专利名称：孔板模型平板微孔膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以高分子材料为基体的微孔膜，特别涉及一种孔板模型平板微孔膜，具体的说涉及一种以聚偏氟乙烯为基体的孔板模型平板微孔膜及其制备方法。
背景技术：
以高分子材料为基体的微孔膜是一种用途十分广泛的过滤介质，它能截留微粒、胶体、生物体...，可实现粉尘去除与回收、除浊、生物体去除与收集、微粒与胶体去除与回收、浓缩、蒸馏、萃取、脱气...等工艺过程，由于其具有敏锐的筛分过滤特征，已在生物、制药、化工、电子、环保、科学实验等高科技领域气体、液体的净化、除菌、分离、提浓、纯化处理中得到广泛应用，其发展趋势是开发低能耗、高通量、高截留率、耐酸碱、抗污染的高性能的微孔膜。
但是，目前广泛使用的平板膜均存在着十分明显的缺陷，所公开的技术，其膜主体上下均一或膜孔控制层较厚，属于毛细管模型，被过滤的介质通过膜主体的毛细管孔时阻力较大，为了提高过滤效率，一般只能增加操作压力，不仅消耗了较大的能量，而且也影响了膜的使用寿命。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种孔板模型平板微孔膜，以克服现有技术存在的阻力较大的缺陷。
本发明的构思是这样的
相转移法是制备平板膜最常用的方法。本发明设想，将高分子膜材料溶解于溶剂中，并在其混合物中加入添加剂，形成铸膜液。由于添加剂的作用，使高分子膜材料在溶剂中与溶剂的平衡发生变化，将其涂布于成膜材料上时，高分子膜材料在铸膜液中向铸膜液一个或上下两个表面扩散，凝固后，即可获得一种具有一个或上下两个极薄控制层的平板微孔膜，而处于控制层之下或上下两个控制层之间的膜主体层为支撑控制层的支撑层。这种微孔膜不仅具有良好的过滤性能和机械性能，而且具有低的使用阻力。由于聚偏氟乙烯是一种具有良好化学稳定性、耐老化性、较好机械强度的高分子材料，采用该材料制备的微孔膜具有使用寿命长、普适性强、过滤性能好的优点。因此本发明可优先采用其为铸膜材料，采用此材料制得的膜比采用其它材料制得的膜在透过数量、耐压密性、抗污染性、物化稳定性及选择透过性等方面具有更高的性能，可获得高性能的微孔滤膜，并易于工业化生产。
根据上述构想，发明人提出了如下的技术方案一种孔板模型平板微孔膜，包括具有通道孔的支撑层和附着在支撑层一面或上下两面的具有过滤微孔的控制层，过滤微孔的孔径大大小于通道孔的孔径。
控制层的厚度为0.50～1.0um，支撑层的厚度为10～500um。
过滤微孔的孔径为0.050～10um，通道孔的孔径为0.50～50um。
所说的孔板模型平板微孔膜的材料由高分子聚合物或高分子聚合物和添加剂构成。
所说的高分子材料包括聚砜类(聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚砜酰胺...)、聚酰胺类(尼龙6、尼龙66、芳香聚酰胺...)，聚氟类(聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯...)或聚丙烯腈中的一种或一种以上，优选的为聚偏氟乙烯。
所说的添加剂包括聚乙烯醇、聚乙酸乙烯脂、聚乙烯吡咯烷酮或钛白粉、硅藻土、活性炭或氯化锂、氯化钙、硝酸锂、硝酸钙或乙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮、丁酮或硫酸、硝酸、盐酸、磷酸中的一种及其混合物。
添加剂的加入量以膜材料总重量计为0.50～80％。
本发明的孔板模型平板微孔膜的制备包括如下步骤(1)铸膜液的配制首先将高分子铸膜材料溶解在溶剂中，并加入添加剂形成高分子铸膜材料/溶剂/添加剂三元铸膜液，密闭静置脱泡。
