專利名稱：一種用于膜蒸餾過程的聚醚砜多孔膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于膜蒸餾過程的多孔膜，特別涉及一種用于膜蒸餾過程的聚醚砜多孔膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
·
膜蒸餾是ー種熱驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)，它以疏水性多孔膜為分離介質(zhì)，在被處理料液不潤濕膜孔的前提下，被處理料液(一般稱為“熱側(cè)”)中揮發(fā)性組分在膜兩側(cè)蒸汽壓差作用下以蒸汽形式透過膜孔，而對(duì)非揮發(fā)性組分(離子、生物大分子、膠體、糖等)具有理論上100%的截留率，從而實(shí)現(xiàn)組分間的分離。因此，膜蒸餾技術(shù)在海水及苦咸水淡化、生物大分子料液濃縮、化工料液濃縮等領(lǐng)域具有廣_的應(yīng)用潛力。此外，膜蒸餾過程幾乎不受料液滲透壓的影響，可以將小分子物質(zhì)溶液高倍濃縮甚至超過其溶解度而析出。與此同時(shí)，膜蒸餾過程可以在較低溫度范圍內(nèi)工作(40 70°C )，還可以與太陽能、地?zé)峄颔I(yè)余熱等清潔或低品位能源結(jié)合以降低其過程能耗。然而，盡管具有上述優(yōu)點(diǎn)，膜蒸餾技術(shù)發(fā)展至今尚未得到大規(guī)模的エ業(yè)應(yīng)用。制約膜蒸餾技術(shù)邁向エ業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵原因是其核心部件膜蒸餾膜的性能還不夠高，且膜材料選擇范圍非常有限。能夠用于制備膜蒸餾膜的材料目前主要包括聚四氟こ烯(PTFE)、聚偏氟こ烯(PVDF)、聚丙烯(PP)和聚こ烯(PE)等四種。其中，PTFE、PP、PE三種材料因沒有合適的溶劑，只能通過熱致相轉(zhuǎn)化法或熔融拉伸法制備多孔膜，這兩種方法制備的多孔膜，其斷面結(jié)構(gòu)通常為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此孔隙率較低，膜蒸餾性能不高；僅有PVDF能夠采用溶致相轉(zhuǎn)化這一較為簡便的方法制備不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的多孔膜，但其膜蒸餾性能仍有待進(jìn)ー步提高。聚醚砜(PES)是ー種量大面廣的工程塑料，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐熱性、耐腐蝕性和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，是制備超濾膜和微濾膜的主流材料之一；同吋，PES又具有適中的熱導(dǎo)性和疏水性，因此采用PES制備的多孔膜理論上具備用于膜蒸餾過程的能力。近年來，將PES用于制備膜蒸餾膜逐漸得到了國內(nèi)外的關(guān)注，已有基于PES的膜蒸餾膜的研究報(bào)道。例如，采用等離子體接枝改性方法將PES微孔膜進(jìn)行表面疏水改性，或通過合成疏水性表面修飾大分子(SMM)并與PES共混制膜。浙江大學(xué)以全氟正己烷為等離子體源對(duì)PES微孔膜進(jìn)行了疏水接枝改性[功能材料，2007，38 (4) :573-575]，通過在膜表面增加氟含量使膜表面水接觸角從92°提高到了 123° ;然而，采用改性后的PES基多孔膜處理3. 5wt. %的NaCl水溶液時(shí)，脫鹽率雖高達(dá)為99. 99%，但其膜蒸餾通量最高僅為4. 53L/m2 · h。