申请日2017.08.23
公开(公告)日2017.12.12
IPC分类号B01D71/34; B01D69/02; B01D67/00; C02F1/44; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种用于水处理的改性PVDF膜材料，该材料按重量比包括以下组分：PVDF70%‑78%，纳米级赤泥粉18%‑22%，接枝AS2%‑6%，偶联剂0.3%‑0.7%，表面活性剂0.3%‑0.7%，抗氧剂0.3%‑0.7%，光稳定剂0.3%‑0.7%。其制备方法为：采用表面活性剂和偶联剂对纳米级赤泥粉活化，然后与其他经干燥后的原料共混挤出、干燥注塑成型得到。该PVDF膜材料孔径分布窄、分离效率高，亲水性和抗污染性好，且成功避免了无机粒子(纳米级赤泥)在PVDF膜中的不稳定和团聚现象。
权利要求书
1.用于水处理的改性PVDF膜材料，其特征在于，按重量比包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的用于水处理的改性PVDF膜材料，其特征在于，所述各组分的重量比为：
3.根据权利要求2所述的用于水处理的改性PVDF膜材料，其特征在于，膜材料的水接触角为61°。
4.根据权利要求1或2所述的用于水处理的改性PVDF膜材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂DLTP的混合物，所述抗氧剂1010与抗氧剂DLTP的质量比为1:1。
5.根据权利要求1或2所述的用于水处理的改性PVDF膜材料，其特征在于，所述纳米级赤泥粉的粒度为10000目以上。
6.一种权利要求1所述用于水处理的改性PVDF膜材料的制备工艺，其特征在于，依次按如下步骤进行：
(1)、纳米级赤泥活化处理：将偶联剂和表面活性剂与纳米级赤泥粉混合均匀后待用;
(2)、真空干燥：将PVDF粒料在90-100℃下恒温干燥4-6小时;
(3)、高速搅拌：向高速混合机中依次加入干燥后的PVDF粒料、活化处理后的纳米级赤泥、接枝AS，高速充分混合搅拌8-15分钟后出料待用;
(4)、挤出造粒：采用双螺杆挤出机对高速搅拌后的物料进行挤出造粒，得到成品粒料;双螺杆挤出机机筒温度为180-190℃，机头温度为195℃，螺杆转速为300r/min。
(5)、成品粒料干燥：将成品粒料在100-110℃下干燥5-7小时;
(6)、注塑成型：经干燥后成品粒料加入到注塑机中注塑成型，得到PVDF膜材料成品;注塑机机筒温度为190-200℃，喷嘴温度205℃，注塑压力为70-90MPa。
7.根据权利要求6所述的用于水处理的改性PVDF膜材料的制备工艺，其特征在于，所述双螺杆挤出机的长径比为46～50：1。
说明书
用于水处理的改性PVDF膜材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及膜材料领域，特别一种用于水处理的改性PVDF膜材料及其制备工艺。
背景技术
PVDF(聚偏氟乙烯)是一种具有优良加工性能、热稳定性能和耐化学腐蚀性的聚合物，已广泛用做超滤与微滤(MF)膜材料。但是由于PVDF本身具有强烈的疏水性，使其在污水处理、生物医药等领域中的应用受到了很大限制。
为了拓展PVDF膜的应用领域，需要对它进行亲水 性改性，现有的改性方法主要包括表面改性(如CN102652904A所披露的)、化学改性和共混改性等。
如CN101319081A公开的一种亲水性PVDF材料，是将PVDF、SAN，PMMA、PTFE和高岭土混合后，改善了PVDF材料的亲水性，但是其只将改性后PVDF材料的水接触角降低到71°左右，亲水性改善效果并不理想，高岭土虽然在一定程度上改善了PVDF材料的强度，但其是一种无机材料，而无机粒子在PVDF膜中的稳定性较差，含量稍高即会发生粒子团聚现象，影响了改性PVDF材料的性能的均一稳定。
从PVDF超滤膜材料的制备方法上来说，主要包括湿法纺丝、热致项以及在湿法纺丝制备的基础上增加支撑管。但上述三种制备方法都存在着较大缺陷，如湿法纺丝制备的PVDF膜强度低，热致项法会导致膜的亲水性、耐污性差、带支撑管法曝气量大增大了能耗，成本较高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于水处理的改性PVDF膜材料及其制备工艺，该PVDF膜材料孔径分布窄、分离效率高，亲水性和抗污染性好，且成功避免了无机粒子(纳米级赤泥)在PVDF膜中的不稳定和团聚现象。
本发明提供的用于水处理的改性PVDF膜材料，按重量比包括以下组分：
优选地，所述各组分的重量比为：
优选地，膜材料的水接触角为61°。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂DLTP的混合物，所述抗氧剂1010与抗氧剂DLTP的质量比为1:1。
优选地，所述纳米级赤泥粉的粒度为10000目以上。
一种用于水处理的改性PVDF膜材料的制备工艺，依次按如下步骤进行：
(1)、纳米级赤泥活化处理：将偶联剂和表面活性剂与纳米级赤泥粉混合均匀后待用;
(2)、真空干燥：将PVDF粒料在90-100℃下恒温干燥4-6小时;
(3)、高速搅拌：向高速混合机中依次加入干燥后的PVDF粒料、活化处理后的纳米级赤泥粉、接枝AS，高速充分混合8-15分钟后出料待用;
(4)、挤出造粒：采用双螺杆挤出机对高速搅拌后的物料进行挤出造粒，得到成品粒料;双螺杆挤出机机筒温度为180-190℃，机头温度为195℃，螺杆转速为300r/min。
(5)、成品粒料干燥：将成品粒料在100-110℃下干燥5-7小时;
(6)、注塑成型：经干燥后成品粒料加入到注塑机中注塑成型，得到PVDF膜材料成品;注塑机机筒温度为190-200℃，喷嘴温度205℃，注塑压力为70-90MPa。
优选地，所述双螺杆挤出机的长径比为46～50：1。
本发明提供的用于水处理的改性PVDF膜材料及其制备工艺，具有如下有益效果：
(1)水通量高、截留率高、强度高、亲水性好、具有良好的抗污染性能;
(2)制备工艺操作简便、成本地，便于大规模生产;
(3)纳米级赤泥粉经活化处理后在PVDF膜中稳定性好，不会产生粒子团聚，且将螺杆挤出机的杆径比限定在46～50：1后进一步避免了上述团聚现象的发生;
(4)主要原料之一的赤泥为制铝工业产生的废渣，本发明将其回收用于PVDF膜材料的制备，经济环保，节约成本。
(5)经过改性后的PVDF膜材料对重金属砷的吸附有很大作用，提高了PVDF膜的环保性。