[發明專利]一種耐酸堿納濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201610057958.3
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105688690A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 謝全靈;洪專;易瑞灶
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第三海洋研究所
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D67/00
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 渠述華

技術領域

本發明涉及一種耐酸堿納濾膜及其制備方法，屬于膜分離技術領域。

背景技術

納濾是一種介于超濾和反滲透之間帶電荷的納米級分離膜，對應截留分子量范圍為150~1000Da，可以有效截留大分子有機物、重金屬離子、二價離子等，同時具有高通量、操作壓力和投資成本相對較低等優點，廣泛應用于水處理、海水淡化、生物制藥、食品、化工等行業。目前納濾膜的制備方法主要包括界面聚合法、浸沒沉淀相轉化法、荷電化法等，其中界面聚合法是現有商品化納濾膜最主要的生產方法。與界面聚合法相比，浸沒沉淀相轉化法的操作簡單，易于實現工業化。

聚醚砜（polyethersulfone，PES）材料具有化學穩定性好、機械性能優良、成膜性能優異等特點，常用作制備非對稱超濾膜以及納濾膜的基膜。但PES的親水性較差，容易吸附蛋白等物質造成膜污染。因此，為了增強PES膜抗污染性，提高PES膜通量，通常需要對PES膜進行親水改性。PES膜的親水改性方法可以分為物理改性和化學改性。物理改性又包括共混改性和表面涂覆改性；化學改性包括等離子接枝改性，輻照接枝改性，表面化學反應等。與化學改性相比，物理改性具有條件溫和、操作簡便的優點。而與表面改性相比，共混改性可以實現成膜與親水改性同步完成：在成膜過程中，添加的親水性物質會遷移到膜表面或者膜孔內壁，使膜與水接觸面的親水性得到提高；由于親水改性過程與成膜過程在一步完成，膜的性能能夠保持穩定。目前可以與PES共混，提高其親水性的材料主要有高分子有機物、兩親性有機化合物及納米材料等。

石墨烯為sp²雜化碳原子形成的蜂窩狀的單分子層二維網絡結構碳納米材料，其獨有的片狀結構、機械性能強、比表面積大、抗生物性能好等特性，使其在分離膜領域得到廣泛的關注。氧化石墨烯及功能化石墨烯（磺化石墨烯、磺化氧化石墨烯、羧基化氧化石墨烯等）也具有單層碳原子的二維網絡結構。與石墨烯不同的是，在氧化石墨烯及功能化石墨烯表面分布著包括羥基、環氧基、羰基、羧基或磺酸基等在內的大量的極性含氧官能團，表現出良好的親水性、分散性，以及與聚合物的兼容性等，使其在膜分離領域更受青睞。目前對氧化石墨烯的研究主要集中在超濾膜改性方面，還未涉及耐酸堿納濾膜改性方面。因此，將氧化石墨烯及功能化石墨烯與聚醚砜共混，通過浸沒沉淀相轉化法制備一種耐酸堿納濾膜，對于耐酸堿納濾膜的規模化應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐酸堿納濾膜及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明的解決方案是：

一種耐酸堿納濾膜，其鑄膜液包括以質量百分比計的以下組分：（1）聚醚砜濃度為20～35％；（2）改性材料濃度為0.05～3％；（3）制孔劑濃度為1～5％；（4）非溶劑濃度為0～30%；（5）余量為溶劑。

所述的改性材料是選自氧化石墨烯、磺化石墨烯、磺化氧化石墨烯、羧基化氧化石墨烯中的至少一種。

所述的制孔劑是選自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化鋰、二氧化硅中的至少一種。

所述的非溶劑是選自乙醇、丙酮、水中的至少一種。

所述的溶劑是選自N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中的至少一種。

如上所述的一種耐酸堿納濾膜的制備方法，其包括以下制備步驟：

1）配制鑄膜液：首先采用超聲方法將改性材料均勻地分散在溶劑和非溶劑的混合體系中，然后加入聚醚砜和制孔劑，再經過攪拌溶解與脫泡完全后，得到均勻的鑄膜液。

2）浸沒沉淀相轉化成膜：步驟1）制得的鑄膜液經平板刮膜機均勻地涂覆在無紡布基材上，然后進入凝膠浴，通過與非溶劑充分交換，完成相轉化成膜。

所述步驟1）中超聲方法的超聲時間為0.5~6h；所述鑄膜液的攪拌溫度為20～70℃；所述鑄膜液的脫泡溫度為20～40℃。

所述步驟2）中凝膠浴為乙醇-水溶液體系，乙醇-水溶液中乙醇的質量分數為0～20％，凝膠浴溫度為5～50℃；涂膜過程中的環境溫度為10～40℃，環境濕度為30～70％；干程為0～80cm；刮膜速率為1～5m/min；含無紡布基材的膜厚度為0.15～0.28mm。