一种聚砜超滤膜及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及一种聚砜超滤膜及其制备方法。


背景技术：

[0002]
随着膜分离技术的不断发展，聚砜超滤膜作为一种具有化学稳定性好、机械强度高、耐酸碱性能好等优点的高分子膜材料，广泛应用于饮用水净化、污水处理和生物技术等领域。
[0003]
由于聚砜超滤膜的疏水性使得膜的水通量较低、亲水性能差、膜易被污染且不易清洗，从而影响其在水处理中的应用。目前，对于聚砜膜的改性方法主要有共混改性和辐射接枝改性两种。辐射接枝的方法将对超滤膜本体材料产生一定的损伤，不利于超滤膜长期使用。共混改性主要包括在聚砜溶解体系中添加亲水性无机纳米颗粒、亲水性聚合物等，亲水性添加剂可以提高膜的渗透性能和抗污染性能，但是需要考虑添加剂与聚砜材料本体的相容性以免造成缺陷。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种聚砜超滤膜及其制备方法，从膜结构出发，在制备铸膜液时，通过加入有机添加剂，能够对膜的亲水性和膜截面孔的形貌的进行调控；制得的聚砜超滤膜具有高通量和强亲水性的优点。
[0005]
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006]
一种聚砜超滤膜的制备方法，将有机添加剂和zncl2加入有机溶剂中，完全溶解后再加入聚砜，加热并搅拌至完全溶解，静止后真空脱泡除气，得到均匀、透明且具有粘度的聚砜铸膜液；通过自动涂布机在无纺布基材上对所述聚砜铸膜液均匀涂覆，得到聚砜初生膜；室温条件下将所述聚砜初生膜置于凝固浴中浸泡一段时间，凝固后得到聚砜超滤膜。
[0007]
优选地，所述有机添加剂由聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇单甲醚、月桂醇聚氧乙烯醚、乙醇甲醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇甲醚、以及二乙二醇二甲醚中的至少一种组成；
[0008]
当所述有机添加剂同时包括所述聚乙二醇和所述聚乙烯吡咯烷酮时，两者的质量比为5：1—2：1。
[0009]
更优选地，当所述有机添加剂包括所述聚乙二醇时，所述聚乙二醇(peg)的分子量为600-20000，含量为所述聚砜铸膜液质量的0.5％-10％。
[0010]
更优选地，当所述有机添加剂包括所述聚乙烯吡咯烷酮时，所述聚乙烯吡咯烷酮(pvp)的含量为所述聚砜铸膜液质量的0.1％-5％，由分子量为10000-16000的pvpk17、分子量为45000-58000的pvpk30、以及分子量为270000-400000的pvpk60中的至少一种组成；其中，pvpk17的k值为15.3-18.36，pvpk30的k值为27.0-32.4，pvpk60的k值为54.0-64.8。
[0011]
优选地，所述聚砜(psf)的分子量为60000-80000，含量为所述聚砜铸膜液质量的10％-25％。
[0012]
优选地，所述有机溶剂由二甲基乙酰胺(dmac)、二甲基甲酰胺(dmf)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、以及二甲基亚砜(dmso)中的至少一种组成。
[0013]
优选地，所述凝固浴由纯水、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、丙酮、乙醇、甲醇、异丙醇、丁酮、以及环己烷中的至少一种组成。
[0014]
优选地，加入所述聚砜后，加热并搅拌至完全溶解，加热温度为60-90℃，溶解时间为3-6h。
[0015]
优选地，所述自动涂布机的涂布速度为5-15m/min；制得的聚砜初生膜的厚度为100-200um；在所述凝固浴中的浸泡时间为10-60min。
[0016]
一种聚砜超滤膜，由上述制备方法制得。
[0017]
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种聚砜超滤膜及其制备方法，从膜结构出发，在制备铸膜液时，通过加入有机添加剂，并调整有机添加剂的分子量和含量，能够对膜的亲水性和膜截面孔的形貌的进行调控；制得的聚砜超滤膜具有高通量和强亲水性的优点，纯水通量在678l/m2·
h左右，接触角在65
°
左右，膜截面形貌呈现海绵状孔结构。制得的聚砜超滤膜可作为超滤膜用于生物制药、分离纯化、工业废水处理；并可作为制备纳滤膜和反渗透膜的基膜。
附图说明
[0018]
