[發明專利]一種超濾膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211057359.3
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115400596A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 余明;高婷婷;俞輝;霍彥強;鄭軍妹
• 申請（專利權）人: 寧波方太廚具有限公司
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D67/00;B01D69/08;C02F1/44
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 張云燕;余化鵬

本發明公開了一種超濾膜及其制備方法和應用。所述制備方法包括如下步驟：抽濾聚合物納米纖維膜與酸溶液或者堿溶液的混合物，其中，所述聚合物納米纖維膜發生溶脹，干燥，即得超濾膜；所述抽濾的壓強為0.2～0.6MPa；所述酸溶液的pH值為4.8～6.5；所述堿溶液的pH值為8.5～10。本發明提供的超濾膜的制備方法步驟簡單、成本低廉，并且制得的超濾膜結構穩定，可以實現對大多數大分子的有效截留以及通量高的優異效果。

技術領域

本發明涉及一種超濾膜及其制備方法和應用。

背景技術

超濾膜技術是一種高效的分離技術，額定孔徑在0.001～0.02微米的微孔過濾膜，在膜的一側施加壓力時，大分子物質被截留下來，小分子物質通過。根據孔徑不同可以將膜分為微濾(0.1～1μm)、超濾(1～100nm)、納濾(1～2nm)以及反滲透。

目前制備超濾膜的方法主要為相轉化法，其制備的超濾膜存在孔隙率低(表面孔隙率20～30％，體積孔隙率50％左右)，而且有死端，導致通量較小。靜電紡絲制備的納米纖維因其較高的孔隙率(80％以上)，良好的孔道連通性，將其用于超濾對通量有很大的提升，但是目前受限于技術的限制，很難直接紡出孔徑小于100nm的超濾膜，需要對靜電紡絲得到的膜進行相應的后處理才能得到。

現有技術中后處理的方式是將一些親水性的物質(如PVA、殼聚糖、纖維素等)進行溶解或分散，然后通過一定的手段(刮涂、噴涂、抽濾等)整理到納米纖維膜表面，然后讓溶劑揮發從而形成較薄的致密功能層，從而實現大通量超濾膜的制備。但是該方法存在處理過程中親水性物質(如殼聚糖、纖維素)較難溶解或者分散；表面整理的過程不易控制，溶液易發生過度滲透導致堵孔，從而影響通量；功能層和基材容易發生剝離，進而限制了其應用；親水性物質容易發生溶解或溶脹，進而導致超濾膜失效等缺陷；而且其處理過程非常復雜，不易控制，且制得的超濾膜結構不穩定，嚴重限制了超濾膜在水凈化處理領域的應用。

發明內容

本發明為了克服現有技術中靜電紡絲制備超濾膜時，過程復雜繁瑣不易控制，需要進行后處理形成功能層與基材結合才能形成超濾膜的缺陷，提供了一種超濾膜及其制備方法和應用。本發明提供的超濾膜的制備方法步驟簡單、成本低廉，并且制得的超濾膜結構穩定，可以實現對大多數大分子的有效截留以及通量高的優異效果。

在本發明中，發明人經研究發現通過用酸堿溶液處理以及抽濾的方法對聚合物納米纖維膜進行整理，可使得聚合物納米纖維發生溶脹，進而縮小孔徑；通過調整抽濾的壓力，來控制溶脹程度，進而控制孔徑。經過不斷試驗，得到本發明的技術方案，在本發明的條件下進行抽濾，可有效避免聚合物納米纖維膜長時間與酸溶液或者堿溶液接觸，導致的過度溶脹，從而避免孔完全被堵住，影響超濾效果和通量；以及在本發明的pH值的范圍內處理，可保證對水中蛋白質等大分子的有效截留，保證了良好的截留效果。

本發明提供了一種超濾膜的制備方法，其包括如下步驟：

抽濾聚合物納米纖維膜與酸溶液或者堿溶液的混合物，其中，所述聚合物納米纖維膜發生溶脹，干燥，即得超濾膜；

所述抽濾的壓強為0.2～0.6MPa；

所述酸溶液的pH值為4.8～6.5；

所述堿溶液的pH值為8.5～10。

本發明中，所述聚合物納米纖維膜使用的聚合物可為本領域常規，能在酸溶液或堿溶液中發生溶脹即可。所述聚合物較佳地為聚氨酯(PU)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一種或多種。

本發明中，所述聚合物納米纖維膜使用的聚合物的分子量可為8～20W，較佳地為10～18W，例如13W或15W。

本發明中，所述酸溶液可為本領域常規使用的酸溶液。所述酸溶液較佳地為強酸溶液，更佳地為鹽酸溶液、硫酸溶液和硝酸溶液中的一種或多種。