一种调控超滤膜表面致密层的方法技术

本发明专利技术公开了一种调控超滤膜表面致密层的方法。具体地，在利用相转化法制备不对称高分子超滤膜的过程中，通过狭缝挤出或刮刀将高分子铸膜液在无纺布上涂覆成一定厚度的液体薄膜，液体薄膜浸入凝固浴固化成为固体膜前，通过风刀将混合不同比例的溶剂及凝固浴蒸汽或空气引入到膜表面，所得不对称膜致密皮层的结构、透水性能及分离性能可按应用需要得到调控。

【技术实现步骤摘要】
一种调控超滤膜表面致密层的方法
本专利技术属于分离膜材料的制备
，涉及不对称聚合物超滤膜的制备方法，具体为涉及一种调控超滤膜表面致密层的方法。
技术介绍
能源和环境问题，包括水安全、全球变暖和能源供应萎缩，近年来一直引起人们的极大关注。到目前为止，各种技术已经被初步探索，以获得清洁水，捕获“温室”气体，并找到替代能源。通过解决上述一些紧迫问题，膜分离已成为最重要的技术之一。膜分离技术在分离工业中越来越重要，可应用于气相或液相中各种分子量组分的分离，膜分离的特殊优点是不需要加热，因此能量的使用大大低于传统的热分离过程。液体分离膜包括微滤、超滤、纳滤和反渗透。目前有机高分子超滤膜制造方法大多采用相转化技术，所制造的不对称膜，表面为致密皮层，致密层下面为大孔的疏松结构，这种结构大大优化了水的渗透速率及溶质的截留性能。为了优化分离性能，采取的致密层的控制方法通常需要涉及到铸膜液浓度、溶剂种类、添加剂种类和浓度、铸膜液的温度、凝固浴的种类和温度、设备运行速度甚至液体薄膜的入水角度等比较复杂的过程。
技术实现思路
针对不对称膜表面致密皮层的调控问题，本专利技术旨在提出一种新的方法；通过该方法对固体膜成膜前的液体薄膜表面用含不同溶剂或凝固浴的蒸汽或空气处理，能按需求简便易行地调节致密皮层的密度及厚度，优化膜的透水性能及对不同溶质的截留性能。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种调控超滤膜表面致密层的方法，包括如下步骤：S1：配制含一定浓度有机高分子聚合物和添加剂的铸膜液；S2：将该溶液用刮刀或狭缝挤出法在无纺布表面涂覆，形成一定厚度的液体薄膜；S3：薄膜经过空气一段时间；S4：进入凝固浴槽中，通过液体薄膜内溶剂与凝固浴槽内凝固浴的快速交换，液体薄膜固化形成固体的不对称多孔超滤膜。进一步的，在步骤S1中，所述有机高分子聚合物包括聚砜，聚醚砜，聚氯乙烯，聚乙烯，聚偏氟乙烯，聚丙烯腈。进一步的，在步骤S3中，液体薄膜浸入凝固浴成为固体膜前，通过风刀将混合不同比例的溶剂及凝固浴蒸汽或空气引入到膜表面；所述溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、N-甲级吡咯烷酮及四氢呋喃；所述凝固浴包括水、乙醇、丙醇、异丙醇及丁醇。更具体地说，在相转化法制备不对称超滤膜的过程中，通过狭缝挤出或刮刀将铸膜液在无纺布上涂覆成一定厚度的液体薄膜，液体薄膜浸入凝固浴固化成为固体膜前，通过风刀将混合不同比例的溶剂及凝固浴蒸汽引入到液体薄膜表面，随后进入到凝固浴中，形成固体超滤膜，最后收卷。所得不对称膜的结构、透水性能及溶质分离性能可得到优化。有益效果：本专利技术一种调控超滤膜表面致密层的方法，采用该方法制备的不对称膜的表面致密皮层结构可按应用需要，在不改变已有配方、工艺和设备的条件下进行调控，使得膜透水性能及分离性能的优化过程更简便、有效、易行。附图说明图1为平板高分子不对称超滤膜的制备过程示意图；图2为混合蒸汽发生装置示意图；图中：1.无纺布放卷轴；2.无纺布；3.铸膜液料液槽及刮刀；4.风刀；5.无纺布表面刮制的液体薄膜；6.凝固浴；7.固体超滤膜；8.膜产品收卷轴；9.热风机；10.热风机产生的热空气；11.混合液体；12.混合液体加热槽；13.混合蒸汽。具体实施方式以下为本专利技术的优选实施方式，仅用于解释本专利技术，而非用于限制本专利技术，且由该说明所作出的相关改进都属于本专利技术所附权利要求所保护的范围。铸膜液的制备：将一定量的聚砜树脂，溶解分散于称取一定质量的二甲基甲酰胺（DMF），在60℃下，搅拌至PSF完全溶解，室温下真空脱泡8h。