[發明專利]一種納米BN改性超濾膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410384466.6
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104084061A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 馬軍;鐘翔燕;王盼盼;孫志強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/30;B01D71/34;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種改性超濾膜的方法。

背景技術

膜分離技術是當今進行飲用水深度凈化，保障水質安全的重要新技術。由于其過濾效果好、能耗低、無相變、操作簡便，在給水凈化、中水回用、廢水處理等領域得到越來越廣泛的應用。以超濾膜為核心的水處理工藝已經發展成為第三代飲用水凈化工藝，它與其它技術的組合工藝可以有效地對微污染水源進行處理,生產優質的飲用水。

目前常用的膜材料有聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。聚砜(PSF)類膜有板式膜和中空纖維膜。中空纖維膜具有裝填密度高、比表面積大、耐壓性能好、膜組件結構簡單等優點；但是強度較低、剛性差、易變形，嚴重的還會產生破孔、斷絲等現象。聚醚砜(PES)是一種重要的成膜材料，聚醚砜所形成的超濾膜具有物理和化學穩定性好，成膜特性優良，價廉易得等優點。但是聚醚砜由于本身具有較多的疏水性基團，因此所形成的膜疏水性強，在過濾水介質物料時，容易造成嚴重的膜污染，造成分離效率下降。聚氯乙烯(PVC)是一種廣泛應用的合成樹脂材料，它有如下優點：耐酸堿性強，耐有機溶劑，來源廣泛，成本低。但聚氯乙烯也有缺陷，其一是性脆，所耐受的橫向沖擊力和縱向拉伸力有限，這在一定程度上限制了其應用，其二是疏水性，作膜材料用于過濾時，由于疏水性很容易被污堵。聚偏氟乙烯(PVDF)是一種半結晶材料，具有優良的化學穩定性、熱穩定性和易成膜等優點，但由于PVDF的表面能低，疏水性強，制備出來的膜親水性差，膜容易吸附有機溶質而被污染。

這些材料制備的超濾膜均存在強度不高，親水性差，過濾速度較低，能承受的沖擊力和抗拉伸能力都不夠理想的問題。雖然增大聚合物含量或者膜的厚度可以提高膜強度，但是膜的截留分子量和透過性能會受到很大影響。為此有必要開發出一種高強度、親水性的超濾膜。

增強超濾膜的機械強度是在實際工業生產中尤為重要的，因為機械強度決定了膜以及由膜形成的膜組件的使用壽命，在實際使用中，很多膜系統和膜組件的失效不是由于膜微觀過濾性能的失效造成的，而是由于膜片宏觀上出現機械破損，從而造成膜組件過濾性能的失效。因此提高膜片的機械性能對增加膜組件性能尤為重要。

對超濾膜的親水性改性方法主要有共混改性、表面改性和化學改性等。表面改性其作用主要發生在膜表面，耐久性得不到保證，化學改性工藝復雜、實施困難；而共混改性的方法相比這兩者來說，容易操作而且能改善材料的根本性能。在聚合物基體中加入少量無機納米粒子已成為改善其材料性能的一種重要方法，它既保持了有機物的柔韌性和低成本，又具有無機物的化學穩定性和高機械強度，同時兩者間還會產生很強的界面作用，從而使聚合物的性能得到提高，呈現出不同于一般復合材料的力學、熱學、浸潤性等。

傳統制備的超濾膜機械強度不高，運行時膜容易壓裂，造成截留率急劇下降。直接添加無機納米粒子配制鑄膜液時，納米粒子容易發生團聚，大大降低其尺寸效應，造成制備出的超濾膜親水性改善效果不好，并且團聚后的納米顆粒容易堵塞膜孔降低水通量。

發明內容

本發明的目的是要解決現有無機納米粒子改性超濾膜的方法存在納米粒子容易發生團聚，所制備的超濾膜親水效果差，納米顆粒易堵塞膜孔降低了水通量，耐久性差和化學改性工藝復雜的問題，而提供一種納米BN改性超濾膜的制備方法。

一種納米BN改性超濾膜的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、制備鑄膜液：首先按重量份數稱取10份～20份高聚物、0.4份～2份致孔劑、80份～100份納米BN懸浮液和5份～30份分散溶劑；然后將稱取的10份～20份高聚物、0.4份～2份致孔劑、80份～100份納米BN懸浮液和5份～30份分散溶劑在溫度為50℃～80℃和攪拌速度為400r/min～500r/min的條件下攪拌6h～12h，再放入溫度為25℃～40℃的真空干燥箱中靜置脫泡2h～4h，得到鑄膜液；

二、澆鑄、成膜：在溫度為20℃～25℃和濕度為70％～80％的條件下將鑄膜液澆鑄在潔凈的玻璃基板上，澆鑄過程中使用刮膜機在澆鑄后的玻璃基板上進行刮膜，得到含有厚度為0.2mm～0.3mm的鑄膜液的玻璃基板；將含有厚度為0.2mm～0.3mm的鑄膜液的玻璃基板在空氣中揮發10s～20s，再浸入到凝固浴中浸泡12h～24h，得到脫落后的超濾膜；

三、清洗：使用蒸餾水對脫落后的超濾膜進行清洗3次～5次，保存在蒸餾水中，得到納米BN改性超濾膜；

步驟一中所述的納米BN懸浮液的制備方法，具體是按以下步驟完成的：