一種親水性聚醚砜微濾膜的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，包括步驟一，將聚醚砜、有機溶劑、非溶劑、表面活性劑、添加劑和親水性納米粒子混合均勻成鑄膜液；步驟二，將步驟一中的鑄膜液刮制成厚度為0.2-0.4mm的液膜；步驟三，將步驟二中的液膜在空氣中室溫蒸發(fā)6-60s；步驟四，將步驟三中的液膜浸入凝固浴中進行相轉化完成制造；該技術方案親水效果好、通量大且成本低廉。
【專利說明】-種親水性聚離諷微濾膜的制造方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微濾膜的制造方法，具體來講是一種親水性聚離諷微濾膜的制造 方法，該微濾膜應用于膜生物反應器。

【背景技術】
[0002] 與傳統(tǒng)的分離技術，如蒸發(fā)、萃取、混凝、離子交換等相比，膜分離技術由于無相變 化、在常溫下即可操作，且能耗低，運行費用小，因此應用越來越廣泛。
[0003] 膜生物反應器是集生物處理和膜分離為一體的高效生物處理技術，具有W下特 點；（1)結構緊湊、占地面積??；(2)處理效率高，出水水質好，從根本上解決了污泥膨脹問 題；（3)容積負荷高，抗沖擊負荷能力強；(4)剩余污泥產生量少，減少了污泥處理的工作 量和費用；（5)設備自動化程度高。膜生物反應器已成功應用于大、中、小型污水處理系 統(tǒng)。但是膜污染限制了膜生物反應器技術的推廣應用，膜污染導致通量下降快，而維持通量 導致能耗的增加；膜污染問題大大影響了膜生物反應器系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，導致膜的清洗和 更換頻率增高，使膜生物反應器系統(tǒng)的運行成本增加，限制了膜生物反應器技術的推廣應 用。
[0004] 由于膜污染引起的膜通量的下降和分離性能的下降是膜技術面臨的最嚴重的問 題。通常，膜污染分為有機污染、無機污染和生物污染等。由于生物膜造成的污染被認為是 實際應用中危害最大的一類膜污染。生物膜的形成主要是由細菌在膜表面的粘附、胞外聚 合物、細菌生長和繁殖引起的。而最初的"粘附"在生物污染中起到關鍵性的作用。因此， 目前大部分的抗污染膜材料的研究也都集中于膜表面的修飾和改性上。通常認為，增加膜 表面的親水性能能夠有效減小細菌的吸附。增加膜表面親水性的方法主要有：（1)通過與 親水性材料共混；如CN1016489112B通過將親水性聚丙帰膳膜材料與聚離諷膜材料共混， 獲得親水性；通過添加親水性添加劑的方法，如添加聚己帰化咯焼麗、聚己二醇；（2)將親 水性聚合物涂覆到膜表面，通過交聯(lián)反應，親水性聚合物接枝到膜表面；（3)將疏水性的聚 離諷膜材料進行低溫等離子體或氧化劑表面處理；如CN101068612A將潤濕的疏水性的聚 離諷膜置于過硫酸饋、過氧化氨、次氯酸、莫氧、重鉛酸鐘等氧化劑溶液中，然后在一定溫度 下加熱足夠的時間。（4)將原料聚離諷賴化，獲得賴化聚離諷，W賴化聚離諷制膜，并在賴化 聚離諷膜的基礎上改性獲得親水性膜。
[0005] 但上述方法的缺點在于，為了達到期待的親水效果，加入的親水性添加劑的量通 常都較多，中國專利CN1016489112B表明與PES在溶液中共混的親水性聚丙帰膳的量是聚 離諷重量的25% ;膜中大量添加劑的存在（PES的量相應減少)會降低PES膜的重要性質巧口 在酸性和堿性介質中的高穩(wěn)定性，機械強度和熱穩(wěn)定性等。膜表面低溫等離子處理和膜表 面化學氧化處理需要附加的設備，有時會對膜造成損傷，用于該工藝的技術和設備還需要 進一步研發(fā)。聚離諷賴化反應條件苛刻，難W穩(wěn)定進行，賴化聚離諷成本較高，是聚離諷原 料成本的2?10倍。
[0006] 因此，需要開發(fā)相對工藝簡單、可靠的用于制備親水性聚離諷膜的方法。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種親水效果好、通量大且成本低廉的親水 性聚離諷微濾膜的制造方法。
