CN104667768A - 一种新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,是将聚砜、致孔剂加入到溶剂中,加热、搅拌、微孔过滤后真空脱泡得到平板超滤膜铸膜液,以无纺布为支撑层经过刮膜机通过干-湿相转变法刮制成均一平板膜,对得到的平板膜以紫外、红外催化为手段进行接枝、涂覆、交联达到表面亲水改性,从而使平板膜表面拥有稳定、持久、耐受性好的亲水保护层,经过清洗干燥后即可得到耐污染的超滤膜。本发明整个工艺过程简单,原料易得,可实现工业自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及膜技术领域,特别是涉及一种新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法。
背景技术
超滤膜是一种额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜,广泛应用于水净化、食品或饮料生产等领域。在超滤膜的一侧施以适当压力,就能筛出小于孔径的溶质分子,以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2-20纳米的颗粒。按照膜的外形特征可将超滤膜分为平板超滤膜、管式超滤膜、毛细管式超滤膜、中空纤维超滤膜、多孔超滤膜等。其中,平板超滤膜是一种起分离作用的介质,当污水与平板超滤膜接触时,在压力驱动下,使得水与溶质有效分离。平板超滤膜的核心技术是其材料的成型和成孔技术,其强度、寿命、抗污染能力、性价比等对MBR系统的质量和成本影响最大。与中空纤维超滤膜相比,平板超滤膜可以在更高的活性污泥浓度下保持高通量的稳定运行。因此,如何提高平板超滤膜的抗污染能力,是平板超滤膜应用推广的关键技术问题。
如CN102626595A公开了一种工业用高强度抗污染超滤平板膜片的配方及其制备方法,是在高强度无纺布衬底上涂布一定质量比的聚醚砜、纳米纤维素晶体、制孔剂的铸膜液,并利用相转化法中的非溶剂致相分离法(NIPS)方法成膜。该技术方案的不足在于,仅通过脱气、空气浴、凝胶浴等过程导致膜耐污染性和亲水改性效果不够理想。
如CN102512971B公开了一种复合平板超滤膜的制备方法,是采用浸没沉淀相转化法,以PET纤维编织物为支撑层,支撑层上涂覆高分子聚合物铸膜液;具体是将高分子聚合物、有机溶剂按一定比例混合,制备成均质铸膜液,将PET纤维编织物置于一定浓度的NaOH溶液中,去除残留于编织物上的油渍污物,对PET纤维编织物进行表面改性,将铸膜液均匀涂覆于改性后的纤维编织物表面,然后将覆膜纤维编织物置于凝胶浴中进行相转化成膜。该技术方案的不足在于,虽然膜获得了一定的强度,但是膜表面改性效果不理想,抗污染能力不佳。
如CN102553466B公开了一种抗菌聚砜平板超滤膜,是以聚砜为成膜材料,以液相还原硝酸银法制得的纳米银粒子为抗菌添加剂,采用浸没沉淀相转化法制备的纳米银-聚砜复合平板超滤膜。该技术方案的不足在于,凝固浴后的膜处理方法所得到的效果不佳,膜的改性效果不理想,对非菌类污染的抗污染性不强。
综上所述,现有技术中缺乏一种抗污染性能良好的平板超滤膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,解决现有技术中污水处理表面亲水改性的问题。
本发明提供了如下的技术方案:
一种新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将聚砜、致孔剂加入到溶剂中,加热,搅拌,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,得到平板超滤膜铸膜液;
聚砜(PSF)是一种性能优异的成膜高聚物,具有良好的机械强度、耐酸碱性能、抗压密性、化学稳定性以及pH适用范围广等优点,被广泛地用于超滤膜的制备;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和/或红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行4-6min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;
利用聚砜表面未键合基团与亲水物质在紫外和/或红外条件下的接枝反应进行表面改性,可使平板膜表面拥有稳定、持久、耐受性好的亲水保护层;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜;采用甘油清洗可以起到良好的防止闭孔和洗脱作用。
所述步骤(1)中致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙二醇。
聚乙烯吡格烷酮(Polyvinylpyrrolidone,简称PVP)是一种非离子型高分子化合物,除了具有胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性、增溶或凝聚作用之外,还具有优异的溶解性能及生理相容性,既溶于水,又溶于大部分有机溶剂,且毒性很低、生理相溶性好。在本发明中,聚乙烯基吡咯烷酮可作为致孔剂。常见的致孔剂有聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚维酮、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、尿素、木粉、滑石粉等,本发明优选聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙二醇作为致孔剂,是与其他制备条件相配合的选择,有利于使超滤膜获得较好的抗污染性能。聚乙二醇也是生物相容性较好的聚合物。
所述步骤(1)中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中的任一种或几种。
N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide,简称DMF,分子式为C3H7NO),无色液体,能与水、乙醇、乙醚、醛、酮、酯、卤代烃和芳烃等混溶,为非质子极性溶剂,能溶解多数有机物和无机物。
N-甲基吡咯烷酮(N-Methylpyrrolidone,简称NMP,分子式为C5H9NO)为无色透明油状液体,能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃和蓖麻油互溶,其挥发度低、热稳定性好、化学稳定性佳,可随水蒸气挥发,有吸湿性,对光敏感。
N,N-二甲基乙酰胺(Dimethylacetamide,简称DMAC,分子式为CH3CON(CH3)2),为无色透明液体,能与水、醚、酮、酯等完全互溶,具有热稳定性高、不易水解、腐蚀性低等特点。
所述步骤(1)中聚砜的质量百分比为16%~20%,聚乙二醇的质量百分比为1%~5%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为1%~5%,其余为溶剂。
所述步骤(1)中加热温度为60~90℃;搅拌时间为10~24h。
所述步骤(1)中,真空脱泡的时间为12~24h。
所述步骤(2)中,通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为20~30℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为15~35℃,相对湿度为50%~85%,刮制速度为5~15m/min,平板膜厚度为127μm-167μm。
所述步骤(3)中,对平板超滤膜进行表面亲水改性是采用亲水性物质对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外、红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外、红外线功率为2500~4000W,接枝交联的反应时间为4~6min。
