制造PVDF复合分离膜的方法及使用该方法制造的PVDF复合分离膜与流程

本发明涉及一种制造pvdf复合分离膜的方法和使用该方法制造的pvdf复合分离膜。

背景技术：

1、过滤工艺已广泛应用于无菌水、高纯水或饮料生产领域，空气净化领域等工业领域。最近，过滤的应用范围正在扩大到诸如用于处理生活污水和工业废水等的污水处理厂二级或三级处理、用于化粪池中的固液分离的高浊度来源的水处理等领域。

2、过滤过程中使用的水处理膜旨在用于在过滤被污染的原水的同时，吸附膜表面的污染物，从而造成膜表面污染，称为膜淤积。膜表面的这种污染导致在过滤期间作用的透水压力增加并且生成水的量逐渐减少，从而导致水处理膜的过滤功能最终降低的问题。

3、同时，作为分离膜的材料，主要使用具有优异的机械性能、耐热性和耐化学性的聚砜、聚醚砜、pvdf聚合物材料等。

4、例如，韩国专利公开第2002-0069602号涉及锂二次聚合物电池。该文献中公开的锂二次聚合物电池的结构包括：阳极，其由选自能够嵌入和脱嵌锂离子的碳材料的聚合物粘合剂和含量为2-25重量％(wt.％)的具有pvdf或hfp的p(vdf-hfp)构成；负极，其由选自锂复合氧化物、导电剂的聚合物粘合剂和含量为2-25重量％的具有pvdf或hfp的p(vdf-hfp)构成；以及聚电解质，其由具有多孔结构的聚合物膜构成，该聚合物膜通过如下形成：将浆料(其中吸湿剂和增塑剂溶解在选自含量为2-25重量％的具有pvdf或hfp的p(vdf-hfp)的聚合物基质中)涂布至基膜，然后用溶剂和由锂盐/非质子溶剂构成的电解质提取增塑剂。

5、此外，韩国专利公开第2009-0133100号涉及一种使水处理膜亲水化的方法和水处理膜。该文献中公开的使水处理膜亲水化的方法包括使用含有选自由酸、碱和多元醇组成的组的至少一者的亲水化剂对氟系水处理膜进行处理的步骤。

6、然而，在现有技术文献的情况下，仍然存在不能抑制生物淤积现象的问题。特别是在使用超声波去除堆积在分离膜上的异物的情况下，存在对膜造成损坏的问题。

7、因此，需要开发可以抑制生物淤积现象并防止膜在洗涤期间由于超声波而损坏的聚合物分离膜。

8、[现有技术文献]

9、[专利文献]

10、韩国专利公开第2002-0069602号(2002年9月5日公开)

11、韩国专利公开第2009-0133100号(2009年12月31日公开)

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本发明的一个目的是提供一种制造pvdf复合分离膜的方法，该方法可以制造具有优异的机械性能、耐热性和耐化学性的pvdf复合分离膜。

3、此外，本发明的另一个目的是提供一种制造pvdf复合分离膜的方法，其可以抑制生物淤积现象。

4、此外，本发明的另一个目的是提供一种制造pvdf复合分离膜的方法，所述pvdf复合分离膜抑制了由超声波引起的损坏，同时表现出高的超声反应性。

5、此外，本发明的另一个目的是提供一种pvdf复合分离膜，其具有优异的机械性能、耐热性和耐化学性，并且抑制了由颗粒引起的淤积现象，同时表现出高的超声反应性。

6、[技术手段]

7、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种制造pvdf复合分离膜的方法，包括：将0.1-10重量份的选自由包含羧基或羟基的氧化石墨烯、还原石墨烯和碳纳米管组成的组的至少一种碳结构与0.1-12重量份的氧化钛在65-95重量份的溶剂中混合，将混合物用超声波分散以获得第一溶液；将1-18重量份的包含分子量为190-610的聚乙二醇(peg)的第一孔调节剂和1-22重量份的包含重均分子量为8000-900000的聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)的第二孔调节剂与所述第一溶液混合，并在70-90℃的温度下搅拌混合物以获得第二溶液；将21-38重量份的聚偏氟乙烯(pvdf)聚合物与所述第二溶液混合，并在70-90℃的温度下搅拌混合物以获得第三溶液；由第三溶液在孔径为25-400μm的筛网的与设置有离型纸的一个表面相反的表面上形成膜，随后流延以具有20-600μm的厚度以获得初级成膜复合分离膜；使所述初级成膜复合分离膜在醇中发生初级相变；使经所述初级相变的初级成膜复合分离膜在蒸馏水中发生二次相变；去除所述离型纸，然后洗涤所述初级成膜复合分离膜；将洗涤后的初级成膜复合分离膜在80-120℃的温度下干燥；将干燥后的初级成膜复合分离膜在180-220℃温度下在常压炉中煅烧，以使所述初级成膜复合分离膜的pvdf与所述筛网熔融结合，然后冷却；在去除了所述冷却的初级成膜复合分离膜的离型纸的所述筛网的一个表面上由第三溶液形成膜，然后流延成具有20-600μm的厚度，获得二次成膜复合分离膜；使所述二次成膜复合分离膜在醇中发生初级相变；使经所述初级相变的二次成膜复合分离膜在蒸馏水中发生二级相变；洗涤所述二次成膜复合分离膜；将洗涤后的二次成膜复合分离膜在80-120℃的温度下干燥；和将干燥后的二次成膜复合分离膜在230-290℃的温度下在常压炉中煅烧，以使所述二次成膜复合分离膜的pvdf与所述筛网熔融结合，然后冷却。

