CN117482765A - 一种新型功能分离膜及其制备方法 - Google Patents
一种新型功能分离膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117482765A CN117482765A CN202311742316.3A CN202311742316A CN117482765A CN 117482765 A CN117482765 A CN 117482765A CN 202311742316 A CN202311742316 A CN 202311742316A CN 117482765 A CN117482765 A CN 117482765A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- substrate
- taking out
- layer
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 35
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical group CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 6
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 4
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 3
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 claims description 3
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 44
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 20
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 229920006316 polyvinylpyrrolidine Polymers 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 6-[(5S)-5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-2-oxo-1,3-oxazolidin-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C[C@H]1CN(C(O1)=O)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 0.000 description 2
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 229920006370 Kynar Polymers 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 229940098197 human immunoglobulin g Drugs 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 2
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 2
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000702623 Minute virus of mice Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- CMDGQTVYVAKDNA-UHFFFAOYSA-N propane-1,2,3-triol;hydrate Chemical compound O.OCC(O)CO CMDGQTVYVAKDNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
- B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/08—Polysaccharides
- B01D71/10—Cellulose; Modified cellulose
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/30—Polyalkenyl halides
- B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
- B01D71/34—Polyvinylidene fluoride
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
- B01D71/42—Polymers of nitriles, e.g. polyacrylonitrile
- B01D71/421—Polyacrylonitrile
