[发明专利]一种生产高通量超滤膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超滤膜材料的生产方法，具体涉及一种基于聚醚砜的高通量超滤膜的生产方法。

背景技术

在国外，超滤膜主要应用于饮用水处理，我国则主要用于工业领域的废水回用，作为反渗透的预处理。目前超滤技术发展很快，膜品种越来越多，较大规模的工业应用逐日增加。在国内水工业市场，超滤技术已在电力、钢铁、化工等工业废水处理领域得到较多应用。随着经济社会发展，大规模废水处理工程将越来越多，为超滤膜技术开辟了广阔的市场空间。同时，随着国家和地方饮用水标准的修订以及新规范的出台，超滤技术势必被越来越多的自来水厂所采用。根据水利部《21世纪中国水供求》分析，2010年后我国将开始进入严重的缺水期，而水质污染也逐渐成为我国城市安全供水的最大障碍。城市生活污水处理和中水回用将成为解决未来城市水资源危机的有效途径之一。因此超滤膜在未来市政污水处理市场也将会具有广阔的市场空间。

人们为提高超滤膜在应用中的通量，在膜材料的研究和制备方面做了大量的工作。聚丙烯腈(PAN)是用来制备超滤膜的材料之一，现有聚丙烯腈超滤膜的通水量能达到200L/m²·h左右，但是聚丙烯腈本身具有强度不高，耐磨性和抗疲劳性差的缺点，因此在很多情况下使用寿命，需要经常性地维护、更换，而且使用环境的酸碱性要求较高。基于聚醚砜制成的超滤膜则具有耐酸碱性强，化学稳定性和热稳定性高，耐磨性和抗疲劳性强，使用寿命长等优点，但是目前聚醚砜超滤膜的通水量一般只能达到100L/m²·h左右，使得该类超滤膜的效率降低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于聚醚砜的高通量超滤膜的生产方法。

本发明所述的高通量超滤膜的生产方法，包括湿态聚醚砜超滤膜的制备、纳米二氧化锰的前处理分散、化学强制起孔、成膜等步骤。

一种高通量超滤膜的生产方法，包括如下步骤：

(1)湿态聚醚砜超滤膜的制备，将聚醚砜溶解到有机溶剂中，然后将致孔剂加入聚醚砜溶液中，有机溶剂与聚醚砜的质量比为(2-4)∶1，致孔剂与聚醚砜质量比为(1-5)∶10，于22-50℃下搅拌6-13min形成铸膜液，过滤除去未溶解的杂质，然后超声振荡脱去溶液中气泡，将铸膜液匀速涂在洁净、干燥的制膜板上，于空气中放置10-15s，以挥发部分溶剂，然后将制膜板置于水凝结浴中并浸泡10-20min形成湿态聚醚砜超滤膜；

(2)纳米二氧化锰的前处理分散，将颗粒尺度为20-60nm的纳米二氧化锰粉体按(1-2)∶1的比例与羧甲基纤维素混合后加入二次蒸馏水中，在室温下超声处理10-20min形成纳米二氧化锰胶体分散液；

(3)化学强制起孔，将步骤(1)中获得的湿态聚醚砜超滤膜从凝结浴中取出，置于步骤(2)中制成的纳米二氧化锰分散液中2-3h，随后将所述超滤膜取出后浸入过氧化氢溶液，过氧化氢浓度控制在1.5-2.5％wt的范围内，施加超声振荡5-10min，静置1-2小时，直至整个反应体系中再无气泡冒出；

(4)成膜，将经步骤(3)处理的湿态聚醚砜超滤膜取出，置于制膜板上用刮板或是滚轮倾轧，以使超滤膜的表面平整，再将其置于5％wt的盐酸溶液中浸泡1-2h，然后用40-50℃的温水反复清洗数次，最后再在乙醇溶液中浸泡0.5-1h，最后在45-55℃的温度下烘干。

其中，步骤(1)中所述的有机溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲亚砜中的一种或组合。

其中，步骤(1)中所述的聚醚砜的分子量为3万-10万道尔顿。

其中，步骤(1)中所述的致孔剂为哌嗪或氯化锂的一种。

其中，步骤(1)中所制得的湿态聚醚砜超滤膜厚度不超过0.2mm。

优选地，步骤(3)中过氧化氢的浓度为2％，施加超声振荡的强度为0.1-0.15w/cm²。

优选地，步骤(1)中致孔剂与聚醚砜的质量比为3∶10。