[發明專利]一步法制備親水荷電分離膜的方法、其產品及其用途

有效

• 申請號: 201310012631.0
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103055714A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 陳亦力;文劍平;李天玉;李鎖定;彭鵬
• 申請（專利權）人: 北京碧水源膜科技有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D71/34;B01D71/36;B01D71/26;B01D71/68;B01D71/42;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 北京君智知識產權代理事務所 11305
• 代理人: 孫彥

【技術領域】

本發明涉及一種微濾膜技術領域。更具體地，本發明涉及一種親水荷電分離膜的生產方法，與所述方法得到的產品及用途。

【背景技術】

膜分離過程因其高效、簡單、節能而受到人們普遍的重視。特別地，人們已知的微濾膜已廣泛地用于化工、醫藥、食品、電子等工業技術領域，它們用于水純化、分離與回收利用。大多數高分子膜為非極性膜，表面與水無氫鍵作用，因此具有極強的疏水性。在進行水相分離時很容易吸附水中蛋白質、膠體粒子等疏水性物質而導致膜孔堵塞造成膜污染。膜污染是不可逆現象，它導致膜通量下降、分離效果差、縮短膜的使用壽命、限制了膜的應用范圍。

為了降低膜污染，一種途徑是改變其親水性。目前，對高分子分離膜親水改性的方法有膜表面改性和膜材料改性。前者致力于在膜表面引入極性基團以提高膜的親水性，后者致力于在膜材料中引入極性基團以從根本上改善膜的親水性。膜表面復合改性是指通過涂覆、界面聚合等方式在膜表面引入超薄活性皮層的過程。就分離膜的親水改性而言，往往是通過氫鍵、交聯等特殊的相互作用在其表面“覆蓋”一層親水性物質的過程。復合改性后的膜既具備化學穩定性、機械穩定性，又具備親水性表面，膜結構和膜性能都很理想。但通過復合改性在膜表面引入的“覆蓋”層容易因操作條件變化而被破壞，這是膜復合改性的不足之處。平均孔徑為0.45μm的PVDF商品疏水微孔膜經乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物/水/甲醇溶液含浸處理并干燥后，可改善該微孔膜表面的親水性，顯著提高膜的水通量。采用親水性高分子物質，如聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）等對膜表面進行“涂層”處理，也可獲得很好的復合改性效果。但是水溶性的高分子由于其溶解性易流失，所以這種涂覆不能獲得永久親水性。而單獨地在鑄膜液中加入親水性聚合物，也同樣會由于其水溶性在成膜和使用過程中快速流失。

因此永久性的親水性膜的改性技術是重要而有積極意義的，對提高膜的使用效率和降低使用成本具有重要意義。

在通常情況下，當膜材料電荷與被分離物料的溶質電荷相同時，由于同種電荷間的排斥作用，可顯著降低吸附污染。因而在膜表面引入荷電基團可使其在分離一些特定體系時具有較好的抗污染性。荷電基團的引入往往也使膜表面的親水性得以改善。

中國專利申請CN?201210068471.7提出一種原位聚合改性聚偏氟乙烯微孔膜的方法。該方法首先將聚偏氟乙烯溶解在磷酸三乙酯中，制成成膜前驅體溶液，在氮氣保護下將活性溶液加入成膜前驅體溶液中進行原位聚合反應，經脫泡、成型、凝固浴和水浴步驟成膜。

然而，該方法使用的原位聚合單體為甲基丙烯酸羥烷基酯類化合物，而此類化合物基本呈電中性，因此形成的聚合物改性膜只是增加了其親水性，但是膜表面不帶電，因此膜的選擇分離特性，特別是對無機鹽的截留性能欠缺。

【發明內容】

[發明要解決的問題]

本發明的目的是克服現有的親水荷電膜制備過程中分步改性的復雜性，通過原位聚合反應將具有特殊結構的聚丙烯酸酯類聚合物均勻地共混到成膜樹脂基體中，得到一種永久性的親水性膜，同時使親水性膜表面帶電，成為荷電膜，得到對帶電的無機鹽有一定的分離作用的、具有高水通量和高抗污染性能的親水荷電分離膜。

本發明的另一個目的是提供所述親水荷電分離膜的用途。

[技術方案]

本發明的原理是在鑄膜液中進行原位聚合將反應后的親水性聚合物均勻地共混到制膜樹脂基體中，利用浸入凝膠法將鑄膜液成膜制備出親水性荷電多孔分離膜。

本發明是通過下述方式實現的：

一種親水荷電分離膜的制備方法，該方法的步驟如下：

a、制膜液的制備：以重量份計，取7-19份制膜樹脂、60-90份溶劑、0.01-0.09份原位聚合引發劑、1-10份原位聚合單體和1-10份致孔劑混勻，在溫度50-99℃下進行原位聚合反應2-18小時，然后將反應物暴露在空氣中終止反應，得到均勻的制膜液；

b、脫泡處理：所述的均勻制膜液在室溫下靜置18-36小時，得到脫泡制膜液；

c、凝膠浴成型：所述脫泡制膜液注入凝膠浴中，在10-80℃下靜置0.5-1小時，得到經過相分離的膜；

d、水浴成型：所述經過相分離的膜浸入水浴中，在20-80℃下靜置1-3小時，得到親水荷電分離膜。

在本發明中，原位聚合反應時的下限溫度不應低于55℃，否則可能造成聚合反應不完全甚至反應不發生。而溫度過高可能會發生不必要的副反應，此外還會產生不必要的能耗，因此一般控制在99℃以內，使得原位聚合進行完全且不造成能源浪費。