CN110479114A - 一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法，本发明将有机硅作为改性成分，将其引入醋酸纤维素超滤膜表面，提高膜亲水性的同时，改善了醋酸纤维素超滤膜的抗污性能和耐压密性。因此，本发明所制备的醋酸纤维素超滤膜在0.3MPa操作压力下，水通量保持在360L m‑2h‑1，对牛血清蛋白的截留率高达100％，通量恢复率可到达80％以上。

Description

一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法
技术领域
本发明属于超滤膜制备技术领域，具体涉及一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法。
背景技术
超滤是一种加压膜分离技术，在外界推动力作用下截留水中悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质，而水、无机盐和小分子有机物可透过膜，从而达到净化和分离的目的。超滤过程在常温下进行，条件温和，分离效率高，不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，装置占地面积小，操作简单，易于控制和维护，是一种节能环保的分离技术，在水处理、废水处理回用、食品、医药、纺织、印染、造纸等工业领域得到广泛应用。超滤技术的关键是膜，超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺等。随着膜技术的发展，单一的膜材料已不能满足高通量、优良的机械强度和化学稳定性、耐污染等综合性能的要求，限制了超滤的进一步发展与应用。为了扩展超滤膜的品质，提高膜的性能，采用一定的方法将不同材料特性结合起来，已成为膜材料发展的趋势。
醋酸纤维素是一种广泛应用的超滤膜材料，具有无毒、耐氯、来源广、易制备、成膜性好、亲水性好、高盐截留性、价格便宜、宜于工业化生产等优点，在膜材料中占有十分重要的位置。醋酸纤维素是可生物降解、可再生的有机材料，是一种环境友好材料，常应用于在纺织、食品、制药工业等领域。但现有的醋酸纤维素超滤膜具有耐压密性差、抗污性能较差以及使用寿命短等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将致孔剂、助剂、醋酸纤维素和有机溶剂混合后，搅拌溶解后静置脱泡，得到铸膜液；上述助剂为甘油、吐温80、泊洛沙姆和氧化铝中的至少一种；
(2)将上述铸膜液倾倒于PET聚酯无纺布上，启动刮膜机进行刮膜；
(3)将步骤(2)所得的物料置于凝固浴中，经溶剂-非溶剂交换后转变成固态膜，接着放入去离子水中以除去残留的有机溶剂，获得膜片；
(4)室温下，将上述膜片置于硅烷溶液中浸泡10-25min，稍微沥干，接着置于保护液中浸泡1-8min，稍微沥干；上述硅烷溶液为浓度为0.3-0.6wt％的DC-51溶液、DC-56溶液、Z-6030溶液、Z-6011溶液和Z-6300溶液中的至少一种；
(5)将步骤(4)所得的物料于50-70℃热处理20-40min，得到所述抗污型醋酸纤维素超滤膜。
在本发明的一个优选实施方案中，所述致孔剂为PEG、PVP和甘油中的至少一种。
进一步优选的，所述PEG为PEG400或PEG600。
在本发明的一个优选实施方案中，所述保护液以水为溶剂，溶质为甘油、亚硫酸氢钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮和二甲基亚砜中的至少一种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述凝固浴为去离子水凝固浴、DMAc凝固浴、或乙醇凝固浴。
在本发明的一个优选实施方案中，所述醋酸纤维素、致孔剂、助剂和有机溶剂的质量为15-22∶3-12∶5-10∶56-77。
在本发明的一个优选实施方案中，所述热处理于烘箱中进行。
