技术是缓解其膜污染的基本策略。但是膜改性技术的复杂程度以及添加剂的不稳定性是其应用过程中难以避免的问题。因此需要一种新型的PVDF超滤膜抗污染改性技术以突破传统亲水化改性的局限性。[0003]PVDF是一种多晶型的半结晶高分子聚合物。在其已知的五种晶形结构(α、β、γ、δ、ε)中，极性β‑PVDF晶相具有显著的压电效应。压电效应指向极性晶体材料施加机械应力时，材料因形变(电荷对称中心分离)可在其表面感应产生极化电荷/电势的现象(也称为正压电效应)。现有研究表明，膜表面电荷可通过静电排斥作用有效防止“同号”污染物在膜面沉积、粘附，从而获得优异的抗污染性能。