[發明專利]一種醋酸纖維素濾膜的改性方法

有效

• 申請號: 201310535420.5
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103551055A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 楊嬌;吳立群
• 申請（專利權）人: 中國海誠工程科技股份有限公司
• 主分類號: B01D71/16
• 分類號: B01D71/16;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及到一種醋酸纖維素濾膜的改性方法，屬于膜分離技術領域。

背景技術

醋酸纖維素濾膜是由醋酸纖維素溶液經流延成膜、蒸發溶劑、相分離致孔及干燥等工藝制備而成，被廣泛應用在藥物分離、廢水處理、空氣凈化等領域。醋酸纖維素濾膜的平均孔徑一般在0.2～1.0μm，可對懸浮液中較大粒徑的顆粒直接過濾，也可作為廢水處理工藝中超濾、納濾和反滲透膜的前處理。醋酸纖維素濾膜的缺點在于不耐微生物腐蝕、不耐酸堿以及易被降解等缺點。

現已公布的CN1377727A以聚氨酯和醋酸纖維素共混制膜，含有較多量的末端氨基，具有較好的親水性，膜孔徑在0.3～2μm，孔隙率為70～80％。該共混膜用于廢水處理領域并不合適，一方面，濾膜孔徑較大，過濾精度較差；另一方面，濾膜機械強度較差，長時間使用時易破裂，同時，濾膜也不具備抗污染能力，使用時更換可能比較頻繁。ZL94115234.0涉及到一種荷電微孔濾膜的制備方法，采用普通的醋酸纖維素濾膜等微孔濾膜作基膜，以殼聚糖作荷電劑對基膜改性，制備帶正電荷的微孔濾膜，吸附過濾溶液中帶相反電荷的雜質，從而提高過濾效率。該方法只適應于特殊的廢水處理工藝，較難推廣。

通過對醋酸纖維素濾膜的改性，可進一步提高濾膜親水性和抗污染性能，減少微生物在濾膜表面和內部的繁殖，避免細小顆粒堵塞膜孔所造成的截留率降低，大幅改善濾膜反沖洗性能，同時提高濾膜機械強度和耐酸堿等特性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種醋酸纖維素濾膜的改性方法，以提高醋酸纖維素濾膜抗污染性能和機械強度等特性，改性后的醋酸纖維素濾膜與未改性的濾膜相比，親水性能增加，蛋白質吸附力低，易于清洗和反沖洗，且濾膜的截留率、化學穩定性和機械強度得到提高。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種醋酸纖維素濾膜的改性方法，其特征在于，具體步驟為：

第一步：將聚乙二醇和聚碳酸酯二元醇溶于丙酮溶劑中制備親水改性溶液；

第二步：將醋酸纖維素濾膜完全浸泡在親水改性溶液中充分潤濕，向親水改性溶液中依次加入交聯劑1，4-環己烷二異氰酸酯、催化劑二月桂酸二丁基錫，進行接枝反應；

第三步：將反應后的醋酸纖維素濾膜取出后自然瀝干，直至去掉濾膜中游離溶液為止，再加熱固化，完全干燥后制備出改性醋酸纖維素濾膜。

優選地，所述的第二步中的醋酸纖維素濾膜的厚度為100～140μm，平均孔徑為0.2～1.0μm，孔隙率為72～80％，ΔP=100KPa條件下，水通量為80～200ml·cm^-2·min^-1。

優選地，所述的第一步中的聚乙二醇的平均分子量為200～600；所述的聚碳酸酯二元醇的平均分子量為2000。

優選地，所述的第二步中的接枝反應溫度為80℃，反應時間為30min。

優選地，所述的第三步中的固化溫度為80～120℃，固化時間為0.5～2h。

優選地，所述的第一步中的聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇和丙酮以及第二步中的1，4-環己烷二異氰酸酯和二月桂酸二丁基錫的重量百分比分別為：

聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇、丙酮、1，4-環己烷二異氰酸酯和二月桂酸二丁基錫的重量百分比之和為100％。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

一、本發明所制備的改性醋酸纖維素濾膜的表面接枝聚乙二醇親水性基團，易與水分子形成氫鍵，當疏水物質接近親水性濾膜表面時，由于氫鍵的排斥作用，使得疏水物質較難污染濾膜，濾膜表面親水性越強，其抑制蛋白質等疏水物質污染的能力越高。因此，本發明提高濾膜親水性和抗污染性能，在廢水處理過程中，微生物和細菌等較難在濾膜表面著床生長，減少微生物在濾膜表面和內部的繁殖，避免細小顆粒堵塞膜孔所造成的截留率降低。

二、本發明所制備的改性醋酸纖維素濾膜較未改性時相比，化學穩定性和機械強度有較大提高，原因在于濾膜表面接枝的聚碳酸酯二元醇基團的分子內有多個極性較大的碳酸酯基，使得濾膜具有較好的耐溶劑、耐酸堿性能和抗菌性能，因其具有剛性結構，提高了改性醋酸纖維素濾膜的機械強度。

三、本發明所制備的改性醋酸纖維素濾膜表面發生界面接枝反應，引入納米級親水性基團，因此不會影濾膜孔隙率和孔徑，并且由于濾膜的親水效應，水通量增大，提高廢水過濾效率。

具體實施方式