專利名稱：一種親水單皮層管式高分子多孔膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種管式高分子多孔膜，具體是指一種具有親水單皮層結構的管式高分子多孔膜。
背景技術：
膜分離技術是一種高效、節能的綠色新型分離技術，具有設備簡單、操作條件溫和、處理量大、分離效率高等突出特點，已在海水和苦咸水淡化、廢水處理與資源化、生物制品分離、環境工程、飲用水凈化、空氣過濾與凈化、物料濃縮分離等領域得到廣泛應用，并已取得了很好的經濟和社會效益。高分子多孔膜作為分離膜的一大類，根據其孔徑大小可以分為微濾膜、超濾膜和納濾膜。根據高分子材料來源不同，可以分為由天然高分子材料制備的高分子多孔膜和由合成聚合物制備的高分子多孔膜。天然高分子材料主要為醋酸纖維素及其衍生物，而合成聚合物則品種相對較多，主要包括聚砜類合成聚合物、聚酰胺類合成聚合物、聚酯類合成聚合物、聚烯烴類合成聚合物等。高分子多孔膜根據制備方法不同，又可以分為拉伸多孔膜、 熱致相分離多孔膜和溶致相分離多孔膜；根據外形可分為平板高分子多孔膜、中空纖維高分子多孔膜和管狀高分子多孔膜。不同的高分子多孔膜，依其孔徑、材質等不同，具有不同的用途。高分子多孔膜在使用過程中，通常會被物料中的有機或無機污染物所污染，如處理廢水時，廢水中的細菌、病毒、有機物以及膠體等雜志會吸附、沉積在高分子多孔膜的表面，形成膠體污染和生物污染，使高分子多孔膜的滲透通量下降，處理效率降低。尤其是在處理高污染性物料時，將導致分離膜的使用壽命縮短、運行費用增加、運行效率降低。目前大多數高分子多孔膜為平板結構或中空纖維結構，并已被廣泛使用，但是，平板或中空纖維結構的高分子多孔膜在使用過程中，容易被物料污染，對物料的預處理要求高，而且不適用于處理高污染流體。
發明內容
本發明需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種親水單皮層管式高分子多孔膜，它可以提高高分子多孔膜的抗污染性能，延長高分子多孔膜的使用壽命。為解決上述問題，本發明采用如下技術方案本發明提供了一種親水單皮層管式高分子多孔膜，增強多孔支撐管內壁復合有一層高分子多孔層，在高分子多孔層上有一層親水交聯聚合物層。作為優選，上述的親水單皮層管式高分子多孔膜，所述的增強多孔支撐管為三層結構，包括內層致密無紡布、中間尼龍增強材料層和外層無紡布；其中內層致密無紡布的克重為 50-100g/m2。作為優選，上述的親水單皮層管式高分子多孔膜，所述的高分子多孔層由涂敷在增強多孔支撐管內表面的高分子溶液在水溶液中凝膠而成；其中高分子溶液由高分子材料、溶劑與添加劑組成，凝膠用水溶液PH為8. 0-11. O。作為優選，上述的親水單皮層管式高分子多孔膜，所述的高分子材料為聚合物聚偏氟乙烯，或聚砜，或聚醚砜，或聚丙烯睛，或聚氯乙烯與二醋酸纖維素的混合物、其中二醋酸纖維素的質量比例為O. 5-10. 0%。作為優選，上述的親水單皮層管式高分子多孔膜，所述的親水交聯聚合物層是通過高分子多孔層在含交聯劑的水溶液中浸泡，然后晾干制得；其中交聯劑為戊二醛、聚乙二醇縮水甘油醚、山梨醇、肌醇、或它們的混合物；交聯劑的質量濃度為0.01-10. 0wt%，水溶液pH為I. 0-7. 0，浸泡時間為O. 5-60分鐘，晾干溫度為20_60°C。作為更優選擇，所述的交聯劑的質量濃度為O. 05-5. 0wt%，溶液pH為I. 0-5. 0，浸泡時間為I. 0-30分鐘。高分子溶液制備方法為用10. 0-35. Owt %的高分子材料和O. 