[发明专利]一种有机超滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种有机超滤膜的制备方法，属于水处理有机膜技术领域，一种有机超滤膜的制备方法，包括以下步骤：S1：制备基膜，S2：植入树状聚酯，经超声震荡后使树状聚酯的根部植入有机基膜的膜孔内，树状聚酯表面含官能团的部分覆盖于有机基膜表面形成聚酯层，S3：后处理，把混有稀释剂的交联剂喷洒在树状聚酯官能团表面，树状聚酯官能团在加热条件下和交联剂发生交联反应，形成分离层，晾干即可得到亲水抗污染的有机超滤膜。本发明的有机超滤膜的制备方法，制备出的有机膜分离效果好、通量稳定永不衰减、可以干态保存，截留率高。

技术领域

本发明属于水处理有机膜技术领域，尤其涉及一种有机超滤膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术已经广泛应用于水处理诸多领域，其中超滤膜因其较高的分离效率和简单方便的工艺在水处理中扮演重要角色。超滤膜不仅可完全去除水中肉眼可见的污染物（如泥沙、铁锈等），而且可去除水中大部分肉眼不可见的污染物（如细菌、病毒、有机物等），因此被广泛应用于城市和农村的自来水厂改造、公共场所和生活小区的污水处理、海水淡化的预处理等领域。

根据膜材料的不同，可将超滤膜分为有机膜和无机膜两类，由于有机膜材料廉价易得、加工方便、种类繁多、性能优越等诸多优势，广泛应用于各种膜产品的研发和生产中。有机膜材料主要是有机高分子聚合物，市场上通用的高分子膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)等，使用这类材料制备超滤膜工艺简单、成本低，膜截留率高、分离效果好、易于维护和清洗，但这些高分子膜材料本身都是疏水材料，表面能很低，膜材料的疏水性不仅会导致膜在使用过程中跨膜压差增高，增加膜分离运行过程的能耗，还会导致污染物在膜表面的吸附，堵塞膜孔，造成膜污染，膜污染严重时会导致膜无法运行，为了解决这个问题，十分必要对超滤膜进行亲水化抗污染改性。

树状支化分子是一类高度支化的三维大分子，从核心分子出发，不断地向外重复支化生长而得到的结构类似于树状的大分子，既核心经过分支长到一定长度后以分成两个分枝，两个分支再次支化生长变成四个分支，如此重复进行，直到长得如此稠密以致于长成树丛一样，每支化分支一次，其代数加1，代数越高，支化度越高。与线性聚合物相比，它具有高度支化的结构，带有大量的末端官能团便于进行化学反应，分子链不易缠结便于分散成单个大分子，具有较高的分子内空腔结构和较低的熔体或溶液粘度便于规则沉积在物体表面和孔隙中。树状大分子由于独特的物理化学特性和丰富的种类，已经在诸多领域广泛应用，但在膜分离领域，应用还比较少，这是因为以前为了获得精确的分子结构，人们往往采用逐步重复的方法合成树状大分子，过程非常繁琐，因而成本较高，只在个别附加值高的领域应用，例如作为油墨分散剂、合成纳米催化剂、药物载体等。超支化聚合物介于树状大分子和线性聚合物之间，虽然不具有树状大分子那样规整的几何构型，但性质却与树状大分子有很多相似之处，而且制备过程不需要严格分离纯化，产率高，成本较低。为了将树状大分子优异的性能应用到膜领域，提升膜的性能，许多人采用与树状大分子结构类似，但成本低廉的超支化大分子对膜及膜材料进行改性，并取得了良好的效果。专利CN 103263858 A公开了一种水相中一步法制备交联超支化聚合物复合纳滤膜的方法，该方法采用水解后的聚丙烯腈超滤膜作为基膜，一交联超支化聚合物作为分离层，通过反应一步制成复合纳滤膜，该膜对染料的盐有较好的分离效果且在较低的操作压力下仍具有较高的通量。专利CN104069749 A公开了一种超支化聚合物聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法，该复合反渗透膜是在多孔支撑层上以端氨基超支化聚合物和线性多元胺混合溶液与芳香族酰氯有机溶液进行界面聚合制成的，该膜通量大，脱盐率高，性能优异。专利CN 101954251 A和专利CN101961612 A分别公开一种利用超支化聚合物对平板膜和中空纤维膜进行亲水改性的方法，该方法先通过紫外辐照的方式把马来酸酐键合到平板膜和总控纤维膜表面，然后通过酯化反应将末端带有羟基或氨基的超支化聚合物通过共价键固载到膜表面，有效的改善了平板膜和中空纤维膜的亲水性和抗污染性。专利CN 103962011 A公开了一种疏水分离膜表面接枝超支化PEG改善其抗污染性能的方法，该方法先将疏水分离膜至于等离子体处理装置中进行等离子体放电处理，然后将表面接枝超支化PEG，该方法能把PVDF膜表面接触角降低到70°以下，显著提升膜的抗污染性能。超支化聚合物虽能提升分离膜的性能，但它没有像树状大分子一样完美的对称结构，相比树状大分子，它自身存在着结构缺陷，这种缺陷导致它应用到膜分离领域，达不到树状大分子同样的效果，例如：具有近球形结构树状大分子，分子刚性比较好，用来对超滤膜进行亲水化改性，膜可以使用一定温度的高温处理而其它性能不受影响，同样方法采用超支化聚合物，膜在经历高温处理或没有保护液干燥的情况下，通量损失严重，这是因为超支化聚合物的刚性不如近球形树状大分子，不能抑制有机高分子膜材料在高温或干燥状态下的收缩。