[发明专利]一种正渗透复合膜的制备方法

权利要求书

1.一种正渗透复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)配制具有低临界溶解温度的聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液：按高分子PVDF质量百分含量为5％-40％，第二种高分子的质量百分含量为1％-20％，溶剂质量百分含量为50％-85％，含氯化镁的小分子致孔剂的质量百分含量为1％-20％配置合适浓度的PVDF铸膜液，首先将小分子致孔剂完全溶解于溶剂中，之后加入PVDF和第二种高分子，搅拌加热溶解形成完全溶解的、具有低临界溶解温度(LCST)的高分子PVDF铸膜液体系，静置脱泡待用；

2)将上述配制好的PVDF恒温铸膜液从双通道的喷丝头中挤出纺制中空纤维初生态膜丝，控制铸膜液和芯液的流量以及纺丝速度，在空气段停留一定时间后浸入一定温度的外凝胶浴中，初生态膜发生相分离，从液相固化成膜，再将膜丝缠绕在卷膜机上；

3)将膜置于水中进一步把膜内的溶剂及氯化镁完全溶出，得到PVDF中空纤维多孔膜；

4)含有水相单体的水溶液的配制：以质量百分数计，称取0.25％-2％间苯二胺，0.5％-2.5％三乙胺，95.5％-99.25％蒸馏水，将间苯二胺、三乙胺和蒸馏水混合制得含有水相单体的水溶液；

5)含有油相单体的有机溶液的配制：以质量百分数计，称取0.05％-0.2％均苯三甲酰氯，99.8％-99.95％正己烷，将均苯三甲酰氯和正己烷混合制得含有油相单体的有机溶液；

6)界面聚合制备正渗透复合膜：首先将PVDF中空纤维多孔膜制作成膜组件，常温下用泵循环输送含有水相单体的水溶液流过PVDF中空纤维多孔膜的内侧表面，并保持1-10分钟，再用氮气将该表面吹干至表面无液体，之后于常温下用泵循环输送含有油相单体的有机溶液流过该表面进行界面聚合，界面聚合反应0.5-3分钟，在PVDF中空纤维多孔膜内侧表面形成超薄脱盐层，再用氮气将该表面过量的含有油相单体的有机溶液吹除后，放入60℃-100℃的烘箱中热处理10-60分钟，即制备得到正渗透复合膜；其中步骤1)中的第二种高分子是与PVDF具有较好相容性的、且结构单元中具有羰基的高分子材料；步骤1)中的溶剂是能溶解PVDF，且结构单元中具有羰基、能够与氯化镁发生电子给体-供体相互作用形成多溶剂分子的溶剂化镁合离子结构、且与PVDF间的溶解度参数差Δδ_s-p小于3MPa^0.5的有机溶剂；步骤2)中，外凝胶浴温度高于LCST温度并且高于铸膜液温度。

2.根据权利要求1所述的一种正渗透复合膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中的聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液具有低临界溶解温度(LCST)，在低于该LCST温度下，该铸膜液是均匀的高分子溶液，而高于该LCST温度时，原本均匀的PVDF溶液发生相分离变浑浊，该低临界溶解温度(LCST)在1℃-125℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种正渗透复合膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中的PVDF铸膜液是四元及以上组份构成的体系，包括高分子PVDF、第二种高分子、溶剂及小分子致孔剂，小分子致孔剂必须含有氯化镁。

4.根据权利要求1所述的一种正渗透复合膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中的PVDF恒温铸膜液的温度低于LCST温度以保持铸膜液处于热力学稳态。

5.根据权利要求1所述的一种正渗透复合膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中在空气段停留的一定时间为0至15秒，之后浸入外凝胶浴，芯液是水、乙醇、含聚乙烯亚胺的水溶液或含聚乙烯醇的水溶液，芯液温度低于LCST温度。

6.根据权利要求1所述的一种正渗透复合膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中的初生态膜在凝胶时，由于外凝胶浴温度高于铸膜液的LCST温度并且高于铸膜液温度，因此在温差作用下中空纤维初生态膜的相分离过程存在基于LCST的热致相分离机理。

7.根据权利要求1所述的一种正渗透复合膜的制备方法，其特征在于，步骤3)得到的PVDF中空纤维多孔膜的外径在0.4mm-1.2mm，内径在0.2mm-0.8mm，平均孔径在0.01μm-0.1μm。

8.根据权利要求1所述的一种正渗透复合膜的制备方法，其特征在于，步骤6)经界面聚合制备得到的正渗透复合膜，其超薄脱盐层位于PVDF中空纤维多孔膜的内侧表面。