[发明专利]一种大通量改性聚砜膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大通量改性聚砜膜及其制备方法。大通量改性聚砜膜的制备方法包括如下步骤，将纳米氧化石墨烯、致孔剂和修饰剂置于有机溶剂中进行分散，形成分散液；将聚砜加入分散液中，水浴加热并搅拌，直至聚砜溶解，形成铸膜液；将铸膜液静置脱泡后，倒在玻璃板上，刮出液膜；将液膜在空气中停留预定时间，以挥发部分有机溶剂，之后连同玻璃板一起放入凝固浴中；待液膜固化并自主脱离玻璃板形成膜片之后，清洗膜片以除去膜片中的有机溶剂和致孔剂，制得大通量改性聚砜膜。

技术领域

本发明涉及超滤膜技术领域，尤其涉及一种大通量改性聚砜膜及其制备方法。

背景技术

膜分离是以膜两侧压力差为驱动力进行的筛孔分离的过程，广泛应用于海水淡化、医药技术和饮用水处理等领域。超滤孔径在几十到几百纳米之间，工作压力差一般为0.1MPa至1MPa，能够实现蛋白质等大分子的分级、纯化，除去水中的病毒、热原体和天然有机物等有毒有害物质。目前市场上超滤膜产品多以高分子聚合物为原材料，其中聚砜膜使用较广，但因聚砜表面亲水性差，所制得的膜渗透通量小，截留率低，强度不高、实用性能不好。超滤膜水通量一般在20-200L/(h·m²)，若想进一步提高超滤膜的水通量，将会降低膜的分离效果。

为了打破超滤膜水通量和截留率的平衡限制，需要对超滤膜进行改性。目前聚砜膜的改性方法有共聚改性、膜材料本体改性、表面改性和界面聚合改性。共聚改性、本体改性的步骤较多，工艺复杂。表面改性需要辐射或低温等离子体照射膜表面产生羟基自由基以达到接枝的目的，所用的设备昂贵，成本较高。共混改性即让两种或两种以上的材料均匀混合以提高产品性能或赋予产品新性能的方法，具有成本低，操作简单，可选材料多的优点，可以最大限度地制备高水通量、高截留率的分离膜适合工业中大规模的应用。常用的有氧化铁、氧化锆、氧化锌、氢氧化铝镁。近年来，研究发现将无机纳米材料与聚砜材料共混能同时提高膜的水通量和截留率。但无机纳米粒子共混含量较大时才能有效改善超滤膜性能，而且纳米粒子易发生团聚现象，对膜的结构与性能有不利影响。

专利CN105664739A公开了一种高亲水性聚砜超滤膜的制备方法，将氧化石墨烯用超声波分散在有机溶剂中形成分散液后，再在分散液中加入聚砜和致孔剂，通过浸没沉淀相转化法成膜。该方法过程制备的聚砜膜截留率和水通量的平衡有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大通量改性聚砜膜及其制备方法，以解决以上问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种大通量改性聚砜膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纳米氧化石墨烯、致孔剂和修饰剂置于有机溶剂中进行分散，形成分散液；

(2)将聚砜加入步骤(1)所得的分散液中，水浴加热并搅拌，直至聚砜溶解，形成铸膜液；

(3)将步骤(2)所得的铸膜液静置脱泡后，倒在玻璃板上，刮出液膜；

(4)将步骤(3)所得的液膜在空气中停留预定时间，以挥发部分有机溶剂，之后连同玻璃板一起放入凝固浴中；

(5)待凝固浴中的液膜固化并自主脱离玻璃板形成膜片之后，清洗膜片以除去膜片中的有机溶剂和致孔剂，制得大通量改性聚砜膜。

可选的，所述修饰剂为碱土金属无机盐、阳离子表面活性剂或氧化铝，所述修饰剂的质量浓度为0.5％～5％；所述有机溶剂为强极性有机溶剂。

可选的，所述碱土金属无机盐为氯化锌或氯化锂，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵，所述氧化铝为纳米级；所述强极性有机溶剂为二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

可选的，所述步骤(1)具体为：将纳米氧化石墨烯、致孔剂和修饰剂同时置于有机溶剂中，超声分散，直至纳米氧化石墨烯均匀分散在溶液中，形成分散液。