[发明专利]聚醚砜和磺化聚砜类高聚物共混非对称纳滤膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子特种功能分离膜及其制备方法，特别涉及一种采用相转化法直接制备纳滤膜的方法。

背景技术

纳滤 ( NF，Nanofiltration)是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右，操作压力在0.1MPa～2.0MPa,对一价盐的截留率较低，而对二价盐的截留率较高，并且对相对分子质量为200～2000的有机小分子有较高的截留率。基于这些特点，该类型膜越来越受人类的关注，并广泛应用与电子行业，染料回收，废水处理，制造饮用水，果汁的浓缩，油水分离等方面。

目前大部分商品纳滤膜属于复合纳滤膜，也就是在一种材质的超滤膜层上通过界面聚合法或者直接涂敷法涂上一层很薄但是起到分离功能的致密皮层，其致密皮层的材质与超滤层的材质完全不同。一般来说，市场上的纳滤膜材质为聚酰胺，聚酰亚胺，醋酸纤维素，磺化聚砜等，并采用复合的方式制备纳滤膜。现有的复合纳滤膜存在的问题是抗氧化能力弱，对前处理要求苛刻。然而磺化聚砜类高聚物具有抗氧化能力强的优点，但制备的纳滤膜强度较低。目前国外有很多有关磺化聚砜类高聚物纳滤膜的专利，Tang等利用无纺布与聚砜制备出支撑底膜，然后将磺化聚砜复合在支撑层上制备出磺化聚砜复合纳滤膜[US Patent.5853487]，日本日东电工公司的磺化聚砜类复合纳滤膜NTR-7410和NTR-7450，纯水通量为500 L/(m².h)和92L/(m².h)，美国海德能公司制备的磺化聚醚砜纳滤膜HYDRACoRe-50截留相对分子质量为1000，蒲通等发明了磺化聚醚砜纳滤膜，膜通量可达到150L/m²h,对硫酸钠截留率达到95%[中华人民共和国专利1288776A]。但是关于聚醚砜和磺化聚砜类高聚物共混非对称纳滤膜的制备还没有相关报道。

基于以上考虑我们采用聚醚砜与磺化聚砜类高聚物共混膜材料，通过湿法相分离法一步制备具有非对称结构的纳滤膜。制备了水通量较大、孔径精准、无缺陷、强度好，韧性强，耐压密性较强，耐氯，耐高温的纳滤膜。

发明内容

本发明的目的是解决现有复合纳滤膜存在抗氧化能力弱，对前处理要求苛刻的问题，提供一种聚醚砜和磺化聚砜类高聚物共混非对称纳滤膜的制作方法，所述纳滤膜通过相转化制备的非对称纳滤膜，在0.1～0.8MPa操作压力下对氯化钠和硫酸钠的截留率达20%～95%，对相对分子质量600～2000的聚乙二醇截留率在40%～99.9%，膜纯水通量达到10～250L/(m²hbar)的一系列纳滤膜。

本发明的构思：

聚醚砜是一种非结晶性的热缩型工程塑料，其分子链由醚、砜交替连接于对苯撑之间的芳族结构，从而具有良好的机械性能及耐热性、抗氧化性、耐酸碱、耐溶剂、耐辐射性能，但其亲水性差，难以制备水通量较大的纳滤膜。磺化聚砜类高聚物亲水性好，抗污染，抗氧化，韧性好，但其刚性不足。采用此两种材料进行共混可以制备出刚性韧性兼有，亲水性良好，抗污染，抗氧化，物化稳定性及选择透过性等方面具有更高的性能的纳滤膜，并易于工业化生产。

根据上述构想，本发明提供的聚醚砜和磺化聚砜类高聚物共混非对称纳滤膜的制作方法包括如下步骤：

第1、铸膜液的配制：将聚醚砜、磺化聚砜类高聚物、添加剂以及溶剂四种组分混合配制成铸膜液（首先将溶剂与添加剂充分混合，搅拌数十分钟后，再将经过干燥好的聚醚砜和磺化聚砜类高聚物投入到混合溶液中溶解，形成由聚醚砜、磺化聚砜类高聚物、溶剂以及添加剂构成的铸膜液，经过过滤、静置脱泡后备用）；

其中聚醚砜的质量浓度为0%～35%，磺化聚砜类高聚物质量浓度为0%～40%，且两种聚合物总浓度为15wt%～45wt%，优选的浓度为20wt%～40wt%，聚醚砜和磺化聚砜类高聚物质量比优选为5：1~3：2；添加剂为丙酮、乙醚、四氢呋喃、乙二醇、丁酮、甲醚、聚乙二醇中的至少一种，添加剂质量浓度为1%～25%（添加剂可调节纳滤膜的孔径，纯水通量以及截留率），优选的质量浓度为5%～20% ；溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种；

第2、相转化法成膜，包括平板膜和中空纤维膜；