專利名稱：孔板模型平板微孔膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以高分子材料為基體的微孔膜，特別涉及一種孔板模型平板微孔膜，具體的說涉及一種以聚偏氟乙烯為基體的孔板模型平板微孔膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
以高分子材料為基體的微孔膜是一種用途十分廣泛的過濾介質(zhì)，它能截留微粒、膠體、生物體...，可實現(xiàn)粉塵去除與回收、除濁、生物體去除與收集、微粒與膠體去除與回收、濃縮、蒸餾、萃取、脫氣...等工藝過程，由于其具有敏銳的篩分過濾特征，已在生物、制藥、化工、電子、環(huán)保、科學實驗等高科技領(lǐng)域氣體、液體的凈化、除菌、分離、提濃、純化處理中得到廣泛應(yīng)用，其發(fā)展趨勢是開發(fā)低能耗、高通量、高截留率、耐酸堿、抗污染的高性能的微孔膜。
但是，目前廣泛使用的平板膜均存在著十分明顯的缺陷，所公開的技術(shù)，其膜主體上下均一或膜孔控制層較厚，屬于毛細管模型，被過濾的介質(zhì)通過膜主體的毛細管孔時阻力較大，為了提高過濾效率，一般只能增加操作壓力，不僅消耗了較大的能量，而且也影響了膜的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種孔板模型平板微孔膜，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的阻力較大的缺陷。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的
相轉(zhuǎn)移法是制備平板膜最常用的方法。本發(fā)明設(shè)想，將高分子膜材料溶解于溶劑中，并在其混合物中加入添加劑，形成鑄膜液。由于添加劑的作用，使高分子膜材料在溶劑中與溶劑的平衡發(fā)生變化，將其涂布于成膜材料上時，高分子膜材料在鑄膜液中向鑄膜液一個或上下兩個表面擴散，凝固后，即可獲得一種具有一個或上下兩個極薄控制層的平板微孔膜，而處于控制層之下或上下兩個控制層之間的膜主體層為支撐控制層的支撐層。這種微孔膜不僅具有良好的過濾性能和機械性能，而且具有低的使用阻力。由于聚偏氟乙烯是一種具有良好化學穩(wěn)定性、耐老化性、較好機械強度的高分子材料，采用該材料制備的微孔膜具有使用壽命長、普適性強、過濾性能好的優(yōu)點。因此本發(fā)明可優(yōu)先采用其為鑄膜材料，采用此材料制得的膜比采用其它材料制得的膜在透過數(shù)量、耐壓密性、抗污染性、物化穩(wěn)定性及選擇透過性等方面具有更高的性能，可獲得高性能的微孔濾膜，并易于工業(yè)化生產(chǎn)。
根據(jù)上述構(gòu)想，發(fā)明人提出了如下的技術(shù)方案一種孔板模型平板微孔膜，包括具有通道孔的支撐層和附著在支撐層一面或上下兩面的具有過濾微孔的控制層，過濾微孔的孔徑大大小于通道孔的孔徑。
控制層的厚度為0.50～1.0um，支撐層的厚度為10～500um。
過濾微孔的孔徑為0.050～10um，通道孔的孔徑為0.50～50um。
所說的孔板模型平板微孔膜的材料由高分子聚合物或高分子聚合物和添加劑構(gòu)成。
所說的高分子材料包括聚砜類(聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚砜酰胺...)、聚酰胺類(尼龍6、尼龍66、芳香聚酰胺...)，聚氟類(聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯...)或聚丙烯腈中的一種或一種以上，優(yōu)選的為聚偏氟乙烯。
所說的添加劑包括聚乙烯醇、聚乙酸乙烯脂、聚乙烯吡咯烷酮或鈦白粉、硅藻土、活性炭或氯化鋰、氯化鈣、硝酸鋰、硝酸鈣或乙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮、丁酮或硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸中的一種及其混合物。
添加劑的加入量以膜材料總重量計為0.50～80％。
本發(fā)明的孔板模型平板微孔膜的制備包括如下步驟(1)鑄膜液的配制首先將高分子鑄膜材料溶解在溶劑中，并加入添加劑形成高分子鑄膜材料/溶劑/添加劑三元鑄膜液，密閉靜置脫泡。