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
- B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
- B01D71/64—Polyimides; Polyamide-imides; Polyester-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种新型功能分离膜及其制备方法。包括基材层和两个分离层，总厚度为100～350μm，基材层和两个分离层的厚度比为9:1～5；将基材置于玻璃板上，倾倒下层铸膜液于基材上，然后用狭缝刮刀匀速自上而下刮涂，完毕后迅速置于热环境下处理1～90s；取出后继续倾倒第二层铸膜液，然后用狭缝刮刀匀速自上而下刮涂，完毕后静置10～150s，接着置于热环境下处理1～30s；制得的初生膜取出，浸入凝固液中，浸泡10～180s；取出后接着浸入45～90℃去离子水中，浸泡60～240s；取出后分别置于酸、碱溶液中浸泡；浸入甘油水溶液中，浸泡30～300s，甘油水溶液的质量浓度为5～30%；取出后热风烘干，完成膜制备工作。
Description
技术领域
本发明涉及过滤技术领域，具体涉及一种新型功能分离膜及其制备方法。
背景技术
随着先进制造的不断发展，膜材料的应用越来越广泛，根据不同的应用领域可分为有机膜与无机膜。其中有机膜以材料功能性强，孔径分布集中，便于加工制造等优势在化工、印染、生物医药、家用净水等领域均有规模性使用，并日益成为不可替代的必需工艺过程。按过滤精度，有机膜又分为微滤膜，超滤膜，纳滤膜和反渗透膜。其中超滤孔径多分布于2～100 nm，截留分子量精度在1kD～1000kD，多用于分子级物料的分离，如悬浮物、胶体、蛋白质、细菌、病毒及微生物等。
现有单层膜分离层与功能层过渡较小，纳污能力差，易堵塞，载量过低。现有双层结构膜技术，膜机械强度偏弱，寿命短（多为一次性产品）且设备复杂，对精度要求高。现有双层膜功能性单一，无法实现多领域通用。
发明内容
本发明正是针对上述问题，提供了一种新型功能分离膜及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，通过二次涂覆技术，先制备基材层，实现高纳污能力，后制备分离层，实现拦截能力，
两层在热辅助下结合牢固，
其包括基材层和两个分离层，总厚度为100～350μm，基材层和两个分离层的厚度比为9:1～5。
优选的总厚度为150～240μm。
具体的制备步骤为，
1、将基材置于玻璃板上，倾倒下层铸膜液于基材上，然后用狭缝刮刀匀速自上而下刮涂，完毕后（即走完刮涂过程，尺寸为A4纸大小为30cm长度）迅速置于60～125℃热环境下处理1～90s；
2、取出后继续倾倒第二层铸膜液，然后用狭缝刮刀匀速自上而下刮涂，完毕后静置10～150s，接着置于40～105℃热环境下处理1～30s；
3、步骤2制得的初生膜取出，浸入30～90℃、质量浓度为10～75%的凝固液中，浸泡10～180s；取出后接着浸入45～90℃去离子水中，浸泡60～240s；
4、从步骤3的去离子水中取出后分别置于酸、碱溶液中浸泡；酸溶液为盐酸，柠檬酸，乙二酸、乙酸，丙酸，丁二酸中的一种，pH值为1～3，浸泡时间为30～120s；碱溶液为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠水溶液中的一种，pH值为12～14，浸泡时间为30～180s；酸、碱溶液的温度为25～55℃；
5、取出用去离子水冲洗后，浸入甘油水溶液中，浸泡30～300s，甘油水溶液的质量浓度为5～30%；
6、取出后热风烘干，完成膜制备工作。
所述的基材为聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯 ，聚芳酯等，聚烯烃，如聚乙烯，聚丙烯，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯及其共聚物中的一种；基材需提前进行离型处理，为硅离型或氟素离型，离型力为1～10g / in，其中优选3～8g / in，离型后的基材厚度为25～300μm，优选120～240μm。
所述的铸膜液的组成为，主体材料9～28%，溶剂30～75%，不良溶剂1～55%，添加剂1～15%；主体材料为聚醚砜，聚芳砜，聚偏氟乙烯，聚丙烯腈，再生纤维素或聚酰亚胺；溶剂为二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜；不良溶剂为分子量为200～10000的聚乙二醇，乙二醇，一缩二乙二醇，二缩三乙二醇，正丁醇，叔丁醇中的一种；添加剂为聚乙烯吡咯烷酮及其共聚物中的一种以上，分子量为K17～K120。
所述的铸膜液的组成优选为，主体材料12～23%，溶剂35～60%，不良溶剂10～35%，添加剂3～12%；添加剂分子量为K30～K90。
凝固液由溶剂和去离子水组成，其中溶剂为二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。
步骤1中，刮涂完毕后将材料迅速置于80～105℃热环境下处理15～60s；
步骤2中，静置30～120s，接着置于60～80℃热环境下处理10～20s；
