一種pdms/bc/pvdf中空纖維膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于滲透汽化優(yōu)先透醇的PDMS/BC/PVDF (聚二甲基硅氧烷/細(xì)菌纖維素/聚偏氟乙烯)復(fù)合中空纖維膜的制備方法，屬于滲透汽化膜分離領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在有機(jī)分子的分離行業(yè)，如發(fā)酵液中分離有機(jī)代謝產(chǎn)物、從廢水中分離甲苯等，滲透汽化過程被視為經(jīng)濟(jì)有效的分離方式，而在滲透汽化應(yīng)用領(lǐng)域，其關(guān)鍵的核心在于滲透汽化膜，優(yōu)秀的滲透汽化膜不僅在選擇性和通量要有良好的表現(xiàn)，而且機(jī)械強(qiáng)度也要達(dá)到一定的要求。為實(shí)現(xiàn)分離度和通量上的統(tǒng)一，目前優(yōu)先透醇的滲透汽化膜采用復(fù)合膜的制備方式得到，但支承層和分離層的材料屬性不同，容易出現(xiàn)支承層和分離層的分離，機(jī)械性能不夠穩(wěn)定，尤其是在中空纖維組件中，往往會(huì)因?yàn)橐桓锌绽w維膜絲出現(xiàn)分離層破損或脫落導(dǎo)致整個(gè)組件的報(bào)廢，維護(hù)成本高。
[0003]細(xì)菌纖維素(BC)是一種新型的納米生物材料，具有高結(jié)晶度、高拉伸強(qiáng)度和高彈性模量等性能，應(yīng)用廣泛。目前細(xì)菌纖維素已經(jīng)應(yīng)用于食品、造紙、生物醫(yī)學(xué)材料、聲音振動(dòng)膜以及污水處理等領(lǐng)域，已經(jīng)成為了國際上的研究熱點(diǎn)之一，但在滲透汽化行業(yè)的應(yīng)用還處在初始階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)以上關(guān)鍵問題，提供一種PDMS/BC/PVDF復(fù)合膜的制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的中空纖維復(fù)合膜的制備方法包括以下步驟:
(1)用去離子水將聚偏氟乙烯中空纖維基膜沖洗之中性，并將每根中空纖維基膜的兩端封口，放入含有600PPM次氯酸鈉的水溶液中浸泡30min，然后用無菌水沖洗干凈，并放置于無菌水中備用；
(2)培養(yǎng)基滅菌后，接入能代謝產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的木醋桿菌，于25-30°C震蕩培養(yǎng)6-12h，然后無菌條件下將無菌處理后的聚偏氟乙烯中空纖維基膜浸入培養(yǎng)液中，繼續(xù)震蕩0.5-lh，取出基膜，并將基膜于25-30°C溫度、60-70RH%濕度條件下靜置培養(yǎng)3_6天，再取出基膜，于0.1M的NaOH溶液中浸泡lh，然后用去離子水反復(fù)沖洗至中性，最后經(jīng)微波干燥脫水后得聚偏氟乙烯/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體；所述培養(yǎng)基組成為:葡萄糖l_3wt%、酵母粉0.5-lwt%、酒精 2-4wt%、果膠 0.025-0.05wt%，余量為水；
(3)將干燥的聚偏氟乙烯/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體浸入硅橡膠鑄膜液中30-60秒，后取出在室溫下晾干，重復(fù)上述浸膜、晾干操作2-4次，然后放入真空烘箱內(nèi)在35-115°C下真空干燥至完全交聯(lián)，制得PDMS/BC/PVDF復(fù)合中空纖維膜。
[0006]其中，所述硅橡膠鑄膜液可以由以下方法制備:以重量計(jì)，取聚二甲基硅氧烷I份溶于正己烷中，后加入交聯(lián)劑正硅酸乙酯0.04-0.15份，混合攪拌0.5-4小時(shí)，再加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.01-0.1份，后補(bǔ)充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量百分比濃度為1-5%，室溫?cái)嚢?-24小時(shí)，離心、脫泡制成制膜液。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在聚偏氟乙烯PVDF (支承層)和聚二甲基硅氧烷PDMS (分離層)之間引入了細(xì)菌纖維素BC作為連接層，形成支承層、連接層和分離層的有機(jī)體，解決了分離層與支撐層易分離的問題，提升了復(fù)合膜的抗污染能力，延長了使用壽命，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0009]實(shí)施例1:
