一种耐温耐碱的超滤膜及其制备方法

技术领域

本申请涉及滤膜技术领域，特别涉及一种耐温耐碱的超滤膜及其制备方法。

背景技术

随着全球水资源短缺问题日益凸显以及生活及工业污水处理力度的不断加大，膜技术被广泛地应用在生活污水处理及工业水资源回收利用等领域。超滤膜的材质与结构对水质净化及污水深度处理效果有着直接影响，开发性能优异的超滤膜对膜分离技术的发展具有非常重要的意义。目前超滤膜在应用过程中，会存在如下问题：

(1)都不可避免地会受到高温或是碱性条件下而导致超滤膜的通量和分离性能大幅度下降，增加使用过程中的成本。

(2)在提升超滤膜的通量时，截留率的下降也是不可避免的，向铸膜液中添加亲水剂是行业内常用的一种提高超滤膜水通量的方法，但是亲水剂易团聚，导致超滤膜强度的降低，随着膜使用时间的增长，亲水剂容易从超滤膜中脱落，导致亲水性能下降，从而缩短膜的使用寿命。

参考专利申请号CN201610132408.3-一种耐有机溶剂超滤膜的制备方法、所制备的超滤膜以及该超滤膜的应用公开了所述的耐有机溶剂超滤膜的制备方法包括制备铸膜液、凝胶相转化、第一次过滤清洗超滤膜、交联超滤膜、第二次过滤清洗超滤膜。本发明的方法不仅使得膜的皮层实现了交联，而且支撑层也实现了交联。本发明的方法制备时间短，工艺简单，并且节约溶剂。制备的超滤膜具备耐有机溶剂的特点，在有机溶剂体系分离中具有很好的应用前景。

此现有技术中，是在超滤膜的有机溶剂体系中体现了稳定性，使得膜的皮层和支撑层实现了交联，但是存在会导致超滤膜的通量和分离性能下降，会添加使用过程中的成本，因此提出一种耐温耐碱的超滤膜及其制备方法。

发明内容

本申请的目的是提供一种耐温耐碱的超滤膜及其制备方法，旨在解决向铸膜液中添加亲水剂容易从超滤膜中脱落，导致亲水性能下降，从而缩短膜的使用寿命问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种耐温耐碱的超滤膜，包括如下重量份的原料：

聚芳硫醚砜3-8份、偶氮二异丁腈3-8份、聚苯砜5-12份、致孔剂6-8份、分散剂5-15份、溶剂35-60份；其中，所述致孔剂为：聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种，所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或几种，所述分散剂为烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐的一种或几种。

进一步的，包括：聚芳硫醚砜3份、偶氮二异丁腈3份、聚苯砜5份、致孔剂6份、分散剂5份、溶剂35份；所述致孔剂为聚乙二醇，所述分散剂为烷基芳基磷酸盐，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺；制得所述超滤膜的孔径会最小。

进一步的，包括：聚芳硫醚砜5份、偶氮二异丁腈6份、聚苯砜8份、致孔剂7份、分散剂10份、溶剂40份；所述致孔剂为羟丙基纤维素，所述分散剂为烷基苯磺酸盐，所述溶剂为N，N-二甲基乙酰胺；制得所述超滤膜的接触角为49°-54°，具有稳定性。

进一步的，包括：聚芳硫醚砜8份、偶氮二异丁腈8份、聚苯砜12份、致孔剂8份、分散剂15份、溶剂60份；所述致孔剂为聚氨酯，所述分散剂为二烷基磺基琥珀酸盐，所述溶剂为N，N-甲基吡咯烷酮；制得所述超滤膜的耐腐蚀、耐高温性会增强。

