[发明专利]一种高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法

说明书

本发明涉及水处理膜制备领域，特别是一种高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法。采用全氟磺酸树脂作为成膜材料，在多孔材料中填充挥发性材料，将含有挥发性物质的多孔材料与高浓度的全氟磺酸凝胶状胶体混合，采用加热挥发留孔法制备多孔复合膜。本发明制备的复合膜由于具有大量曲折贯通的微孔，使膜具有膜电阻小，渗透性高的优点，且化学稳定性好，机械强度高，制备工艺简单，易于操作，易于工业化。

技术领域

本发明涉及水处理膜制备领域，特别是一种高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法。

背景技术

气体分离和水处理是关系到人类生活的重要分离方面，膜分离技术发挥着重要作用，即节能环保、简单高效，又易于产业化，具有广阔的发展前景。因此，膜材料开发是膜分离技术发展的关键。对于目前分离膜材料的研究中，有机高分子膜由于具有优异的成膜性能和机械性能，是目前应用最为广泛的，且商业化程度最高的膜。

高分子材料主要包括纤维素类、聚砜类及聚酰胺类等。纤维素材料资源丰富，具有良好的亲水性和较强的膜抗污染性能；聚砜类具有优异的机械性能，其中包括聚砜、聚醚砜和聚醚醚酮等，在工业分离中有很好的应用；再有一大类是聚酰胺类高分子，具有强的耐腐蚀性和耐高温性能，但是聚酰胺类高分子在水处理中虽然具有很高的水通量，但是抗污染能力较差。

在实际水处理的过程中，膜将暴露在氯基中，脱盐率会随着聚酰胺的溶解而恶化。因此，需要开发新的渗透膜材料，解决水处理膜的耐氯性问题，同时要求水处理膜具有高的亲水性和高通量。

因全氟磺酸树脂骨架为聚四氟乙烯结构，支链是端基为磺酸基团的全氟乙烯基醚结构，由于碳-氟键键长短，键能高，并且富电子的氟原子体积比氢原子大，可极化度小，通过分子的链旋转，氟原子能紧密覆盖在碳-碳主链周围，形成具有低表面自由能的氟原子保护层。因此，全氟离子聚合物具有优良的热稳定性和化学稳定性。另外，离子聚合物的侧链通过醚键固定在主链上，端基是具有阳离子交换功能的磺酸基团，氟原子强烈的吸电子作用增加了磺酸基团的酸性，使其在水中完全解离，酸性与硫酸相当，进而增强了材料的离子导电性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法，采用全氟磺酸树脂作为成膜树脂，制备高渗透性和高稳定性的多孔复合膜。

本发明的技术方案是：

一种高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

(1)将多孔材料分散在挥发性物质的溶液中搅拌10～24小时，经过超声分散处理2～6小时，使多孔材料的孔中充分填充挥发性物质，再加入表面活性剂进行搅拌2～6小时，形成分散溶液；

(2)将步骤(1)的分散溶液加入到有机溶剂中搅拌2～4小时，再加入全氟磺酸树脂，经高温搅拌制备凝胶状全氟磺酸树脂混合浆料，加热熔融温度为200～250℃；

(3)将步骤(2)配置的浆料放入磨具中，采用热压方法成型，成型后继续加热使占据在所述孔中的挥发性物质挥发出去留孔，制备多孔复合膜。

所述的高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法，多孔材料为碳化硅、介孔二氧化硅、介孔二氧化钛、介孔二氧化碳或沸石。

所述的高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法，挥发性物质为四氢呋喃、甲醇、乙醇、甲酸、乙酸或乙酸乙酯。

所述的高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法，表面活性剂为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺或磷酸酯。

所述的高渗透性和高稳定性的多孔复合膜的制备方法，步骤(2)中，有机溶剂为二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙甲酰胺、二甲基亚砜或N-基吡咯烷酮、乙二醇或乙醇。