(1)用去離子水將聚偏氟乙烯中空纖維基膜沖洗之中性，并將每根中空纖維基膜的兩端封口，放入含有600PPM次氯酸鈉的水溶液中浸泡30min，然后用無菌水沖洗干凈，并放置于無菌水中備用；
(2)培養(yǎng)基滅菌后，接入能代謝產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的木醋桿菌，于25°C震蕩培養(yǎng)12h，然后無菌條件下將無菌處理后的聚偏氟乙烯中空纖維基膜浸入培養(yǎng)液中，繼續(xù)震蕩lh，取出基膜，并將基膜于25°C溫度、60RH%濕度條件下靜置培養(yǎng)6天，再取出基膜，于0.1M的NaOH溶液中浸泡lh，然后用去離子水反復(fù)沖洗至中性，最后經(jīng)微波干燥脫水后得聚偏氟乙稀/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體；所述培養(yǎng)基組成為:葡萄糖3wt%、酵母粉lwt%、酒精2wt%、果膠0.025wt%，余量為水；
(3)將干燥的聚偏氟乙烯/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體浸入硅橡膠鑄膜液中30秒，后取出在室溫下晾干，重復(fù)上述浸膜、晾干操作4次，然后放入真空烘箱內(nèi)在35°C下真空干燥至完全交聯(lián)，制得PDMS/BC/PVDF復(fù)合中空纖維膜。
[0010]其中，硅橡膠鑄膜液由以下方法制備:以重量計(jì)，取聚二甲基硅氧烷I份溶于正己烷中，后加入交聯(lián)劑正硅酸乙酯0.04份，混合攪拌0.5小時(shí)，再加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.01份，后補(bǔ)充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量百分比濃度為I %，室溫?cái)嚢?小時(shí)，離心、脫泡制成制膜液。
[0011]實(shí)施例2:
(1)用去離子水將聚偏氟乙烯中空纖維基膜沖洗之中性，并將每根中空纖維基膜的兩端封口，放入含有600PPM次氯酸鈉的水溶液中浸泡30min，然后用無菌水沖洗干凈，并放置于無菌水中備用；
(2)培養(yǎng)基滅菌后，接入能代謝產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的木醋桿菌，于30°C震蕩培養(yǎng)6h，然后無菌條件下將無菌處理后的聚偏氟乙烯中空纖維基膜浸入培養(yǎng)液中，繼續(xù)震蕩0.5h，取出基膜，并將基膜于30°C溫度、70RH%濕度條件下靜置培養(yǎng)3天，再取出基膜，于0.1M的NaOH溶液中浸泡lh，然后用去離子水反復(fù)沖洗至中性，最后經(jīng)微波干燥脫水后得聚偏氟乙烯/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體；所述培養(yǎng)基組成為:葡萄糖lwt%、酵母粉0.5wt%、酒精4wt%、果膠0.05wt%，余量為水；
(3)將干燥的聚偏氟乙烯/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體浸入硅橡膠鑄膜液中60秒，后取出在室溫下晾干，重復(fù)上述浸膜、晾干操作2次，然后放入真空烘箱內(nèi)在115°C下真空干燥至完全交聯(lián)，制得PDMS/BC/PVDF復(fù)合中空纖維膜。
[0012]其中，硅橡膠鑄膜液由以下方法制備:以重量計(jì)，取聚二甲基硅氧烷I份溶于正己烷中，后加入交聯(lián)劑正硅酸乙酯0.15份，混合攪拌4小時(shí)，再加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.1份，后補(bǔ)充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量百分比濃度為5%，室溫?cái)嚢?4小時(shí)，離心、脫泡制成制膜液。
[0013]實(shí)施例3:
(1)用去離子水將聚偏氟乙烯中空纖維基膜沖洗之中性，并將每根中空纖維基膜的兩端封口，放入含有600PPM次氯酸鈉的水溶液中浸泡30min，然后用無菌水沖洗干凈，并放置于無菌水中備用；
(2)培養(yǎng)基滅菌后，接入能代謝產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的木醋桿菌，于28°C震蕩培養(yǎng)10h，然后無菌條件下將無菌處理后的聚偏氟乙烯中空纖維基膜浸入培養(yǎng)液中，繼續(xù)震蕩0.5h，取出基膜，并將基膜于28°(:溫度、651^%濕度條件下靜置培養(yǎng)5天，再取出基膜，于0.1M的NaOH溶液中浸泡lh，然后用去離子水反復(fù)沖洗至中性，最后經(jīng)微波干燥脫水后得聚偏氟乙稀/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體；所述培養(yǎng)基組成為:葡萄糖2wt%、酵母粉0.8wt%、酒精3wt%、果膠0.04wt%,余量為水；
