[发明专利]一种亲水性聚醚砜微滤膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微滤膜的制造方法，具体来讲是一种亲水性聚醚砜微滤膜的制造方法,该微滤膜应用于膜生物反应器。

背景技术

    与传统的分离技术，如蒸发、萃取、混凝、离子交换等相比，膜分离技术由于无相变化、在常温下即可操作，且能耗低，运行费用小，因此应用越来越广泛。

    膜生物反应器是集生物处理和膜分离为一体的高效生物处理技术，具有以下特点：(1)结构紧凑、占地面积小；(2)处理效率高，出水水质好，从根本上解决了污泥膨胀问题；(3)容积负荷高，抗冲击负荷能力强；(4) 剩余污泥产生量少，减少了污泥处理的工作量和费用；( 5) 设备自动化程度高。膜生物反应器已成功应用于大、中、小型污水处理系统。但是膜污染限制了膜生物反应器技术的推广应用，膜污染导致通量下降快，而维持通量导致能耗的增加；膜污染问题大大影响了膜生物反应器系统的稳定运行，导致膜的清洗和更换频率增高，使膜生物反应器系统的运行成本增加，限制了膜生物反应器技术的推广应用。

    由于膜污染引起的膜通量的下降和分离性能的下降是膜技术面临的最严重的问题。通常，膜污染分为有机污染、无机污染和生物污染等。由于生物膜造成的污染被认为是实际应用中危害最大的一类膜污染。生物膜的形成主要是由细菌在膜表面的粘附、胞外聚合物、细菌生长和繁殖引起的。而最初的“粘附”在生物污染中起到关键性的作用。因此，目前大部分的抗污染膜材料的研究也都集中于膜表面的修饰和改性上。通常认为，增加膜表面的亲水性能能够有效减小细菌的吸附。增加膜表面亲水性的方法主要有：（1）通过与亲水性材料共混；如CN1016489112B通过将亲水性聚丙烯腈膜材料与聚醚砜膜材料共混，获得亲水性；通过添加亲水性添加剂的方法，如添加聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇；（2）将亲水性聚合物涂覆到膜表面，通过交联反应，亲水性聚合物接枝到膜表面；（3）将疏水性的聚醚砜膜材料进行低温等离子体或氧化剂表面处理；如CN101068612A将润湿的疏水性的聚醚砜膜置于过硫酸铵、过氧化氢、次氯酸、臭氧、重铬酸钾等氧化剂溶液中，然后在一定温度下加热足够的时间。（4）将原料聚醚砜磺化，获得磺化聚醚砜，以磺化聚醚砜制膜，并在磺化聚醚砜膜的基础上改性获得亲水性膜。 

    但上述方法的缺点在于，为了达到期待的亲水效果，加入的亲水性添加剂的量通常都较多，中国专利CN1016489112B表明与PES在溶液中共混的亲水性聚丙烯腈的量是聚醚砜重量的25%；膜中大量添加剂的存在（PES的量相应减少）会降低PES膜的重要性质（如在酸性和碱性介质中的高稳定性，机械强度和热稳定性等。膜表面低温等离子处理和膜表面化学氧化处理需要附加的设备，有时会对膜造成损伤，用于该工艺的技术和设备还需要进一步研发。聚醚砜磺化反应条件苛刻，难以稳定进行，磺化聚醚砜成本较高，是聚醚砜原料成本的2～10倍。

    因此，需要开发相对工艺简单、可靠的用于制备亲水性聚醚砜膜的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种亲水效果好、通量大且成本低廉的亲水性聚醚砜微滤膜的制造方法。

本发明解决以上技术问题的技术方案：

一种亲水性聚醚砜微滤膜的制造方法，包括如下步骤：

步骤一，原材料及组成：重量百分比，

聚醚砜                                 9-20%

有机溶剂                              20-80%

非溶剂                                 5-50%

表面活性剂                          1-5%

添加剂                                 5-25%

亲水性纳米粒子，粒径为10-200nm        0.1-15%

将上述组分混合均匀成铸膜液；

步骤二，将步骤一中的铸膜液刮制成厚度为0.2-0.4mm的液膜；

步骤三，将步骤二中的液膜在空气中室温蒸发6-60s；

步骤四，将步骤三中的液膜浸入凝固浴中进行相转化完成制造。

本发明进一步限定的技术方案为：

进一步的，步骤一中，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮，它们单独使用或混合使用。

进一步的，步骤一中，非溶剂为相对分子质量为400-20000的聚乙二醇。