步骤3中，制得的初生膜取出后，浸入50～80℃、质量浓度为35～65%的凝固液中，浸泡30～120s；取出后接着浸入60～80℃去离子水中，浸泡120～180s；
步骤4中，酸溶液中浸泡60～90s，碱溶液中浸泡90～150s，酸、碱溶液的温度为35～45℃；
步骤5中，浸入甘油水溶液中，浸泡120～240s，甘油水溶液的质量浓度为10～20%；
步骤6中，热风温度为90～120℃，优选95～105℃，烘干时间为10～180秒，优选60～120秒。
本发明的有益效果：
本发明相较于现有的产品具有更高的载量水平和更强的极端LVR拦截能力；长时间运行寿命更高，性能更稳定；针对不同物料，双面均可适用，用途广泛；工艺窗口宽，操作便捷，对设备要求较低，放大性好。
具体实施方式
实施例1
取聚对苯二甲酸乙二酯离型纸，3g/in离型力，厚度120μm，贴于玻璃板上。将基材层铸膜液（聚醚砜（BASF）：12kg，二甲基乙酰胺（Sigma-AIdrich）：45 kg，二缩三乙二醇（Sigma-AIdrich）：35 kg，聚乙烯吡咯烷酮 K90（Sigma-AIdrich）:3 kg，聚乙烯吡咯烷酮K17（Sigma-AIdrich）:5 kg）倾倒在离型纸上，用200μm刮刀进行刮涂。后迅速置于热环境中80℃下处理15秒。取出后倾倒分离层铸膜液（聚醚砜（BASF）：23 kg，二甲基乙酰胺（Sigma-AIdrich）：60 kg，二缩三乙二醇（Sigma-AIdrich）10 kg，聚乙烯吡咯烷酮 K30（Sigma-AIdrich）:7 kg）于基材层上，用350μm刮刀进行涂覆，静置30秒后放于热环境中，60℃下处理20秒后取出。浸入凝固浴中，凝固浴比例为45%二甲基乙酰胺水溶液，水温50℃下处理120秒，后浸入去离子水中，60℃下处理180秒。随后45℃下分别置于pH=2的盐酸中处理60秒，置于pH=13的氢氧化钠中处理90秒。用去离子水冲洗干净后浸入20%甘油水溶液240秒，后经95℃下热风处理120秒，获得双层功能分离膜。
实施例2
将实施例1中基材换为聚丙烯，5g/in离型力，厚度120μm；基材层用200μm刮刀刮涂，分离层用300μm刮刀刮涂，其他保持不变，得到双层功能分离膜2。
实施例3
将实施例1中的凝固浴比例调节为60%二甲基乙酰胺溶液，水温60℃下处理100秒，其他保持不变，得到双层功能分离膜3。
实施例4
将实施例1中基材换为聚偏氟乙烯，8g/in离型力，厚度150μm；基材层刮涂完后立即进入60℃热环境中静置30秒，分离层刮涂完后立即进入100℃热环境中静置15秒，其他保持不变，得到双层功能分离膜4。
实施例5
将实施例1中配方做出调整，基材层配方为聚偏氟乙烯（Kynar 761A，Arkema）：15%，N-甲基吡咯烷酮（Sigma-AIdrich）：58%，二缩三乙二醇（Sigma-AIdrich）：20%，聚乙烯吡咯烷酮K30（Sigma-AIdrich）:7%；分离层配方调整为聚偏氟乙烯（Kynar 761A，Arkema）：18.5%，N-甲基吡咯烷酮（Sigma-AIdrich）：68%，二缩三乙二醇（Sigma-AIdrich）：10%，聚乙烯吡咯烷酮K30（Sigma-AIdrich）:3.5%。其他保持不变，得到双层功能分离膜5。
对比例1
将实施例1中基材层去除，其他保持不变，得到单层功能分离膜1。
对比例2
将实施例1中刮涂完成后的加热步骤去掉，先后刮完两层后立即浸入凝固浴中，后面保持不变，得到双层功能分离膜2。
实施例6 性能测试
性能参数按照如下方法测定：
1、厚度：采用德国马尔薄膜测厚仪C1216 根据GB/T6672-2001塑料薄膜与薄片厚度的测定方法测定，同一样品测试5次，取平均值作为厚度。
2、膜透过性能（用于病毒去除工艺）
装置：采用除病毒V-max测试装置（自制）测定。
料液通过量：料液通过量是表征过滤膜透过能力的重要参数，在30 Psi压力下恒压过滤，分别记录初始体积及终点体积。计算公式如下所示：
其中，Q为透过液的体积（L），Δt为工艺时间（h），A为滤膜有效面积（cm2）。
3、蛋白收率（用于病毒去除工艺，超滤离心管）
采用岛津（UV1900）紫外可见分光光度计，选择波长280nm下测定，分别取初始料液ρ0与终点料液ρ1各5支，最终结果取平均值；计算公式如下：
4、蛋白载量（用于病毒去除工艺）
过滤终点下蛋白溶液的体积为载量，计算公式为：
其中，V为过滤终点（V75）料液体积（L），为料液收率，A为有效过滤面积（m2）。所选蛋白为牛血清蛋白（BSA）和人免疫球蛋白G（hIgG），料液蛋白浓度为1～25g/L。选用缓冲液为PBS磷酸盐缓冲液（（20 mM 磷酸盐+150 mM 氯化钠），pH为7.0～7.5。
5、蛋白浓缩倍率（用于超滤离心管）
采用岛津（UV1900）紫外可见分光光度计，选择波长280 nm下测定，按料液与缓冲液1：100稀释，获得初始料液γ0与终点料液γ1，读取数据。平行测试10组数据，最终结果取平均值；计算公式如下：
6、LRV水平（用于病毒清除工艺）
在蛋白料液中加入鼠细小病毒（mmv），病毒滴度为1～7.5*10^10 pfu/ml，按1:100稀释进入蛋白料液（如取1ml病毒原液加入99 ml蛋白料液），调节压力10psi，进行恒压过滤。分别取过滤器前后料液样品进行病毒效价，记为L0和L1，取3 组平行样测试。滤器的LRV水平按如下公式计算：
测试结果如下方表1所示，
表1
