[发明专利]一种低压高通量的亲水性超滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低压高通量的亲水性超滤膜及其制备方法，其组成包括：基膜材料，有机溶剂，单体A和单体B；将基膜材料溶解于有机溶剂中，进行机械加热搅拌充分混合均匀制得初步铸膜液；往所述初步铸膜液中添加单体A，再进行机械搅拌充分混合均匀后，添加单体B，机械搅拌使单体A和单体B在初步铸膜液中反应，然后静置于真空中脱泡得到澄清透明溶液，再将所述澄清透明溶液置于玻璃板或无纺布上进行刮膜。通过单体A和单体B在初步铸膜液中进行缩聚反应生成凝胶态的聚酰胺酸，刮膜制得超滤膜，具有良好的亲水性，耐温性和韧性，其膜性能稳定且亲水物质不易流失。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种低压高通量的亲水性超滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是20世纪初期出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门新技术，作为一种新兴且非常有前途的工业过程，因其具有选择性好、设备简单、耗能低、高效灵活、易于操作、投资低等众多优势，它能够竞争中取代传统的分离技术所存在的一些劣势。超滤作为膜分离技术中的一种，以膜两侧的压力差为驱动力，超滤膜作为过滤介质，在一定的压力下，能够有选择性地截留比膜表面微孔大的大分子物质，允许较膜孔小的小分子物质通过，从而达到分离、净化的效果。超滤膜分离技术广泛应用于大分子组成与低分子质量物质的分离，包括水处理、食品工业、医药、化工等领域，但目前膜污染仍然是超滤膜比较突出且亟待解决的问题，尤其是蛋白质在膜表面上的吸附，同时加上运行压力较大，使得膜在运行过程中受到污染的程度加重，严重影响到了超滤膜的分离性能和使用寿命。

许多学者在解决膜污染的问题上做了大量的研究，研究表明，具有亲水性的超滤膜有更好的抗污染性能，因此，对膜进行亲水化改性是制备抗污染超滤膜的主要方法。就目前而言，常用的膜亲水化改性方法主要有表面涂覆法、表面接枝法和共混改性法。表面涂敷是指通过物理的吸附作用，将亲水性材料直接涂敷到膜的表面，从而提高膜表面的亲水性，这种方法改性的膜在长期使用、清洗过程中，其涂覆层会容易脱落，许多研究学者为了能够加强涂覆层的稳定性，常采用磺化、交联等方法来实现。表面接枝改性则是通过等离子体、电子束、自由基、辐照和紫外光照等方法诱导接枝亲水性单体或基团到膜表面，从而提高膜表面的亲水性能，表面接枝法主要是利用表面的化学反应，使改性单体与超滤膜材料之间形成化学键，在提高膜的亲水性的同时，还可以增强其稳定性，但目前来说，常用的超滤膜材料中往往缺少提供进一步反应的活性基团，难以在表面进行化学反应。共混改性指通过将基膜材料和亲水性材料如有机高分子聚合物、无机纳米粒子或者两亲性共聚物物理共混制成铸膜液制备共混膜，此共混改性的方法操作简单，不但可以提高膜的亲水性能，还能对膜表面的孔径和内部结构进行一定的调节，目前应用较为广泛，但在共混的过程中，易容易出现聚合物和聚合物之间的难以相容以及添加的亲水性材料在膜中的分散不均匀等问题。

如上述可见，利用现有的技术对超滤膜的制备仍存在一定的缺陷，难以满足多种性能的需求。因此，对超滤膜的性能研究及其制备方法的探索之路须继续前行，以制备出更多多功能化的超滤膜，获得更佳优良的水质。本研究人员经过探索，为低压高通量的亲水性超滤膜及其制备方法提供一种新的思路。

聚酰胺酸(PAA)分子中含有大量羧基、仲胺基,并且分子末端还含有伯胺基，具有较强亲水性，能够促进水的传递。PAA在常温下为凝胶态，利用此特性与其亲水性，不仅可以提高水的通量，还可降低膜的运行压力，从而提高了膜的抗污染性能。通过在基膜材料中原位合成聚酰胺酸，在很大程度上解决了聚合物在铸膜液中的相容性和分散性问题，常见的共混方法制备超滤膜中，往往采用直接添加亲水性材料到铸膜液中的方法，这一点限制了铸膜液中添加物的量。因此，选择亲水性材料及构筑良好的聚合物之间的相容性和分散性是物理共混制备低压高通量的亲水性超滤膜亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低压高通量的亲水性超滤膜及其制备方法，该膜具有良好的亲水性和纯水通量。该方法过程简单易操作，且易于放大。

本发明是通过以下技术方案实现的：