一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜的制备方法，包括如下步骤：先制备均一的聚合物溶液，所述聚合物溶液包括至少一挥发性非溶剂，再通过多相诱导相转化获取所述细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜，所述多相诱导相转化包括气相诱导相转化和浸没沉淀相转化；本发明专利技术另一方面公开了一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜，包括气相诱导相转化亚层和浸没沉淀相转化亚层；本发明专利技术的制备方法可制备出具有高度不对称性的平板膜材料，工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施；所得的细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜具有高表面空隙率和高疏松亚层结构，通量高、孔径分布较均匀、具有良好的机械性能和细菌截留性能。有良好的机械性能和细菌截留性能。有良好的机械性能和细菌截留性能。

【技术实现步骤摘要】
一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料
，具体为一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]自然中存在的种类繁多的微生物，尤其是大量存在的细菌，如沙门菌等对人体有害的细菌，在水处理领域包括饮用水，海水淡化，输注和制药用水等领域，均需要对可能含有的细菌等微生物进行滤除。而膜技术现在已经作为耗能低，占地面积小，易操作的技术应用在液体中细菌的滤除中。
[0003]在众多的膜材料中，聚醚砜因为结构中含有刚性的苯环，能耐高温的砜基，以及苯环间相连的醚基，制备成的膜具有机械强度高，抗蠕变能力强，耐高温等优点。相对于中空纤维膜，平板膜具有制备工艺相对简单，更好的机械稳定性，清洗方便，更换简单，运行寿命长，成本低等优点，所以细菌过滤用聚醚砜平板膜的应用范围和用量越来越广。在实际的应用中，保证除菌的同时，对膜的处理量，也就是膜的通量提出更高的要求。
[0004]常见的提高膜通量的方法分为两类：一类是对膜进行亲水改性，膜亲水性的提高，一方面利于膜与液体接触面形成水化层，在较低压力下会有高的通量，一方面能提高膜的抗污染性能，减缓膜的通量衰减；一类是对膜结构进行优化，根据Hagen
‑
Poiseuille公式，通量的大小与膜结构中的孔隙率，孔径分布，弯曲因子，膜厚度有关。
[0005]例如公开号为CN114130202A中国专利文件公开了一种具有“沙漏”型结构的微滤膜结构，首先制备含有小分子致孔剂和大分子增稠剂的聚合物溶液，然后利用两段空气浴，控制不同空气浴温湿度条件来调控上表面结构，最后浸入凝固浴中，清洗烘干得到“沙漏”型平板膜。在专利中对比，两步空气浴法比一步空气浴制备的表面有更大的孔隙率。两步空气浴控制法在理论上可行，但在工业化中，二者距离近会相互影响，距离远存在中间不可控制的空气段，工艺比较复杂。最重要的是，专利中制备的膜的断面结构虽然已经疏松，但不对称程度不高，尤其是没有非常疏松的海绵亚层。而疏松的亚层海绵结构能降低液体的流过路径，即通过降低弯曲因子，提高通量。
[0006]又如在公告号为CN1101310C的中国专利文件(USF过滤和分离集团公司申请)中所公开的内容，配置含有聚合物，溶剂，非溶剂和亲水添加剂的铸膜液，将溶液调节至近分相的分散液状态，通过较短的空气浴然后直接浸没沉淀相转化成型，制备具有高度疏松亚层结构的平板微滤膜，但由于体系的高度分相，导致膜表面孔径大，孔数量少，孔隙率下降，总体通量较大，但仍有提升空间。
[0007]因此如何得到具有高不对称性、高表面孔隙率和高度疏松亚层的膜结构来制备高通量平板膜，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜及其制备方法，在气
相诱导相转化时，通过少量挥发性不良溶剂的挥发，增加上部的聚合物浓度，在水蒸气进入、增加分相的同时，抑制表面的分相速度，得到高空隙率的表面，另外体系挥发性非溶剂和水蒸气的气相双扩散，利于形成弯曲因子较小的致密层；而高度疏松亚层的形成，通过控制原聚合物溶液和混合凝固浴中的溶剂含量比例，来调节二者的Huggins参数，造成在浸没沉淀相转化时，底部更加延迟分相而得到，最终得到具有高通量的细菌过滤用聚醚砜平板膜。
[0009]为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜的制备方法，包括如下步骤：先制备均一的聚合物溶液，聚合物溶液包括至少一挥发性非溶剂，再通过多相诱导相转化获取所述细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜，多相诱导相转化包括气相诱导相转化和浸没沉淀相转化。
[0010]优选地，气相诱导相转化包括将所述聚合物溶液刮膜后置于水蒸气氛围中停留预设的时长(本领域技术人员可以根据成膜厚度等实际需要设置合适的停留时长)；浸没沉淀相转化包括将经过气相诱导相转化的所述聚合物溶液浸入凝固浴中；在进行所述过浸没沉淀相转化时，通过调节所述聚合物溶液和所述凝固浴的Huggins参数使所得的细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜的底部延迟分相。
[0011]优选地，在通过多相诱导相转化获取所述细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜后还包括如下步骤：对所述细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜进行清洗和烘干；