所說的鑄膜液中高分子鑄膜材料的質(zhì)量濃度為3.0％～30％，優(yōu)選的濃度為6.0～18％。
所說的鑄膜液中添加劑的質(zhì)量濃度為0.10％～75％，優(yōu)選的質(zhì)量濃度為0.50～50％。
(2)相轉(zhuǎn)化法成膜在鑄膜室中將上述鑄膜液澆注或浸潤在干凈的玻璃板、金屬板、塑料薄膜、多孔材料(編織材料、無紡材料、燒結(jié)材料)上，用手工或機械方法制成一定厚度(10～3000um)的鑄膜液，在溶劑無蒸發(fā)時或蒸發(fā)后，將其浸入凝膠浴中使其凝膠成膜，凝膠浴溫度為-15℃～150℃，待凝膠5～600分鐘后，即獲得本發(fā)明的平板膜。
在本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案中，可將濾膜放入溫度為50℃～145℃的熱水中進行二次凝膠熱處理，熱處理時間為5～600分鐘后，取出經(jīng)充分清洗后放入保存液(水)中或干燥。
所說的凝膠浴為一種溶液，由水、醇、酸、脂、胺、鹽中的一種或一種以上組成，質(zhì)量含量為0.50％～100％。
鑄膜室的相對濕度為10％～90％，鑄膜室溫度為0℃～110℃。
采用上述方法所制備的平板膜，由于過濾的控制層為孔板模型，因此阻力較小，可以在較低壓力如0.001Mpa下進行操作，對0.001um的物質(zhì)有良好分離效率，該膜具有抗污染能力強，分離效率高，通量大的優(yōu)點；此外，該膜還具有優(yōu)良的耐熱，耐酸堿，耐溶劑等特性，可用于工業(yè)生產(chǎn)粉塵去除與回收、除濁、生物體去除與收集、微粒與膠體去除與回收、濃縮、蒸餾、萃取、脫氣...等方面。


圖1為本發(fā)明的平板膜的截面電鏡照片。
圖2為結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例1將100克二甲基乙酰胺置于廣口瓶中，加入2.80克硝酸鈣、5.00克丙三醇、3.20克磷酸，并加入12.0克聚偏氟乙烯，配成9.02％(鑄膜材料質(zhì)量)的鑄膜液，密閉靜置脫泡。
將鑄膜室的濕度控制在相對濕度45％，鑄膜室溫度控制在25℃，將鑄膜液浸潤在干凈的聚脂無紡布上，用刮刀制成厚度約為230um的膜，蒸發(fā)60秒后，浸入含有2.50％(質(zhì)量)氯化鈉的冰水浴中成膜，凝膠浴溫度為0℃，待凝膠30分鐘后，將濾膜放入熱水中進行二次凝膠，熱處理溫度為86.5℃，凝膠12分鐘后取出干燥，即得本發(fā)明所說的微孔膜。
按照常規(guī)的膜性能評價方法，在0.1MPa壓力下，該膜對空氣中0.01um微粒子的截留率為99.99995％，壓力降為0.01MPa時的空氣通過量為1400ml/min.cm2，在0.1MPa壓力下，對含有109P.diminuta菌的水溶液進行過濾，細菌截留率為99.99％以上。
其電鏡照片如圖1，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2，由圖1和圖2可見，本發(fā)明的平板膜包括具有通道孔1的支撐層2和附著在支撐層2上下兩面的具有過濾微孔3的控制層4，過濾微孔3的孔徑大大小于通道孔1的孔徑，控制層4的厚度為0.70um，支撐層2的厚度為95um，過濾微孔3的孔徑為0.22um，通道孔1的孔徑為5um。
實施例2如實施例1中所述，采用聚偏氟乙烯(3份)、聚醚砜(1份)為膜材料，鑄膜液濃度為10.8％(質(zhì)量)，溶劑采用二甲基乙酰胺，添加劑采用聚乙酸乙烯脂(2份)、鈦白粉(1份)，濃度為8.25％(質(zhì)量)，凝膠浴水溫為20℃，凝膠浴為含6.50％乙醇(質(zhì)量)的水浴，熱處理溫度為85℃。在0.1Mpa壓力下，所制膜對城市生活污水進行過濾，細菌截留率為99.9％，COD下降43.8％，SDI 15，壓力降為0.05MPa時，城市生活污水的水通量為630L/m2·h。
控制層4的厚度為1.0um，支撐層2的厚度為105um，過濾微孔3的孔徑為0.16um，通道孔1的孔徑為14.5um。
權(quán)利要求
