[发明专利]一种稳定高通量超滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种稳定高通量超滤膜的制备方法。该方法主要包括以下步骤：采用自由基聚合的方法制备改性剂前驱体聚(N‑乙烯基吡咯烷酮‑alt‑马来酸酐)‑b‑聚苯乙烯；然后将改性剂前驱体、聚乙二醇2000和聚醚砜溶于N,N‑二甲基甲酰胺配置成铸膜液并辅以搅拌和加热，具有交联结构的改性剂通过酸酐醇解反应在该过程中原位生成；最后通过非溶剂诱导相转化法制备稳定高通量超滤膜。本发明的优点在于：该制备方法可通过改变改性剂前驱体和聚乙二醇2000投料比的方法调整原位生成改性剂的交联度等结构，进而对超滤膜的组成结构和性能进行调控，实现稳定高通量和良好的分离性能。

技术领域

本发明涉及一种稳定高通量超滤膜的制备方法，属于超滤膜的制备技术领域。

背景技术

膜分离是一门涵盖化学工程学、材料科学、过程工程学等多学科的高新技术，它是对混合物中某组分具有选择性的分离介质，在膜两侧施加某种推动力，使混合物中的组分有选择的从膜的一侧传递到另一侧。超滤膜是一种以压力为推动力以大分子和小分子的分离为目的的膜分离技术之一。作为一种新型分离技术，超滤膜能够有效的截留悬浮颗粒、胶体、大分子以及藻类和细菌等，因此在诸多方面得到应用。海水淡化预处理是超滤技术的重要应用之一，但是在实际应用过程中，超滤技术仍然面临处理通量低、膜污染问题严重等问题。

膜污染通常是指处理料液中的蛋白质、有机物等粒子、胶束、微生物等由于物理、化学、生化或机械作用，在膜表面或孔道内吸附、沉积等现象造成膜有效孔径逐渐减小、堵塞，甚至形成滤饼层或者凝胶层，导致膜的渗透通量持续下降一致无法使用。改善和缓解膜污染以延长膜的使用寿命的方法有很多，例如：增大膜表面料液的流速，建立和优化清洗方案，以及研制具有抗污染性能的超滤膜等，其中，研制抗污染超滤膜是解决膜污染问题的根本途径。

现有的抗污染膜的构建大多遵循Whitesides的抗污染四原则，具有以下四个特点的基团课有效抑制生物污染物(蛋白质)的非特异性吸附：(1)强亲水性；(2)氢键受体；(3)非氢键供体；(4)电中性。尽管进行了大量的研究，但迄今为止，抗污染表面构建的普遍原则，为增加表面的亲水性，即构建强亲水性抗污染表面。

迄今为止，能够起到良好抑制抗污染效果并得到广泛认可的亲水性抗污染材料主要包括聚氧乙烯类聚合物、两性离子类聚合物以及其他亲水性抗污染材料。现在常用的表面改性方法有表面涂覆、表面接枝和表面偏析。由于表面涂覆和表面接枝是在成膜以后对膜表面进行改性，能够对膜表面进行有效的修饰，但是膜孔仍然受到污染物的危害。而表面偏析是一种原位的三维的改性方法，他是在膜形成过程中对膜进行改性，不仅能修饰膜表面同时也能有效的改性膜孔，减小污染物对膜孔的污染，因此得到了广泛的关注。

表面偏析剂主要由两部分组成，亲水段和疏水段，这两部分在表面偏析的过程中起到不同的作用。在表面偏析过程中，亲水段由于更好的水溶性，会由铸膜液中向凝胶浴中迁移，在膜形成过程中，存在膜的表面以及膜孔表面，具有表面修饰的作用；而疏水段由于其于膜主体材料的疏水相互作用，起到锚定亲水段的作用，使亲水段能稳定的存在膜表面。

目前表面偏析采用低亲水-疏水段比例的方式来调控表面偏析，抑制非溶剂诱导相转化过程中表面偏析剂在非溶剂浴中的流失，但是这样的方式也导致了较多的疏水链段在膜表面的富集，对改性效果产生不利影响。本发明采用调控亲水段交联度的方式来调控表面偏析，在抑制表面偏析剂流失的同时，促进亲水段在膜表面的富集，赋予膜稳定高通量的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定高通量超滤膜的制备方法，该制备方法过程简单易操作，所制备的超滤膜在具有稳定高通量和良好的分离性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供的稳定高通量超滤膜的制备方法，包括以下步骤：