在本发明的一个优选实施方案中，所述致孔剂为PEG、PVP和甘油中的至少一种，所述保护液以水为溶剂，溶质为甘油、亚硫酸氢钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种，所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮和二甲基亚砜中的至少一种，所述凝固浴为去离子水凝固浴、DMAc凝固浴、NaCl凝固浴或乙醇凝固浴。
进一步优选的，所述PEG为PEG400或PEG600。
本发明的有益效果是：
1、本发明将有机硅作为改性成分，将其引入醋酸纤维素超滤膜表面，提高膜亲水性的同时，改善了醋酸纤维素超滤膜的抗污性能和耐压密性。因此，本发明所制备的醋酸纤维素超滤膜在0.3MPa操作压力下，水通量保持在360L m-2h-1，对牛血清蛋白的截留率高达90％，通量恢复率可到达80％以上。
2、本发明操作简单，易于控制。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例中的凝固浴为去离子水凝固浴、DMAc凝固浴或乙醇凝固浴。
实施例1
称取10g CA、3.5g PEG400、0.5g吐温80缓慢加入36g DMF，搅拌溶解，最终得均一的铸膜液，静置脱泡直至铸膜液中的气泡完全脱除；将完全脱泡的铸膜液于PET聚酯无纺布基材中刮出180μm的膜，放入30℃去离子水中相转化成膜，凝固浴时间为3min；将凝固后的膜片放入0.5wt％Z-6030溶液中浸泡20min，取出，随后放入15％甘油溶液中浸泡5min；最后将膜片放入65℃烘箱中烘30min，经热处理后的CA膜即为所述抗污型醋酸纤维素超滤膜。在0.3MPa操作压力下，该抗污型醋酸纤维素超滤膜的膜通量为240Lm-2h-1，对牛血清蛋白截留率为100％，通量恢复率为82.3％。
实施例2
称取10g CA、3.5g PEG600、0.5g泊洛沙姆缓慢加入36g DMAc，搅拌溶解，最终得均一的铸膜液，静置脱泡直至铸膜液中的气泡完全脱除；将完全脱泡的铸膜液于PET聚酯无纺布基材中刮出175μm的膜，放入30℃含DMAc去离子水中相转化成膜，凝固浴时间为6min；将凝固后的膜片放入0.6wt％Z-6011溶液中浸泡15min，取出，随后放入15％甘油/0.3％NaHCO3溶液中浸泡5min；最后将膜片放入60℃烘箱中40min，经热处理后的CA膜即为所述抗污型醋酸纤维素超滤膜。在0.3MPa操作压力下，该抗污型醋酸纤维素超滤膜的通量为360Lm-2h-1，对牛血清蛋白截留率为98.7％，通量恢复率为85.7％。
实施例3
称取12g CA、4.2g PEG400、0.5g吐温80、0.3g甘油缓慢加入33g DMF，搅拌溶解，最终得均一的铸膜液，静置脱泡直至铸膜液中的气泡完全脱除；将完全脱泡的铸膜液于PET聚酯无纺布基材中刮出180μm的膜，放入35℃去离子水中相转化成膜，凝固浴时间为3min；将凝固后的膜片放入0.4wt％DC-51溶液中浸泡10min，取出，随后放入14％甘油/0.2％十二烷基硫酸钠溶液中浸泡3min；最后将膜片放入70℃烘箱中25min，经热处理后的CA膜即为所述抗污型醋酸纤维素超滤膜。在0.3MPa操作压力下，该抗污型醋酸纤维素超滤膜的通量为268L m-2h-1，对牛血清蛋白截留率为99.3％，通量恢复率为87.3％。
实施例4
称取9g CA、4.2g PEG600、0.5g吐温80、0.5g氧化铝缓慢加入35.8g DMSO，搅拌溶解，最终得均一的铸膜液，静置脱泡直至铸膜液中的气泡完全脱除；将完全脱泡的铸膜液于PET聚酯无纺布基材中刮出180μm的膜，放入35℃含乙醇的去离子水中相转化成膜，凝固浴时间为5min；将凝固后的膜片放入0.3wt％Z-6300溶液中浸泡25min，取出，随后放入14％甘油/1％十二烷基硫酸钠溶液中浸泡6min；最后将膜片放入60℃烘箱中40min，经热处理后的CA膜即为所述抗污型醋酸纤维素超滤膜。在0.3MPa操作压力下，该抗污型醋酸纤维素超滤膜的通量为864L m-2h-1，对牛血清蛋白截留率为91.6％，通量恢复率为82.6％。
实施例5