最近，南京エ業(yè)大學(xué)等以四氟化碳為等離子體源對(duì)PES微孔膜進(jìn)行了表面疏水改性[膜科學(xué)與技木，2011，31 (6) :50-55]，改性后的PES基多孔膜的表面水接觸角提高至120° ;以4wt. %的NaCl水溶液為原料進(jìn)行膜蒸餾性能測試，結(jié)果顯示，該膜的膜蒸餾通量可達(dá)44kg/m2 -h (熱側(cè)料液溫度72. 6V )，對(duì)鹽的截留率可達(dá)99. 96%。此外，加拿大渥太華大學(xué)通過合成表面修飾大分子(SMM)并與PES共混制膜[Desalination，2002，149 :303-307]，使膜表面前進(jìn)接觸角從67°増加到110°，水穿透壓カ(LEPw)達(dá)到0.207MPa;之后他們又合成了ー種新的SMM材料[Desalination，2010，261 :300-312]，將該SMM材料與PES共混制備的膜用于真空膜蒸餾分離こ醇水溶液，在料液溫度26°C，膜下游側(cè)絕對(duì)壓カ2kPa時(shí)，膜通量和分離因子分別為3. 24kg/m2 · h和2. I ;在此基礎(chǔ)上，美國發(fā)明專利US2011/0031100A1最近公開了一種用于膜蒸餾過程的親/疏水復(fù)合膜及其制備方法，采用含氟表面修飾大分子與親水性高分子制膜材料(聚偏氟こ烯、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亞胺或醋酸纖維素等)共混制備高性能膜蒸餾用膜，其中含氟表面修飾大 分子在成膜過程中遷移至膜表面，從而賦予膜表面一定的疏水性。然而，上述公開報(bào)道中均對(duì)PES或PES微孔膜進(jìn)行了疏水化改性。遺憾的是，雖然改性處理提高了 PES基多孔膜的表面疏水性，但其膜蒸餾通量并不理想，實(shí)際上，經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)改性而得的PES基膜蒸餾膜的性能并未達(dá)到目前國際上的主流水平；而且，等離子體改性或共混改性均増加了 PES膜蒸餾膜的制備成本。迄今為止，尚未見到直接采用PES制備膜蒸餾用膜的公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有公開中PES基膜蒸餾膜性能不佳、制備方法相對(duì)復(fù)雜、制膜成本較高等弊端，本發(fā)明提供了一種膜蒸餾通量高、制備簡便且成本低廉的用于膜蒸餾過程的PES多孔膜及其制備方法，該膜在制膜前無需對(duì)PES本體材料進(jìn)行疏水改性處理，制膜后也無需對(duì)膜進(jìn)行疏水改性處理，即采用常規(guī)溶致相轉(zhuǎn)化方法將PES首先制備成濕態(tài)多孔膜，繼而將該濕態(tài)膜進(jìn)行干化處理得到可用于膜蒸餾過程的干態(tài)PES多孔膜，其中膜結(jié)構(gòu)與性能通過改變鑄膜液配方、制膜參數(shù)、凝膠浴組成以及干化處理過程參數(shù)等進(jìn)行調(diào)控。所述膜蒸餾過程，包括用于海水淡化、苦咸水淡化、含鹽廢水處理、含糖廢水處理、含重金屬廢水處理、有機(jī)廢水處理、生物大分子溶液濃縮、低濃度醇水溶液提醇或含糖溶液濃縮的直接接觸式膜蒸餾(DCMD)、真空膜蒸餾(VMD)、氣隙式膜蒸餾(AGMD)或吹掃式膜蒸餾(SGMD)過程。所述PES基膜蒸餾膜，在此定義為通過某種物理或化學(xué)方法對(duì)PES本體材料或?qū)σ延蠵ES超/微濾膜表面進(jìn)行了疏水化改性且使用前均為干態(tài)的平片式或中空纖維式多孔膜，例如通過與疏水性表面修飾大分子(SMM)共混改性后采用溶致相轉(zhuǎn)化法制備的并最終經(jīng)過干化處理得到的PES基多孔膜，或?qū)σ延蠵ES超/微濾膜進(jìn)行表面疏水接枝改性后制成的PES基中空纖維式或平片式多孔膜。