[发明专利]一种管式无机-有机复合微滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜技术领域，尤其涉及一种管式无机-有机复合微滤膜的制备方法。

背景技术

无机陶瓷微滤膜具有耐高温、耐腐蚀、易于清洗、使用寿命长的优点，其广泛应用于含油废水的处理、医药行业的过滤除菌、食品工业中有效成分的分离纯化等。但是，无机陶瓷微滤膜的制备过程中，一般通过固态粒子烧结方法或者溶胶-凝胶方法在无机陶瓷支撑体上涂敷上无机纳米粉体层(例如Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂等)，所使用的无机纳米粉体对颗粒尺寸分布要求较高，价格昂贵，再加上高温烧结过程，使得成品率不高，这些都增加了无机陶瓷微滤膜的成本，限制了其应用范围。由于有机聚合物膜具有分离选择性能高、品种多、制备简单、孔结构容易控制等优点，但其也存在不耐高温、化学稳定性差、不易清洗等缺点。因此，无机-有机复合膜可结合无机陶瓷膜和有机聚合物膜两者各自的优势，降低陶瓷微滤膜的制备成本，同时提高陶瓷微滤膜的分离选择性能。

目前，关于无机-有机复合微滤膜的研究主要集中在陶瓷基聚合物复合膜的制备方面。

爱思维尔出版社期刊Journal of Membrane Science(2009，330，246-258)介绍了一种陶瓷基醋酸纤维素复合膜的制备方法。当醋酸纤维素的浓度为2-4％时，制备的复合膜在微滤范围；当醋酸纤维素的浓度为6-8％时，制备的复合膜在超滤范围。然而，这种复合膜所用的支撑体为圆片状，直径为52.5mm，厚度4.5mm，表面孔径为560nm，孔隙率33％。在相同的有效过滤面积下，板式膜组件占地面积大，能耗高。

爱思维尔出版社期刊Desalination(2011，281，348–353)也介绍了一种陶瓷基醋酸纤维素复合膜的制备方法，所选用的支撑体是单通道、7通道、19通道的Al₂O₃陶瓷管。当醋酸纤维素的浓度为17％时，所制备的复合膜对废水中的总溶解固体和电导率的截留率可达18-35％，同时对一价无机盐离子的截留率为35-40％，对二价无机盐离子的截留率可达50％。然而这种复合膜所用的陶瓷管的孔径为1.2μm，制备方法是将膜液直接倾倒入支撑体内，当膜液的浓度较高时，这种方法很难实现膜液对支撑体的均匀涂覆，不利于大规模生产。

由此可见，目前无机-有机复合微滤膜的制备过程中所用的支撑体孔径在0.5-1.2μm之间，并且是直接在陶瓷微滤膜基础上进行涂敷，这无形中又增大了复合膜的制备成本，而且制备工艺不利于产业化。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低成本无机-有机复合微滤膜的制备方法，可以在温和条件下实现复合微滤膜的简单快捷制备，并降低了复合微滤膜的制备成本，同时提高了复合微滤膜的分离选择性能。

本发明提出的一种管式无机-有机复合微滤膜的制备方法，包括：

以无机陶瓷管作为支撑体；

以高玻璃化转变温度(Tg)的刚性有机聚合物作为中间层材料，通过减压涂覆和干法相转化在无机陶瓷管表面制成中间层膜；

以亲水性有机聚合物作为分离层材料，通过减压涂覆和干法相转化在中间层膜表面制成分离层膜；

将得到的复合层膜进行湿法相转化，制成所述管式无机-有机复合微滤膜。

其中，无机陶瓷管的材料至少包括Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂或SiO₂氧化物中的一种；

优选地，无机陶瓷管的构型为单通道或多通道，更优选地，多通道为七通道或十九通道；

优选地，无机陶瓷管的平均孔径为0.2-50μm，更优选地，无机陶瓷管的平均孔径为0.2-2μm，更优选地，无机陶瓷管的平均孔径为2-10μm，更优选地，无机陶瓷管的平均孔径为10-30μm，更优选地，无机陶瓷管的平均孔径为30-50μm。

其中，Tg≥200℃。

其中，高玻璃化转变温度(Tg)的刚性有机聚合物至少包括聚芳砜、聚醚砜、聚醚酮、酚酞基聚醚砜或酚酞基聚醚酮中的一种。

其中，将高玻璃化转变温度(Tg)的刚性有机聚合物溶解于溶剂中，配制成质量百分浓度为10-50％的膜液，通过减压涂覆和干法相转化在无机陶瓷管表面制成中间层膜；

优选地，中间膜液的质量百分浓度为20-40％，优选地，中间膜液的质量百分浓度为20-30％，优选地，中间膜液的质量百分浓度为30-40％；