表面接枝聚合法是先通过各种手段在膜表面产生表面自由基,然后膜表面产生的自由基进一步与改性单体或功能基团反应,从而达到改性的目的。在表面接枝聚合法改性过程中,功能基团或功能性物质以化学键与微孔膜表面键合,在膜的应用过程中功能性物质不会流失。常用的表面接枝聚合改性法有引发剂接枝聚合法、等离子体处理法、高能辐射引发接枝聚合法、紫外光接枝聚合法和臭氧引发接枝聚合法等。本发明创新的采用了紫外和/或红外接枝聚合法来对平板超滤膜的膜表面进行改性,并通过控制紫外、红外的功率来控制接枝聚合反应过程,促使接枝聚合交联反应迅速,形成的表面亲水保护层性质稳定而效力持久,耐酸碱性和耐有机溶剂性能优异,且膜表面平整光滑,既保持了平板超滤膜的特点,又获得了亲水保护层,提高了其抗污染性能。通常情况下,光照时间越长,接枝率越大,然而本发明采用的紫外和/或红外接枝聚合法具有易控制、反应速度快、成本低等优点,接枝聚合反应时间仅用4~6min即可,缩短了抗污染平板超滤膜的生产周期,而且接枝反应发生在超滤膜表面或亚表面,不影响超滤膜基体的本体性能。影响紫外表面接枝聚合法的因素很多,如采用的实施方式、单体和引发剂的种类及浓度、溶剂、接枝温度、光强和光照时间等都会对接枝率、接枝结构形态产生重要影响。其中,采用不同的实施方式对接枝的膜表面形态和性质有极大的影响。本发明采用亲水性物质涂覆在膜表面的方式,可使接枝表面的单体浓度很低,提高接枝反应的效率。
所述步骤(3)中,亲水性物质为丙烯酸、聚乙二醇缩丁醛、聚乙烯醇缩乙二醛中的任一种或几种。
将丙烯酸(AA)、聚乙二醇缩丁醛、聚乙烯醇缩乙二醛接枝到平板超滤膜的表面后,随着接枝率的增大,吸水率将增大。这可能是由于聚砜平板超滤膜的表面在接枝了上述亲水性物质后,大量的羰基和羧基等基团在膜表面富集,在控制适当的紫外和/或红外照射条件下产生表面自由基并引发单体接枝聚合反应,从而使聚砜平板超滤膜对水表现出较强的亲和力,亲水性明显提高。本发明申请人经过长期试验探索研究发现,聚乙二醇缩丁醛、聚乙烯醇缩乙二醛具有较好的引发接枝聚合活性的作用。
所述步骤(4)中,对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为15~35℃,优选范围为20~30℃的0.1%甘油水中浸泡60s~120s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明采用紫外和/或红外表面接枝方法进行平板超滤膜表面的改性,并通过调节紫外或红外的功率来控制反应过程,使得接枝交联反应过程迅速,膜表面改性效果良好;通过加入亲水性物质作为接枝物,形成的表面亲水层持久稳定,具有优异的耐酸碱、耐有机溶剂性能;所述持久的亲水性膜层表面平整光滑、原子力测试证明其微观结构表面最高处与最低处相差在20nm~40nm以下;长期置于空气中放置后测试其性能保持稳定;本发明的制备工艺过程简单易行,整个工艺流程简单,工艺过程周期短,生产效率高等优点,可以实现自动化控制及工业化生产,具有较好的经济效益。采用本发明制得的抗污染聚砜平板超滤膜纯水通量为平均200-300L/min·m2,对牛血清蛋白的截留在90%以上。
具体实施例方式
为了加深对本发明的理解,下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是本实施例只用于对发明作进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,若该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整,仍属于本发明保护范围。
试验例:
1.试验方法
1.1膜的制备
将聚砜为20%、聚乙二醇2%、其余物料为78%的N,N-二甲基甲酰胺加入反应釜,逐渐升温到60℃~80℃下加热搅拌10小时,搅拌溶解均匀后用格栅网微孔过滤,滤液经过真空脱泡,静置12小时后得到铸膜液。以无纺布为支撑采用浸没沉淀相转变法制备聚砜超滤膜,将温度为20~30℃的铸膜液经刮刀成型后,浸入凝固浴中,通过干-湿相转变凝固成膜,其中空气温度为15~35℃,相对湿度为55~75%,对浸有聚乙二醇缩丁醛的聚砜超滤膜表面采用紫外线均匀照射膜表面进行反应,紫外功率为1000W~2000W,照射时间为4~6min,经过紫外照射接枝后的超滤膜即形成一层具有稳定持久的亲水表面,最后对超滤膜进行0.1%甘油清洗保湿干燥后即得到本发明所述亲水性聚砜超滤膜。
1.2膜的性能测试方法
亲水性聚砜超滤膜的纯水通量的测试和对牛血清白蛋白BSA的截留率测试是通过错流过滤装置和日本岛津TOC测试仪进行测量;
亲水性聚砜超滤膜的表面微观结构是通过美国布鲁克探针接触原子力显微镜进行测试,表面接触角测试是通过德国KrussDSA30视频接触角测试仪进行测试。
1.3测试结果
经过测试,结果为:纯水通量为平均200-300L/min·m2,对牛血清蛋白的截留在90%以上,对TOC为1000左右的污水进行长时间运行结果为48小时仅衰减5%左右,接触角测试结果表明其表面接触角较小,平均小于15度,原子力测试结果表明其纳米微观表面最高处与最低处差值不大于40nm表面较为平整。
实施例1
(1)将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇加入到N,N-二甲基甲酰胺中,加热,加热温度为60℃,搅拌,搅拌时间为10h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为12h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为16%,聚乙二醇的质量百分比为1%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为1%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为20℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为15℃,相对湿度为50%,刮制速度为5m/min,平板膜厚度为127μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行4min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用丙烯酸对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外、红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外、红外线功率为2500W,接枝交联的反应时间为4min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为15℃,优选范围为20℃的0.1%甘油水中浸泡60s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
实施例2
(1)将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇加入到N-甲基吡咯烷酮中,加热,加热温度为65℃,搅拌,搅拌时间为12h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为14h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为17%,聚乙二醇的质量百分比为2%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为2%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为22℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为20℃,相对湿度为55%,刮制速度为7m/min,平板膜厚度为132μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行5min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用聚乙二醇缩丁醛对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外、红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外、红外线功率为2800W,接枝交联的反应时间为5min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为20℃的0.1%甘油水中浸泡70s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
