[发明专利]一种双层聚砜中空纤维超滤膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种聚砜超滤膜的制备方法，其通过将传统的超滤层一分而二，包括高选择层和高通量层，而两层结构均采用与酸反应的无机材料作为成孔材料，在后处理过程中，成孔材料被脱除从而形成纯净的聚砜材质超滤膜，在保证两层结构之间的结合力的基础上还保证了产品在饮用水、超纯水领域的应用安全性。因此相对于传统超滤层，在膜厚度一致的情况下，高通量层的存在使得其通量提升且高选择层的存在保证了选择性不会下降。在膜材料在废水处理、饮用水净化、超纯水制备方面具有较高的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种分离膜的制备方法，尤其涉及一种聚砜平板超滤膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术是一种新兴的分离技术。其中，超滤膜是介于微滤和纳滤之间，孔径在2nm～100nm之间的分离膜。超滤膜主要应用于蛋白质、酶、激素、干扰素、疫苗等的分离、精制、脱色与浓缩，还可以用于细菌、病毒的浓缩以及热源的去除。对于超滤膜，按照膜类型可以分有平板膜、卷式膜、中空纤维膜等，而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。而其中，聚砜平板超滤膜应用最为普遍。

对于超滤而言，其主要的考量因素是水通量和选择性，但是上述两个因素互相制衡。现有商品中高通量的超滤膜一般选择性较差，而具有高选择性的超滤膜则水通量一般。因此，如何制备出具有高选择性和高通量的超滤膜是研究的重中之重。现有技术中，为改善膜性能，常在铸膜液中添加致孔剂，例如有机致孔剂聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇等，无机致孔剂为氯化锂、硝酸钠等，但是上述改善只能一定程度上改善超滤的通量，依然无法获得令人满意的超滤产品。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种具有双层聚砜中空纤维超滤膜，其通过将传统的超滤层一分而二，在其保证选择性的基础上大幅度提升了膜的水通量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种双层聚砜超滤膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备铸膜液：将聚砜、氧化物致孔剂和溶剂混合，加热搅拌并静置脱泡形成铸膜液Ⅰ，将聚砜、溶剂和碳酸钙粒子混合并加热搅拌形成铸膜液Ⅱ；

(2)成膜：室温下，将铸膜液Ⅰ用刮刀均匀刮在玻璃板上，并移入凝固浴中相转化成高选择层；将其从凝固浴中取出，继续用刮刀将铸膜液Ⅱ刮在上述高选择层上，并在此移入凝固浴中相转化成高通量层从而形成初膜；

(3)后处理：将初膜完全浸渍于0.05-0.1mol/L的无机酸溶液中，浸渍时间为2-6min；

(4)保存：将结束后处理的初膜用清水冲洗、浸泡2-4h后形成超滤膜，并保存在膜保存液中。

作为优选方案，所述铸膜液Ⅰ中聚砜的含量为10-30wt％，氧化物致孔剂的含量为5-20wt％，余量为溶剂；所述铸膜液Ⅰ中聚砜的含量为10-30wt％添加剂的含量为5-20wt％，碳酸钙粒子的含量为2-5wt％，余量为溶剂。

作为优选方案，所述的氧化物致孔剂为氧化铝、氧化锌、氧化镁中的一种。

作为优选方案，所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮、二甲基亚砜中的一种或多种。

作为优选方案，所述的铸膜液Ⅰ和铸膜液Ⅱ中采用的溶剂和添加剂类型是相同的。

作为优选方案，后处理过程中保持高选择层在下高通量层在上的状态进行酸处理。

作为优选方案，所述的保存液为甘油或十二烷基硫酸钠的水溶液。

作为优选方案，所述的碳酸钙粒子为80-400nm，所述氧化物致孔剂的粒径为50-100nm。

作为优选方案，所述的酸为盐酸、硫酸、草酸、柠檬酸中的一种。