[发明专利]一种新型持久亲水性聚砜超滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离领域，更具体地涉及一种新型持久亲水性聚砜超滤膜的制备方法。

背景技术

膜技术是二十一世纪具有广阔的应用前景的一项分离新技术，它具有在常温下操作，无相变，能耗低，污染小等特点。随着膜技术在化工、医药、食品饮料和环保等领域的应用日益广泛，市场对亲水性持久、抗污染性优异和渗透通量高的超滤膜产品需要也越来越多。

常见的超滤膜材料如聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯等均为疏水性聚合物。疏水的超滤膜在使用过程中容易沉积污染物，导致抗污染性差，清洗频率高。而亲水性优异的超滤膜则具有通量高、抗污染性良好，清洗频率低等优点。传统方法制备的超滤膜采用添加亲水性聚合物、添加亲水性无机纳米颗粒、辐射接枝亲水性聚合物以及浸泡亲水性化学试剂等方法来提高超滤膜的亲水性。但是上述方法存在一定的不足，比如添加聚乙烯吡咯酮，聚乙二醇等亲水性聚合物的超滤膜，在使用过程中亲水性聚合物逐渐流失，超滤膜的亲水性逐渐下降。亲水性无机纳米粒子存在分散困难，易聚集的特点，实际亲水性改善效果有限。辐射接枝的方法将对超滤膜本体材料产生一定的损伤，不利于超滤膜长期使用。采用浸泡亲水性化学试剂，比如甘油，乙醇等物质的方法，所获得是暂时性的亲水改善，超滤膜在长时间使用过程中将逐渐恢复原状。

专利CN105664739A公开了一种高亲水性聚砜超滤膜的制备方法，该专利将氧化石墨烯用超声波分散于N,N二甲基甲酰胺中，形成均匀稳定的分散溶液，再将聚砜加入到分散溶液中形成料液。但是，这种制备方法存在以下问题：1、氧化石墨烯的产物比较复杂，不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响，导致氧化石墨烯亲水性能受到影响；2、氧化石墨烯作为改性剂存在分散困难，易聚集的缺点，尽管通过超声分散的方法，可以使料液混合的更加均匀，但是不能达到保持持久亲水性的效果

发明内容

为解决上述技术问题，本发明从膜结构出发，进行膜亲水性和膜孔径的调控，提供了一种新型聚砜超滤膜的制备方法。

本发明通过添加两亲性共聚物至聚合物超滤膜基体中，从而获得新型持久亲水性聚砜超滤膜。两亲性共聚物分为两部分，一部分是亲水基团，提供超滤膜良好的亲水性，另外一部分是疏水基团，提供与超滤膜基体良好的相容性。由于两亲性共聚物不溶于水，所制备的超滤膜在长期使用过程中，两亲性共聚物不会发生流失，而且亲水基团逐渐向膜表面迁移，保持膜表面持久、良好的亲水性。

具体来说本发明提供的技术方案包含以下内容：

一种新型持久亲水性聚砜超滤膜的制备方法，包括以下步骤：(1)铸膜液的配置、(2)铸膜液的溶解、(3)铸膜液的涂覆、(4)浸没相转化；其中，

步骤(1)中，铸膜液配方按照质量百分比计算，聚砜材料：14-18％，磺化聚砜：5-10％，非离子型表面活性剂：2-5％，溶剂：67-79％；步骤(2)中，铸膜液溶解温度为70-95℃，溶解时间为4-8小时，真空脱泡2小时；步骤(3)中，利用计量泵装置将铸膜液输送至狭缝式涂头，涂布于聚酯无纺布上；步骤(4)中，将步骤(3)的聚酯无纺布浸入凝胶水浴中相转化成膜，经过纯水漂洗水槽后获得成品聚砜超滤膜。

作为优选，聚砜材料重均分子量为4-7万道尔顿，分子量分布为2.0-3.0；磺化聚砜重均分子量为3-5万道尔顿，磺化度为10％-30％。

作为优选，非离子型表面活性剂为辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10、烷基糖苷、吐温20-80、司盘20-80中的一种或多种组合。

作为优选，步骤(1)中的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种组合。

更进一步地，铸膜液的旋转粘度在25℃条件下为200-350mPa·S；铸膜液温度和涂头温度保持一致并且为25-35℃，涂布间环境温度为25℃，湿度为50-75％。

更进一步地，聚酯无纺布的厚度为90-120μm，宽度为1080mm，聚酯无纺布运行的速度为4-10m/min。

作为优选，凝胶水浴为水与有机溶剂的混合溶液，按照质量百分比计算，其中水含量为80-90％，有机溶剂含量为10-20％，有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种组合。

更进一步地，凝胶水浴的温度为25-40℃，漂洗水槽温度为40-60℃。