[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于聚酰胺復(fù)合膜支撐的聚合物超濾膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011029643.0
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112191114B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周詩健;陸群;許瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 泰州禾益新材料科技有限公司
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/34;B01D71/36;B01D71/42;B01D71/50;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 南京禾祁專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32462
• 代理人: 黃天天

本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于聚酰胺復(fù)合膜支撐的聚合物超濾膜，所述聚合物超濾膜具有兩層結(jié)構(gòu)，所述兩層結(jié)構(gòu)包括與聚酰胺分離層相近的小孔結(jié)構(gòu)層和與小孔結(jié)構(gòu)層相鄰的大孔結(jié)構(gòu)層，所述小孔結(jié)構(gòu)層的孔徑約為5?20nm，所述大孔結(jié)構(gòu)層的孔徑約為50?500nm，所述小孔結(jié)構(gòu)層中摻雜有經(jīng)過脫鋁處理的硅鋁酸鹽分子篩。本發(fā)明對超濾支撐體進行改良，在保證水通量基礎(chǔ)上保證了水相單體在膜表面的鋪展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超濾膜，具體涉及一種應(yīng)用于聚酰胺復(fù)合膜支撐的聚合物超濾膜。

背景技術(shù)

超濾膜是介于微濾和納濾之間的一種膜，其應(yīng)用廣泛，例如廢水處理、蛋白質(zhì)分離等等，而其眾多用途中作為復(fù)合膜支撐體的用途較為特殊，在這個用途中其主要發(fā)揮支撐作用，并非主要發(fā)揮分離用途。而將超濾膜應(yīng)用于聚酰胺復(fù)合膜的支撐是常見的一種應(yīng)用，由于聚酰胺分離層需要在支撐層上先后接觸多元胺水溶液和多元酰氯有機溶液，因此其對超濾膜具有獨特的要求，其一是要求超濾膜表面平整度要高，其二是要求超濾膜表面具有一定的親水能力。為此，現(xiàn)有技術(shù)存在多種方式改善作為支撐體的超模的親水性，其中一種是摻雜無機顆粒。而分子篩是常見的一種用于摻雜的無機顆粒，且硅鋁酸鹽微孔分子篩具有較高的親水性，但是申請人在研究中發(fā)現(xiàn)，采用硅鋁酸鹽分子篩，特別是硅鋁比低于10的分子篩摻雜在支撐體中時，其在水相單體水溶解接觸過程中極易容易發(fā)生水吸附擴展，導(dǎo)致成膜困難。而且，微孔分子篩聚規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，其孔徑小于1nm，其對于液態(tài)水分子篩吸附來說偏小，弱于介孔分子篩。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明對現(xiàn)有的應(yīng)用于聚酰胺復(fù)合膜支撐的聚合物超濾膜進行改良，以獲得利于水相單體鋪展界面聚合。

對此，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于聚酰胺復(fù)合膜支撐的聚合物超濾膜，其特征在于聚合物超濾膜具有兩層結(jié)構(gòu)，所述兩層結(jié)構(gòu)包括與聚酰胺分離層相近的小孔結(jié)構(gòu)層和與小孔支撐層相鄰的大孔結(jié)構(gòu)層，所述小孔結(jié)構(gòu)層的孔徑約為5-20nm，所述大孔結(jié)構(gòu)層的孔徑約為50-500nm，所述小孔結(jié)構(gòu)層中摻雜有經(jīng)過脫鋁處理的硅鋁酸鹽分子篩。

所述脫鋁處理是在將包含硅鋁酸鹽分子篩的支撐層經(jīng)過酸浸泡處理。

所述聚合物超濾膜材質(zhì)為聚醚砜、聚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯中的一種。

所述硅鋁酸鹽分子篩為微孔分子篩，優(yōu)選NaA、NaY、ZSM-5中的一種或多種。

所述硅鋁酸鹽分子篩孔徑為10-80nm，硅鋁比大于5。

所述的酸為鹽酸、硫酸、草酸、磷酸、檸檬酸中的一種、

所述的大孔結(jié)構(gòu)層鑄膜液中包含碳酸鈣，通過酸處理形成大孔結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供了一種制備應(yīng)用于聚酰胺復(fù)合膜支撐的聚合物超濾膜的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將聚合物、成孔劑、硅鋁酸鹽分子篩和溶劑混合，在加熱條件下攪拌均勻，并靜置脫泡形成小孔結(jié)構(gòu)層鑄膜液；將聚合物、溶劑和碳酸鈣粒子混合，在加熱條件下攪拌均勻，并靜置脫泡形成大孔結(jié)構(gòu)層鑄膜液；所述小孔結(jié)構(gòu)層鑄膜液中聚合物含量為10-30wt％，成孔劑的含量為0.3-2wt％，硅鋁酸鹽分子篩含量為0.2-1wt％，余量為溶劑；所述大孔結(jié)構(gòu)層鑄膜液中聚合物的含量為10-30wt％，碳酸鈣粒子的含量為2-5wt％，余量為溶劑。

(2)將小孔結(jié)構(gòu)層鑄膜液均勻刮在玻璃板上，并在凝固浴中相轉(zhuǎn)化成小孔結(jié)構(gòu)層；將其從凝固浴中取出，繼續(xù)將大孔結(jié)構(gòu)層鑄膜液刮在上述小孔結(jié)構(gòu)層上，并在凝固浴中相轉(zhuǎn)化成大孔結(jié)構(gòu)層從而形成超濾膜初膜；

(3)將超濾膜初膜浸泡在0.02-0.2mol/L的酸溶液中以將硅鋁酸鹽分子篩脫鋁，并烘干得到聚合物超濾膜。

所述的成孔劑為氯化鋰。