[0008] 本發(fā)明解決W上技術問題的技術方案： 一種親水性聚離諷微濾膜的制造方法，包括如下步驟： 步驟一，原材料及組成；重量百分比， 聚離諷 9-20% 有機溶劑 20-80% 非溶劑 5-50% 表面活性劑 1-5% 添加劑 5-25% 親水性納米粒子，粒徑為10-200皿 0. 1-15〇/〇 將上述組分混合均勻成鑄膜液； 步驟二，將步驟一中的鑄膜液刮制成厚度為0. 2-0. 4mm的液膜； 步驟H，將步驟二中的液膜在空氣中室溫蒸發(fā)6-60S ; 步驟四，將步驟H中的液膜浸入凝固浴中進行相轉化完成制造。
[0009] 本發(fā)明進一步限定的技術方案為： 進一步的，步驟一中，有機溶劑為N，N-二甲基甲醜胺、N，N-二甲基甲醜胺、N-甲基化咯 焼麗，它們單獨使用或混合使用。
[0010] 進一步的，步驟一中，非溶劑為相對分子質量為400-20000的聚己二醇。
[0011] 進一步的，步驟一中，添加劑為聚己帰化咯焼麗。
[0012] 進一步的，步驟一中，親水性納米粒子為納米二氧化鐵、化-N慘雜的納米Ti02、納 米二氧化鉛、納米二氧化娃，它們單獨或混合使用。
[0013] 進一步的，步驟一中，表面活性劑為陰離子表面活性劑。
[0014] 再進一步的，陰離子表面活性劑為賴酸型陰離子表面活性劑，具體為焼基苯賴酸 鹽、a-帰姪賴酸鹽、焼基賴酸鹽、a-賴基單駿酸醋、脂肪酸賴焼基醋、玻巧酸醋賴酸鹽、焼 基蔡賴酸鹽中的一種或多種混合，具體的例如：十二焼基苯賴酸軸、二下基蔡賴酸軸等。
[0015] 進一步的，步驟一中，配置鑄膜液是在50-75C下進行的；步驟二、H和四均在制 膜機上完成，其中步驟二中的刮膜動作是在非織造布或玻璃板上進行。
[0016] 進一步的，步驟一中，親水性納米粒子在其它物料全部混勻后再加入混勻。
[0017] 進一步的，步驟四生成的親水性聚離諷微濾膜的孔徑為0. 04-0. 3um。
[0018] 本發(fā)明的有益效果為；1.主物料采用聚離諷，目前業(yè)內的常規(guī)研究方向都是使 用聚偏氣己帰和賴化聚離諷，聚偏氣己帰的親水性能不如聚離諷；賴化聚離諷的親水性能 比聚離諷要好，但是賴化聚離諷成本比聚離諷高2-10倍，而且在賴化聚離諷中加入氧化鐵 等納米粒時，該些納米粒子容易團聚而沉淀，無法得到均一穩(wěn)定的鑄膜液，因此必須先將納 米粒與分散劑在特定條件下預混后才能與其他物料混合，預混步驟不僅操作繁瑣，而且預 混的好壞直接就決定是否能夠得到均勻的納米粒溶液，而本申請的配方則不會出現(xiàn)納米粒 團聚的現(xiàn)象；2.本發(fā)明在預混好的鑄膜液中加入無機納米顆粒，如納米Ti02、化-N慘雜納 米Ti02、納米Zr02、納米化C03等，復合膜的納米Ti02表面在光照射下，產生光生電子和空 穴，該些空穴和電子與吸附在催化劑表面的水和污染物反應，空穴與水反應生成OH ?自由 基，電子與02反應，在化存在下生成肥02和OH ?自由基，OH ?自由基會將有機物氧化成 為C02和水。光照還會在Ti02表面引發(fā)超親水性和自清潔的表面，光生電子傾向將Ti4+ 還原成為Ti3+，空穴將02-氧化成為02游離表面，水分子占據(jù)該些空位，并在表面形成OH 輕基，構成了超親水的表面。因上述原因，使得復合膜表面具有反應性，不易污染，使用的一 般環(huán)境都是有光照的，所W能實現(xiàn)自清潔。與上述機理類似，納米二氧化鉛和納米碳酸巧的 表面均富含輕基，具有高親水性和大比表面積，其較好地分散在膜表面和孔隙間，使膜的親 水性提高，有利于水分子進入，促進了水的傳遞，故促使水通量增加。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為處理污水的實驗裝置圖， 圖2為污水處理的通量衰減圖， 圖3納米材料Ti02復合膜親水性的機理示意圖， 圖4納米Ti02改性前的接觸角， 圖5納米Ti02改性后的接觸角， 圖6納米Ti02復合膜反應性表面示意圖， 圖7未復合Ti02聚離諷膜和納米Ti02復合膜的通量隨時間衰減的1/J2?T圖， 圖8化學清洗W后的膜的通量隨時間衰減的1/J2?T圖。

【具體實施方式】