附图1为实施例1-4中制得的聚砜超滤膜的接触角图片；
[0019]
附图2为实施例1-4中制得的聚砜超滤膜的膜截面扫面电镜图片。
具体实施方式
[0020]
下面结合具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0021]
实施例1：
[0022]
(1)聚砜铸膜液的制备：按照质量分数百分比准确称取4％的peg6000、2％的zncl2、1％的pvpk60、以及71％的dmac溶剂在80℃条件下搅拌至完全溶解；接着加入22％的聚砜原料在80℃条件下机械搅拌4h至完全溶解；静止并抽真空脱除气泡，即得到均匀、透明且具有一定粘度的聚砜铸膜液；
[0023]
(2)铸膜过程：将自动涂布机自带的玻璃板和刮刀在室温条件下冲洗干净，将干燥的无纺布平整的黏贴在玻璃板上；调节自动涂布机微分器的厚度为160um，设置涂布速度为15m/min；在无纺布基材上对聚砜铸膜液均匀涂覆，并形成具有一定厚度的聚砜初生膜；
[0024]
(3)相转化法制膜：在室温条件下将聚砜初生膜连同无纺布和玻璃板一起放入凝固浴(纯水)中浸泡10min，凝固后得到聚砜超滤膜。
[0025]
实施例2：
[0026]
(1)聚砜铸膜液的制备：按照质量分数百分比准确称取4％的peg4000、1.5％的zncl2、1％的pvpk60、以及71％的dmac溶剂在80℃条件下搅拌至完全溶解；接着加入22％的聚砜原料在80℃条件下机械搅拌4h至完全溶解；静止并抽真空脱除气泡，即得到均匀、透明且具有一定粘度的聚砜铸膜液；
[0027]
(2)铸膜过程：将自动涂布机自带的玻璃板和刮刀在室温条件下冲洗干净，将干燥的无纺布平整的黏贴在玻璃板上；调节自动涂布机微分器的厚度为150um，设置涂布速度为
15m/min；在无纺布基材上对聚砜铸膜液均匀涂覆，并形成具有一定厚度的聚砜初生膜；
[0028]
(3)相转化法制膜：在室温条件下将聚砜初生膜连同无纺布和玻璃板一起放入凝固浴(纯水)中浸泡10min，凝固后得到聚砜超滤膜。
[0029]
实施例3：
[0030]
(1)聚砜铸膜液的制备：按照质量分数百分比准确称取5％的peg6000、2％的zncl2、2％的pvpk60、以及71％的dmac溶剂在80℃条件下搅拌至完全溶解；接着加入20％的聚砜原料在80℃条件下机械搅拌6h至完全溶解；静止并抽真空脱除气泡，即得到均匀、透明且具有一定粘度的聚砜铸膜液；
[0031]
(2)铸膜过程：将自动涂布机自带的玻璃板和刮刀在室温条件下冲洗干净，将干燥的无纺布平整的黏贴在玻璃板上；调节自动涂布机微分器的厚度为145um，设置涂布速度为15m/min；在无纺布基材上对聚砜铸膜液均匀涂覆，并形成具有一定厚度的聚砜初生膜；
[0032]
(3)相转化法制膜：在室温条件下将聚砜初生膜连同无纺布和玻璃板一起放入凝固浴(纯水)中浸泡10min，凝固后得到聚砜超滤膜。
[0033]
实施例4：
[0034]
(1)聚砜铸膜液的制备：按照质量分数百分比准确称取4％的peg6000、1％的zncl2、1％的pvpk30、以及71.5％的dmac溶剂在80℃条件下搅拌至完全溶解；接着加入22％的聚砜原料在80℃条件下机械搅拌4h至完全溶解；静止并抽真空脱除气泡，即得到均匀、透明且具有一定粘度的聚砜铸膜液；
[0035]
(2)铸膜过程：将自动涂布机自带的玻璃板和刮刀在室温条件下冲洗干净，将干燥的无纺布平整的黏贴在玻璃板上；调节自动涂布机微分器的厚度为150um，设置涂布速度为15m/min；在无纺布基材上对聚砜铸膜液均匀涂覆，并形成具有一定厚度的聚砜初生膜；
[0036]
(3)相转化法制膜：在室温条件下将聚砜初生膜连同无纺布和玻璃板一起放入凝固浴(10％dmac水溶液)中浸泡10min，凝固后得到聚砜超滤膜。
[0037]
对实施例1-4所制得的聚砜超滤膜进行性能测试，测试条件为：膜的有效面积为44cm2，测试压力为0.1mpa。利用环境扫面电镜对膜的截面孔结构进行分析；利用kruss接触角测量仪对膜的亲疏水性进行测试，每个样品测量三次取其平均值，测量结果参见表1。
[0038]
表1
[0039][0040]
参见图1所示，为实施例1-4中制得的聚砜超滤膜的接触角图片；
[0041]
参见图2所示，为实施例1-4中制得的聚砜超滤膜的膜截面扫面电镜图片。
[0042]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人
士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。