[0012]制备均一的聚合物溶液，具体为：
[0013]将膜基材、亲水添加剂、第一溶剂和成孔剂在60
‑
80℃共混搅拌均匀后，降温至30℃以下，添加至少一挥发性非溶剂，再搅拌至澄清透明。
[0014]其中膜基材包括聚醚砜，第一溶剂和成孔剂均为60
‑
80℃条件下不易挥发的物质。
[0015]优选地，膜基材还包括亲水添加剂，亲水添加剂包括聚醚、磺化聚醚砜、羟基化聚醚砜或者纤维素。
[0016]优选地，第一溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺以及N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或者几种。
[0017]优选地，成孔剂包括1,2
‑
丙二醇、1,3
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丙二醇、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮以及聚乙二醇中的一种或者几种。
[0018]优选地，挥发性非溶剂包括甲酸、乙醇、水、四氢呋喃以及丙酮中的一种或者几种。
[0019]优选地，在所述聚合物溶液中，所述挥发性非溶剂的质量百分含量为0.5
‑
3％。
[0020]进一步地，在所述聚合物溶液中：
[0021]所述膜基材的质量百分含量为12
‑
25％；
[0022]所述第一溶剂的质量百分含量为42％
‑
72.5％；
[0023]所述成孔剂的质量百分含量为15％
‑
30％。
[0024]优选地，气相诱导相转化的条件为温度20
‑
60℃，湿度40
‑
90％RH。
[0025]优选地，浸没沉淀相转化的条件为温度20
‑
80℃，凝固浴包括第二溶剂和水，第二溶剂的质量百分含量小于等于70％，第二溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺以及N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或者几种，通过调节聚合物溶液中的第一溶剂的比例以及凝固浴中的第二溶剂的比例，可以调节成膜材料在二者中的Huggins参数，造成膜底部的延迟分相，从而得到结构更疏松的亚层。
[0026]本专利技术另一方面提供了一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜，包括气相诱导相转化亚层和浸没沉淀相转化亚层，所述气相诱导相转化亚层和浸没沉淀相转化亚层的微观形貌不同；该细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜的平均孔径为0.15
‑
0.25μm(液液置换法所测得的有效孔径)，上表面孔隙率不低于50％，通量不低于27mL/cm2·
min@14.5psi。
[0027]优选地，该细菌过滤用高通量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先制备均一的聚合物溶液，所述聚合物溶液包括至少一挥发性非溶剂，再通过多相诱导相转化获取所述细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜，所述多相诱导相转化包括气相诱导相转化和浸没沉淀相转化。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气相诱导相转化包括将所述聚合物溶液刮膜后置于水蒸气氛围中停留预设的时长；所述浸没沉淀相转化包括将经过气相诱导相转化的所述聚合物溶液浸入凝固浴中；在进行所述过浸没沉淀相转化时，通过调节所述聚合物溶液和所述凝固浴的Huggins参数使所得的细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜的底部延迟分相。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在通过多相诱导相转化获取所述细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜后还包括如下步骤：对所述细菌过滤用高通量聚醚砜平板膜进行清洗和烘干；所述制备均一的聚合物溶液，具体为：将膜基材、第一溶剂和成孔剂在60
‑
80℃共混搅拌均匀后，降温至30℃以下，添加至少一挥发性非溶剂，再搅拌至澄清透明；所述膜基材包括聚醚砜。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述所述膜基材还包括亲水添加剂，所述亲水添加剂包括聚醚、磺化聚醚砜、羟基化聚醚砜或者纤维素。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺以及N
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甲基吡咯烷酮中的一种或者几种；所述成孔剂包括1,2
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丙二醇、1,3
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丙二醇、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮以及聚乙二醇中的一种或者几种；所述挥发性非溶剂包括甲酸、乙醇、水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德彬，刘梦瑶，查尚文，许海娟，
申请(专利权)人：上海翊科聚合物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：