CN102527247A

CN102527247A - 耐强酸强碱有机管式膜及其制备方法和所用铸膜液

Info

Publication number: CN102527247A
Application number: CN2011104040822A
Authority: CN
Inventors: 王怀林; 尹燕亓; 云金明
Original assignee: JIANGSU KAIMI MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU KAIMI MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种用于制备耐强酸强碱有机管式膜的铸膜液，由下列组分按质量百分比配制而成：基材 5-30%；致孔剂1-20%；添加剂1-10%；余量为溶剂。本发明还涉及有机管式膜及其制备方法，包括如下步骤：1）配制铸膜液：将基材、致孔剂、添加剂与溶剂混合，搅拌加热至30-80℃后以100-1000r/min的搅拌速度保温搅拌10-48小时后得到铸膜液；2）将铸膜液在真空条件下静置脱泡10-48小时后与无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；3）将初步形成的管式膜浸入凝固浴中，转相形成膜成品。本发明的有机管式膜制备工艺简单，适用pH为0-14的料液，可长时间应用于强酸强碱体系中。

Description

耐强酸强碱有机管式膜及其制备方法和所用铸膜液

技术领域

本发明属于高分子分离膜技术领域，特别涉及一种耐强酸强碱有机管式膜及其制备方法和所用铸膜液。

背景技术

膜分离技术是以活性分离层为选择障碍层，以膜两侧的压力差为传质动力，利用各组分透过膜的孔径不同，允许混合物中某些组分透过而保留其它组分，从而达到分离目的的技术。膜分离技术具有无相变、能耗低、效率高、适用范围广、操作稳定、不产生二次污染等优点，因此，目前膜分离技术在海水淡化、食品饮料、石油化工、生物医药、环保等各个领域得到广泛应用。

根据膜材料的不同，可以将管式膜产品分为无机管式膜和有机管式膜。目前有机管式膜在管式膜产品市场占有率已超过90％，但在一些特殊行业如强酸强碱领域，由于有机管式膜自身材质的缺陷限制了其应用。无机膜有一些有机膜无法比拟的优点：化学稳定性好，能耐强酸、强碱、有机溶剂、高温等苛刻条件，但无机膜（陶瓷膜、不锈钢膜）材料脆性大，弹性小，制作工艺复杂，产品生产造价高，组件使用能耗高，这些因素很大程度上制约着无机膜的应用范围。多年来国内众多研究机构致力于耐强酸碱膜有机管式膜的研究工作，但一直没有成功。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、可适用于强酸强碱料液体系的有机管式膜及其制备方法和所用铸膜液。。

本发明的技术方案如下：

一种用于制备耐强酸强碱有机管式膜的铸膜液，由下列组分按质量百分比配制而成：

基材 5-30%；

致孔剂 1-20%；

添加剂 1-10%；

余量为溶剂。

作为改进，所述基材选自聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚苯砜、磺化聚醚砜中的一种。

作为改进，所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙酮、乙醇、氯化锂、氯化锌中的一种或两种以上任意比例的混合物。

作为改进，所述聚乙二醇的相对分子量为200-20000。

作为改进，所述添加剂为二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、三氧化二铝、四氧化三铁中的一种或两种以上任意比例的混合物，添加剂的平均粒径为0.01-5μm。

作为改进，所述溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种。

一种耐强酸强碱有机管式膜，采用上述的铸膜液制备而成。

采用上述的铸膜液制备耐强酸强碱有机管式膜的方法，包括如下步骤：

1）配制铸膜液：将基材、致孔剂、添加剂与溶剂混合，搅拌加热至30-80℃后以100-1000r/min的搅拌速度保温搅拌10-48小时后得到铸膜液；

2）将铸膜液在真空条件下静置脱泡10-48小时后与无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；

3）将初步形成的管式膜浸入凝固浴中，转相形成膜成品。

作为改进，步骤3）中的凝固浴选自去离子水、蒸馏水、纯化水、醇溶液中的一种，凝固浴温度为5-50℃，浸泡时间为5-10天。

作为改进，所述醇溶液中的醇选自乙醇、丙醇、正丁醇中的一种，醇溶液的质量浓度为10-80%。

采用本发明的有机管式膜铸膜液制备而成的管式膜，适用pH为0-14的料液，可长时间应用于强酸强碱体系中。

具体实施方式

以下结合实施例具体说明本发明。

实施例1

将质量百分比配方组成为5%聚醚砜，5%聚乙烯吡咯烷酮，1%二氧化硅（平均粒径为0.01μm）和89%N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌加热至60℃后以200r/min的搅拌速度保温搅拌12小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡24小时后与材质为聚对苯二甲酸乙二酯的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为25℃的去离子水凝固浴中浸泡5天，转相形成膜成品。

实施例2

将质量百分比配方组成为10%聚偏氟乙烯，10%聚乙二醇（相对分子量为200），5%碳酸钙（平均粒径为0.05μm）和75% N,N-二甲基甲酰胺混合，搅拌加热至30℃后以500r/min的搅拌速度保温搅拌20小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡12小时后与材质为聚丙烯的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为10℃的蒸馏水凝固浴中浸泡9天，转相形成膜成品。

实施例3

将质量百分比配方组成为20%聚砜，1%丙酮，10%二氧化钛（平均粒径为0.1μm）和69% N,N-二甲基乙酰胺混合，搅拌加热至40℃后以800r/min的搅拌速度保温搅拌10小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡30小时后与材质为聚丙烯腈的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为30℃的纯化水凝固浴中浸泡10天，转相形成膜成品。

