[发明专利]一种高通量亲水性微孔滤膜的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离材料领域，特别是涉及一种高通量亲水性微孔滤膜的制备方法及其应用。

背景技术

目前，大规模应用于水处理领域的微孔膜以高分子膜为主,微孔膜材料主要有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等疏水聚烯烃类，由于这些疏水材料的化学稳定性好而得到广泛的应用。但疏水膜的表面能较低，水不易润湿，且由于污染物的吸附易发生膜污染，因此亲水性膜材料的开发是微孔膜领域的一大热点。亲水性膜材料可以采取两种途径得到：一、疏水膜材料的亲水化；二、采用亲水性膜材料。

疏水膜材料的亲水化采用物理或化学法进行，主要包括表面涂覆、辐照接枝、等离子体、共混等，其中表面涂覆及共混法，相对简单易行，但表面涂覆面临的涂层与本体材料的粘结性即涂层脱落的问题，难以解决。共混法即添加亲水性组分，改进膜材料的亲水性，但膜材料在工业应用中长期运行，必须防止其亲水组分的流失。

专利CN101992034A制备了一种亲水性聚醚砜微孔膜，首先将聚醚砜疏水膜铺展开，利用臭氧的强氧化性将滤膜表层基团氧化，产生极性亲水基团，收卷成亲水性微孔膜，臭氧的强氧化性一方面对膜本体材料有影响，另一方面增加了生产工艺产业化的难度；专利CN10143939265A采用常压介质阻挡放电等离子体引发吸附有机单体的微滤膜表面发生接枝聚合反应，但膜表面的亲水层对膜孔结构影响较大。专利CN101433806A采用双轴或单轴拉伸制备PTFE微滤膜，然后采用过氧化氢或者酮类有机溶剂浸渍对其进行亲水化处理，这种化学侵蚀的处理方式对膜结构和性能的保持，以及微滤漠的亲水程度及亲水性的持续性是一个很大的挑战；专利CN102489184A将乙烯-醋酸乙烯加入到配方制备PVDF微滤膜，使用氢氧化钠或氢氧化钾碱金属催化剂进行醇解（C1-C4醇），使得共混高分子中的组分-醋酸乙烯链段转变为乙烯醇链段，乙烯醇亲水性链段的存在赋予了PVDF微滤膜良好的亲水性，所制备微滤漠纯水通量为1400-2000L/m².h.atm。

另外可直接采用亲水性材料进行膜制备，传统的亲水性材料如聚乙烯醇、醋酸纤维素等聚合物制得的亲水性均聚物膜有较低的污染性，但其热稳定性和抗化学性较差，因此为了得到抗污染且经久耐用的膜，必须使用具有亲水性组分的两性共聚物。

乙烯-乙烯醇共聚物（EVAL）是由亲水性乙烯醇单元和憎水性乙烯单元组成的结晶性无规聚合物，聚合物链上带有一定比例的羟基，故具有一定的亲水性，且-CH2-单元赋予了它很好的机械强度，本发明直接采用亲水性或两性共聚物为本体材料,通过相转化法制备亲水微孔膜，由于其本体材料含有亲水性组分，从而保证了所制备微孔膜长期良好的亲水性，工艺简单，操作方便，工业化价值非常明显。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高通量亲水性微孔滤膜的制备方法及其应用，用于解决现有技术中的问题。

本发明中采用相转化法制备高性能的亲水性共聚物微孔膜，乙烯-乙烯醇共聚物（EVAL）本身就具有良好的成膜性能，在相转化的成膜过程中，乙烯链段、乙烯醇链段二者表面自由能差异是造成微观相分离或者表面自组装的基本原因，低表面能的组分会自发迁移至自由界面上发生自组装，以有效降低体系总的表面张力，从而形成亲水性链段分布较多的膜表面，此外，分子量较小或具有较高末端链密度的亲水链段倾向于分布在水界面处，以通过平移熵的增加来补偿体系因亲水性链段表面有序重排所造成的系统熵的损失，因此乙烯-乙烯醇共聚物（EVAL）体现了良好的亲水性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种高通量亲水性微孔滤膜的制备方法，包括如下步骤：

1）按配比将高通量亲水性微孔滤膜的原料共混，搅拌，在40-120℃下溶解至均匀状态，配制得铸膜液；

2）在空气湿度为40-60%的环境中，将步骤1所得的铸膜液制备成初生态膜；

3）将步骤2所得的初生态膜固化成膜；

4）将固化后的初始膜材料依次水洗、醇洗处理，去除初始膜材料中的溶剂和添加剂，即得亲水性微孔膜材料。

优选的，所述高通量亲水性微孔滤膜的原料按重量份计，包括如下组分：

两亲性共聚物    5-40份；

均聚物          0-30份；

溶剂            30-90份；

添加剂          5-45份。

更优选的，所述高通量亲水性微孔滤膜的原料按重量份计，包括如下组分：

两亲性共聚物    15-25份；