5-15. Owt %的添加劑溶于極性有機溶劑中，制備高分子溶液；其中，極性有機溶劑為N，N- 二甲基乙酰胺，或N， N- 二甲基甲酰胺，或N-甲基吡咯烷酮，或它們的混合物；添加劑為聚乙二醇400，或PVP， 或氯化鋰，或它們的混合物；高分子材料為聚合物聚偏氟乙烯，或聚砜，或聚醚砜，或聚丙烯睛，或聚氯乙烯，與二醋酸纖維素的混合物，其中二醋酸纖維素的質量比例為O. 5-10. 0%。所述親水單皮層管式多孔膜制備方法為采用同步成型技術，在制備含內層致密無紡布、中間尼龍增強材料層和外層無紡布的三層結構的增強多孔支撐管的同時，將制備的高分子溶液均勻涂敷到增強多孔管的內表面；上述涂有高分子溶液的增強多孔支撐管在空氣中停留30-300S后，浸入到pH為8. 0-11. O的水溶液中，在水溶液中停留30-60分鐘后，去除并用純水漂洗；而后，將上述凝膠得到的含高分子多孔層浸入到含O. 01-10. Owt% 交聯劑、pH為I. 0-7. O的水溶液中，浸泡時間為O. 5-60分鐘；最后，在20-60°C下晾干，即可得到親水單皮層管式多孔膜。其中交聯劑為戊二醛，或聚乙二醇縮水甘油醚，或山梨醇，或肌醇，或它們的混合物。管式高分子多孔膜則具有抗污堵性能優、易清洗等優點。另外，通過提高高分子多孔膜材料的親水性及優化膜結構，可以進一步提高高分子管式多孔膜的分離及使用性能。因而，本發明的有益效果是本發明通過對含二醋酸纖維素的高分子多孔膜進行水解與交聯浸泡處理，不僅使得高分子多孔膜的親水性能得到大大提高，具有很好的抗污染性能，同時在高分子多孔膜表面形成單皮層結構，使得高分子多孔膜具有更好的抗污堵性能。本發明的親水單皮層管式高分子多孔膜的分離性能不低于現有高分子多孔膜，而且制備方法也較簡單。
具體實施例方式高分子溶液制備本發明是用10. 0-35. Owt %的高分子材料和O. 5-15. Owt %的添加劑溶于極性有機溶劑中，制備高分子溶液。其中，極性有機溶劑為N，N-二甲基乙酰胺，或N，N-二甲基甲酰胺，或N-甲基吡咯烷酮，或它們的混合物；添加劑為聚乙二醇400，或PVP，或氯化鋰，或它們的混合物；高分子材料為聚合物聚偏氟乙烯，或聚砜，或聚醚砜，或聚丙烯睛，或聚氯乙烯，與二醋酸纖維素的混合物，其中二醋酸纖維素的質量比例為O. 5-10. 0%。親水單皮層管式多孔膜制備采用同步成型技術，在制備含內層致密無紡布、中間尼龍增強材料層和外層無紡布的三層結構的增強多孔支撐管的同時，將上述制備的高分子溶液均勻涂敷到增強多孔管的內表面；上述涂有高分子溶液的增強多孔支撐管在空氣中停留30-300S后，浸入到pH為 8. 0-11. O的水溶液中，在水溶液中停留30-60分鐘后,去除并用純水漂洗；而后,將上述凝膠得到的含高分子多孔層浸入到含O. 01-10. Owt^交聯劑、pH為I. 0-7. O的水溶液中，浸泡時間為O. 5-60分鐘；最后，在20-60°C下晾干，即可得到親水單皮層管式多孔膜。其中交聯劑為戊二醛，或聚乙二醇縮水甘油醚，或山梨醇，或肌醇，或它們的混合物。多孔膜性能測試管式多孔膜性能測試主要評價膜的純水滲透通量與膜的截留分子量(MWCO)。采用錯流滲透試驗，以純水作為進料，在25°C、0. IMPa下，測定單位時間⑴內透過單位膜面積(A)的水的體積(V)，即可獲得管式多孔膜的純水滲透通量(F)，其單位為I/ m2. h,具體計算公式如下
權利要求
1.一種親水單皮層管式高分子多孔膜，其特征在于，所述親水單皮層管式高分子多孔膜包括增強多孔支撐管，增強多孔支撐管內壁復合有一層高分子多孔層，在高分子多孔層上有一層親水交聯聚合物層。