(3)將干燥的聚偏氟乙烯/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體浸入硅橡膠鑄膜液中40秒，后取出在室溫下晾干，重復(fù)上述浸膜、晾干操作3次，然后放入真空烘箱內(nèi)在70°C下真空干燥至完全交聯(lián)，制得PDMS/BC/PVDF復(fù)合中空纖維膜。
[0014]其中，硅橡膠鑄膜液由以下方法制備:以重量計(jì)，取聚二甲基硅氧烷I份溶于正己烷中，后加入交聯(lián)劑正硅酸乙酯0.07份，混合攪拌2小時(shí)，再加入催化劑二月桂酸二丁基錫
0.05份，后補(bǔ)充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量百分比濃度為3%，室溫?cái)嚢?0小時(shí)，離心、脫泡制成制膜液。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PDMS/BC/PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)用去離子水將聚偏氟乙烯中空纖維基膜沖洗至中性，并將每根中空纖維基膜的兩端封口，放入含有600PPM次氯酸鈉的水溶液中浸泡30min，然后用無菌水沖洗干凈，并放置于無菌水中備用； (2)培養(yǎng)基滅菌后，接入能代謝產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的木醋桿菌，于25-30°C震蕩培養(yǎng).6-12h，然后無菌條件下將無菌處理后的聚偏氟乙烯中空纖維基膜浸入培養(yǎng)液中，繼續(xù)震蕩.0.5-lh，取出基膜，并將基膜于25-30°C溫度、60-70RH%濕度條件下靜置培養(yǎng)3_6天，再取出基膜，于0.1M的NaOH溶液中浸泡lh，然后用去離子水反復(fù)沖洗至中性，最后經(jīng)微波干燥脫水后得聚偏氟乙烯/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體；所述培養(yǎng)基組成為:葡萄糖l_3wt%、酵母粉.0.5-lwt%、酒精 2-4wt%、果膠 0.025-0.05wt%，余量為水； (3)將干燥的聚偏氟乙烯/細(xì)菌纖維素的復(fù)合體浸入硅橡膠鑄膜液中30-60秒，后取出在室溫下晾干，重復(fù)上述浸膜、晾干操作2-4次，然后放入真空烘箱內(nèi)在35-115°C下真空干燥至完全交聯(lián)，制得PDMS/BC/PVDF中空纖維膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDMS/BC/PVDF中空纖維膜的制備方法，其特征在于所述的硅橡膠鑄膜液可以由以下方法制備:的以重量計(jì)，取聚二甲基硅氧烷I份溶于正己烷中，后加入交聯(lián)劑正硅酸乙酯0.04-0.15份，混合攪拌0.5-4小時(shí)，再加入催化劑二月桂酸二丁基錫.0.01-0.1份，后補(bǔ)充加入正己烷至混合液中聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量百分比濃度為1_5%，室溫?cái)嚢?-24小時(shí)，離心、脫泡制成制膜液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PDMS/BC/PVDF復(fù)合中空纖維膜的制備方法，包括以下步驟：（1）PVDF中空纖維基膜沖洗中性后滅菌備用；（2）PVDF混合木醋桿菌培養(yǎng)基培養(yǎng)，微波干燥形成PVDF/BC的復(fù)合體；（3）將PVDF/BC的復(fù)合體多次浸入硅橡膠鑄膜液并晾干，真空干燥至完全交聯(lián)，制得PDMS/BC/PVDF復(fù)合中空纖維膜。本發(fā)明在聚偏氟乙烯PVDF（支承層）和聚二甲基硅氧烷PDMS（分離層）之間引入了細(xì)菌纖維素BC作為連接層，形成支承層、連接層和分離層的有機(jī)體，解決了分離層與支撐層易分離的問題，提升了復(fù)合膜的抗污染能力，延長了使用壽命，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。
【IPC分類】B01D67/00, B01D71/70, B01D69/12, B01D69/08, B01D69/10
【公開號(hào)】CN105126631
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510539255
【發(fā)明人】陳雄
【申請(qǐng)人】陳雄
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月30日