| 序号 | 原液浓度（g/L） | 蛋白收率（%） | 蛋白载量（L/m2) | LRV |
| 实施例1 | 5 | 99.3 | 490 | 6.2 |
| 实施例2 | 2 | 99.5 | 1060 | / |
| 实施例3 | 10 | 98.8 | 1240 | / |
| 实施例4 | 25 | 98.6 | 1480 | / |
| 实施例5 | 1 | 99.3 | 660 | 6.5 |
| 对比例1 | 5 | 97.5 | 170 | 6.3 |
| 对比例2 | 10 | 95.2 | 230 | 6.0 |
实施例中，蛋白收率均保持在98.5%以上，具有较好的蛋白透过能力，料液的有效成分不会损失；蛋白载量最高可达9.5 kg/m2，具备一流的通过能力，高载量下膜孔不会堵塞；LRV中实施例2,3,4均表现为下游无检出，实施例1,5均＞6，具备较高的病毒拦截能力。
而对比例1由于膜只是单层结构，在蛋白过滤过程中出现堵塞现象，不能较好的透过，导致载量和收率均有所降低；而对比例2由于没有热处理过程，双层膜结构不佳，基材层和分离层会出现融合现象，基材层的纳污能力下降，同样会导致载量下降的情况。对比例中LRV均＞6，膜结构改变对病毒拦截能力影响不大。
表2超滤离心工艺
| 序号 | 初始浓度（g/L） | 浓缩后浓度（g/L） | 离心时间（min） | 回收率（%） |
| 实施例1 | 1 | 85 | 15 | 93.6 |
| 实施例2 | 1 | 92 | 15 | 92.5 |
| 实施例3 | 1 | 90 | 15 | 92.8 |
| 实施例4 | 1 | 82 | 15 | 91.7 |
| 实施例5 | 1 | 88 | 15 | 93.0 |
| 对比例1 | 1 | 67 | 15 | 90.3 |
| 对比例2 | 1 | 43 | 15 | 78.0 |
（注：选用固定角转子，7500×g，选用蛋白：1g/L Ig M，分子量：约900kDa）
实施例中，蛋白浓缩倍率达到80-90倍，具有较高的过滤速度和效率，蛋白回收率均能达到90%以上，料液损失较小。而对比例中，对比例1由于只有单一分离层，整体结构偏致密，底部没有基材层后孔径偏小，导致过滤速度偏慢，浓缩倍率降低，但蛋白回收率能达到90%以上；对比例2中两层融合导致分离层孔径偏大，出现浓缩较差的情况，通量蛋白回收率较低，料液损失严重。
Claims (7)
1.一种新型功能分离膜，其特征在于，包括基材层和两个分离层，总厚度为100～350μm，基材层和两个分离层的厚度比为9:1～5；上述分离膜的制备方法为，
（1）将基材置于玻璃板上，倾倒下层铸膜液于基材上，然后用狭缝刮刀匀速自上而下刮涂，完毕后迅速置于60～125℃热环境下处理1～90s；
（2）取出后继续倾倒第二层铸膜液，然后用狭缝刮刀匀速自上而下刮涂，完毕后静置10～150s，接着置于40～105℃热环境下处理1～30s；
（3）步骤2）制得的初生膜取出，浸入30～90℃、质量浓度为10～75%的凝固液中，浸泡10～180s；取出后接着浸入45～90℃去离子水中，浸泡60～240s；
（4）从步骤3）的去离子水中取出后分别置于酸、碱溶液中浸泡；酸溶液为盐酸，柠檬酸，乙二酸、乙酸，丙酸，丁二酸中的一种，pH值为1～3，浸泡时间为30～120s；碱溶液为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠水溶液中的一种，pH值为12～14，浸泡时间为30～180s；酸、碱溶液的温度为25～55℃；
（5）取出用去离子水冲洗后，浸入甘油水溶液中，浸泡30～300s，甘油水溶液的质量浓度为5～30%；
（6）取出后热风烘干，完成膜制备工作。
2.根据权利要求1所述的新型功能分离膜，其特征在于，分离膜总厚度为150～240μm。
3.根据权利要求1所述的新型功能分离膜的制备方法，其特征在于，具体的制备步骤为，
（1）将基材置于玻璃板上，倾倒下层铸膜液于基材上，然后用狭缝刮刀匀速自上而下刮涂，完毕后迅速置于60～125℃热环境下处理1～90s；
（2）取出后继续倾倒第二层铸膜液，然后用狭缝刮刀匀速自上而下刮涂，完毕后静置10～150s，接着置于40～105℃热环境下处理1～30s；
（3）步骤2）制得的初生膜取出，浸入30～90℃、质量浓度为10～75%的凝固液中，浸泡10～180s；取出后接着浸入45～90℃去离子水中，浸泡60～240s；
（4）从步骤3）的去离子水中取出后分别置于酸、碱溶液中浸泡；酸溶液为盐酸，柠檬酸，乙二酸、乙酸，丙酸，丁二酸中的一种，pH值为1～3，浸泡时间为30～120s；碱溶液为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠水溶液中的一种，pH值为12～14，浸泡时间为30～180s；酸、碱溶液的温度为25～55℃；
（5）取出用去离子水冲洗后，浸入甘油水溶液中，浸泡30～300s，甘油水溶液的质量浓度为5～30%；
（6）取出后热风烘干，完成膜制备工作。
4.根据权利要求3所述的新型功能分离膜的制备方法，其特征在于，所述的基材为聚对苯二甲酸乙二酯 ，聚对苯二甲酸丁二酯，聚芳酯等，聚烯烃，如聚乙烯，聚丙烯，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯及其共聚物中的一种；基材需提前进行离型处理，为硅离型或氟素离型，离型力为1～10g / in，离型后的基材厚度为25～300μm。