通过图1所示涂覆设备,均匀涂覆到无纺布上，具体过程为，1为放卷轴，为放置整卷作为支撑材料的厚约100微米的无纺布2，3为铸膜液料槽及刮刀，在无纺布上将铸膜液刮制成200微米厚的液体薄膜5，随后进入到含有凝固浴6的凝固槽中，形成固体超滤膜7，经过收卷8完成整个过程。在阶段4通常为高分子液体薄膜与空气接触部分，本专利技术中，在此阶段引入含不同化学组分的热蒸汽或空气。混合热蒸汽的产生：图2为热蒸汽制作过程示意图，其中9为热风机，将一定温度的热空气10通入到装有不同组分的液体11的加热槽12内，产生的热蒸汽13再通过风刀4引入到高分子液体薄膜表面。膜的透水性测试：采用死端（dead-end）测试池，测试压力为0.1Mpa，预压10分钟后，测试三次数据，搜集每分钟水透过体积，取平均值，测试池膜面积为22cm2。膜对蛋白质截留率的测试：配制1000ppm浓度的牛血清蛋白水溶液。用紫外分光光度计测原水和透过水的浓度。截留率计算公式为:截留率（%）=(原水浓度-透过液浓度)/原水浓度x100。对比例：聚砜浓度18%（w/w），在以每分钟10米运行的无纺布上将25℃的铸膜液经刮刀刮制200微米的液体薄膜，形成的液体薄膜经过10cm距离后，以水平40°角度进入25℃的纯水凝固浴中，最后收卷。所得膜的纯水透过速率为36ml/min，截留率92.5%。实施例1：其它条件与对比例相同，在液体薄膜刮制后，通过风刀将温度为70℃的热空气（相对湿度20%）引入液体薄膜表面，调节风刀狭缝使风速为每秒0.3米，空气流量为每秒5升，风刀距离膜表面0.50米，所得膜的纯水透过速率及截留率见表1。实施例2：其它条件与实施例1相同，风刀距离为3.0米，所得膜的纯水透过速率及截留率见表1。实施例3：其它条件与实施例1相同，混合蒸汽发生器内溶液为70℃纯水，风机流量为每秒50升，调节风刀狭缝使风速为每秒0.3米，流量为每秒10升，风刀距离膜表面0.50米。所得膜的纯水透过速率及截留率见表1。实施例4：其它条件与实施例3相同，混合蒸汽发生器内溶液为50%（w/w）DMF的水溶液，温度为70℃，所得膜的纯水透过速率及截留率见表1。实施例5：其它条件与实施例3相同，混合蒸汽发生器内溶液为纯DMF，所得膜的纯水透过速率及截留率见表1。实施例6：其它条件与实施例3相同，混合蒸汽发生器内溶液为20%（w/w）DMF水溶液，所得膜的纯水透过速率及截留率见表1。实施例7：其它条件与对实施例6相同，风刀距离为3.0米，所得膜的纯水透过速率及截留率见表1。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控超滤膜表面致密层的方法,其特征在于,包括如下步骤：/nS1：配制含一定浓度有机高分子聚合物和添加剂的铸膜液；/nS2：将该溶液用刮刀或狭缝挤出法在无纺布表面涂覆，形成一定厚度的液体薄膜；/nS3：薄膜经过空气一段时间；/nS4：进入凝固浴槽中，通过液体薄膜内溶剂与凝固浴槽内凝固浴的快速交换，液体薄膜固化形成固体的不对称多孔超滤膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种调控超滤膜表面致密层的方法,其特征在于,包括如下步骤：
S1：配制含一定浓度有机高分子聚合物和添加剂的铸膜液；
S2：将该溶液用刮刀或狭缝挤出法在无纺布表面涂覆，形成一定厚度的液体薄膜；
S3：薄膜经过空气一段时间；
S4：进入凝固浴槽中，通过液体薄膜内溶剂与凝固浴槽内凝固浴的快速交换，液体薄膜固化形成固体的不对称多孔超滤膜。


2.根据权利要求1所述的一种调控超滤膜表面致密层的方法，其特征在于，在步骤S3中，液体薄膜浸入凝固浴成为固体膜前，通过风刀将混合不同比...

【专利技术属性】
技术研发人员：武少禹，刘星，
申请(专利权)人：南京帝膜净水材料开发有限公司，安徽昂可特膜科技有限公司，南京水联天下海水淡化技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32