2.如權利要求I所述的一種親水單皮層管式高分子多孔膜，其特征在于所述的增強多孔支撐管為三層結構，包括內層致密無紡布、中間尼龍增強材料層和外層無紡布；其中， 內層致密無紡布的比重為50-100g/m2。
3.如權利要求I所述的一種親水單皮層管式高分子多孔膜，其特征在于所述的高分子多孔層由涂敷在增強多孔支撐管內表面的高分子溶液在水溶液中凝膠而成；其中高分子溶液由高分子材料、溶劑與添加劑組成；凝膠用水溶液PH為8. 0-11. O。
4.如權利要求3所述的一種親水單皮層管式高分子多孔膜，其特征在于所述的高分子材料為聚合物聚偏氟乙烯，或聚砜，或聚醚砜，或聚丙烯睛，或聚氯乙烯與二醋酸纖維素的混合物，其中二醋酸纖維素的質量比例為O. 5-10. 0%。
5.如權利要求I所述的一種親水單皮層管式高分子多孔膜，其特征在于所述的親水交聯聚合物層是通過高分子多孔層在含交聯劑的水溶液中浸泡，然后晾干制得；其中交聯劑為戊二醛、聚乙二醇縮水甘油醚、山梨醇、肌醇、或它們的混合物；交聯劑的質量濃度為O.01-10. Owt %,水溶液pH為I. 0-7. 0，浸泡時間為O. 5-60分鐘，晾干溫度為20-60°C。
6.如權利要求5所述的一種親水單皮層管式高分子多孔膜，其特征在于所述的交聯劑的質量濃度為O. 05-5. 0wt%，溶液pH為I. 0-5.0，浸泡時間為I. 0-30分鐘。
7.如權利要求1-6之任一所述的一種親水單皮層管式高分子多孔膜，其特征在于，高分子溶液制備方法為用10. 0-35. Owt %的高分子材料和O. 5-15. Owt %的添加劑溶于極性有機溶劑中，制備高分子溶液；其中，極性有機溶劑為N，N- 二甲基乙酰胺，或N，N- 二甲基甲酰胺，或N-甲基吡咯烷酮，或它們的混合物；添加劑為聚乙二醇400，或PVP，或氯化鋰，或它們的混合物；高分子材料為聚合物聚偏氟乙烯，或聚砜，或聚醚砜，或聚丙烯睛，或聚氯乙烯，與二醋酸纖維素的混合物，其中二醋酸纖維素的質量比例為O. 5-10. 0%。
8.如權利要求7所述的一種親水單皮層管式高分子多孔膜，其特征在于，所述親水單皮層管式多孔膜制備方法為采用同步成型技術，在制備含內層致密無紡布、中間尼龍增強材料層和外層無紡布的三層結構的增強多孔支撐管的同時，將制備的高分子溶液均勻涂敷到增強多孔管的內表面；上述涂有高分子溶液的增強多孔支撐管在空氣中停留30-300S后，浸入到pH為8.0-11. O的水溶液中，在水溶液中停留30-60分鐘后,去除并用純水漂洗；而后,將上述凝膠得到的含高分子多孔層浸入到含O. 01-10. Owt^交聯劑、pH為I. 0-7. O的水溶液中，浸泡時間為O. 5-60分鐘；最后，在20-60°C下晾干，即可得到親水單皮層管式多孔膜。其中交聯劑為戊二醛，或聚乙二醇縮水甘油醚，或山梨醇，或肌醇，或它們的混合物。
全文摘要
本發明公開了一種親水單皮層管式高分子多孔膜，屬于管式高分子多孔膜，包括增強多孔支撐管，增強多孔支撐管內壁復合有一層高分子多孔層，在高分子多孔層上有一層親水交聯聚合物層。本發明通過對含二醋酸纖維素的高分子多孔膜進行水解與交聯浸泡處理，形成親水單皮層結構，大大提高了多孔膜的抗污染性能。本發明的親水單皮層管式高分子多孔膜的分離性能不低于現有高分子多孔膜，而且制備方法也較簡單。本發明的管式高分子多孔膜具有廣泛的用途。
文檔編號B01D71/68GK102580559SQ20121004488
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月22日 優先權日2012年2月22日
發明者湯建強 申請人:江陰市金水膜技術工程有限公司