所述用于膜蒸餾過程的PES多孔膜，其特征在于該膜首先為干態(tài)，可以是平片式，也可以是中空纖維式，但在制備前沒有對(duì)PES本體材料進(jìn)行疏水改性處理，制備后也沒有對(duì)膜進(jìn)行任何疏水改性處理，且該膜最終具有典型的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)即包括海綿狀多孔皮層和指狀孔亞層兩層結(jié)構(gòu)，同時(shí)亞層指狀大孔貫穿該膜的橫斷面，此外，該膜膜厚在30 200um之間，表面水接觸角在69 95 °之間，孔隙率在75 94 %之間，水穿透壓カLEPw在O. 05
O.75MPa之間，其中，LEPw優(yōu)選O. 11 O. 35MPa ;所述疏水改性包括任何采用比聚醚砜疏水性更強(qiáng)的物質(zhì)通過物理或化學(xué)方法提高聚醚砜膜表面水接觸角的處理過程。所述用于膜蒸餾過程的PES多孔膜的制備方法，包括如下兩個(gè)步驟首先將配置好的鑄膜液采用常規(guī)溶致相轉(zhuǎn)化法制備濕態(tài)PES多孔膜，繼而對(duì)該濕態(tài)膜進(jìn)行干化處理從而制成能夠用于膜蒸餾過程的干態(tài)PES多孔膜，其中，該膜的孔結(jié)構(gòu)通過優(yōu)化鑄膜液和凝膠浴組成、成膜過程參數(shù)以及干化處理過程得以調(diào)控。
所述鑄膜液，其組成包括PES(15 20wt. %)、聚こ烯吡咯烷酮(PVP) (5 15wt. % )、氯化鋰(LiCl) (O 6wt. % )、水(O 6wt. % )和溶劑(53 80wt. % )，其中，PES濃度優(yōu)選15 17wt. 此外，為了獲得更高性能的PES多孔膜，在上述鑄膜液組成中，優(yōu)選PES、PVP、水和溶劑的組合。所述PES，其Mw= 27000 55000，MW/Mn = 2. O 4. 0，例如 BASF 公司的 Ultrason E 6020P、2020P，SOLVAY 公司的 Veradel A_301、A-201 等。事實(shí)上，與所述 PES 性質(zhì)比較相近的聚砜(PS)材料，也可以采用本發(fā)明提供的方法制備高性能膜蒸餾用膜，例如BASF公司的 Ultrason S 3010、6010 等。所述PVP，其K值為16 18、23 27或29 32，其中，優(yōu)選K值為29 32。所述LiCl為無水LiCl。
所述水為去離子水或經(jīng)過超濾后的自來水，其電導(dǎo)率優(yōu)選5 350us/cm。所述溶劑為ニ甲基こ酰胺(DMAC)、ニ甲基甲酰胺(DMF)、N_甲基吡咯烷酮(NMP)和ニ甲基亞砜(DMSO)中一種或兩種的復(fù)合溶劑，其中，優(yōu)選DMAC。所述凝膠浴為水或こ醇水溶液，其中こ醇含量不超過60wt. %。所述成膜過程參數(shù)包括環(huán)境溫度15 30°C、環(huán)境相対濕度15 75%、制膜間隙100 300um和空氣停留時(shí)間O 60s。所述干化處理是將濕態(tài)PES多孔膜置于環(huán)境溫度15 40°C、環(huán)境相対濕度15 70%條件下的直接干化或液體置換干化處理，在大氣環(huán)境下進(jìn)行或在一定真空環(huán)境下進(jìn)行；置換干化處理為一次置換干化或采用不同濃度置換液體按濃度由低至高依次置換干化，其中毎次置換過程持續(xù)時(shí)間不少于3h;液體置換干化處理過程中置換液體為醇類液體、正己烷或正己烷的こ醇溶液，其中醇類液體是單ー醇類液體，或是混合醇類液體，或是醇濃度不低于30wt. %的醇水溶液。所述的醇類液體，為こ醇、正丙醇或異丙醇。例如，以水為凝膠浴制成的濕態(tài)PES多孔膜，采用こ醇浸泡3h后取出，在環(huán)境溫度22°C、相対濕度30%的大氣環(huán)境下自然揮發(fā)干化；或首先采用30wt. %的こ醇水溶液對(duì)該膜進(jìn)行膜孔內(nèi)液體置換，時(shí)間4h，繼而依次采用50wt. %>70wt. %和IOOwt. %的こ醇溶液進(jìn)行膜孔內(nèi)液體置換，毎次置換時(shí)間為3h，最后將膜置于大氣、室溫條件下自然揮發(fā)干化。