实施例4

将质量百分比配方组成为25%聚丙烯腈，15%乙醇，3%三氧化二铝（平均粒径为2μm）和57% 二甲基亚砜混合，搅拌加热至80℃后以100r/min的搅拌速度保温搅拌30小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡40小时后与材质为聚丙烯的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为5℃的纯化水凝固浴中浸泡10天，转相形成膜成品。

实施例5

将质量百分比配方组成为30%聚苯砜，8%氯化锂，7%四氧化三铁（平均粒径为3μm）和55% 二甲基亚砜混合，搅拌加热至70℃后以300r/min的搅拌速度保温搅拌35小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡36小时后与材质为聚丙烯腈的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为40℃、质量浓度为10%的乙醇溶液凝固浴中浸泡8天，转相形成膜成品。

实施例6

将质量百分比配方组成为15%磺化聚醚砜，20%氯化锌，4%四氧化三铁（平均粒径为4μm）和61% N,N-二甲基乙酰胺混合，搅拌加热至50℃后以1000r/min的搅拌速度保温搅拌45小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡48小时后与材质为聚对苯二甲酸乙二酯的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为50℃、质量浓度为30%的丙醇溶液凝固浴中浸泡6天，转相形成膜成品。

实施例7

将质量百分比配方组成为18%聚偏氟乙烯，17%聚乙二醇（相对分子量为5000），1%二氧化硅（平均粒径为5μm）和65% N,N-二甲基乙酰胺混合，搅拌加热至60℃后以900r/min的搅拌速度保温搅拌48小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡10小时后与材质为聚丙烯腈的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为35℃、质量浓度为50%的正丁醇溶液凝固浴中浸泡6天，转相形成膜成品。

实施例8

将质量百分比配方组成为20%聚苯砜，10%聚乙二醇（相对分子量为10000），3%氯化锌、10%二氧化硅（平均粒径为2.5μm）和57% 二甲基亚砜混合，搅拌加热至30℃后以1000r/min的搅拌速度保温搅拌36小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡32小时后与材质为聚丙烯腈的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为15℃、质量浓度为80%的丙醇溶液凝固浴中浸泡8天，转相形成膜成品。

实施例9

将质量百分比配方组成为10%聚苯砜，15%聚乙二醇（相对分子量为20000），3%二氧化钛（平均粒径为1μm）、5%四氧化三铁（平均粒径为0.01μm）和67% N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌加热至80℃后以400r/min的搅拌速度保温搅拌25小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡48小时后与材质为聚丙烯的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为35℃、质量浓度为70%的正丁醇凝固浴中浸泡9天，转相形成膜成品。

实施例10

将质量百分比配方组成为15%聚丙烯腈，5 %丙酮，10 %氯化锂，4%碳酸钙（平均粒径为0.05μm）、3%三氧化二铝（平均粒径为1.5μm）和63% N,N-二甲基甲酰胺混合，搅拌加热至45℃后以600r/min的搅拌速度保温搅拌40小时后得到铸膜液；将铸膜液在真空条件下静置脱泡30小时后与材质为聚丙烯的无纺布一起置于一体式管式刮膜机上卷管涂膜，得到初步形成的管式膜；将初步形成的管式膜放在温度为45℃、质量浓度为60%的乙醇凝固浴中浸泡10天，转相形成膜成品。

将实施例中制得的膜产品放在生产设备中使用，使用过程中料液的温度为45℃，PH为13.5，料液的压力为0.3MPa；采用江苏凯米膜科技股份有限公司生产的管式膜成套设备检测膜产品刚开始使用时的膜通量，以及膜产品使用后的膜通量，表中的“使用后的膜通量”是指膜产品使用545天后测得的膜通量，具体数值见表1。

由于强酸料液对设备、泵腐蚀严重，无法进行工业化设备试验，所以本发明通过将膜产品放在pH=1的酸性料液中、常温下浸泡，观察膜浸泡前后的外观变化，通过外观的变化来表征膜在强酸条件下的耐受能力，具体情况见表1。

Claims

1.一种用于制备耐强酸强碱有机管式膜的铸膜液，其特征在于由下列组分按质量百分比配制而成：

基材 5-30%；

致孔剂 1-20%；

添加剂 1-10%；

余量为溶剂。

2.根据权利要求1所述的用于制备耐强酸强碱有机管式膜的铸膜液，其特征在于所述基材选自聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚苯砜、磺化聚醚砜中的一种。

3.根据权利要求1所述的用于制备耐强酸强碱有机管式膜的铸膜液，其特征在于所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙酮、乙醇、氯化锂、氯化锌中的一种或两种以上任意比例的混合物。

4.根据权利要求3所述的用于制备耐强酸强碱有机管式膜的铸膜液，其特征在于所述聚乙二醇的相对分子量为200-20000。

5.根据权利要求1所述的用于制备耐强酸强碱有机管式膜的铸膜液，其特征在于所述添加剂为二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、三氧化二铝、四氧化三铁中的一种或两种以上任意比例的混合物，添加剂的平均粒径为0.01-5μm。

6.根据权利要求1所述的用于制备耐强酸强碱有机管式膜的铸膜液，其特征在于所述溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种。

7.一种耐强酸强碱有机管式膜，其特征在于采用权利要求1至6任意一项所述的铸膜液制备而成。

8.根据权利要求7所述的耐强酸强碱有机管式膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

3）将初步形成的管式膜浸入凝固浴中，转相形成膜成品。

9.根据权利要求7所述的制备耐强酸强碱有机管式膜的方法，其特征在于步骤3）中的凝固浴选自去离子水、蒸馏水、纯化水、醇溶液中的一种，凝固浴温度为5-50℃，浸泡时间为5-10天。

10.根据权利要求8所述的制备耐强酸强碱有机管式膜的方法，其特征在于所述醇溶液中的醇选自乙醇、丙醇、正丁醇中的一种，醇溶液的质量浓度为10-80%。