[发明专利]磺化聚醚砜/TiO2纳米复合超滤膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磺化聚醚砜/TiO₂纳米复合超滤膜制备方法。

背景技术

大多数工业污水经常规方法处理后远不能达到要求，需经深度处理后才能将污水中粒径在100μm以下的组分除掉，膜分离法是对工业污水进行深度处理的可行而有效的方法。膜分离法处理工业污水时，由于工业污水中物质大多数是疏水性物质，膜极易受到污染，在膜表面形成滤饼，甚至还会造成膜孔的堵塞。目前处理工业污水的膜主要是有机膜和无机膜。有机膜制备工艺简单，膜材料品种多，容易改性，柔韧性好，价格便宜，可制成各种形式的膜组件。但是，有机膜具有不耐高温、pH值适用范围窄、孔径分布宽、机械强度低、渗透率低、容易水解等缺点。随着材料科学的发展，几十年来，无机膜作为一项高新技术发展起来。无机膜具有耐高温、耐强酸、强碱和有机溶剂、耐微生物侵蚀、机械强度高、孔径分布窄等优点，但也存在着制膜工艺复杂(煅烧)、膜的重现性差、制备小孔径膜困难、质脆柔韧性差、成本高、制成的组件装配困难等缺点。用于工业污水处理的膜大部分需要是亲水的。聚砜类聚合物虽具有优秀的化学稳定性、耐热性与机械强度，但作为膜材料，由于本身的分子结构决定了它们的亲水性太差，令单一组分的聚砜类膜的膜滤速率低，抗污染能力差，影响其应用范围和使用寿命。因此聚砜类膜的改性主要集中在两个方面：一方面是膜材料亲水性的改善；另一方面就是对聚砜类膜表面的改性，譬如通过聚砜膜表面氟化使F和O添加到膜表面，从而增加了膜的亲水性、减少了表面憎水污染物的污染，且膜的选择性不受氟化的影响；采用紫外光辐射对聚砜膜进行了改性，将其用于BSA溶液的处理，发现BSA与膜表面因电性相斥作用使膜污染得到降低，改性膜滤速率4倍于未改性膜；采用辐照接枝方法将亲水性基团(聚)丙烯酸基团引入聚砜膜上，提高其亲水性，以期降低疏水性物质的吸附污染程度；利用短链双尾的阴离子表面活性剂对聚砜膜进行预处理以改变膜与蛋白质分子间的静电作用，表面活性剂对膜表面进行改性后，改善了膜表面的亲水性，可在一定时间内提高和改善膜的通量，但随时间的延长，表面活性剂逐渐脱落，通量下降；其它一些表面改性方法如等离子体照射、表面磺化等。这些方法都在一定程度上改善了聚砜类超滤膜的亲水性，提高了其抗污染能力，但是这些方法中有些制备工艺复杂，亲水性不易控制；有些方法成本高；有一些方法在提高聚砜类超滤膜亲水性同时可能降低其过滤性能等等。

CN1288776A(CN00125306.9)公开了磺化聚醚砜纳滤膜的制备方法，依次包括(1)铸膜液的配制和(2)相转化法成膜两个步骤，其特征在于，步骤(1)的铸膜液为磺化聚醚砜/溶剂/添加剂组成的三元铸膜液，所说的磺化聚醚砜；铸膜液中磺化聚醚砜的质量浓度为10％-40％；铸膜液中添加剂的质量浓度为0.5％-25％；所用溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、吗啡啉或四氢呋喃中的一种或一种以上；所用的添加剂为有机添加剂，包括聚乙烯吡咯啉酮、乙二醇甲醚、聚乙二醇或丙酮中的一种或一种以上；步骤(2)相转化法成膜是这样进行的：在铸膜室中将上述铸膜液浇注在玻璃板或膜板上，刮成薄膜，在相对湿度为40-70％、温度为20℃-50℃的条件下使溶剂蒸发，然后将玻璃板或膜板浸入温度为0℃-25℃凝胶浴中，凝胶0.5～40小时，使其凝胶成膜，再将滤膜放入温度为50℃-100℃的热水中热处理10～60分钟，即得所说的纳滤膜；所说的凝胶浴为水浴或含有添加剂的水浴，所说的添加剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、吗啡啉或四氢呋喃中的一种或一种以上，质量含量为0.5％-5％。

发明内容

为解决已有技术的上述问题，本发明具有高亲水性的磺化聚醚砜/TiO₂纳米复合超滤膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明磺化聚醚砜/TiO₂纳米复合超滤膜的制备方法，包括磺化聚醚砜的溶解、铸膜液的制备、涂膜、纳米TiO₂的前处理分散、纳米TiO₂在磺化聚醚砜膜表面自组装、复合超滤膜的后处理等步骤。

一种磺化聚醚砜/TiO₂纳米复合超滤膜的制备方法，包括如下步骤：