綜上，經(jīng)過對(duì)鑄膜液組成、成膜過程參數(shù)、凝膠浴組成和干化過程參數(shù)的優(yōu)化配置，采用本發(fā)明提供的制膜方法，可獲得具有上述膜厚、表面水接觸角、孔隙率以及LEPw特征的適用于膜蒸餾過程的干態(tài)PES多孔膜，且該膜具有優(yōu)異的膜蒸餾性能。以3. 5wt. %的NaCl水溶液為例，在料液溫度70°C，膜下游側(cè)絕對(duì)壓カ1300Pa的條件下，所述PES多孔膜的真空膜蒸餾通量可達(dá)74. 2kg/m2 · h，脫鹽率可達(dá)99. 99%。該性能不亞于甚至超過了目前國內(nèi)外公開報(bào)道的膜蒸餾膜的脫鹽性能，展現(xiàn)出本發(fā)明提供的PES多孔膜在膜蒸餾過程方面的應(yīng)用優(yōu)勢與前景。眾所周知，采用溶致相轉(zhuǎn)化法制備PES多孔膜(未經(jīng)疏水改性的超濾膜和微濾膜)為已有公開技術(shù)，但是，因PES的疏水性與PTFE、PP、PE和PVDF相比不夠強(qiáng)，傳統(tǒng)認(rèn)為PES多孔膜無法適用于膜蒸懼過程([膜科學(xué)與技術(shù)，2011, 31 (6) :50-55]、[Desalination, 2010,261 :300-312]、US2011/0031100A1)，一旦用于膜蒸餾過程，PES多孔膜極易被潤濕產(chǎn)生液體穿透膜孔現(xiàn)象從而導(dǎo)致膜蒸餾過程無法進(jìn)行。長期以來，這種觀念帶給人們ー種誤導(dǎo)，認(rèn)為在不經(jīng)疏水改性前PES多孔膜不能用于膜蒸餾過程。因此，迄今為止，尚未有關(guān)于未經(jīng)疏水改性的PES多孔膜可以用于膜蒸餾過程的報(bào)道。然而，本發(fā)明提供了一種未經(jīng)任何疏水改性卻可以用于膜蒸餾過程的PES多孔膜及其制備方法，且該P(yáng)ES多孔膜具有優(yōu)異的膜蒸餾性能。本發(fā)明之所以能夠順利實(shí)施，其科學(xué)依據(jù)在于(1)所選擇的PES材料本身的優(yōu)良特性即成模性、耐熱性、無毒性、化學(xué)穩(wěn)定性以及適中的疏水性是其能夠用于制備膜蒸餾膜的基礎(chǔ)；(2)通過溶致相轉(zhuǎn)化方法構(gòu)建本發(fā)明前述的特定的膜結(jié)構(gòu)是PES材料或其多孔膜可以不經(jīng)疏水化改性仍能用于膜蒸餾過程且具有優(yōu)異膜蒸餾性能的關(guān)鍵條件；(3)將濕態(tài)PES多孔膜通過適當(dāng)?shù)母苫幚砭S持上述特定的膜結(jié)構(gòu)是本發(fā)明能夠順利實(shí)施的必要條件。因此，本發(fā)明提供的用于膜蒸餾過程的PES多孔膜及其制備方法，與現(xiàn)有公開中PES基膜蒸餾用膜及其制備方法相比，具有如下突出特點(diǎn)、優(yōu)勢和意義
I.制膜過程更加簡單且方法成熟、成本低廉因無需額外的改性處理，本發(fā)明提供的PES多孔膜可通過常規(guī)溶致相轉(zhuǎn)化方法制備，后續(xù)僅需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)干化處理即可用于膜蒸餾過程；2.膜蒸餾性能更高與現(xiàn)有公開中的膜蒸餾膜的性能相比，本發(fā)明提供的PES多孔膜的膜蒸餾性能更加優(yōu)異且穩(wěn)定；3.擴(kuò)寬了膜蒸餾膜的選材范圍針對(duì)目前膜蒸餾膜材料幾乎以PTFE、PP、PE和PVDF為主的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種可以制備出高性能膜蒸餾用膜的第五種選擇，此外，本發(fā)明內(nèi)容對(duì)深入認(rèn)識(shí)膜蒸餾過程機(jī)理和識(shí)別高性能膜蒸餾膜結(jié)構(gòu)也具有很好的借鑒作用。