所说的铸膜液中高分子铸膜材料的质量浓度为3.0％～30％，优选的浓度为6.0～18％。
所说的铸膜液中添加剂的质量浓度为0.10％～75％，优选的质量浓度为0.50～50％。
(2)相转化法成膜在铸膜室中将上述铸膜液浇注或浸润在干净的玻璃板、金属板、塑料薄膜、多孔材料(编织材料、无纺材料、烧结材料)上，用手工或机械方法制成一定厚度(10～3000um)的铸膜液，在溶剂无蒸发时或蒸发后，将其浸入凝胶浴中使其凝胶成膜，凝胶浴温度为-15℃～150℃，待凝胶5～600分钟后，即获得本发明的平板膜。
在本发明优选的技术方案中，可将滤膜放入温度为50℃～145℃的热水中进行二次凝胶热处理，热处理时间为5～600分钟后，取出经充分清洗后放入保存液(水)中或干燥。
所说的凝胶浴为一种溶液，由水、醇、酸、脂、胺、盐中的一种或一种以上组成，质量含量为0.50％～100％。
铸膜室的相对湿度为10％～90％，铸膜室温度为0℃～110℃。
采用上述方法所制备的平板膜，由于过滤的控制层为孔板模型，因此阻力较小，可以在较低压力如0.001Mpa下进行操作，对0.001um的物质有良好分离效率，该膜具有抗污染能力强，分离效率高，通量大的优点；此外，该膜还具有优良的耐热，耐酸碱，耐溶剂等特性，可用于工业生产粉尘去除与回收、除浊、生物体去除与收集、微粒与胶体去除与回收、浓缩、蒸馏、萃取、脱气...等方面。
图1为本发明的平板膜的截面电镜照片。
图2为结构示意图。
具体实施例方式
实施例1将100克二甲基乙酰胺置于广口瓶中，加入2.80克硝酸钙、5.00克丙三醇、3.20克磷酸，并加入12.0克聚偏氟乙烯，配成9.02％(铸膜材料质量)的铸膜液，密闭静置脱泡。
将铸膜室的湿度控制在相对湿度45％，铸膜室温度控制在25℃，将铸膜液浸润在干净的聚脂无纺布上，用刮刀制成厚度约为230um的膜，蒸发60秒后，浸入含有2.50％(质量)氯化钠的冰水浴中成膜，凝胶浴温度为0℃，待凝胶30分钟后，将滤膜放入热水中进行二次凝胶，热处理温度为86.5℃，凝胶12分钟后取出干燥，即得本发明所说的微孔膜。
按照常规的膜性能评价方法，在0.1MPa压力下，该膜对空气中0.01um微粒子的截留率为99.99995％，压力降为0.01MPa时的空气通过量为1400ml/min.cm2，在0.1MPa压力下，对含有109P.diminuta菌的水溶液进行过滤，细菌截留率为99.99％以上。
其电镜照片如图1，结构示意图如图2，由图1和图2可见，本发明的平板膜包括具有通道孔1的支撑层2和附着在支撑层2上下两面的具有过滤微孔3的控制层4，过滤微孔3的孔径大大小于通道孔1的孔径，控制层4的厚度为0.70um，支撑层2的厚度为95um，过滤微孔3的孔径为0.22um，通道孔1的孔径为5um。
实施例2如实施例1中所述，采用聚偏氟乙烯(3份)、聚醚砜(1份)为膜材料，铸膜液浓度为10.8％(质量)，溶剂采用二甲基乙酰胺，添加剂采用聚乙酸乙烯脂(2份)、钛白粉(1份)，浓度为8.25％(质量)，凝胶浴水温为20℃，凝胶浴为含6.50％乙醇(质量)的水浴，热处理温度为85℃。在0.1Mpa压力下，所制膜对城市生活污水进行过滤，细菌截留率为99.9％，COD下降43.8％，SDI 15，压力降为0.05MPa时，城市生活污水的水通量为630L/m2·h。
控制层4的厚度为1.0um，支撑层2的厚度为105um，过滤微孔3的孔径为0.16um，通道孔1的孔径为14.5um。
权利要求