5.根据权利要求3所述的新型功能分离膜的制备方法，其特征在于，所述的铸膜液的组成为，主体材料9～28%，溶剂30～75%，不良溶剂1～55%，添加剂1～15%；主体材料为聚醚砜，聚芳砜，聚偏氟乙烯，聚丙烯腈，再生纤维素或聚酰亚胺；溶剂为二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜；不良溶剂为分子量为200～10000的聚乙二醇，乙二醇，一缩二乙二醇，二缩三乙二醇，正丁醇，叔丁醇中的一种；添加剂为聚乙烯吡咯烷酮及其共聚物中的一种以上，分子量为K17～K120。
6.根据权利要求5所述的新型功能分离膜的制备方法，其特征在于，所述的铸膜液的组成为，主体材料12～23%，溶剂35～60%，不良溶剂10～35%，添加剂3～12%；添加剂分子量为K30～K90。
7.根据权利要求3所述的新型功能分离膜的制备方法，其特征在于，凝固液由溶剂和去离子水组成，其中溶剂为二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311742316.3A CN117482765A (zh) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | 一种新型功能分离膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311742316.3A CN117482765A (zh) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | 一种新型功能分离膜及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117482765A true CN117482765A (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=89674724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311742316.3A Pending CN117482765A (zh) | 2023-12-18 | 2023-12-18 | 一种新型功能分离膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117482765A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0490833A (ja) * | 1990-08-06 | 1992-03-24 | Fukui Kagaku Kogyo Kk | 水溶性有機物の分離膜 |
| KR20130085339A (ko) * | 2012-01-19 | 2013-07-29 | 도레이첨단소재 주식회사 | 평막형 비대칭 분리막 및 그의 제조방법 |
| CN104248915A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种提高亲水性的增强型平板复合微孔膜的制备方法 |
| CN106925142A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-07-07 | 中国矿业大学(北京) | 一种多分离层渗透汽化膜及其制备方法 |
| CN107456877A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-12-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于有机气体净化回收的多层复合膜的制备方法 |
| CN108654385A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-10-16 | 天津大学 | 一种兼具高选择性高渗透性超滤膜的制备方法 |
| WO2023040973A1 (zh) * | 2021-09-18 | 2023-03-23 | 杭州科百特过滤器材有限公司 | 一种除病毒用不对称的pes滤膜及其制备方法 |
| CN116943451A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 杭州华玮生物科技有限公司 | 一种除病毒复合膜及其制备方法 |
-
2023
- 2023-12-18 CN CN202311742316.3A patent/CN117482765A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0490833A (ja) * | 1990-08-06 | 1992-03-24 | Fukui Kagaku Kogyo Kk | 水溶性有機物の分離膜 |
| KR20130085339A (ko) * | 2012-01-19 | 2013-07-29 | 도레이첨단소재 주식회사 | 평막형 비대칭 분리막 및 그의 제조방법 |
