[发明专利]抗污染、高通量超滤膜及其制备方法和所用铸膜液

说明书

技术领域

本发明属于高分子分离膜技术领域，特别涉及一种抗污染、高通量超滤膜及其制备方法和所用铸膜液。

背景技术

超/微滤技术作为一种以压力为推动力的膜分离技术之一，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化，具有常温操作、过程无相变、能耗低、分离效率高等优点，目前在饮用水净化、石油化工、生物医药、食品、冶金等行业得到了广泛的应用。

聚醚砜是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，其突出的化学稳定性、热稳定性、优异的机械强度、尺寸稳定性和抗污染性，使得PES是一种优异的膜材料，已广泛应用于多孔膜的制备。

近年来对于PES膜成膜机理和成膜条件等进行了深入的研究，得到了许多不同结构的膜。但是实际使用过程中，由于膜在一定压力下长期运行会压实，导致膜通量衰减，且一定条件反洗后膜的通量恢复率低，导致使用周期短，膜更换频繁。目前市场上的PES超滤膜通量低且衰减快，易污染，极大的限制了PES膜的工业应用。

发明内容

 本发明解决了现有技术中PES超滤膜通量低且衰减快，易污染，的问题，在于提供一种通量高且稳定性好、反洗后通量恢复率高的抗污染、高通量超滤膜及其制备方法和所用铸膜液。

本发明的具体技术方案如下：

一种用于制备抗污染、高通量超滤膜的铸膜液，由下列组分按质量百分比配制而成：

聚醚砜                16-30%

互配致孔剂             1~6%

有机酸添加剂           0.5~5%

溶剂                  60~80%。

所述互配致孔剂由聚乙烯吡咯烷酮与醇按照质量比为2~5:1混合而成，所述醇选自聚乙二醇、乙二醇、甘油、异丙醇、正丁醇中的一种或两种以上任意比例混合；所述聚乙二醇优选为分子量为200、400、600的聚乙二醇。采用上述互配致孔剂有利于形成贯穿性好、分布均匀的指状孔。

所述有机酸添加剂选自柠檬酸、醋酸、苹果酸、草酸、水杨酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸中的一种或两种以上任意比例混合。通过加入有机酸可以调控指状孔壁的结晶形态，以及膜的表面孔径。   

所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。

一种抗污染、高通量超滤膜，采用上述述的铸膜液制备而成。

采用上述的铸膜液制备抗污染、高通量超滤膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将互配致孔剂、有机酸添加剂与溶剂混合后于20~40℃下超声波分散30-60min，得到溶液；

（2）将聚醚砜加入到溶液中，搅拌溶解，得到铸膜液；

（3）将铸膜液进行真空脱泡，静置6-24h后与无纺布一起置于一体式管式涂膜机或者平板涂覆机上，制成管式膜或者平板膜；

（4）将步骤（3）中制成的管式膜或者平板膜置于空气中，待溶剂挥发,后迅速浸入凝固浴中，转相形成管式超滤膜或者平板超滤膜。

    为了得到均匀稳定的铸膜液，步骤（2）中，将聚醚砜加入到溶液中，于60-80℃以200-400r/min的搅拌速度搅拌8h，然后升温至80-90℃搅拌2-5h，再降温到70-80℃搅拌6-10小时，得到铸膜液。

步骤（3）中，真空脱泡时间不宜太长，避免抽出添加剂醇和溶剂，破坏铸膜液的组成，优选的真空脱泡时间为30-60分钟，真空度为0.1MPa。

步骤（4）中，将管式膜或者平板膜置于25-35℃的空气中10~30秒，空气相对湿度为30~50%；此环境条件下使溶剂挥发，有利于调控膜的皮层形成，优化膜的通量和截留率。

步骤（4）中，所述凝固浴选自去离子水、醇溶液中的一种；所述醇选自乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种，醇溶液的质量浓度为10~40%；凝固浴的温度为20~35℃，浸泡时间为1~3天；以便将所制备膜中的溶剂充分置换出来。

    本发明所述的管式超滤膜是以无纺布支撑管做支撑体，其表面涂覆0.1~0.25um的分离膜；本发明所述的平板超滤膜是以聚酯无纺布为支撑体，表面涂覆0.1~0.25μm的分离膜。

    本发明所采用的一体式管式涂膜机和平板自动涂覆机均为现有的。