【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜分离，特别涉及一种聚醚砜超滤膜及其制备方法、应用以及超滤设备。
技术介绍
1、聚醚砜 (pes) 作为一种无定形聚合物，具有出色的机械性能、化学稳定性和热稳定性能，可溶于多种极性溶剂。pes超滤膜在水净化（细菌和病毒的过滤）和功能性大分子或胶体颗粒（如蛋白质）的分离过程中具有重要作用。到目前为止，pes 膜在全球膜过滤器市场中占有主要份额，因广泛应用于单克隆抗体和疫苗生产以及蛋白质分离，预计到 2025年pes膜的份额就将达到 8.019 亿美元。尽管pes超滤膜在蛋白质分离行业取得了巨大的成功，但是高通量和高选择性之间的权衡仍是一个重大挑战。超滤膜的通量和选择性主要受膜结构和孔径大小的影响，指状或大孔结构的pes膜往往膜强度较差，且在长期跨膜压差情况下会被压实而导致通量持续降低；海绵状结构的膜具有形态均一，支撑强度好等特点，且对功能性大分子的截留效果较好，但是往往显示出较低的通量，因此制备一种具有高度区域化的海绵状结构pes超滤膜成为本领域的开发热点。
2、目前大多数超滤膜主要采用非溶剂致相分离法制备，中国专利（cn114259877a）“一种海绵状结构pvc/evoh二元共混平板超滤膜的制备方法”利用水溶性酯类为稀释剂及水溶性醇为非稀释剂，采用复合相转化法制备多孔膜，有效控制膜结构由指状孔向海绵状孔结构转变。中国专利（cn104056557b）”一种同时改善通透性和选择性的聚醚砜超滤膜的制备方法”利用pei和聚乙烯吡咯烷酮为添加剂改变相转化过程，有效调控了pes超滤膜的结构，增大其开孔率及选择层厚
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种聚醚砜超滤膜及其制备方法、应用以及超滤设备，具体技术方案如下：
2、本专利技术第一方面提供一种聚醚砜超滤膜，所述聚醚砜超滤膜由下述原料制备得到，所述原料包括聚醚砜、有机溶剂、水溶性单体添加剂、脂溶性单体添加剂和致孔剂。
3、进一步地，所述聚醚砜超滤膜为双层区域划分结构，横截面分为致密区域和疏松区域，致密区域的水接触角低于疏松区域，致密区域表面的水接触角≤70°。
4、进一步地，聚醚砜超滤膜为平板超滤膜，亲水致密区域的孔径为10nm-50nm，亲水致密区域与亲水疏松区域的孔径之比为1：40-1：110，优选为1：70-1：110；所述聚醚砜超滤膜在工作压力为0.4mpa的水通量在650 l/m2‧h以上。
5、本专利技术第二方面提供本专利技术第一方面所提供聚醚砜超滤膜的制备方法，原料包括聚醚砜、有机溶剂、水溶性单体添加剂、脂溶性单体添加剂和致孔剂，所述原料混合后经刮膜、预蒸发、凝固浴后制备得到所述聚醚砜超滤膜。
6、进一步地，聚醚砜、有机溶剂、水溶性单体添加剂、脂溶性单体添加剂和致孔剂的质量比为（12-20）：（50-70）：（2-6）：（1-4）：（10-24）。
7、更进一步地，所述原料的混合方式为：先将水溶性单体添加剂、脂溶性单体添加剂溶于有机溶剂中，再加入聚醚砜和致孔剂混合均匀。
8、进一步地，所述有机溶剂为二甲基亚砜、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或多种；
9、和/或，所述致孔剂为异丙醇、乙醇和乙二醇中的任意一种或多种。
10、和/或，所述水溶性单体添加剂包括甲基丙烯酸羟乙酯、n-羟甲基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种；
11、和/或，所述脂溶性单体添加剂包括苯乙烯及其衍生物、甲基丙烯酸酯及其衍生物的一种或多种，如甲基丙烯酸甲酯。
12、进一步地，所述预蒸发在相对湿度为45-85%的空气介质中进行，所述预蒸发的时间为0-60 s，预蒸发的温度为20-30℃。
13、进一步地，所述凝固浴的温度为25-55℃，以质量百分含量为0-20 wt%的dmso水溶液为凝固介质。
14、本专利技术第三方面提供所述聚醚砜平板超滤膜的应用，所述聚醚砜平板超滤膜用于蛋白质的分离，优选用于分离牛血清白蛋白。
15、本专利技术第四方面提供一种超滤设备，所述超滤设备包括本专利技术第一方面提供的聚醚砜超滤膜或本专利技术第二方面提供的制备方法制备的聚醚砜超滤膜。
16、本专利技术的有益效果为：
17、（1）利用热引发让水溶性单体和脂溶性单体在铸膜液中下发生聚合，在湿法相转化过程中亲水部分向聚合物/水界面迁移，而疏水部分因为疏水相互作用力影响往反方向迁移，改变溶剂与非溶剂之间的扩散速率，有效扩大不对称膜结构，赋予pes超滤膜双层区域化结构。
