[发明专利]用于制备多孔不对称膜的方法及相关膜和分离模块

说明书

一种制备多孔不对称膜的方法包括将聚(亚苯基醚)、聚(亚苯基醚)共聚物、聚醚砜、聚砜、聚苯砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯或它们的组合溶于水可混溶的极性非质子溶剂以提供形成膜的组合物；和将形成膜的组合物在第一非溶剂组合物中相转化，第一非溶剂组合物由水、水可混溶的极性非质子溶剂或其混合物和溶于第一非溶剂组合物的聚合物添加剂组成。方法可以是通过经由具有环和孔的喷丝头共挤出制备中空纤维的方法，其包括穿过环将形成膜的组合物共挤出和穿过孔将第一非溶剂组合物共挤出至由水、水可混溶的极性非质子溶剂或其混合物组成的第二非溶剂组合物中以形成中空纤维。

背景技术

在膜分离法中使用反渗透，其中通过在溶剂透过膜而溶质保留的压力下和膜接触使得含有分子或胶体尺寸显著大于其溶剂分子尺寸的溶质的进料除去溶质。这导致透过部分是除去溶质的，而保留部分是溶质富集的。在超滤、纳滤和微滤中，可以将大于渗透压的压力用于迫使溶剂通过膜。饮用水生产、用于奶酪生产的乳蛋白浓缩物的生产以及酶回收是基于反渗透的超滤法的实例。

聚(亚苯基醚)是具有优良防水性、耐热性和尺寸稳定性的一类塑料制品。它们在热和/或湿环境中保留了它们的机械强度。因此，它们可以用于制造在多个分离过程，包括反渗透中有用的多孔不对称膜。例如，聚(亚苯基醚)可以在需要用热水反复洗涤或蒸汽灭菌的过程中使用。尽管如此，仍需要过滤性质改善的多孔不对称膜，包括将改善选择性而不会不利地影响渗透通量的材料。

用于制备中空纤维膜的方法依赖于在含有形成膜的聚合物的掺杂溶液中使用相对大量的聚合物添加剂，如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，从而对中空纤维的选择性内表面获得所期望的孔径、孔隙分布和接触角。在形成膜的聚合物凝聚期间，聚合物添加剂必须扩散到中空纤维的内表面。大量聚合物添加剂可以保持限制在中空纤维环状截面的内部并且对内部选择性层上孔的形成具有较小影响。另外，聚合物添加剂可以与形成膜的聚合物不相容或不溶于掺杂溶液。

困难在于开发用于制备多孔不对称膜的方法，其中聚合物添加剂不会导致与膜形成掺杂溶液不相容或溶解度的问题，并且其有效地将聚合物添加剂递送至多孔不对称膜的选择性表面，从而对最优膜性质和性能获得膜性质。

发明内容

制备多孔不对称膜的改善方法，其包括，基本由以下内容组成或者由其组成：将包括聚(亚苯基醚)、聚(亚苯基醚)共聚物、聚醚砜、聚砜、聚苯砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯或者包含上述至少一种的组合的疏水性聚合物在水可混溶的极性非质子溶剂中溶解以提供形成膜的组合物；和将形成膜的组合物在包含非溶剂的第一非溶剂组合物中相转化(phase-inverting)以形成多孔不对称膜，非溶剂包括水、水可混溶的极性非质子溶剂或包含上述至少一种的组合和溶于第一非溶剂组合物的聚合物添加剂。

在具体的实施方式中，制备多孔不对称膜的方法包括：将包含80至20摩尔百分比的衍生自2,6-二甲基苯酚的重复单元和20至80摩尔百分比的衍生自2-甲基-6-苯基苯酚的重复单元的聚(亚苯基醚)共聚物在N-甲基-2-吡咯烷酮中溶解以提供形成膜的组合物；和将形成膜的组合物在第一非溶剂组合物中相转化以形成多孔不对称膜，第一非溶剂组合物包括水、N-甲基-2-吡咯烷酮和溶于第一非溶剂组合物的聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括聚(乙烯基吡硌烷酮)、聚(苯乙烯-共-乙烯基吡硌烷酮)、聚苯乙烯-嵌段-聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)或包含上述至少一种的组合。

通过经由包含环(annulus，环形物)和孔的喷丝头共挤出制备中空纤维的方法，其包括通过环共挤出包含疏水性聚合物的形成膜的组合物，疏水性聚合物包括聚(亚苯基醚)、聚(亚苯基醚)共聚物、聚醚砜、聚砜、聚苯砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)或包含上述至少一种的组合，和通过孔共挤出第一非溶剂组合物，第一非溶剂组合物包括水、水可混溶的极性非质子溶剂或包含上述至少一种的组合和溶于第一非溶剂组合物的聚合物添加剂，至第二非溶剂组合物以形成中空纤维，所述第二非溶剂组合物包括水、水可混溶的极性非质子溶剂或包含上述至少一种的组合。可以将通过所述方法制备的中空纤维制造成分离模块。

附图说明