1.一种孔板模型平板微孔膜，其特征在于，包括具有通道孔的支撑层和附着在支撑层一面或上下两面的具有过滤微孔的控制层，过滤微孔的孔径大大小于通道孔的孔径。
2.根据权利要求1所述的微孔膜，其特征在于，控制层的厚度为0.50～1.0um，支撑层的厚度为10～500um。
3.根据权利要求1所述的微孔膜，其特征在于，过滤微孔的孔径为0.050～10um，通道孔的孔径为0.50～50um。
4.根据权利要求1所述的微孔膜，其特征在于，所说的孔板模型平板微孔膜的材料由高分子聚合物或高分子聚合物和添加剂构成，所说的添加剂包括聚乙烯醇、聚乙酸乙烯脂、聚乙烯吡咯烷酮或钛白粉、硅藻土、活性炭或氯化锂、氯化钙、硝酸锂、硝酸钙或乙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮、丁酮或硫酸、硝酸、盐酸、磷酸中的一种及其混合物，添加剂的加入量以膜材料总重量计为0.50～80％。
5.根据权利要求4所述的微孔膜，其特征在于，所说的高分子聚合物包括聚砜类、聚酰胺类、聚氟类或聚丙烯腈中的一种，所说的聚砜类包括聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜或聚砜酰胺中的一种，所说的聚酰胺类包括尼龙6、尼龙66或芳香聚酰胺中的一种，所说的聚氟类包括聚氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚三氟乙中的一种。
6.根据权利要求1～5任一项所说的微孔膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)铸膜液的配制首先将高分子铸膜材料溶解在溶剂中，并加入添加剂形成高分子铸膜材料/溶剂/添加剂三元铸膜液。所说的铸膜液中高分子铸膜材料的质量浓度为3.0％～30％。所说的铸膜液中添加剂的质量浓度为0.10％～75％。(2)相转化法成膜在铸膜室中将上述铸膜液浇注或浸润在平板上，制成铸膜液层，在溶剂无蒸发时或蒸发后，将其浸入凝胶浴中使其凝胶成膜，凝胶浴温度为-15℃～150℃，待凝胶5～600分钟后，即获得本发明的平板膜。
7.根据权利要求6所说的微孔膜的制备方法，其特征在于，所说的铸膜液中高分子铸膜材料的质量浓度6.0～18％。
8.根据权利要求6所说的微孔膜的制备方法，其特征在于，所说的凝胶浴为一种溶液，由水、醇、酸、脂、胺、盐中的一种或一种以上组成，质量含量为0.50％～100％。
9.根据权利要求6所说的微孔膜的制备方法，其特征在于，铸膜室的相对湿度为10％～90％，铸膜室温度为0℃～110℃。
10.根据权利要求6～9任一项所说的微孔膜的制备方法，其特征在于，将滤膜放入温度为50℃～145℃的热水中进行二次凝胶热处理，热处理时间为5～600分钟。
全文摘要
本发明公开了一种孔板模型平板微孔膜及其制备方法。将高分子膜材料溶解于溶剂中，并在其混合物中加入添加剂，形成铸膜液。由于添加剂的作用，使高分子膜材料在溶剂中与溶剂的平衡发生变化，将其涂布于成膜材料上时，高分子膜材料在铸膜液中向铸膜液一个或上下两个表面扩散，凝固后，即可获得一种具有一个或上下两个极薄控制层的平板微孔膜，而处于控制层之下或上下两个控制层之间的膜主体层为支撑控制层的支撑层。这种微孔膜不仅具有良好的过滤性能和机械性能，而且具有低的使用阻力，并易于工业化生产。
文档编号B01D69/06GK1530165SQ03115789
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月13日 优先权日2003年3月13日
发明者马炳荣, 龚志宏, 何秋良, 王革锋 申请人:上海一鸣过滤技术有限公司