[發(fā)明專利]一種親水性超濾膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210247267.1
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN102764596A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟曉榮;張海珍;趙亮;王磊;王旭東
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D71/68;B01D71/42;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 史玫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種親水性超濾膜的制備方法。

背景技術(shù)

超濾技術(shù)被廣泛用于分離、濃縮、純化生物制品、醫(yī)藥制品以及食品工業(yè)中，是飲用水制備、工業(yè)廢水處理、金屬加工涂料、生物產(chǎn)品加工、石油加工等領(lǐng)域的新型化工單元操作之一。但超濾膜的工業(yè)化應(yīng)用因膜污染而使膜滲透通量下降，膜性能劣化，使用壽命縮短。

眾所周知，因為親水性膜表面能與水分子形成有序氫鍵結(jié)構(gòu)，從而降低膜表面與疏水性污染物的吸附行為和吸附量，有利于膜污染物通過物理清洗去除而避免化學(xué)清洗造成的膜損傷，所以提高膜材料表面的親水性是減輕膜污染的有效方法。

目前超濾膜的親水化改性方法主要通過表面改性和共混改性，如CN101439265A報道了用高溫等離子體引發(fā)膜表面進(jìn)行親水化接枝改性，這種方法雖然牢固，但強(qiáng)烈的化學(xué)條件易造成膜性能劣化，且操作煩瑣，表面改性層易脫落，同時膜內(nèi)部性能亦未能得到有效改善，改性效果不理想。

CN101164679A報道了PVDF超濾膜與親水性無機(jī)物的共混改性，但由于無機(jī)材料與高分子聚合物間相容性差，因而親水化改性效果達(dá)不到實際需求。將親水性聚合物如PVP、PVA、PEG等與膜主材共同溶解于溶劑中成均質(zhì)鑄膜液，通過相轉(zhuǎn)化法成膜，可顯著提高超濾膜表面親水性，但PVP、PEG等可溶于水，且PVP、PEG、PVA等可作為超濾膜的有效致孔劑，同時此類共混膜未做親水化添加劑的固定處理，膜在長期的運(yùn)行過程中可能會隨著過濾運(yùn)行操作逐漸流失，最終導(dǎo)致親水性不穩(wěn)定和膜性能的劣化。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種親水性超濾膜的制備方法。

為實現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明的制備方法具體步驟如下：

步驟一，鑄膜液的制備：按質(zhì)量百分比計，將12%～25%的高分子材料、1%～20%親水性添加劑、0.01%～9%的親水固定劑、0～5%的無機(jī)添加劑和67%～80%的第一有機(jī)溶劑在20～95℃條件下攪拌溶解12～36小時，80℃條件下靜置脫泡后得到鑄膜液，其中各原料的質(zhì)量百分比和為100%；

所述高分子材料為聚砜（PS）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚丙烯腈（PAN）中的一種或兩種以上的組合物；

所述親水性添加劑為聚乙烯醇（PVA）、聚乙二醇（PEG）、聚丙烯酰胺（PAA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）中的一種或兩種以上的組合物；

所述親水固定劑為無水氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、氯化鋁、硫酸鋁、硝酸鋁和四氯化鈦中的一種或兩種以上的組合物；

所述無機(jī)添加劑為無水氯化鋰；

所述第一有機(jī)溶劑為N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、二甲基亞砜（DMSO）和磷酸三乙酯（TEP）中的一種或兩種以上的組合物；

步驟二，初生態(tài)基膜的制備：將步驟一制得的鑄膜液于室溫環(huán)境中傾倒于干凈平整的玻璃板上刮制，得到初生態(tài)基膜；或者采用平板刮膜機(jī)刮制初生態(tài)基膜；

步驟三，相分離及固化處理：

先將初生態(tài)基膜預(yù)蒸發(fā)1～30s；

然后在20～60℃條件下，將初生態(tài)基膜放入含有0～80%（W/W）第二有機(jī)溶劑且pH為2～3的酸性水溶液中凝膠浴分相處理0.5～3h，得到預(yù)固化初生態(tài)基膜；

接著將預(yù)固化初生態(tài)基膜在室溫下用清水沖洗，去除殘留溶劑和小分子雜質(zhì)，并使初生態(tài)基膜完全固化，得到固化初生態(tài)基膜；

之后將固化初生態(tài)基膜浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的甘油水溶液中12～24h；

最后將浸泡后的固化初生態(tài)基膜在空氣中干燥，得到親水性超濾膜；

所述第二有機(jī)溶劑為N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、二甲基亞砜（DMSO）和磷酸三乙酯（TEP）中的一種或兩種以上的組合物。

步驟三中所述的酸性水溶液為草酸水溶液、醋酸水溶液、甲酸水溶液或鹽酸水溶液。

所述的酸性水溶液為鹽酸水溶液。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

（1）親水固定劑為含有Fe³⁺、Ti²⁺、Zn²⁺、Al³⁺等常見低毒或無害金屬離子鹽，且用量較少即可滿足親水化固定的需要，避免了使用有機(jī)交聯(lián)劑帶來的毒副作用對水環(huán)境的污染。