一种耐温耐碱的超滤膜的制备方法，所述制备方法用于制备所述的耐温耐碱的超滤膜，所述制备方法包括：

S1：将致孔剂6-8份、分散剂5-15份、溶剂35-60份依次加入反应釜中，升温至45℃，120r/min，搅拌30min至混合均匀；

S2：持续搅拌，向步骤S1中依次加入聚芳硫醚砜3-8份、偶氮二异丁腈3-8份、聚苯砜5-12份，采用超声混合4-6h升温至90℃，直至形成均相溶液；

S3：将步骤S2中所述溶液自然冷却脱泡静置“熟化”6-8小时，制得室温下共混高分子铸膜液；

S4：将步骤S3中所得铸膜液在无纺布上刮制一层液膜后，浸入凝胶浴中固化；

S5：将制得的超滤膜浸泡于15-30℃的去离子水10-16小时定型，并以清水进行漂洗，以去除残留的溶剂和添加剂，即得耐温耐碱的超滤膜。

本申请提供了一种耐温耐碱的超滤膜及其制备方法、装置、计算机设备及其存储介质，具有以下有益效果：

（1）本发明以聚芳硫醚砜、偶氮二异丁腈、聚苯砜、致孔剂、分散剂、溶剂为原料，获得耐高温耐碱、抗污染性能、亲水性好的超滤膜；

（2)本发明中超滤膜的孔径范围在0.02-0.04um，当在长期处于高温及碱性环境中，其通过下降不明显，且仍能保持85％以上的截留率，具有优异的耐高温、耐碱性；

（3）本发明对设备和反应条件要求不高，原料易得，成本低廉，制备过程安全环保，具有较高的推广应用价值。

附图说明

图1为本申请一实施例的耐温耐碱的超滤膜及其制备方法的流程示意图。

本申请为目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参考附图1，为本申请提出的耐温耐碱的超滤膜及其制备方法的流程示意图；

一种耐温耐碱的超滤膜，其特征在于，包括如下重量份的原料：

聚芳硫醚砜3-8份、偶氮二异丁腈3-8份、聚苯砜5-12份、致孔剂6-8份、分散剂5-15份、溶剂35-60份；其中，所述致孔剂为：聚乙二醇、羟丙基纤维素、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种，所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或几种，所述分散剂为烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐的一种或几种。

在实施例1中，一种耐温耐碱的超滤膜包括如下重量份的原料：聚芳硫醚砜3份、偶氮二异丁腈3份、聚苯砜5份、致孔剂6份、分散剂5份、溶剂35份。

包括以下步骤：

1）将致孔剂、分散剂、溶剂依次加入反应釜中，升温至45℃，120r/min，搅拌30min至混合均匀；其中分散剂为烷基芳基磷酸盐，致孔剂为聚乙二醇，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；

2）持续搅拌，向步骤1中依次加入聚芳硫醚砜、偶氮二异丁腈、聚苯砜，升温至90℃下采用超声混合4h，直至形成均相溶液；

3）将步骤2中溶液自然冷却脱泡静置“熟化”6小时，制得室温下共混高分子铸膜液；

4）将步骤3中所得铸膜液在无纺布上刮制一层液膜后，浸入凝胶浴中固化；

5）将制得的超滤膜浸泡于15～30℃的去离子水10小时定型，并以清水进行漂洗，以去除残留的溶剂和添加剂，即得耐温耐碱的超滤膜；即得耐温耐碱的超滤膜，即得耐温耐碱的超滤膜，测得孔径为0.02-0.03um；接触角为32°-54°。

在实施例2中，一种耐温耐碱的超滤膜包括如下重量份的原料：聚芳硫醚砜5份、偶氮二异丁腈6份、聚苯砜8份、致孔剂7份、分散剂10份、溶剂40份。

包括以下步骤：

1）将致孔剂、分散剂、溶剂依次加入反应釜中，升温至45℃，120r/min，搅拌30min至混合均匀；其中分散剂为烷基苯磺酸盐，致孔剂为羟丙基纤维素，溶剂为N,N-二甲基乙酰胺；

2）持续搅拌，向步骤1中依次加入聚芳硫醚砜、偶氮二异丁腈、聚苯砜，升温至90℃下采用超声混合5h，直至形成均相溶液；

3）将步骤2中溶液自然冷却脱泡静置“熟化”7小时，制得室温下共混高分子铸膜液；

4）将步骤3中所得铸膜液在无纺布上刮制一层液膜后，浸入凝胶浴中固化；

5）将制得的超滤膜浸泡于15～30℃的去离子水13小时定型，并以清水进行漂洗，以去除残留的溶剂和添加剂，即得耐温耐碱的超滤膜，测得孔径为0.02-0.03um；；接触角为49°-54°。

在实施例3中，一种耐温耐碱的超滤膜包括如下重量份的原料：聚芳硫醚砜8份、偶氮二异丁腈8份、聚苯砜12份、致孔剂8份、分散剂15份、溶剂60份。

包括以下步骤：

1）将致孔剂、分散剂、溶剂依次加入反应釜中，升温至45℃，120r/min，搅拌30min至混合均匀；其中分散剂为二烷基磺基琥珀酸盐，致孔剂为聚氨酯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮；