[0020] 實施例 將占總質量為9-20%的聚離諷溶于20-70%的N，N-二甲基己醜胺中，加入占總質量為 5-60%的聚己二醇(分子質量400-20000 )、1-10%焼基苯賴酸鹽和5-50%的聚己帰化咯焼麗， 攬拌溶解，在上述溶液中加入0. 1-15%的粒徑為10-200nm的納米Ti化，強力攬拌得到鑄膜 液；在室溫下將鑄膜液在無紡布上刮制成0. 2-0. 3mm的液膜，蒸發(fā)l-5min，浸入在水溶液凝 固浴進行相轉化，成膜，即得到納米Ti02復合聚離諷膜。
[0021] 表一為實施例中各物料配比（wt%);

【權利要求】
1. 一種親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，包括如下步驟： 步驟一，原材料及組成：重量百分比， 聚醚砜 9-20% 有機溶劑 20-80% 非溶劑 5-50% 表面活性劑 1-5% 添加劑 5-25% 親水性納米粒子，粒徑為10_200nm 0. 1-15% 將上述組分混合均勻成鑄膜液； 步驟二，將步驟一中的鑄膜液刮制成厚度為0. 2-0. 4mm的液膜； 步驟三，將步驟二中的液膜在空氣中室溫蒸發(fā)6?60s ; 步驟四，將步驟三中的液膜浸入凝固浴中進行相轉化完成制造。
2. 根據(jù)權利要求1所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在于：步驟一中，所 述有機溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮，它們單獨使用或 混合使用。
3. 根據(jù)權利要求1所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在于：步驟一中，所 述非溶劑為相對分子質量為400-20000的聚乙二醇。
4. 根據(jù)權利要求1所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在于：步驟一中，所 述添加劑為聚乙烯吡咯烷酮。
5. 根據(jù)權利要求1所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在于：步驟一中，所 述親水性納米粒子為納米二氧化鈦、Fe-N摻雜的納米Ti02、納米二氧化鋯、納米二氧化硅， 它們單獨或混合使用。
6. 根據(jù)權利要求1所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在于：步驟一中，所 述表面活性劑為陰離子表面活性劑。
7. 根據(jù)權利要求6所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在于：所述陰離子 表面活性劑為磺酸型陰離子表面活性劑，具體為烷基苯磺酸鹽、α -烯烴磺酸鹽、烷基磺酸 鹽、α -磺基單羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽中的一種或多種混 合。
8. 根據(jù)權利要求1-6任一權利要求所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在 于：步驟一中配置鑄膜液是在50-75°C下進行的；步驟二、三和四均在制膜機上完成，其中 步驟二中的刮膜動作是在非織造布或玻璃板上進行。
9. 根據(jù)權利要求1-6任一權利要求所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在 于：步驟一中，親水性納米粒子在其它物料全部混勻后再加入混勻。
10. 根據(jù)權利要求1所述的親水性聚醚砜微濾膜的制造方法，其特征在于：所述步驟四 生成的親水性聚醚砜微濾膜的孔徑為〇. 04-0. 3um。
【文檔編號】B01D67/00GK104258745SQ201410579773
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權日:2014年10月24日
【發(fā)明者】王勇, 梅翔, 姚文橋 申請人:南京水思環(huán)?？萍加邢薰?br>