18、（2）通过水溶性单体和脂溶性单体的协同作用，调整亲疏水单体的组成与含量以及控制铸膜液在空气段停留时间，再结合湿法相转化法，有效扩大不对称膜结构，精准控制膜的横截面结构，实现了亲水致密区域和亲水疏松区域共存的双层区域分布。
19、（3）本专利技术提供的聚醚砜超滤膜综合性能优异，具有高机械性能、高截留率、超高通量和强抗污能力，且便于清洗，使用寿命延长。本专利技术提供的聚醚砜超滤膜拉伸强度为4.4mpa以上，水接触角在70°以下，牛血清白蛋白的截留率在55%以上，所述聚醚砜超滤膜在工作压力0.4mpa的水通量在650 l/m2‧h以上。
20、（4）本专利技术所述方法具有制备工艺简单，易于产业化的特点，所使用的亲疏水单体添加量少、成本低、操作工艺简单。
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1.一种聚醚砜超滤膜，其特征在于，所述聚醚砜超滤膜由下述原料制备得到，所述原料包括聚醚砜、有机溶剂、水溶性单体添加剂、脂溶性单体添加剂和致孔剂。
2.根据权利要求1所述的聚醚砜超滤膜，其特征在于，所述聚醚砜超滤膜为双层区域划分结构，横截面分为致密区域和疏松区域，致密区域的水接触角低于疏松区域，致密区域表面的水接触角≤70°。
3.根据权利要求2所述的聚醚砜超滤膜，其特征在于，所述聚醚砜超滤膜为平板超滤膜，亲水致密区域的孔径为10nm-50nm，亲水致密区域与亲水疏松区域的孔径之比为1：40-1：110，优选为1：70-1：110；所述聚醚砜超滤膜在工作压力为0.4Mpa的水通量达到在650 L/m2‧h以上。
4.一种如权利要求1~3任一项所述聚醚砜超滤膜的制备方法，其特征在于，所述原料混合后经刮膜、预蒸发、凝固浴后制备得到所述聚醚砜超滤膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，聚醚砜、有机溶剂、水溶性单体添加剂、脂溶性单体添加剂和致孔剂的质量比为（12-20）：（50-70）：（2-6）：（1-4）：（10-24）；p>
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或多种；
7.根据权利要求4~6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述预蒸发在相对湿度为45-85%的空气介质中进行，所述预蒸发的时间为0-60 s，预蒸发的温度为20-30℃。
8.根据权利要求4~6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述凝固浴的温度为25-55℃，以质量百分含量为0-20 wt%的DMSO水溶液为凝固介质。
9.一种如权利要求1~3任一项所述聚醚砜超滤膜或权利要求4~8任一项所述制备方法制备的聚醚砜超滤膜的应用，其特征在于，所述聚醚砜超滤膜用于蛋白质的分离，优选用于分离牛血清白蛋白。
10.一种超滤设备，其特征在于，所述超滤设备包括权利要求1~3任一项所述的聚醚砜超滤膜或权利要求4~8任一项所述制备方法制备的聚醚砜超滤膜。
...【技术特征摘要】
1.一种聚醚砜超滤膜，其特征在于，所述聚醚砜超滤膜由下述原料制备得到，所述原料包括聚醚砜、有机溶剂、水溶性单体添加剂、脂溶性单体添加剂和致孔剂。
2.根据权利要求1所述的聚醚砜超滤膜，其特征在于，所述聚醚砜超滤膜为双层区域划分结构，横截面分为致密区域和疏松区域，致密区域的水接触角低于疏松区域，致密区域表面的水接触角≤70°。
3.根据权利要求2所述的聚醚砜超滤膜，其特征在于，所述聚醚砜超滤膜为平板超滤膜，亲水致密区域的孔径为10nm-50nm，亲水致密区域与亲水疏松区域的孔径之比为1：40-1：110，优选为1：70-1：110；所述聚醚砜超滤膜在工作压力为0.4mpa的水通量达到在650 l/m2‧h以上。
4.一种如权利要求1~3任一项所述聚醚砜超滤膜的制备方法，其特征在于，所述原料混合后经刮膜、预蒸发、凝固浴后制备得到所述聚醚砜超滤膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，聚醚砜、有机溶剂、水溶性单体添加剂、脂溶性单体添加剂和致孔剂的质量比为（12...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟奇伟，郑振华，陈天涯，
申请(专利权)人：赛普杭州过滤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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