8、根据本发明的另一方面，提供一种通过上述制造pvdf复合分离膜的方法制造的双面pvdf复合分离膜。

9、[有益效果]

10、制造pvdf复合分离膜的方法的优点在于可以基于非溶剂诱导的相变过程和煅烧过程以多种方式控制孔的尺寸，并制造具有高透水性的多孔性的高强度pvdf复合分离膜。

11、此外，制造pvdf复合分离膜的方法具有的优点在于：可以制造的pvdf复合分离膜表现出即使在高压下也不会损坏膜的耐久性，同时即使在150℃的高温也具有适用的耐热性，对酸碱具有优异的耐化学性，可抑制重金属吸附和生物淤积现象，并可允许通过超声波或uv光催化剂分解有机材料。

12、此外，制造pvdf复合分离膜的方法具有的优点在于，可以制造对高压和20khz或更高的超声波表现出灵敏反应性的pvdf复合分离膜，并且可以防止以下现象发生：分离膜因超声波从筛网中分离，钛和石墨烯从聚合物中脱离，或膜被损坏。

13、另外，根据本发明的pvdf复合分离膜具有优异的耐机械性、耐热性、耐化学性，会抑制生物淤积现象，并表现出高的超声波反应性。

技术特征：

1.一种制造pvdf复合分离膜的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的制造pvdf复合分离膜的方法，其中所述筛网的孔径为25μm-400μm。

3.根据权利要求1所述的制造pvdf复合分离膜的方法，其中所述筛网的厚度为40μm-600μm。

4.根据权利要求1所述的制造pvdf复合分离膜的方法，其中所述第三溶液还包含选自由聚砜(psf)、聚醚砜(pes)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚碳酸酯(pc)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)组成的组的至少一种。

5.一种双面pvdf复合分离膜，其通过根据权利要求1所述的制造pvdf复合分离膜的方法制造。

6.根据权利要求5所述的pvdf复合分离膜，其中所述pvdf复合分离膜是具有平均孔径为0.05μm-20μm的孔的多孔膜。

7.根据权利要求5所述的pvdf复合分离膜，其中所述复合分离膜的拉伸强度为120mpa或更高。

8.根据权利要求5所述的pvdf复合分离膜，其中所述复合分离膜的透水率为72300l/m2hr或更高。

技术总结
本发明涉及一种制造PVDF复合分离膜的方法和使用该方法制造的PVDF复合分离膜。所述制造PVDF复合分离膜的方法包括：将0.1‑10重量份的选自由包含羧基或羟基的氧化石墨烯、还原石墨烯和碳纳米管组成的组的至少一种碳结构与0.1‑12重量份的氧化钛在65‑95重量份的溶剂中混合，并且将混合物用超声波分散以获得第一溶液；将1‑18重量份的包含分子量为190‑610的聚乙二醇(PEG)的第一孔调节剂和1‑22重量份的包含重均分子量为8,000‑900,000的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的第二孔调节剂与所述第一溶液混合，并在70‑90℃的温度下搅拌混合物以获得第二溶液；将21‑38重量份的聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物与所述第二溶液混合，并在70‑90℃的温度下搅拌混合物以获得第三溶液；由第三溶液在孔径为25‑400μm的筛网的与设置有离型纸的一个表面相反的表面上形成膜，随后流延以具有20‑600μm的厚度以获得初级成膜复合分离膜；使所述初级成膜复合分离膜在醇中发生初级相变；使经所述初级相变的初级成膜复合分离膜在蒸馏水中发生二次相变；去除所述离型纸，然后洗涤所述初级成膜复合分离膜；将经洗涤的初级成膜复合分离膜在80‑120℃的温度下干燥；将经干燥的初级成膜复合分离膜在180‑220℃温度下在常压炉中煅烧，以使所述初级成膜复合分离膜的PVDF与所述筛网熔融结合，然后冷却；在去除了所述经冷却的初级成膜复合分离膜的离型纸的所述筛网的一个表面上由第三溶液形成膜，然后流延成具有20‑600μm的厚度，获得二次成膜复合分离膜；使所述二次成膜复合分离膜在醇中发生初级相变；使经所述初级相变的二次成膜复合分离膜在蒸馏水中发生二级相变；洗涤所述二次成膜复合分离膜；将洗涤后的二次成膜复合分离膜在80‑120℃的温度下干燥；和将干燥后的二次成膜复合分离膜在230‑290℃的温度下在常压炉中煅烧，以使所述二次成膜复合分离膜的PVDF与所述筛网熔融结合，然后冷却。

技术研发人员：吴淳凤,吴俊沅
受保护的技术使用者：阿伦股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13