[发明专利]一种薄层复合膜支撑体及其制备方法和薄层复合膜

说明书

本发明属于膜材料领域，尤其涉及一种薄层复合膜支撑体及其制备方法和薄层复合膜。本发明提供的薄层复合膜支撑体包括顶部多孔支撑层和底部多孔支撑单元；顶部多孔支撑层和底部多孔支撑单元中的每一层多孔支撑层均由铸膜液制成；顶部多孔支撑层与底部多孔支撑单元中的至少一层多孔支撑层在制备时使用的铸膜液组分不同。本发明提供的薄层复合膜支撑体包括至少两层支撑层，通过调控制备不同支撑层的铸膜液配方即可对相应支撑层的性质进行独立调节，从而使支撑体的表面性质更适于结合活性分离层，而其它层则可为支撑体提供较高的机械强度。因此，在该多层支撑体上经界面聚合方法制备的薄层复合膜能够具有更加优异的综合性能。

技术领域

本发明属于膜材料领域，尤其涉及一种薄层复合膜支撑体及其制备方法和薄层复合膜。

背景技术

利用薄层复合膜进行液体过滤和分离已经被广泛应用于水处理、血液净化、有机溶剂精制等领域。特别是反渗透、纳滤等薄层复合膜，其过滤精度可达到亚纳米级别。制备高性能的薄层复合膜一直是国际膜技术研发领域的热点方向。薄层复合膜通常由位于底部的多孔支撑体和一层或几层复合在支撑体上的活性分离层组成。目前，薄层复合膜在反渗透膜和纳滤膜领域应用最广泛。

对薄层复合膜而言，支撑体的性质对所得复合膜的性能具有至关重要的影响。支撑体的表面性质直接关系到活性分离层与支撑体间的结合牢固程度，对所得复合膜的脱盐率、水通量、耐氯氧化性有重要影响。支撑体的内部致密程度对所得复合膜的耐压性质有重要影响。为了调节这些影响，得到性能更好的复合膜，技术人员做了大量工作。如通过改变支撑层的制备工艺，包括改变制膜聚合物的种类和浓度、添加剂的种类和含量、溶剂的种类和含量、支撑体的亲水性等。但是，这些方法得到的支撑体往往是膜表面孔隙率与膜内部孔隙率呈现同步关系，即表面孔隙率高、则内部孔隙率也高，表面孔隙率低、则内部孔隙率也低。而对于制备兼具高耐压性、高通量和高脱盐率的膜，则需要对支撑体的内部和表面实现非同步调节。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种薄层复合膜支撑体及其制备方法和薄层复合膜，在本发明提供的支撑体可现实表面和内部物化性能的独立调节，在该支撑体上经界面聚合方法制备的薄层复合膜具有优异的耐压性、脱盐率、水通量和使用寿命。

本发明提供了一种薄层复合膜支撑体，包括相接触的顶部多孔支撑层和底部多孔支撑单元，所述底部多孔支撑单元由至少一层多孔支撑层组成；

所述顶部多孔支撑层和底部多孔支撑单元中的每一层所述多孔支撑层均由铸膜液制成；

所述顶部多孔支撑层与所述底部多孔支撑单元中的至少一层多孔支撑层在制备时使用的铸膜液组分不同。

优选的，所述顶部多孔支撑层的孔隙率≤99％；

所述顶部多孔支撑层的平均孔径≤500nm；

所述顶部多孔支撑层的厚度为1～100μm。

优选的，所述底部多孔支撑单元中每一层多孔支撑层的孔隙率≤99％；

所述底部多孔支撑单元中每一层多孔支撑层的平均孔径≤500nm；

所述底部多孔支撑单元中每一层多孔支撑层的厚度为1～100μm。

优选的，所述铸膜液包括聚合物和溶剂；

所述聚合物包括聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯和聚氯乙烯中的一种或多种；

所述溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、三氯甲烷和乙二醇单甲醚中的一种或多种。

优选的，所述铸膜液中还包括添加剂；

所述添加剂包括聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇甲醚、水、磷酸三丁酯、甘油、三甘醇和表面活性剂中的一种或多种。