圖I.真空膜蒸餾實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)示意2. PES多孔膜表面掃描電子顯微鏡照片(A、正丙醇置換干化，B、異丙醇置換干化，C、こ醇置換干化，D、直接干化)圖3. PES多孔膜斷面掃描電子顯微鏡照片(A、正丙醇置換干化，B、異丙醇置換干化，C、こ醇置換干化，D、直接干化)圖4. PES多孔膜重量比例與干燥時(shí)間的關(guān)系圖5.不同干化方式處理后的PES多孔膜的真空膜蒸餾脫鹽通量圖6.鹽濃度對(duì)PES多孔膜的膜蒸餾性能影響圖7.連續(xù)運(yùn)行時(shí)PES多孔膜的膜蒸餾脫鹽性能圖8.處理乳糖水溶液時(shí)料液循環(huán)流量對(duì)PES多孔膜的膜蒸餾性能影響圖9.處理乳糖水溶液時(shí)膜下游側(cè)絕對(duì)壓カ對(duì)PES多孔膜膜蒸餾性能影響圖10.處理乳糖水溶液時(shí)乳糖濃度對(duì)PES多孔膜的膜蒸餾性能影響附圖標(biāo)記I.恒溫?zé)崴?.原料液罐3.進(jìn)料泵4.進(jìn)料液入口溫度傳感器5.膜池6.流量計(jì)7.進(jìn)料液循環(huán)ロ溫度傳感器8.滲透蒸汽溫度傳感器9.蛇形冷凝器10.真空計(jì)11.真空泵12.冷卻水循環(huán)泵13.冷凝液罐14.恒溫冷水浴
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步說明。本發(fā)明所涉及的主題保護(hù)范圍并非僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例I本實(shí)施例給出了不同干化條件下獲得的干態(tài)PES多孔膜的結(jié)構(gòu)特征與膜蒸餾脫鹽性能。首先配置組成為 PES 17wt. %、PVP IOwt. %、LiCl 3wt. %、DMAC 70wt. %的鑄膜液，在室溫、環(huán)境相対濕度35%、制膜間隙250um的條件下于聚酯無紡布上刮制平片式液態(tài)初生膜，在空氣中停留時(shí)間15s后浸沒于20°C的去離子水中成膜。其中，PES為Ultmson E 6020P, PVP的K值為30。成膜后在室溫、環(huán)境相対濕度35%、大氣壓條件下分別采用正丙醇置換干化、異丙醇置換干化、こ醇置換干化和直接干化進(jìn)行干化處理。采用圖I所示真空膜蒸餾評(píng)價(jià)系統(tǒng)測試上述四種干態(tài)PES多孔膜的膜蒸餾脫鹽性能。其中，膜池內(nèi)裝填膜片有效面積為22. 9cm2,原料液為3. 5wt. %的NaCl水溶液，膜下游側(cè)絕對(duì)壓カ為1300Pa，循環(huán)冷卻水溫度為5°C，進(jìn)料液循環(huán)流量600ml/min。 圖2和3分別為上述四種干態(tài)PES多孔膜的表面和斷面SEM照片。從圖2和3中可見，經(jīng)醇類液體置換干化的膜表面分布著ー些細(xì)小的孔，而直接干化后膜表面相對(duì)致密且光滑，干化方式對(duì)膜斷面結(jié)構(gòu)影響較小，膜斷面均為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，主要由海綿狀皮層和指狀孔層組成，且指狀孔均貫穿于膜孔底部，但其中較明顯的差別在于，直接干化后膜的皮層厚度顯著減小。表I給出了經(jīng)過不同干化方式處理后的PES多孔膜的結(jié)構(gòu)參數(shù)與氣體滲透速率。表I干態(tài)PES多孔膜的結(jié)構(gòu)參數(shù)與氣體滲透速率
