[发明专利]一种生物可降解分离膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物可降解分离膜，具体是以生物可降解的高分子材料为膜材料，采用相分离法得到一种分离膜的制备方法和产品技术，国际专利分类号拟为Int.Cl⁷C08F20/54。

背景技术

膜技术由于高效、实用、可调、节能和工艺简单等优点，已被广泛应用，并产生了极高的经济效益。其中高分子分离膜由于价格低廉、可加工性强以及易于功能化等特点，已成为膜分离领域的重要组成部分，在海水淡化、废水处理、饮用水制备及生物大分子分离和纯化等方面发挥了巨大作用。目前，膜技术领域常用的高分子膜材料包括聚砜类、聚酰胺类以及聚烯烃类等，这些都是石油基合成聚合物，生物相容性不佳，废弃后往往难于降解，从而造成地下水及土壤污染，危害动植物生长，威胁人类生存与健康。因此，制备环境友好型分离膜已成为当今膜技术领域的迫切需求。

生物可降解材料如聚乳酸(Polylactide，PLA)等具有良好的生物相容性、可降解性和优异的加工性能。例如，聚乳酸一般是以含淀粉的小麦、稻谷、玉米、红薯、土豆以及甜菜等可再生的植物资源为原料，因此其资源的来源非常广阔。聚乳酸在体内代谢最终产物是CO₂和H₂O，中间产物乳酸也是体内正常糖代谢的产物，所以不会在重要器官聚集。聚乳酸即使进行焚烧，也不会产生有害气体。目前，聚乳酸制品已在医疗、农业、服装、生活领域等方面显示出广阔的应用前景。

利用具有生物可降解性聚合物为膜材料，制备生物可降解分离膜是膜技术研究领域的一个新方向，具有广阔的应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种生物可降解的分离膜。该分离膜是一种生物基聚合物分离膜，具有渗透与分离功能，可生物降解，成本低，工业化实施容易等特点，用于水净化、废水处理与回用以及物料过滤与分离，解决了现有膜材料废弃后难于分解而造成环境污染的难题。

本发明涉及一种生物可降解分离膜的制备方法，其特征是以生物可降解生物基聚合物为膜材料，基于温度传热与非溶剂传质协同诱导聚合物溶液发生相分离的原理制备，具有孔径调控范围宽特点，可制备系列孔径分离膜。铸膜液配方设计极为关键，要求在较高温度下铸膜液均匀透明，在低温非溶剂下同时发生温度诱导液-固相分离与非溶剂传质诱导液-液相分离过程。对于膜孔结构影响两个过程相互促进与协同，通过调控温度与非溶剂种类调节膜的本体结构与表面结构，从而达到膜孔结构整体调控目标。本发明设计的配方要求为(1)聚合物为生物可降解生物基聚合物，如聚乳酸等；(2)溶剂在较高的温度能够溶解聚合物，在低温下难以溶解聚合物，且是与水互溶的：(3)孔径精密调节通过添加剂来完成。包括如下步骤：

(1)铸膜液的制备：按照生物可降解分离膜配方的质量百分比要求，将所述的各组分混合，在20～120℃下搅拌4～12小时，静置脱泡24～48小时后，制得混合均匀的铸膜液。其铸膜液的质量百分比配方为：

聚合物  5～30％；

溶剂    70～95％；

添加剂  2～10％，各组分之和为100％；

所述的可降解生物基聚合物材料包括聚乳酸均聚物及其共聚物、脂肪族聚酯、二氧化碳共聚物、聚乙烯醇、壳聚糖、聚氨基酸、甲壳素、醋酸纤维素中的至少一种；

所述的溶剂为氯仿、二氯甲烷、1，4-二氧六环、二甲基亚砜、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种：

所述的添加剂为有机添加剂与无机添加剂。有机添加剂包括乙二醇、聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、单元醇类、甘油或阴离子表面活性剂中的至少一种。无机添加剂包括氯化锂、二氧化硅、二氧化钛、石墨烯、氧化铝、滑石、高岭土、蒙脱土中的至少一种。

(2)制膜：在10～100℃下，将制得的铸膜液在光滑的玻璃板或无纺布上刮制成膜，再将其置于温度-10～90℃的凝固浴水中浸泡2～24小时凝固成形，即可制得生物可降解分离膜；所述分离膜的厚度为0.05～0.70mm；

本发明所述的铸膜液也可以基于温度传热与非溶剂传质协同诱导聚合物溶液发生相分离的原理纺制成生物可降解中空纤维膜。

(3)后处理：用5～30wt％的甘油水溶液浸润所得的平板膜24～48小时。