1.一種孔板模型平板微孔膜，其特征在于，包括具有通道孔的支撐層和附著在支撐層一面或上下兩面的具有過濾微孔的控制層，過濾微孔的孔徑大大小于通道孔的孔徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔膜，其特征在于，控制層的厚度為0.50～1.0um，支撐層的厚度為10～500um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔膜，其特征在于，過濾微孔的孔徑為0.050～10um，通道孔的孔徑為0.50～50um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔膜，其特征在于，所說的孔板模型平板微孔膜的材料由高分子聚合物或高分子聚合物和添加劑構(gòu)成，所說的添加劑包括聚乙烯醇、聚乙酸乙烯脂、聚乙烯吡咯烷酮或鈦白粉、硅藻土、活性炭或氯化鋰、氯化鈣、硝酸鋰、硝酸鈣或乙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮、丁酮或硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸中的一種及其混合物，添加劑的加入量以膜材料總重量計為0.50～80％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微孔膜，其特征在于，所說的高分子聚合物包括聚砜類、聚酰胺類、聚氟類或聚丙烯腈中的一種，所說的聚砜類包括聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜或聚砜酰胺中的一種，所說的聚酰胺類包括尼龍6、尼龍66或芳香聚酰胺中的一種，所說的聚氟類包括聚氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚三氟乙中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所說的微孔膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)鑄膜液的配制首先將高分子鑄膜材料溶解在溶劑中，并加入添加劑形成高分子鑄膜材料/溶劑/添加劑三元鑄膜液。所說的鑄膜液中高分子鑄膜材料的質(zhì)量濃度為3.0％～30％。所說的鑄膜液中添加劑的質(zhì)量濃度為0.10％～75％。(2)相轉(zhuǎn)化法成膜在鑄膜室中將上述鑄膜液澆注或浸潤在平板上，制成鑄膜液層，在溶劑無蒸發(fā)時或蒸發(fā)后，將其浸入凝膠浴中使其凝膠成膜，凝膠浴溫度為-15℃～150℃，待凝膠5～600分鐘后，即獲得本發(fā)明的平板膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所說的微孔膜的制備方法，其特征在于，所說的鑄膜液中高分子鑄膜材料的質(zhì)量濃度6.0～18％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所說的微孔膜的制備方法，其特征在于，所說的凝膠浴為一種溶液，由水、醇、酸、脂、胺、鹽中的一種或一種以上組成，質(zhì)量含量為0.50％～100％。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所說的微孔膜的制備方法，其特征在于，鑄膜室的相對濕度為10％～90％，鑄膜室溫度為0℃～110℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求6～9任一項所說的微孔膜的制備方法，其特征在于，將濾膜放入溫度為50℃～145℃的熱水中進行二次凝膠熱處理，熱處理時間為5～600分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種孔板模型平板微孔膜及其制備方法。將高分子膜材料溶解于溶劑中，并在其混合物中加入添加劑，形成鑄膜液。由于添加劑的作用，使高分子膜材料在溶劑中與溶劑的平衡發(fā)生變化，將其涂布于成膜材料上時，高分子膜材料在鑄膜液中向鑄膜液一個或上下兩個表面擴散，凝固后，即可獲得一種具有一個或上下兩個極薄控制層的平板微孔膜，而處于控制層之下或上下兩個控制層之間的膜主體層為支撐控制層的支撐層。這種微孔膜不僅具有良好的過濾性能和機械性能，而且具有低的使用阻力，并易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B01D69/06GK1530165SQ03115789
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者馬炳榮, 龔志宏, 何秋良, 王革鋒 申請人:上海一鳴過濾技術(shù)有限公司