_孔隙率水接觸水穿透壓膜厚氣體滲透速率
I
(%) 角力度(x10_8mol/m2sPa)
(°) (MPa)收縮
率
^921 8Z5 030TM 647
異丙醇 93.3 83.4 0.287.04 7.76
乙醇 93.6 87.1 0.246.54 5.29
直接干化 89.9 76.4 0.3413.29 4.77由表I可見，用三種醇類液體置換干化獲得的PES多孔膜的孔隙率非常接近，在92. 1-93. 6%之間，均高于通過直接干化獲得的PES多孔膜的孔隙率；與此對(duì)應(yīng)的是，后者的膜厚收縮程度最大，TS,達(dá)到13. 29%，是前者的2倍左右，說明PES多孔膜在直接干化過程中結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生了較大的變化。此外，直接干化獲得的PES多孔膜的接觸角為76. 4 °，低于醇類液體置換干化獲得的膜，盡管如此其LEPw值卻相對(duì)最高(O. 34MPa)，進(jìn)ー步說明直接干化過程可能會(huì)導(dǎo)致PES多孔膜中一部分孔坍塌，從而產(chǎn)生孔結(jié)構(gòu)致密化的傾向。因此，直接干化的PES多孔膜其氣體滲透速率相對(duì)最低，僅為4. 77X10_8mol/m2 *s Pa，而采用異丙醇作為置換液體干化后PES多孔膜的氣體滲透速率相對(duì)最高，達(dá)到7. 76X 10_8mol/m2 -s -Pa,前者僅是后者的61. 5%。另ー方面，從PES多孔膜干燥速率的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)(圖4)，該膜干燥速率與濕膜孔內(nèi)液體的揮發(fā)性直接相關(guān)(見表2)，直接干化過程歷時(shí)最長約150min，其次為正丙醇、異丙醇和こ醇，分別為70、38和25min。從表2聚合物和幾種液體的物性參數(shù)可見，PES與水之間的溶解度參數(shù)差值及表面張カ差值最大，表明與三種醇類液體相比，水對(duì)PES的作用カ最弱，然而直接干化過程歷時(shí)最長(圖4)，因此PES多孔膜在干化過程中結(jié)構(gòu)變化可能歸因于膜孔內(nèi)液體對(duì)PES的作用力和干化持續(xù) 時(shí)間兩者之間的競爭，而之所以直接干化對(duì)PES多孔膜結(jié)構(gòu)的影響較大，其干化持續(xù)時(shí)間較長可能成為控制性因素。表2PES和幾種液體的物性參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于膜蒸餾過程的聚醚砜多孔膜，其特征在干，該膜為干態(tài)且在制膜前沒有對(duì)聚醚砜本體材料進(jìn)行疏水改性處理，制膜后也沒有對(duì)膜進(jìn)行疏水改性處理；其中，所述聚醚砜，其Mw = 27000 55000，MW/Mn = 2. O 4. O ;所述聚醚砜多孔膜具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)且亞層指狀大孔貫穿該膜的橫斷面，同時(shí)，其膜厚在30 200um之間，表面水接觸角在69 95°之間，孔隙率在75 94%之間，水穿透壓カLEPw在O. 05 O. 75MPa之間；所述疏水改性包括任何采用比聚醚砜疏水性更強(qiáng)的物質(zhì)通過物理或化學(xué)方法提高聚醚砜膜表面水接觸角的處理過程。
2.權(quán)利要求I所述的聚醚砜多孔膜應(yīng)用于膜蒸餾過程。
3.權(quán)利要求I所述的聚醚砜多孔膜應(yīng)用于膜蒸餾過程，包括用于海水淡化、苦咸水淡化、含鹽廢水處理、含糖廢水處理、含重金屬廢水處理、有機(jī)廢水處理、生物大分子溶液濃縮、低濃度醇水溶液提醇或含糖溶液濃縮的直接接觸式膜蒸餾、真空膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾或吹掃式膜蒸餾過程。
