[发明专利]一种超滤膜的亲水改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超滤膜的改性方法，尤其涉及一种采用亲水性高分子对商品超滤膜进行改性的方法。

背景技术

超滤膜经半个世纪的发展，无论从制膜材料、制膜工艺、膜元件结构等方面，都已经非常成熟，超滤膜技术也在各个领域得到了广泛的应用，但膜污染的问题仍显得比较突出，很多专家学者在解决膜污染的问题上做了大量的研究工作，大家公认增加膜表面的亲水性是提高膜抗污染性的一种非常有效的方法，其中包括利用亲水性好的材料直接制膜或对已有的商品化的超滤膜进行表面的亲水改性。

目前常用的对商品超滤膜进行亲水改性的方法有：

1)表面涂层法：将疏水膜的表面涂上一层亲水聚合物，然后进行热处理或化学处理使涂层固定。如K.Lang(Desalination 104(1996)185-196)等采用的流涎法、R.H.Li等(J.Membrane Sci.，105(1995)71-78)采用的旋涂法、F.R.Chen等(J.Membrane Sci.，109(1996)247-256)采用的浸泡法。但表面涂层法制得的亲水层厚且不均匀，纯水透量较低，而且亲水层与底膜的结合力较弱，在使用过程中，亲水层很容易流失。

2)表面接枝：在一定的条件下，在疏水膜表面引入亲水基团，来改变疏水膜的表面性质，如Hideyuki Yamagishi et al等(J.Membrane Sci.，109(1996)247-256)利用紫外辐射的方法在疏水膜的表面接枝甲基丙烯酸、或对PES膜进行磺化处理在疏水膜的表面引入磺酸根。表面接枝的方法局限性在于接枝的单体不易选择、反应的条件苛刻且成本较高。

3)其它方法：如D.L.CHO等(J.Appl.Polym.Sci.，47(1993)2185)采用等离子体聚合制备丙烯酸复合膜、L.E.S.Brink et al(J.Membrane Sci.，76(1993)281)采用的表面吸附法制备的复合膜等方法都存在着亲水性能难以持久等诸多的局限性。

发明内容

本发明是一种针对大多数材料制成的超滤多孔分离膜进行亲水改性的方法，将疏水性膜优异的分离性能与亲水性膜的亲水性能进行有机的结合，且亲水层与超滤膜结合牢固，不易流失。

本发明采用如下技术方案：

一种超滤膜的亲水改性方法，按如下步骤进行：

将洁净超滤膜置于过滤池中，将配置好的沉积液与固化剂混合均匀后立即通过送料泵输送至过滤池中，打开阀门B，引入气压，维持过滤池中压力0.1MPa，底膜上部溶液中的水份通过压力过滤经由过滤池底部的排水口排空，当底膜表面呈表观干燥无水状态时沉积过程结束，亲水性高分子聚合物由于超滤底膜的截留而沉积在膜的表面，20-90℃条件下固化5-30min；

所述沉积液为亲水性高分子聚合物溶于水中配置成浓度为1～10μg/ml的水溶液；所述亲水性高分子聚合物为聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；

所述固化剂在混合溶液中的质量浓度为0.5-2％；所述固化剂为能与聚乙烯醇分子上的官能团发生化学反应的双官能团或多官能团物质，如乙二醛、戊二醛、二异氰酸酯、二羰基化合物、过硫酸盐、过氧化物或肼；

所述亲水性高分子聚合物为聚乙烯醇时，固化剂为能与聚乙烯醇分子上的官能团发生化学反应的双官能团或多官能团物质，如戊二醛；所述亲水性高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮时，固化剂为过硫酸铵。

所述超滤膜材料为聚砜或聚醚砜。

在具体操作时，如图1所示，将配置好的沉积液与固化剂溶液混合均匀后立即通过送料泵输送至过滤池中，打开阀门B，引入气压，维持过滤池中压力0.1MPa左右，底膜上部的溶液中的水份通过压力过滤经由过滤池底部的排水口排空，当底膜表面呈表观干燥无水状态时沉积过程结束，亲水性高分子聚合物由于超滤底膜的截留而沉积在膜的表面，20-90℃条件下固化5-30min，以保证聚合物亲水层的充分固化。

本发明的突出特点在于在气压的作用下，将亲水性聚合物沉积在底膜的表面，同时通过选择聚合物的聚合度大小(亲水性聚合物分子量要略大于底膜的截留分子量)，可使少量亲水性聚合物进入到底膜大孔缺陷的内部，这不仅消除了底膜的大孔缺陷，同时进入到大孔缺陷内部的聚合物分子又相当于“铆钉”的作用，将表面亲水层与底膜牢固的结合在一起，使得改性后的超滤膜的亲水层在使用过程中不易流失，从而保证了改性后的超滤膜长期稳定的亲水性。