实施例3
(1)将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇加入到N,N-二甲基乙酰胺中,加热,加热温度为70℃,搅拌,搅拌时间为14h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为16h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为18%,聚乙二醇的质量百分比为3%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为3%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为24℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为25℃,相对湿度为60%,刮制速度为9m/min,平板膜厚度为137μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行6min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用聚乙烯醇缩乙二醛对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外、红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外、红外线功率为3100W,接枝交联的反应时间为6min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为25℃的0.1%甘油水中浸泡80s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
实施例4
(1)将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇加入到N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮的混合溶剂(两种溶剂的体积比为1:1)中,加热,加热温度为75℃,搅拌,搅拌时间为16h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为18h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为19%,聚乙二醇的质量百分比为4%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为4%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为26℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为30℃,相对湿度为65%,刮制速度为11m/min,平板膜厚度为142μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行4.5min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用丙烯酸和聚乙二醇缩丁醛对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外、红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外、红外线功率为3400W,接枝交联的反应时间为4.5min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为30℃的0.1%甘油水中浸泡90s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
实施例5
(1)将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇加入到N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺中的混合溶剂(两种溶剂的体积比为1:1)中,加热,加热温度为80℃,搅拌,搅拌时间为18h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为20h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为20%,聚乙二醇的质量百分比为5%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为5%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为28℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为35℃,相对湿度为70%,刮制速度为13m/min,平板膜厚度为147μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行5.5min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用丙烯酸和聚乙烯醇缩乙二醛对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外、红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外、红外线功率为3700W,接枝交联的反应时间为5.5min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为35℃的0.1%甘油水中浸泡100s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
实施例6
(1)将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇加入到N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的混合溶剂(两种溶剂的体积比为1:1)中,加热,加热温度为85℃,搅拌,搅拌时间为20h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为22h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为16.5%,聚乙二醇的质量百分比为1.5%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为1.5%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为30℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为17.5℃,相对湿度为75%,刮制速度为15m/min,平板膜厚度为152μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行4.25min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用聚乙二醇缩丁醛和聚乙烯醇缩乙二醛对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外、红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外、红外线功率为4000W,接枝交联的反应时间为4.25min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为17.5℃的0.1%甘油水中浸泡110s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