4.ー種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述聚醚砜多孔膜的制備方法，包括如下兩個(gè)步驟首先將配置好的鑄膜液采用溶致相轉(zhuǎn)化法制備濕態(tài)聚醚砜多孔膜，繼而對(duì)該濕態(tài)膜進(jìn)行干化處理從而制成能夠用于膜蒸餾過程的聚醚砜多孔膜，其中孔結(jié)構(gòu)通過改變鑄膜液和凝膠浴組成、成膜過程參數(shù)以及干化處理過程進(jìn)行調(diào)控；其中，所述鑄膜液組成包括聚醚砜15 20wt. %、聚こ烯卩比咯燒酮5 15wt. %、氯化鋰O 6wt. %、水O 6wt. %和溶劑53 80wt. % ο
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為ニ甲基こ酰胺、ニ甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和ニ甲基亞砜中的一種或兩種的復(fù)合溶剤。
6.如權(quán)要求4所述的制備方法，其特征在于，所述凝膠浴組成為水或こ醇水溶液，其中こ醇含量不超過60wt. %。
7.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述成膜過程參數(shù)包括環(huán)境溫度15 30°C、環(huán)境相対濕度15 75%、制膜間隙100 300um和空氣停留時(shí)間O 60s。
8.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在干，所述干化處理是將濕態(tài)聚醚砜多孔膜置于環(huán)境溫度15 40°C、環(huán)境相対濕度15 70%條件下的直接干化或液體置換干化處理，在大氣環(huán)境下進(jìn)行或在一定真空環(huán)境下進(jìn)行；置換干化處理為一次置換干化或采用不同濃度置換液體按濃度由低至高依次置換干化，其中毎次置換過程持續(xù)時(shí)間不少于3h ;液體置換干化處理過程中置換液體為醇類液體、正己烷或正己烷的こ醇溶液，其中醇類液體是單ー醇類液體，或是混合醇類液體，或是醇濃度不低于30wt. %的醇水溶液。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，所述醇類液體為こ醇、正丙醇或異丙醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于膜蒸餾過程的聚醚砜多孔膜及其制備方法，所述用于膜蒸餾過程的聚醚砜多孔膜在制膜之前沒有對(duì)聚醚砜本體材料進(jìn)行疏水改性處理，制膜之后也沒有對(duì)膜進(jìn)行疏水改性處理；所述制備方法包括如下步驟，采用溶致相轉(zhuǎn)化方法首先制備濕態(tài)聚醚砜多孔膜，繼而對(duì)該濕態(tài)膜進(jìn)行干化處理從而制成能夠用于膜蒸餾過程的聚醚砜多孔膜。本發(fā)明提供的聚醚砜多孔膜具有高且穩(wěn)定的膜蒸餾通量，且其制備方法成熟、簡單、成本低、易于放大，在海水及苦咸水淡化、生物大分子溶液濃縮以及含糖料液濃縮等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D67/00GK102698618SQ20121011106
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者萬印華, 劉麗霞, 沈飛, 閆會(huì), 陳向榮 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所