本發(fā)明創(chuàng)造屬于高分子分離膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用低共熔溶劑制備pes超濾膜的方法。

背景技術(shù)：

超濾膜是指孔徑在1nm～0.2μm的分子篩膜，依靠膜兩側(cè)的壓力差作為傳質(zhì)推動(dòng)力進(jìn)行篩分截留，廣泛應(yīng)用于水處理、食品加工、醫(yī)藥、生物分離等領(lǐng)域。超濾膜依照成膜材料分為無機(jī)超濾膜和高分子超濾膜，高分子超濾膜主要指聚砜(ps)超濾膜、聚醚砜(pes)超濾膜、醋酸纖維素(ca)超濾膜、聚偏二氟乙烯(pvdf)超濾膜、聚丙烯腈(pan)超濾膜，制備高分子超濾膜的方法主要有溶出法、熱致相法、凝膠法、浸涂法及相轉(zhuǎn)化法等，其中由于相轉(zhuǎn)化法操作簡便、成膜效果好，應(yīng)用最多。

在相轉(zhuǎn)化法中，為改善膜的結(jié)構(gòu)和性能，需在鑄膜液中加入致孔劑。常用致孔劑聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、吐溫80等，主要原理聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、吐溫80等具有親水作用，可以促進(jìn)有機(jī)溶劑在水中的溶解，提高膜的孔隙率。但是通常，這些添加劑的使用在提高了膜的水通量的同時(shí)，一定程度上降低了其選擇性。因此，采用新型添加劑來同時(shí)提高膜的水通量和選擇性十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種利用低共熔溶劑制備pes超濾膜的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低共熔溶劑作為致孔劑，采用低共熔溶劑制備的pes超濾膜同時(shí)具備高的水通量和選擇性，滿足超濾膜的應(yīng)用要求。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種利用低共熔溶劑制備pes超濾膜的方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將干燥的pes固體、低共熔溶劑和分散劑按一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)在一定溫度下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；

(2)將步驟(1)得到的鑄膜液脫泡后在基板上刮成均勻的液膜；

(3)將基板置于凝固浴中浸泡，得到脫落后的pes超濾膜；

其中，所述低共熔溶劑包括a組分和b組分，所述a組分為季氨鹽或季磷鹽，所述b組分為長碳鏈脂肪酸。

進(jìn)一步的，所述季銨鹽為四丁基氯化銨、四庚基氯化銨、一甲基三辛基氯化銨、四辛基氯化銨、四丁基溴化銨、四庚基溴化銨、一甲基三辛基溴化銨或四辛基溴化銨中的至少一種；

所述季磷鹽為四丁基氯化磷、四庚基氯化磷、一甲基三辛基氯化磷、四辛基氯化磷、四丁基溴化磷、四庚基溴化磷、一甲基三辛基溴化磷或四辛基溴化磷中的中的至少一種。

進(jìn)一步的，所述長碳鏈脂肪酸為癸酸、十一酸、十二酸、十三酸或十四酸，所述的長碳鏈脂肪酸為癸酸。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中的溫度為60～120℃。

進(jìn)一步的，所述分散溶劑為1-甲基-2吡咯烷酮、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二甲基乙酰胺。

進(jìn)一步的，所述低共熔溶劑由組分a固體和組分b固體在一定溫度下混合均勻制備得到，混合前將所述組分a干燥除水。

進(jìn)一步的，所述組分a固體和組分b固體的混合溫度為30～120℃。

進(jìn)一步的，所述組分a和所述組分b的混合摩爾比為1:2～1:4。

進(jìn)一步的，所述pes超濾膜、分散溶劑、低共熔溶劑的質(zhì)量份數(shù)之比為(0.1～0.16)：(0.79～0.89)：(0.01～0.05)。

本發(fā)明所采用的低共熔溶劑是由一定化學(xué)計(jì)量比的氫鍵受體和氫鍵供體組合而成的兩組分低共熔混合物，其凝固點(diǎn)顯著低于各個(gè)組分純物質(zhì)的熔點(diǎn)，低共熔溶劑兩組分之間具有協(xié)同作用，其和鑄膜液相容性很好，制備過程簡便。低共熔溶劑添加到鑄膜液體系中，能增強(qiáng)鑄膜液的熱力學(xué)穩(wěn)定性，并且其存在有利于鑄膜液中pes大分子聚集體的形成，從而在成膜過程中加速相轉(zhuǎn)化，使得制得的膜孔徑均勻，孔隙率提高，同時(shí)提高了膜的水通量和選擇性。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.低共熔溶劑原料易得，合成簡便，首次作為致孔劑，拓寬了其應(yīng)用范圍；

2.同時(shí)提高pes超濾膜的純水通量和選擇性，滿足超濾膜的廣泛應(yīng)用要求；

3.低共熔溶劑和鑄膜液相容性好，所制備的膜品質(zhì)高；

4.膜的制備過程簡單易行，成本低廉。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所得pes超濾膜表面孔隙結(jié)構(gòu)掃面電鏡圖；

圖2是本發(fā)明所得pes超濾膜橫截面孔隙結(jié)構(gòu)掃面電鏡圖。

具體實(shí)施方式

除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)術(shù)語具有與本發(fā)明創(chuàng)造所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實(shí)施例中所用的試驗(yàn)試劑，如無特殊說明，均為常規(guī)生化試劑；所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下面結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。

