[发明专利]一种应用于聚酰胺复合膜支撑的聚合物超滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种应用于聚酰胺复合膜支撑的聚合物超滤膜，所述聚合物超滤膜具有两层结构，所述两层结构包括与聚酰胺分离层相近的小孔结构层和与小孔结构层相邻的大孔结构层，所述小孔结构层的孔径约为5‑20nm，所述大孔结构层的孔径约为50‑500nm，所述小孔结构层中掺杂有经过脱铝处理的硅铝酸盐分子筛。本发明对超滤支撑体进行改良，在保证水通量基础上保证了水相单体在膜表面的铺展。

技术领域

本发明涉及一种超滤膜，具体涉及一种应用于聚酰胺复合膜支撑的聚合物超滤膜。

背景技术

超滤膜是介于微滤和纳滤之间的一种膜，其应用广泛，例如废水处理、蛋白质分离等等，而其众多用途中作为复合膜支撑体的用途较为特殊，在这个用途中其主要发挥支撑作用，并非主要发挥分离用途。而将超滤膜应用于聚酰胺复合膜的支撑是常见的一种应用，由于聚酰胺分离层需要在支撑层上先后接触多元胺水溶液和多元酰氯有机溶液，因此其对超滤膜具有独特的要求，其一是要求超滤膜表面平整度要高，其二是要求超滤膜表面具有一定的亲水能力。为此，现有技术存在多种方式改善作为支撑体的超模的亲水性，其中一种是掺杂无机颗粒。而分子筛是常见的一种用于掺杂的无机颗粒，且硅铝酸盐微孔分子筛具有较高的亲水性，但是申请人在研究中发现，采用硅铝酸盐分子筛，特别是硅铝比低于10的分子筛掺杂在支撑体中时，其在水相单体水溶解接触过程中极易容易发生水吸附扩展，导致成膜困难。而且，微孔分子筛聚规整的孔道结构，其孔径小于1nm，其对于液态水分子筛吸附来说偏小，弱于介孔分子筛。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明对现有的应用于聚酰胺复合膜支撑的聚合物超滤膜进行改良，以获得利于水相单体铺展界面聚合。

对此，本发明提供了一种应用于聚酰胺复合膜支撑的聚合物超滤膜，其特征在于聚合物超滤膜具有两层结构，所述两层结构包括与聚酰胺分离层相近的小孔结构层和与小孔支撑层相邻的大孔结构层，所述小孔结构层的孔径约为5-20nm，所述大孔结构层的孔径约为50-500nm，所述小孔结构层中掺杂有经过脱铝处理的硅铝酸盐分子筛。

所述脱铝处理是在将包含硅铝酸盐分子筛的支撑层经过酸浸泡处理。

所述聚合物超滤膜材质为聚醚砜、聚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯中的一种。

所述硅铝酸盐分子筛为微孔分子筛，优选NaA、NaY、ZSM-5中的一种或多种。

所述硅铝酸盐分子筛孔径为10-80nm，硅铝比大于5。

所述的酸为盐酸、硫酸、草酸、磷酸、柠檬酸中的一种、

所述的大孔结构层铸膜液中包含碳酸钙，通过酸处理形成大孔结构。

本发明还提供了一种制备应用于聚酰胺复合膜支撑的聚合物超滤膜的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将聚合物、成孔剂、硅铝酸盐分子筛和溶剂混合，在加热条件下搅拌均匀，并静置脱泡形成小孔结构层铸膜液；将聚合物、溶剂和碳酸钙粒子混合，在加热条件下搅拌均匀，并静置脱泡形成大孔结构层铸膜液；所述小孔结构层铸膜液中聚合物含量为10-30wt％，成孔剂的含量为0.3-2wt％，硅铝酸盐分子筛含量为0.2-1wt％，余量为溶剂；所述大孔结构层铸膜液中聚合物的含量为10-30wt％，碳酸钙粒子的含量为2-5wt％，余量为溶剂。

(2)将小孔结构层铸膜液均匀刮在玻璃板上，并在凝固浴中相转化成小孔结构层；将其从凝固浴中取出，继续将大孔结构层铸膜液刮在上述小孔结构层上，并在凝固浴中相转化成大孔结构层从而形成超滤膜初膜；

(3)将超滤膜初膜浸泡在0.02-0.2mol/L的酸溶液中以将硅铝酸盐分子筛脱铝，并烘干得到聚合物超滤膜。

所述的成孔剂为氯化锂。