实施例7
(1)将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇加入到N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮及N,N-二甲基乙酰胺中的混合溶剂中(三种溶剂的体积比为1:1:1)中,加热,加热温度为90℃,搅拌,搅拌时间为22h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为24h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为17.5%,聚乙二醇的质量百分比为2.5%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为2.5%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为22℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为22.5℃,相对湿度为80%,刮制速度为7m/min,平板膜厚度为157μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行4.75min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用丙烯酸和聚乙二醇缩丁醛及聚乙烯醇缩乙二醛对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外、红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外、红外线功率为2800W,接枝交联的反应时间为4.75min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为22.5℃的0.1%甘油水中浸泡120s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
实施例8
(1)将聚砜、聚乙烯吡咯烷酮加入到N,N-二甲基甲酰胺中,加热,加热温度为70℃,搅拌,搅拌时间为24h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为18h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为18.5%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为3.5%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为24℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为27.5℃,相对湿度为85%,刮制速度为9m/min,平板膜厚度为162μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行5.25min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用丙烯酸和聚乙二醇缩丁醛对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在紫外条件下交联接枝、涂覆改性;所述紫外线功率为3100W,接枝交联的反应时间为5.25min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为27.5℃的0.1%甘油水中浸泡80s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
实施例9
(1)将聚砜、聚乙二醇加入到N-甲基吡咯烷酮中,加热,加热温度为75℃,搅拌,搅拌时间为18h,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,真空脱泡的时间为20h,得到平板超滤膜铸膜液;
所述聚砜的质量百分比为19.5%,聚乙二醇的质量百分比为4.5%,其余为溶剂;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为26℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为32.5℃,相对湿度为65%,刮制速度为11m/min,平板膜厚度为167μm;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行5.75min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;具体是采用丙烯酸和聚乙烯醇缩乙二醛对含裸露基团的聚砜平板超滤膜在红外条件下交联接枝、涂覆改性;所述红外线功率为3400W,接枝交联的反应时间为5.75min;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为32.5℃的0.1%甘油水中浸泡90s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
Claims (10)
1.一种新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将聚砜、致孔剂加入到溶剂中,加热,搅拌,溶解后用格栅网进行微孔过滤,然后在真空恒温条件下静置脱泡,得到平板超滤膜铸膜液;
(2)将步骤(1)所得铸膜液以无纺布为支撑层,经过平板刮膜机的刮膜成型,通过干-湿相转变法凝固成膜,制成质量均一的平板超滤膜;
(3)平板超滤膜表面的亲水改性:在紫外和/或红外条件下对平板超滤膜表面采用表面接枝方法进行4-6min的改性反应,在膜表面形成亲水保护层;
(4)对处理后的平板超滤膜进行甘油清洗,干燥后得到耐污染的平板超滤膜。
2.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中的任一种或几种。
4.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中聚砜的质量百分比为16%~20%,聚乙二醇的质量百分比为1%~5%,聚氯乙烯吡咯烷酮的质量百分比为1%~5%,其余为溶剂。
5.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中加热温度为60~90℃;搅拌时间为10~24h。
6.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,真空脱泡的时间为12~24h。
7.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,通过干-湿相转变法凝固成膜的具体方法为:将温度为20~30℃的铸膜液经过平板刮膜机刮膜成型后,浸入冷水凝固浴中,通过干-湿相转变法凝固成膜,其中,空气温度为15~35℃,相对湿度为50%~85%,刮制速度为5~15m/min,平板膜厚度为127μm-167μm。
8.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,对平板超滤膜进行表面亲水改性是采用亲水性物质涂覆在聚砜平板超滤表面,然后采用紫外或红外对亲水涂覆层进行交联固化处理;所述紫外或红外线功率为2500~4000W,接枝交联的反应时间为4~6min。
9.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,亲水性物质为丙烯酸、聚乙二醇缩丁醛、聚乙烯醇缩乙二醛中的任一种或几种。
10.根据权利要求1所述的新型抗污染聚砜平板超滤膜的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中,对亲水性处理的超滤膜进行清洗的条件为:在温度为15~35℃,优选范围为20~30℃的0.1%甘油水中浸泡60s~120s,取出后在烘箱中烘干即可保存。
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