CN105854648A

CN105854648A - 一种高通量长周期抗污染超滤膜的制备方法

Info

Publication number: CN105854648A
Application number: CN201610311824.XA
Authority: CN
Inventors: 蔡恩德; 毕立英; 邱世龙; 赵娟; 魏巍
Original assignee: Huludao Design Institute
Current assignee: Huludao Design Institute
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2016-08-17

Abstract

本发明提出了一种高通量长周期抗污染的超滤膜的方法。步骤一：铸膜液的配置：将设定量的聚醚砜和聚乙烯醇缩甲醛溶于设定量的N，N‑二甲基甲酰胺，聚醚砜和聚乙烯醇缩甲醛的质量之和为铸膜液质量的36%，聚醚砜与聚乙烯醇缩甲醛的质量比为2：1至1：2，置于60℃的水浴中搅拌加热6 h，再静止加热脱泡6 h。步骤二：超滤膜的相转化：将步骤一得到的铸膜液以240 mm的厚度均匀刮在玻璃板上，放入25℃的水浴持续5 min，去离子水清洗后置于去离子水中保存24 h以上备用。本发明具有制备过程简单易操作，超滤膜能得到提升，其亲水性提高，平均膜孔径和孔隙率通量提升，提高海水淡化预处理的效率和稳定性。适宜作为抗污染超滤膜的制备方法应用。

Description

一种高通量长周期抗污染超滤膜的制备方法

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体地说一种高通量长周期抗污染超滤膜的制备方法。

背景技术

作为一种新型分离技术，超滤膜能够有效的截留悬浮颗粒、胶体、大分子以及藻类和细菌等，因此在诸多方面得到应用。海水淡化预处理是超滤技术的重要应用之一，但是在实际应用过程中，超滤技术仍然面临处理通量低、膜污染问题严重等问题。

膜污染通常是指处理料液中的蛋白质、有机物等粒子、胶束、微生物等由于物理、化学、生化或机械作用，在膜表面或孔道内吸附、沉积等现象造成膜有效孔径逐渐减小、堵塞，甚至形成滤饼层或者凝胶层，导致膜的渗透通量持续下降一致无法使用。

现有的抗污染膜的构建大多遵循Whitesides的抗污染四原则，具有以下四个特点的基团可有效抑制生物污染物（蛋白质）的非特异性吸附：（1）强亲水性；（2）氢键受体；（3）非氢键供体；（4）电中性。尽管进行了大量的研究，但迄今为止，抗污染表面构建的普遍原则，为增加表面的亲水性，即构建强亲水性抗污染表面。

迄今为止，能够起到良好抑制抗污染效果并得到广泛认可的亲水性抗污染材料主要包括聚氧乙烯类聚合物、两性离子类聚合物以及其他亲水性抗污染材料。现在常用的表面改性方法有表面涂覆、表面接枝和表面偏析。由于表面涂覆和表面接枝是在成膜以后对膜表面进行改性，能够对膜表面进行有效的修饰，但是膜孔仍然受到污染物的危害。而表面偏析是一种原位的三维的改性方法，他是在膜形成过程中对膜进行改性，不仅能修饰膜表面同时也能有效的改性膜孔，减小污染物对膜孔的污染，因此得到了广泛的关注。

目前用于海水淡化预处理的超滤膜绝大多数由表面接枝技术和表面涂敷技术制备，表面偏析技术应用受限的主要因素为表面偏析剂的稳定性问题。因表面偏析剂与膜主体间相互作用较弱，表面偏析剂易在使用过程中流失，致使超滤膜的抗污染性能下降。

发明内容

本发明提供了一种高通量长周期抗污染超滤膜的制备方法。一种高通量长周期抗污染超滤膜是以聚醚砜（PES）为基膜材料，在基膜材料中填充聚乙烯醇缩甲醛表面改性材料。聚醚砜和聚乙烯醇缩甲醛（PVF）的质量之和为铸膜液质量的36%，聚醚砜与聚乙烯醇缩甲醛的质量比为2：1至1：2，采用非溶剂诱导的相转化方法制备而得。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

步骤一、铸膜液的配置：

将设定量的聚醚砜和聚乙烯醇缩甲醛溶于设定量的N，N-二甲基甲酰胺，聚醚砜和聚乙烯醇缩甲醛的质量之和为铸膜液质量的36%，聚醚砜与聚乙烯醇缩甲醛的质量比为2：1至1：2，置于60℃的水浴中搅拌加热6 h，再静止加热脱泡6 h。

步骤二、超滤膜的相转化：

将步骤一得到的铸膜液以240 mm的厚度均匀刮在玻璃板上，放入25℃的水浴持续5 min，去离子水清洗后置于去离子水中保存24 h以上备用。

积极效果，本发明提供一种高通量长周期抗污染超滤膜的制备方法，具有制备方法过程简单易操作，所制备的超滤膜能得到明显提升，其亲水性得到提高，平均膜孔径和孔隙率，通量大幅度提升，可有效提高海水淡化预处理的效率和稳定性。适宜作为抗污染超滤膜的制备方法应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