| CN104248915A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种提高亲水性的增强型平板复合微孔膜的制备方法 |
| CN107456877A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-12-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于有机气体净化回收的多层复合膜的制备方法 |
| CN106925142A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-07-07 | 中国矿业大学(北京) | 一种多分离层渗透汽化膜及其制备方法 |
| CN108654385A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-10-16 | 天津大学 | 一种兼具高选择性高渗透性超滤膜的制备方法 |
| WO2023040973A1 (zh) * | 2021-09-18 | 2023-03-23 | 杭州科百特过滤器材有限公司 | 一种除病毒用不对称的pes滤膜及其制备方法 |
| CN116943451A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 杭州华玮生物科技有限公司 | 一种除病毒复合膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9415353B2 (en) | Ultrafiltration membranes and methods of making and use of ultrafiltration membranes | |
| CN100366666C (zh) | 一种对聚偏氟乙烯膜进行亲水改性的方法 | |
| US5019261A (en) | Permeable, porous polymeric membrane with hydrophilic character methods for preparing said membranes and their use | |
| JPS6397634A (ja) | 親水化膜およびその製造法 | |
| JP6170493B2 (ja) | ポリマーブレンド物の膜 | |
| HU213925B (en) | Composite a symmetric membrane and process for selectively removing viral particles from solutions and process for forming a composite membrane | |
| CN110917911B (zh) | 一步成型的中空纤维纳滤膜丝及其制备方法 | |
| JPH05184891A (ja) | ポリアクリロニトリル共重合体選択透過膜およびその製造方法 | |
| JP2013094692A (ja) | 多孔質膜の製造方法 | |
| CN104415667A (zh) | 应用聚苯胺原位聚合法对聚烯烃超滤膜进行改性的方法 | |
| US5707522A (en) | Permselective membrane of polyacrylonitrile copolymer and process for producing the same | |
| CN105709616A (zh) | 一种耐有机溶剂超滤膜的制备方法、所制备的超滤膜以及该超滤膜的应用 | |
| CN112426884A (zh) | 一种抗菌复合反渗透膜及其制备方法 | |
| CN108499361A (zh) | 一种孔径可调节的纳米多孔聚合物膜的制备方法 | |
| CN117482765A (zh) | 一种新型功能分离膜及其制备方法 | |
| CN102512997B (zh) | 一种亲水性酚酞基聚芳醚砜合金超滤膜及其制备方法 | |
| EP0476875A2 (en) | Process for the purification and concentration of biologically active materials | |
| CN108939949A (zh) | 一种对胆红素具有高吸附性能的聚酰亚胺亲和膜及其制备方法 | |
| US20220161200A1 (en) | Hydrophilic composite porous membrane | |
| CN116943442B (zh) | 一种湿度感应小孔层厚度可控超滤膜的制备方法和超滤设备 | |
| CN102068920A (zh) | 非对称聚氯乙烯干湿可逆超/微滤膜及制备方法和应用 | |
| CN113019139B (zh) | 一种复合超滤膜及其制备方法 | |
| CN117771983B (zh) | 一种聚醚砜超滤膜及其制备方法、应用以及超滤设备 | |
| CN117181016B (zh) | 多孔复合滤材的制备方法及其多孔复合滤材 | |
| CN114950149A (zh) | 基于evoh的铸膜液和制备亲水多孔滤膜的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |