[發明專利]一種有機超濾膜的制備方法

有效

• 申請號: 202110366400.4
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN112999875B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 王俊;陳亞妮;陳忠杰;鄭世發
• 申請（專利權）人: 廈門世脈科技有限公司
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D67/00;B01D71/48;C02F1/44
• 代理公司: 廈門律嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 35225
• 代理人: 張輝;溫潔

本發明公開了一種有機超濾膜的制備方法，屬于水處理有機膜技術領域，一種有機超濾膜的制備方法，包括以下步驟：S1：制備基膜，S2：植入樹狀聚酯，經超聲震蕩后使樹狀聚酯的根部植入有機基膜的膜孔內，樹狀聚酯表面含官能團的部分覆蓋于有機基膜表面形成聚酯層，S3：后處理，把混有稀釋劑的交聯劑噴灑在樹狀聚酯官能團表面，樹狀聚酯官能團在加熱條件下和交聯劑發生交聯反應，形成分離層，晾干即可得到親水抗污染的有機超濾膜。本發明的有機超濾膜的制備方法，制備出的有機膜分離效果好、通量穩定永不衰減、可以干態保存，截留率高。

技術領域

本發明屬于水處理有機膜技術領域，尤其涉及一種有機超濾膜的制備方法。

背景技術

膜分離技術已經廣泛應用于水處理諸多領域，其中超濾膜因其較高的分離效率和簡單方便的工藝在水處理中扮演重要角色。超濾膜不僅可完全去除水中肉眼可見的污染物（如泥沙、鐵銹等），而且可去除水中大部分肉眼不可見的污染物（如細菌、病毒、有機物等），因此被廣泛應用于城市和農村的自來水廠改造、公共場所和生活小區的污水處理、海水淡化的預處理等領域。

根據膜材料的不同，可將超濾膜分為有機膜和無機膜兩類，由于有機膜材料廉價易得、加工方便、種類繁多、性能優越等諸多優勢，廣泛應用于各種膜產品的研發和生產中。有機膜材料主要是有機高分子聚合物，市場上通用的高分子膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)等，使用這類材料制備超濾膜工藝簡單、成本低，膜截留率高、分離效果好、易于維護和清洗，但這些高分子膜材料本身都是疏水材料，表面能很低，膜材料的疏水性不僅會導致膜在使用過程中跨膜壓差增高，增加膜分離運行過程的能耗，還會導致污染物在膜表面的吸附，堵塞膜孔，造成膜污染，膜污染嚴重時會導致膜無法運行，為了解決這個問題，十分必要對超濾膜進行親水化抗污染改性。

樹狀支化分子是一類高度支化的三維大分子，從核心分子出發，不斷地向外重復支化生長而得到的結構類似于樹狀的大分子，既核心經過分支長到一定長度后以分成兩個分枝，兩個分支再次支化生長變成四個分支，如此重復進行，直到長得如此稠密以致于長成樹叢一樣，每支化分支一次，其代數加1，代數越高，支化度越高。與線性聚合物相比，它具有高度支化的結構，帶有大量的末端官能團便于進行化學反應，分子鏈不易纏結便于分散成單個大分子，具有較高的分子內空腔結構和較低的熔體或溶液粘度便于規則沉積在物體表面和孔隙中。樹狀大分子由于獨特的物理化學特性和豐富的種類，已經在諸多領域廣泛應用，但在膜分離領域，應用還比較少，這是因為以前為了獲得精確的分子結構，人們往往采用逐步重復的方法合成樹狀大分子，過程非常繁瑣，因而成本較高，只在個別附加值高的領域應用，例如作為油墨分散劑、合成納米催化劑、藥物載體等。超支化聚合物介于樹狀大分子和線性聚合物之間，雖然不具有樹狀大分子那樣規整的幾何構型，但性質卻與樹狀大分子有很多相似之處，而且制備過程不需要嚴格分離純化，產率高，成本較低。為了將樹狀大分子優異的性能應用到膜領域，提升膜的性能，許多人采用與樹狀大分子結構類似，但成本低廉的超支化大分子對膜及膜材料進行改性，并取得了良好的效果。專利CN 103263858 A公開了一種水相中一步法制備交聯超支化聚合物復合納濾膜的方法，該方法采用水解后的聚丙烯腈超濾膜作為基膜，一交聯超支化聚合物作為分離層，通過反應一步制成復合納濾膜，該膜對染料的鹽有較好的分離效果且在較低的操作壓力下仍具有較高的通量。專利CN104069749 A公開了一種超支化聚合物聚酰胺復合反滲透膜及其制備方法，該復合反滲透膜是在多孔支撐層上以端氨基超支化聚合物和線性多元胺混合溶液與芳香族酰氯有機溶液進行界面聚合制成的，該膜通量大，脫鹽率高，性能優異。專利CN 101954251 A和專利CN101961612 A分別公開一種利用超支化聚合物對平板膜和中空纖維膜進行親水改性的方法，該方法先通過紫外輻照的方式把馬來酸酐鍵合到平板膜和總控纖維膜表面，然后通過酯化反應將末端帶有羥基或氨基的超支化聚合物通過共價鍵固載到膜表面，有效的改善了平板膜和中空纖維膜的親水性和抗污染性。專利CN 103962011 A公開了一種疏水分離膜表面接枝超支化PEG改善其抗污染性能的方法，該方法先將疏水分離膜至于等離子體處理裝置中進行等離子體放電處理，然后將表面接枝超支化PEG，該方法能把PVDF膜表面接觸角降低到70°以下，顯著提升膜的抗污染性能。超支化聚合物雖能提升分離膜的性能，但它沒有像樹狀大分子一樣完美的對稱結構，相比樹狀大分子，它自身存在著結構缺陷，這種缺陷導致它應用到膜分離領域，達不到樹狀大分子同樣的效果，例如：具有近球形結構樹狀大分子，分子剛性比較好，用來對超濾膜進行親水化改性，膜可以使用一定溫度的高溫處理而其它性能不受影響，同樣方法采用超支化聚合物，膜在經歷高溫處理或沒有保護液干燥的情況下，通量損失嚴重，這是因為超支化聚合物的剛性不如近球形樹狀大分子，不能抑制有機高分子膜材料在高溫或干燥狀態下的收縮。