[發明專利]一種超濾膜、其制備方法及膜分離設備

有效

• 申請號: 201510550179.2
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105032213B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 曾凱;丁懷宇;李艷平;王呈祥;刁云濤;胡路
• 申請（專利權）人: 云南云天化股份有限公司
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，尤其涉及一種超濾膜、其制備方法及膜分離設備。

背景技術

膜分離技術是一種綠色高效的新型分離技術，超濾在水凈化、化工分離以及生物分離領域具有廣闊前景。超濾膜是一種應用廣泛的過濾介質，它能去除的物質包括生物分子、高分子聚合物、膠體物質，可實現回收、濃縮、萃取等工藝過程。超濾膜填裝密度大、裝置體積小、能耗低、使用操作方便等優點，被廣泛應用于生物、制藥、食品、化工、冶金及污水治理等行業領域。

聚偏氟乙烯(PVDF)超濾膜以其良好的耐腐蝕性、耐溶劑性和耐溫性以及易于制備等特點備受關注。在特種過濾領域，如食品分離，制藥分離行業，和水處理領域都有廣泛的應用。公開號為CN 101966432A的中國專利公開了一種水處理用大通量聚偏氟乙烯五孔纖維超濾膜及其制備方法，該專利將聚偏氟乙烯、甲基丙烯酸甲酯和熱塑性橡膠混合后進行紡絲，然后將紡絲得到的膜在水中浸泡，制備得到超濾膜。

該方法制得的聚偏氟乙烯超濾膜的機械強度較高，但是，通量較小，直接影響使用效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超濾膜及其制備方法，本發明提供的超濾膜具有較高的通量。

本發明提供一種超濾膜，由包括聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、添加劑和表面活性劑的原料組合物制膜形成；

所述添加劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、鋰鹽、C1～C6的醇、水、甲酸和乙酸乙酯中的一種或幾種；

所述聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、添加劑和表面活性劑的質量比為(10～20)：(0.5～5)：(1～10)：1。

優選的，所述超濾膜的孔隙率為60～90％；

所述超濾膜的孔徑為0.01～0.05μm。

優選的，所述聚酰亞胺的數均分子量為1～10萬。

優選的，所述表面活性劑包括羧酸鹽、硫酸鹽、季銨鹽和聚環氧乙烷衍生物。

優選的，所述聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、添加劑和表面活性劑的質量比為(15～25)：(1～4)：(2～8)：1。

本發明提供一種超濾膜的制備方法，包括以下步驟：

A)將聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、添加劑、表面活性劑和溶劑混合，形成均相溶液，所述添加劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、鋰鹽、C1～C6的醇、水、甲酸和乙酸乙酯中的一種或幾種，

所述聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、添加劑和表面活性劑的質量比為(10～20)：(0.5～5)：(1～10)：1；

B)將所述均相溶液進行紡絲，然后在恒溫恒濕的環境中進行冷凝，得到超濾膜半成品；

C)將所述超濾膜半成品進行固化，得到超濾膜。

優選的，所述步驟A)中混合的溫度為140～175℃；

所述混合在攪拌下進行，所述攪拌的時間為18～30小時。

優選的，所述溶劑包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、六甲基磷酸銨、四甲基尿、四氫呋喃和丙酮中的一種或幾種；

所述溶劑與聚偏氟乙烯的質量比為(70～80)：(10～20)。

優選的，所述步驟B)中冷凝的溫度為45～55℃；

所述冷凝的濕度為25～65％。

本發明提供一種膜分離設備，包括上述所述的超濾膜。

本發明提供了一種超濾膜，由包括聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、添加劑和表面活性劑的原料組合物制膜形成，所述添加劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、鋰鹽、C1～C6的醇、水、甲酸和乙酸乙酯中的一種或幾種；所述聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、添加劑和表面活性劑的質量比為(10～20)：(0.5～5)：(1～10)：1。本發明提供的超濾膜以聚偏氟乙烯為原料，添加了聚酰亞胺等添加劑，使得本發明中的超濾膜同時具有較高的通量和截留量，并且還具有較高的強度，提高了超濾膜的使用壽命，實驗結果表明，本發明提供的超濾膜在0.1MPa的透膜壓差下，純水通量高達490L·m^-2·h^-1，2000分子量的截留率為93％。

另外，本發明還提供了一種超濾膜的制備方法，該方法將紡絲的纖維通過一個恒溫恒濕的環境，成膜過程中，在不使孔結構發生改變和破壞的前提下，使纖維表面形成致密表皮層，對PVDF超濾膜進行增強的同時提高其截留率和通量。

附圖說明