[发明专利]一种致密分离膜

说明书

本发明涉及一种致密分离膜，该分离膜具有支撑层和形成于其上的致密功能层的多层结构。致密功能层主要成分为聚砜族高分子与聚砜族嵌段共聚物的共混材料，通过相转化法制备而成。嵌段共聚物在适宜的热力学条件下会发生微观相分离，可有效调控膜的孔隙率、孔径及渗透选择性。另外，通过对高分子铸膜液体系的调控，可使得该分离膜致密功能层的有效孔径在1‑10纳米之间(致密分离膜的截留分子量(MWCO)在100Da‑200kDa)。该致密分离膜，广泛应用于电子、生物、医疗、化工、石油、食品、水处理、海水淡化和气体分离等领域的分离浓缩纯化过程。

技术领域

本发明涉及一种致密分离膜。可应用于电子、生物、医疗、化工、石油、食品、水处理、海水淡化和气体分离等领域的分离浓缩纯化过程。

背景技术

膜分离技术以其高效分离、设备简单、节能、常温操作、绿色环保等优点，在石油、化工、医药、能源、食品等领域均发挥着重要作用。近年来随着高分子膜材料的不断发展，分离膜的应用范围进一步扩大。随着人们对分离效率要求的不断提高，制备孔径分布窄、分离精度高的分离膜，进而提高分离膜的分离效率是非常必要的。在特种分离应用方面如染料/盐筛分、抗生素/盐筛分、不同盐的筛分以及气体分离，尤其迫切需要高精度孔径小的分离膜。

聚砜族分离膜凭借其优异的化学惰性、热力学稳定性和机械强度等性能在生物、医疗、食品和印染等领域均得到广泛的应用。聚砜族材料是制备微滤膜/超滤膜(孔径大于10纳米)常用的膜材料，在使用其制备孔径小于10纳米的膜时，膜的渗透通量显著降低，这严重制约了聚砜族膜的实际应用。研究者们通常采用共混无机盐或有机小分子的方法来实现缩小膜孔径的同时并保持一定的渗透通量。专利CN 102397758公开了一种以聚醚砜为膜材料，以磺化聚醚砜和Pluronic F127为膜改性剂(致孔剂)，通过相转化法制备的改性聚醚砜纳滤膜。该膜的纯水通量为57.5L m^–2h^–1bar^–1，对刚果红染料的截留率为99％，对二价盐的截留率可达30％。专利CN 103788376通过一种含羧基聚醚砜为膜材料，以乙二醇单甲醚、氯化锂为致孔剂，通过相转化法制备了一种通量为2L m^–2h^–1bar^–1脱盐率为90％的反渗透膜。虽然可以通过采用添加不同的添加剂制备出小孔径的分离膜，然而传统的添加剂(改性剂、致孔剂)所制备的膜的孔隙率低，不能显著改善膜的渗透选择性。另外，过量的添加剂可能与铸膜液不相容，进而破坏相转化过程，降低膜性能。除此之外，这些添加剂通常是水溶性的，它们中的很大一部分会在相转化过程和随后的水环境操作中渗出，严重影响膜的长期运行性能。

发明内容

为了克服现有分离膜的缺陷与不足，本发明旨在开发一种致密分离膜，该分离膜具有支撑层和形成于其上的致密功能层的多层结构。致密功能层主要成分为聚砜族高分子与聚砜族嵌段共聚物的共混材料，通过相转化法制备而成。嵌段共聚物的各嵌段在物化性质上的差异，使得它们在适宜的热力学条件下会发生微观相分离，嵌段共聚物中的疏水段可以牢牢地被固定在膜基体上，避免了添加剂的洗脱渗出，通过共混嵌段共聚物材料，可有效调控膜的孔隙率、孔径及渗透选择性。另外，通过对高分子铸膜液体系的调控，可使得该分离膜致密功能层的有效孔径在1-10纳米之间(致密分离膜的截留分子量(MWCO)在100Da-200kDa)。该致密分离膜，广泛应用于电子、生物、医疗、化工、石油、食品、水处理、海水淡化和气体分离等领域的分离浓缩纯化过程。

本发明的技术方案为：

一种致密分离膜，其特征在于，

(a)具有支撑层和形成于其上的致密功能层的多层结构，且致密功能层和支撑层的界面为连续结构。

(b)所述的致密功能层和支撑层都是多孔结构，其中致密功能层的有效孔径在1-10纳米之间。