一種新型親水性復合管式微濾膜及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及液體過濾膜領域技術，尤其是指一種新型親水性復合管式微濾膜及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，常用的超微濾膜主要以中空纖維膜、平板膜以及卷式膜為主，其優點是有效 膜面積較大、便于組裝，并且價格相對較低。而管式膜組件在有效膜面積、價格等方面的競 爭力較差，使得其市場占有率并不高，但是，管式膜的流道寬，過濾物料在管式膜內湍流流 動，相對而言不易被污染，且機械強度大，便于反沖洗，能適應較高的過濾壓力以及不同的 過濾形式。管式膜主要由兩種膜材料制備：無機材料和有機高分子聚合物。無機材料的管 式膜主要以陶瓷膜為主，但陶瓷膜的造價較高，不耐腐蝕，易脆碎以及不易加工的缺點限制 了其使用。而相比較而言，作為有機材料的高分子聚合物在市面上易取得，且價格較無機陶 瓷膜便宜。而常見的管式膜的膜孔徑在10- 50 ym左右，截留效果差。為了解決管式膜的截 留率問題，常采用空白管式膜為基底膜材料，用高分子聚合物進行進一步的復合制備。其通 用的制備方法是在管式膜表面涂覆一層新的膜層，這種制膜方法具有制膜方法簡單易行， 且相對而言更為節省膜材料，但在實際的過濾過程中，由于過濾壓力較大，表面涂覆的膜層 易脫落而導致膜過濾性能的降低，膜的使用壽命較短。
【發明內容】
[0003] 有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種過濾性能高、 使用壽命長的一種新型親水性復合管式微濾膜及其制備方法。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案：2、一種如權利要求1所述新型復 合管式微濾膜的制備方法，其特征在于：包括有如下步驟： (1) 制膜液制備： 首先，將聚偏二氟乙烯（PVDF)溶解在稀釋劑中，在室溫下攪拌12-48h，攪拌速度為 100-1000轉/分鐘，得到成膜前驅體溶液； 其次，保持溫度與攪拌速度不變，在氮氣的保護下往成膜前驅體溶液中加入活性溶液， 攪拌l_3h，然后升溫到80°C進行原位聚合反應，反應2-24h后，停止氮氣保護，使反應物暴 露在空氣中終止反應，停止加熱后靜置24h脫泡； 所述的活性溶液與成膜前驅體溶液的質量比為1 :3 ; 所述的活性溶液包括有偶氮二異丁氰、親水性單體以及稀釋劑，偶氮二異丁氰與親水 性單體質量比1 :1〇〇,親水性單體與稀釋劑質量比1:1 ; (2) 制膜：以膜孔徑在10-20 ym的空白PE管式膜為基底管，其內徑為18-20mm，外徑為 30-32mm;采用外壓式或內壓式使制膜液充分填充在基底管的過濾孔中，立即浸入到純水中 浸泡3-7d ;鑄膜液形成的PVDF/PMMA膜均勻地填充于基底管的過濾孔內，形成新型復合管 式微濾膜。
[0005] 作為一種優選方案，進一步包括有步驟（3)成膜后處理：用乙醇萃取所述管式膜 中的共溶劑以及未反應的親水性單體以及引發劑，然后繼續浸泡在水中或者保護劑中。
[0006] 作為一種優選方案，所述聚偏二氟乙烯的重均分子量為70萬道爾頓。
[0007] 作為一種優選方案，所述稀釋劑包括有N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、 甲基吡啶烷炯、二甲基亞砜、六甲基磷酰三胺、四甲基脲、磷酸三乙酯以及磷酸三甲酯中的 一種或幾種混合。
[0008] 作為一種優選方案，所述親水性單體包括有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲 基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羥甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、丙烯酰胺 中的一種或幾種。
[0009] 本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，本發明采用在管式膜中的膜 孔即膜過濾孔內再設置PVDF膜，如此不僅解決了，管式膜過濾孔徑過大，膜過濾效果差的 問題，也有效解決了PVDF膜涂覆于管式膜外表容易脫落的問題。通過本發明的方法制備的 PVDF膜，不僅能夠牢靠的結合于管式膜中的膜過濾空中，而且通過各個配方的優化設計，能 夠有效形成優質的過濾膜，提高整個膜過濾孔的過濾效果又不容易脫落，大大提高了產品 的使用壽命和市場推廣價值。
【附圖說明】
[0010] 圖1是新型管式復合微濾膜截面掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0011]圖1為所制備的新型復合管式微濾膜的膜截面掃描電鏡圖（X500)。由圖可知新 型管式復合微濾膜中的空隙填充率相對較大，并且，填充進去的PVDF/PMMA共混材料填充 均勻，基本沒有大的空隙存在。其結構特點在保障了膜截留性能的前提下，具有較高的膜通 量以及優異的力學性能。
[0012] 該新型親水性復合管式微濾膜，包括有基底管式膜和PVDF/PMMA膜，該基底管式 膜內徑為18_20mm，外徑為30-32mm，該基底管式膜設有復數個過濾孔，該過濾孔孔徑為 IO -20 y- nio
[0013] 該新型復合管式微濾膜的制備方法，包括如下步驟： (1)制膜液制備： 將25g聚偏二氟乙烯(重均分子量為70萬道爾頓）溶于725g的稀釋劑中，在室溫下 攪拌24h，攪拌速度為400r/min，制成成膜前驅體溶液；該稀釋劑包括有N，N-二甲基甲酰 胺（DMF)、N，N-二甲基乙酰胺（DMAC)、甲基吡啶烷炯（NMP)且質量比為N，N-二甲基甲酰胺 (DMF) :N，N-二甲基乙酰胺（DMAC):甲基吡啶烷炯（NMP) =3:1:1。
[0014] (2)制膜： 保持溫度與攪拌速度不變，在氮氣的保護下往成膜前驅體溶液中加入250g活性溶液， 攪拌Ih，然后升溫到80°C進行原位聚合反應，反應6h后，停止氮氣保護，使反應物暴露在空 氣中終止反應，停止加熱后靜置24h脫泡，得到鑄膜液； 該活性溶液包括有偶氮二異丁氰和甲基丙烯酸甲酯，偶氮二異丁氰、甲基丙烯酸甲酯 與稀釋劑的質量比為1 :1〇〇 :1〇〇 ; 以膜孔徑在10-20 y m的空白PE管式膜為基底管，其內徑為19. 18mm，外徑為31. 20mm ; 采用外壓式使制膜液充分填充在基底管的過濾孔