[發明專利]具有改進的過濾性能的微濾膜

有效

• 申請號: 200680020219.1
• 申請日: 2006-06-03
• 公開（公告）號: CN101227965A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: W·安佐格;O·舒斯特;F·韋克斯;K·東布羅夫斯基
• 申請（專利權）人: 門布拉內有限公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/06;B01D71/68;B01D69/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 林柏楠;劉金輝

本發明涉及基于來自砜聚合物類的成膜疏水性第一聚合物的微濾用整體不對稱膜(integral?asymmetrische?Membran)，所述膜在所述膜壁范圍內具有呈一定孔徑分布的多孔結構，和在該壁內部具有呈最小孔徑的分離層，以及具有在從該分離層朝著所述第一表面方向上的第一不對稱區域和在朝著所述第二表面方向上的第二不對稱區域，并且朝著所述表面孔徑增大。本發明還涉及制備所述膜的方法。

微孔聚合物膜被廣泛應用在工業、藥物或醫學等領域中用于高精度過濾。在這些領域中，膜分離工藝變得越來越重要，因為這些工藝提供了以下優點：待分離的所述物質不會受到熱加壓或熱影響。微濾膜例如能夠除去尺寸低至亞微米級的細顆粒或微組織，并因此適合于生產用于實驗室或半導體工業的純凈水。從飲料工業、生物技術分支或者廢水技術可以獲悉膜分離工藝的許多其它應用。

在這些情況下，優選使用具有高度不對稱性的膜，所述膜具有分離層和與所述分離層相比孔徑更大的相鄰微孔支撐結構。因而所述分離層中的孔決定了該膜的實際分離特性，即被該膜截留的顆粒或分子的尺寸通過所述分離層中的孔徑控制。在所述應用中，這種類型的膜通常以這樣的方式使用：所述液體從更大開孔一側流入它們和因此所述微孔支撐層起到所述分離層的預過濾器的作用。通過這種手段，所述膜的污物負載能力得到提高。以這種方式流經所述膜的流體首先進入所述較大孔，最后進入所述分離層的較小孔。通過這種手段，所述流體中包含的顆粒在它們到達所述分離層和可能阻塞它之前被截留在所述粗孔支撐層中。

在這種情況下，砜聚合物類，例如聚砜或聚醚砜，表示一類廣泛應用的膜材料，不僅僅因為它們的高化學穩定性、它們的溫度穩定性或由它們制備的膜的可消毒性。不可否認地，這些聚合物是疏水性聚合物，這會限制它們在過濾含水介質中的使用。此外，已知由疏水性材料制成的膜具有強的非特定吸附能力(unspezifisches?Adsorptionsvermgen)，由于這一點在使用中常常導致所述膜表面被主要是待過濾液體中的較高分子量組分迅速覆蓋，并導致隨后滲透性下降。

US?5866059A公開了微濾用聚醚砜膜，其中該膜具有明顯的不對稱結構，其在所述膜的一側(即第一側)具有孔相對小的皮層，孔徑從這一側越過所述膜壁至該膜的另一側(即第二側)增大，由此在所述第二側的孔比在所述第一側的皮層內的孔大50～10?000倍。具有這種結構類型的膜一方面就具有最小孔的所述層(即位于該膜表面上的分離層)而言易于受到機械破壞。另一方面，由于所述特定的不對稱結構，該膜只具有中等機械穩定性。

根據US?5866059A制備的膜是疏水的，并且可以至多通過后處理使其親水化。與之相反，US?6045899A中公開的基于砜聚合物的整體不對稱膜具有親水特性，因為在這些膜的制備過程中，向所述聚合物溶液中添加了親水性聚合物，例如聚乙烯基吡咯烷酮。

類似地，US?5906742A公開了基于砜聚合物的親水性整體不對稱聚合物膜。這些膜具有微孔皮層和相鄰的多孔支撐結構，其中所述多孔支撐結構具有與所述皮層相鄰的孔徑基本上恒定的各向同性區域，以及還具有與該各向同性區域相鄰的從所述各向同性區域開始孔徑增大的不對稱區域。所述各向同性區域延伸遍及該壁的大約15～25％，其中在所述各向同性區域中的孔的尺寸比在所述微孔皮層中的孔的尺寸稍大。同樣對于這些膜而言，形成所述分離層的皮層易于受到機械破壞。由于具有小孔徑的相對寬闊的各向同性區域，預計在流體通過期間這些膜將會出現相對高的壓降。

US?4933081A公開了微孔聚砜膜，其分離層位于所述膜壁內以防止該分離層對機械破壞的敏感性。這些膜在所述膜壁范圍內具有一定孔徑分布，和在距離所述膜表面之一的優選1～30μm處具有呈最小孔徑的層。在從呈最小孔徑的該層朝著所述膜的兩個表面的方向上孔徑增大。面向所述分離層的表面中的孔的直徑比背向所述分離層的表面中的孔的直徑小10～100倍，由此US?4933081A中的膜具有高度不對稱性。然而，US4933081A中的膜是疏水的，并且必須進行進一步處理以使得它們親水。

EP?361085A公開了由聚醚砜制備的整體不對稱膜。在這些實施例中，中空纖維膜被描述成具有在外部區域的大約50～100μm厚的朝著所述外側開口的細孔結構，所述結構在該膜中心進入不斷增大地較粗孔的結構。朝著所述內部腔側，該結構再次壓縮。該膜的內表面是開孔的。EP?361085A揭示的所述膜的跨膜流量(Transmembranflüsse)是相對較低的。