称取13.2g CA、3g PEG400、6g泊洛沙姆缓慢加入37.8g DMF，搅拌溶解，最终得均一的铸膜液，静置脱泡直至铸膜液中的气泡完全脱除；将完全脱泡的铸膜液于PET聚酯无纺布基材中刮出185μm的膜，放入30℃去离子水中相转化成膜，凝固浴时间为3min；将凝固后的膜片放入0.6wt％Z-6030溶液中浸泡25min，取出，随后放入14％甘油溶液中浸泡5min；最后将膜片放入55℃烘箱中40min，经热处理后的CA膜即为所述抗污型醋酸纤维素超滤膜。在0.3MPa操作压力下，该抗污型醋酸纤维素超滤膜的通量为418L m-2h-1，对牛血清蛋白截留率为93.8％，通量恢复率为85.2％。
实施例6
称取8.8g CA、3.6g PEG400、0.6g甘油、1.6g泊洛沙姆缓慢加入25.4g DMF，搅拌溶解，最终得均一的铸膜液，静置脱泡直至铸膜液中的气泡完全脱除；将完全脱泡的铸膜液于PET聚酯无纺布基材中刮出180μm的膜，放入30℃去离子水中相转化成膜，凝固浴时间为4min；将凝固后的膜片放入0.3wt％Z-6011溶液中浸泡10min，取出，随后放入15％甘油/0.2％NaHCO3溶液中浸泡5min；最后将膜片放入60℃烘箱中35min，经热处理后的CA膜即为所述抗污型醋酸纤维素超滤膜。在0.3MPa操作压力下，该抗污型醋酸纤维素超滤膜的通量为387L m-2h-1，对牛血清蛋白截留率为95.4％，通量恢复率为84.6％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将致孔剂、助剂、醋酸纤维素和有机溶剂混合后，搅拌溶解后静置脱泡，得到铸膜液；上述助剂为甘油、吐温80、泊洛沙姆和氧化铝中的至少一种；
(2)将上述铸膜液倾倒于PET聚酯无纺布上，启动刮膜机进行刮膜；
(3)将步骤(2)所得的物料置于凝固浴中，经溶剂-非溶剂交换后转变成固态膜，接着放入去离子水中以除去残留的有机溶剂，获得膜片；
(4)室温下，将上述膜片置于硅烷溶液中浸泡10-25min，稍微沥干，接着置于保护液中浸泡1-8min，稍微沥干；上述硅烷溶液为浓度为0.3-0.6wt％的DC-51溶液、DC-56溶液、Z-6030溶液、Z-6011溶液和Z-6300溶液中的至少一种；
(5)将步骤(4)所得的物料于50-70℃热处理20-40min，得到所述抗污型醋酸纤维素超滤膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述致孔剂为PEG、PVP和甘油中的至少一种。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述PEG为PEG400或PEG600。
4.如权利要求1所示的制备方法，其特征在于：所述硅烷溶液浓度为0.2-0.7％。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述保护液以水为溶剂，溶质为甘油、亚硫酸氢钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮和二甲基亚砜中的至少一种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述凝固浴为去离子水凝固浴、DMAc凝固浴、乙醇凝固浴。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述醋酸纤维素、致孔剂、助剂和有机溶剂的质量为15-22∶3-12∶5-10∶56-77。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述致孔剂为PEG、PVP和甘油中的至少一种，所述保护液以水为溶剂，溶质为甘油、亚硫酸氢钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种，所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮和二甲基亚砜中的至少一种，所述凝固浴为去离子水凝固浴、DMAc凝固浴、NaCl凝固浴或乙醇凝固浴。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述PEG为PEG400或PEG600。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191122

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