[发明专利]一种含聚电解质复合超滤膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种含聚电解质复合超滤膜的制备方法，包括：将聚阴离子电解质和聚阳离子电解质以及聚合物同时溶解于低介电常数的有机溶剂后混合均匀得到铸膜液，将铸膜液在玻璃板上刮膜，浸入凝胶水浴中，一步制得含聚电解质复合超滤膜。本发明的优点在于：一方面聚电解质在聚合物膜基体中均匀分散，不发生团聚；另一方面，聚电解质的亲水性及多孔结构可以对超滤膜亲水性以及孔结构进行微调节，在保证较高截留的同时，水通量得到极大提升，具有极大的工业化潜力。

技术领域

本发明属于分离膜领域，特别涉及一种含聚电解质复合超滤膜的制备方法。

背景技术

超滤作为一种低压膜分离技术，在食品、饮料以及医药的分离提纯中应用广泛。作为超滤过程重要的组成部分，超滤膜一般由一些常见聚合物溶液通过相转化制备得到。多数超滤膜具有非对称结构，一般认为是由致密的皮层和多孔结构的支撑层组成。当前，虽然可通过调节铸膜液溶度、相转化过程的温度以及湿度对超滤膜的结构进行调节提升膜的分离性能。但这种方法仍旧存在不足，超滤膜性能的提升尤其水通量的提高有限且条件的探索过程也比较繁琐。因此，已经有报道在铸膜液中加入不同的纳米材料如纳米的二氧化硅、石墨烯、氧化石墨烯等，通过这些亲水的纳米材料的加入来提升超滤膜的水通量。从结果上看，超滤膜的水通量得到了一定的提升，但纳米材料的团聚以及在有机溶剂中低的分散性严重制约了其进一步发展。

聚电解质作为一种荷电性的聚合物，其根据主链上的荷电基团可以分为聚阳离子电解质和聚阴离子电解质，其中常见的阴离子荷电基团有羧酸根、磷酸根以及磺酸根，常见的阳离子基团为氨基或者季铵根等。由于离子间的相互作用使得聚阴离子和聚阴离子在水溶液中共存时会发生复合沉淀，但由于弱酸型聚阴离子电解质在低介电常数的有机溶剂中的去质子化作用被抑制而可以实现与聚阳离子的共存，而后通过溶剂的交换重新使得聚电解质发生络合形成一些多孔的材料。根据此方法，报道了许多相关的无支撑聚电解质多孔膜的制备。但由于这类多孔膜机械强度低，达不到工业化处理要求。也有专利(CN100411720C)报道通过压力协助抽滤在基膜上形成聚电解质表层，获得可用于渗透汽化的聚电解质复合膜，但其工艺较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含聚电解质复合超滤膜的制备方法，该方法由于聚电解质的引入赋予超滤膜具有独特的孔结构和良好的亲水性，具有稳定高通量和良好的分离性能。

本发明提供了一种含聚电解质复合超滤膜的制备方法，包括：

将聚阴离子电解质和聚阳离子电解质以及聚合物同时溶解于低介电常数的有机溶剂后混合均匀得到铸膜液，将铸膜液在玻璃板上刮膜，浸入凝胶水浴中，一步制得含聚电解质复合超滤膜；其中，聚合物溶液的浓度为1～50％；聚阴离子电解质和聚阳离子电解质的添加量均为铸膜液中聚合物质量的0.01～5％。

所述聚阴离子电解质为聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚甲基丙烯酸中的一种或几种或改性的聚阴离子电解质。

所述聚阳离子电解质为聚乙烯亚胺、季铵化壳聚糖中的一种或两种或反离子置换改性的聚阳离子电解质。

所述聚合物为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚苯醚、溴化聚苯醚、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、醋酸纤维素、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯中的一种或几种。

所述低介电常数的有机溶剂为二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

所述凝胶水浴的温度为20-50℃。

有益效果