2）持续搅拌，向步骤1中依次加入聚芳硫醚砜、偶氮二异丁腈、聚苯砜5，升温至90℃下采用超声混合6h，直至形成均相溶液；

3）将步骤2中溶液自然冷却脱泡静置“熟化”8小时，制得室温下共混高分子铸膜液；

4）将步骤3中所得铸膜液在无纺布上刮制一层液膜后，浸入凝胶浴中固化；

5）将制得的超滤膜浸泡于15～30℃的去离子水16小时定型，并以清水进行漂洗，以去除残留的溶剂和添加剂，即得耐温耐碱的超滤膜，即得耐温耐碱的超滤膜，测得孔径为0.02-0.04um；；接触角为52°-56°。

在实施例4中，一种耐温耐碱的超滤膜包括如下重量份的原料：聚芳硫醚砜3份、偶氮二异丁腈8份、聚苯砜10份、致孔剂7份、分散剂14份、溶剂60份。

包括以下步骤：

1）将致孔剂、分散剂、溶剂依次加入反应釜中，升温至45℃，120r/min，搅拌30min至混合均匀；其中分散剂为烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮，溶剂为二甲基亚砜；

2）持续搅拌，向步骤1中依次加入聚芳硫醚砜、偶氮二异丁腈、聚苯砜5，升温至90℃下采用超声混合4h，直至形成均相溶液；

3）将步骤2中溶液自然冷却脱泡静置“熟化”6.5小时，制得室温下共混高分子铸膜液；

4）将步骤3中所得铸膜液在无纺布上刮制一层液膜后，浸入凝胶浴中固化；

5）将制得的超滤膜浸泡于15～30℃的去离子水13小时定型，并以清水进行漂洗，以去除残留的溶剂和添加剂，即得耐温耐碱的超滤膜，即得耐温耐碱的超滤膜，即得耐温耐碱的超滤膜，测得孔径为0.02-0.03um；；接触角为36°-53°。

在实施例5中，一种耐温耐碱的超滤膜包括如下重量份的原料：聚芳硫醚砜7份、偶氮二异丁腈7份、聚苯砜11份、致孔剂8份、分散剂6份、溶剂42份。

包括以下步骤：

1）将致孔剂、分散剂、溶剂依次加入反应釜中，升温至45℃，120r/min，搅拌30min至混合均匀；其中分散剂为烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐，致孔剂为聚乙二醇、羟丙基纤维素，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺；

2）持续搅拌，向步骤1中依次加入聚芳硫醚砜、偶氮二异丁腈、聚苯砜，升温至90℃下采用超声混合6h，直至形成均相溶液；

3）将步骤2中溶液自然冷却脱泡静置“熟化”8小时，制得室温下共混高分子铸膜液；

4）将步骤3中所得铸膜液在无纺布上刮制一层液膜后，浸入凝胶浴中固化；

5）将制得的超滤膜浸泡于15～30℃的去离子水15小时定型，并以清水进行漂洗，以去除残留的溶剂和添加剂，即得耐温耐碱的超滤膜，即得耐温耐碱的超滤膜，测得孔径为0.02-0.04um；；接触角为42°-62°。

在实施例6中，一种耐温耐碱的超滤膜包括如下重量份的原料：聚芳硫醚砜3份、偶氮二异丁腈6份、聚苯砜7份、致孔剂8份、分散剂13份、溶剂60份。

包括以下步骤：

1）将致孔剂、分散剂、溶剂依次加入反应釜中，升温至45℃，120r/min，搅拌30min至混合均匀；其中分散剂为烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐，致孔剂为羟丙基纤维素、聚氨酯，溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜；

2）持续搅拌，向步骤1中依次加入聚芳硫醚砜、偶氮二异丁腈、聚苯砜，升温至90℃下采用超声混合4h，直至形成均相溶液；

3）将步骤2中溶液自然冷却脱泡静置“熟化”8小时，制得室温下共混高分子铸膜液；

4）将步骤3中所得铸膜液在无纺布上刮制一层液膜后，浸入凝胶浴中固化；

5）将制得的超滤膜浸泡于15～30℃的去离子水10小时定型，并以清水进行漂洗，以去除残留的溶剂和添加剂，即得耐温耐碱的超滤膜，即得耐温耐碱的超滤膜，测得孔径为0.02-0.03um；；接触角为46°-58°。

将上述实施例制备的超滤膜进行以下测试：将制备的膜50℃、0.5mol/L下的NaOH溶液中浸泡7天、15天、30天，在1.0MPa下，测试膜静泡前后的通量，测量对无机盐的截留率R，并观察膜表面的变化；

通过上表可以看出，本发明所提供耐高温耐碱性超滤膜的制备方法所制备的超滤膜，制备的超滤膜，在长期处于高温及碱性环境中其通过下降不明显，且仍能保持85％以上的截留率，具有优异的耐高温、耐碱性能。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。