实施例1

称取2.4 g 聚醚砜，1.2 g 聚乙烯醇缩甲醛溶于12.8 g N,N-二甲基甲酰胺中，在60℃下搅拌6小时，配制成均相铸膜液，将所制的铸膜液在60℃下静置脱泡6小时，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，然后放入室温水浴中凝固成膜，用去离子水浸泡24小时，得到本实验所需的PES/ PVF-6 wt%膜，进行下述测试。

本发明提供的PES/ PVF-6 wt%膜经过电镜分析，具有典型断面结构，膜孔隙率84.9%，平均膜孔经35.6 nm。所制得的PES/ PVF-6 wt%膜在死端过滤中通量随时间变化。当操作压力为0.1 MPa 时，膜的纯水通量为436.4 L/m²h，用牛血清蛋白模拟污染物污染后，膜表面进过简单的清洗，具有62%的通量恢复率。

实施例2

称取2.0 g 聚醚砜，1.6 g 聚乙烯醇缩甲醛溶于12.8 g N,N-二甲基甲酰胺中，在60℃下搅拌6小时，配制成均相铸膜液，将所制的铸膜液在60℃下静置脱泡6小时，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，然后放入室温水浴中凝固成膜，用去离子水浸泡24小时，得到本实验所需的PES/ PVF-8 wt%膜，进行下述测试。

本发明提供的PES/ PVF-8 wt%膜经过电镜分析，具有典型断面结构，膜孔隙率87.3%，平均膜孔经53.2 nm。所制得的PES/ PVF-8 wt%膜在死端过滤中通量随时间变化。当操作压力为0.1 MPa 时，膜的纯水通量为569.7 L/m²h，用牛血清蛋白模拟污染物污染后，膜表面进过简单的清洗，具有80%的通量恢复率。

实施例 3

称取1.8 g 聚醚砜，1.8 g 聚乙烯醇缩甲醛溶于12.8 g N,N-二甲基甲酰胺中，在60℃下搅拌6小时，配制成均相铸膜液，将所制的铸膜液在60℃下静置脱泡6小时，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，然后放入室温水浴中凝固成膜，用去离子水浸泡24小时，得到本实验所需的PES/ PVF-9 wt%膜，进行下述测试。

本发明提供的PES/ PVF-9 wt%膜经过电镜分析，具有典型断面结构，膜孔隙率93.1%，平均膜孔经54.6 nm。所制得的PES/ PVF-9 wt%膜在死端过滤中通量随时间变化。当操作压力为0.1 MPa 时，膜的纯水通量为1024.8 L/m²h，用牛血清蛋白模拟污染物污染后，膜表面进过简单的清洗，具有98%的通量恢复率。

实施例 4

称取1.6 g 聚醚砜，2.0 g 聚乙烯醇缩甲醛溶于12.8 g N,N-二甲基甲酰胺中，在60℃下搅拌6小时，配制成均相铸膜液，将所制的铸膜液在60℃下静置脱泡6小时，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，然后放入室温水浴中凝固成膜，用去离子水浸泡24小时，得到本实验所需的PES/ PVF-10 wt%膜，进行下述测试。

本发明提供的PES/ PVF-10 wt%膜经过电镜分析，具有典型断面结构，膜孔隙率88.8%，平均膜孔经52.6 nm。所制得的PES/ PVF-10 wt%膜在死端过滤中通量随时间变化。当操作压力为0.1 MPa 时，膜的纯水通量为621.7 L/m²h，用牛血清蛋白模拟污染物污染后，膜表面进过简单的清洗，具有81%的通量恢复率。

实施例 5

称取1.2 g 聚醚砜，2.4 g 聚乙烯醇缩甲醛溶于12.8 g N,N-二甲基甲酰胺中，在60℃下搅拌6小时，配制成均相铸膜液，将所制的铸膜液在60℃下静置脱泡6小时，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，然后放入室温水浴中凝固成膜，用去离子水浸泡24小时，得到本实验所需的PES/ PVF-12 wt%膜，进行下述测试。

本发明提供的PES/ PVF-12 wt%膜经过电镜分析，具有典型断面结构，膜孔隙率86.2%，平均膜孔经41.3 nm。所制得的PES/ PVF-12 wt%膜在死端过滤中通量随时间变化。当操作压力为0.1 MPa 时，膜的纯水通量为503.5 L/m²h，用牛血清蛋白模拟污染物污染后，膜表面进过简单的清洗，具有80%的通量恢复率。

综上，本发明提供的一种可用于海水淡化预处理的高通量长周期抗污染超滤膜的制备方法，制备条件温和，制备工艺简单易行，可以有效的提高超滤膜的渗透通量以及长周期抗污染性能。

Claims

1.一种高通量长周期抗污染超滤膜的制备方法，其特征在于，

步骤一、铸膜液的配置：

将设定量的聚醚砜和聚乙烯醇缩甲醛溶于设定量的N，N-二甲基甲酰胺，聚醚砜和聚乙烯醇缩甲醛的质量之和为铸膜液质量的36%，聚醚砜与聚乙烯醇缩甲醛的质量比为2：1至1：2，置于60℃的水浴中搅拌加热6 h，再静止加热脱泡6 h；

步骤二、超滤膜的相转化：

将步骤一得到的铸膜液以240 mm的厚度均匀刮在玻璃板上，放入25℃的水浴持续5 min，去离子水清洗后置于去离子水中保存24 h备用。