實(shí)施例1

將干燥后的四丁基氯化銨與癸酸在30℃下以摩爾比1:2混合均勻，得到低共熔溶劑；將干燥后的pes固體、1-甲基-2吡咯烷酮與低共熔溶劑以質(zhì)量比pes：1-甲基-2吡咯烷酮：低共熔溶劑＝0.15:0.83:0.02在60℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

實(shí)施例1制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到146.8l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到99.1％。

對(duì)比例1

將干燥后的pes固體與1-甲基-2吡咯烷酮以質(zhì)量比0.15:0.85在60℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

對(duì)比例1制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到32.4l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到97.0％。

對(duì)比例1與實(shí)施例1的不同之處在于，對(duì)比例1中未添加四丁基氯化銨與癸酸形成的低共熔溶劑作為致孔劑，此時(shí)，相對(duì)于實(shí)施例1，制備的pes超濾膜的純水通量大大下降，對(duì)bsa的截留率也有所下降。

對(duì)比例2

將干燥后的pes固體、1-甲基-2吡咯烷酮與四丁基氯化銨以質(zhì)量比pes：1-甲基-2吡咯烷酮：四丁基氯化銨＝0.15:0.83:0.02在60℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

對(duì)比例2制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到30.8l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到97.2％。

對(duì)比例2與實(shí)施例1的不同之處在于，對(duì)比例2中將致孔劑由四丁基氯化銨與癸酸形成的低共熔溶劑替換為單一組分四丁基氯化銨，此時(shí)，相對(duì)于實(shí)施例1，制備的pes超濾膜的純水通量大大下降，對(duì)bsa的截留率也有所下降。

對(duì)比例3

將干燥后的pes固體、1-甲基-2吡咯烷酮與癸酸以質(zhì)量比pes：1-甲基-2吡咯烷酮：四丁基氯化銨＝0.15:0.83:0.02在60℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

對(duì)比例3制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到62.3l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到96.0％。

對(duì)比例3與實(shí)施例1的不同之處在于，對(duì)比例3中將致孔劑由四丁基氯化銨與癸酸形成的低共熔溶劑替換為單一組分癸酸，此時(shí)，相對(duì)于實(shí)施例1，制備的pes超濾膜的純水通量大大下降，對(duì)bsa的截留率也有所下降。

對(duì)比例4

將干燥后的pes固體、1-甲基-2吡咯烷酮與聚乙烯吡咯烷酮(pvpk30)以質(zhì)量比pes：1-甲基-2吡咯烷酮：pvpk30＝0.15:0.83:0.02在60℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

對(duì)比例4制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到8.1l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到97.5％。

對(duì)比例4與實(shí)施例1的不同之處在于，對(duì)比例4中將致孔劑由四丁基氯化銨與癸酸形成的低共熔溶劑替換為常規(guī)致孔劑pvpk30，此時(shí)，相對(duì)于實(shí)施例1，制備的pes超濾膜的純水通量大大下降，對(duì)bsa的截留率也有所下降。

對(duì)比例5

將干燥后的pes固體、1-甲基-2吡咯烷酮與聚乙二醇(peg400)以質(zhì)量比pes：1-甲基-2吡咯烷酮：peg400＝0.15:0.83:0.02在60℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

對(duì)比例5制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到63.3l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到95.8％。

對(duì)比例5與實(shí)施例1的不同之處在于，對(duì)比例5中將致孔劑由四丁基氯化銨與癸酸形成的低共熔溶劑替換為常規(guī)致孔劑peg400，此時(shí)，相對(duì)于實(shí)施例1，制備的pes超濾膜的純水通量大大下降，對(duì)bsa的截留率也有所下降。

實(shí)施例2

將干燥后的四庚基溴化磷與十一酸在50℃下以摩爾比1:3混合均勻，得到低共熔溶劑；將干燥后的pes固體、1-甲基-2吡咯烷酮與低共熔溶劑以質(zhì)量比pes：1-甲基-2吡咯烷酮：低共熔溶劑＝0.16:0.81:0.03在80℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

實(shí)施例2制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到137.5l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到99.3％。

實(shí)施例3

將干燥后的一甲基三辛基氯化銨與十二酸在70℃下以摩爾比1:4混合均勻，得到低共熔溶劑；將干燥后的pes固體、1-甲基-2吡咯烷酮與低共熔溶劑以質(zhì)量比pes：1-甲基-2吡咯烷酮：低共熔溶劑＝0.14:0.83:0.03在100℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

實(shí)施例3制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到128.9l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到99.5％。

實(shí)施例4

將干燥后的四辛基溴化磷與十三酸在90℃下以摩爾比1:2混合均勻，得到低共熔溶劑；將干燥后的pes固體、1-甲基-2吡咯烷酮與低共熔溶劑以質(zhì)量比pes：1-甲基-2吡咯烷酮：低共熔溶劑＝0.12:0.84:0.04在120℃下混合攪拌均勻，得到均相化的鑄膜液；將鑄膜液脫泡后利用相轉(zhuǎn)化法制備得到pes超濾膜。

實(shí)施例4制備的pes超濾膜純水通量達(dá)到141.2l/(m²·h)，對(duì)bsa的截留率達(dá)到99.0％。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。