阅读说明：本技术 一种有机无机复合超滤膜及其制备方法 (organic-inorganic composite ultrafiltration membrane and preparation method thereof ) 是由 陈泉学 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种有机无机复合超滤膜及其制备方法,所述有机无机复合超滤膜包括聚醚砜、聚乙烯醇、亲水改性剂、成膜添加剂、溶剂和改性纤维,通过将改性纤维投入到溶剂中,并与成膜添加剂混合搅拌得到第一混合物,将聚醚砜、聚乙烯醇、亲水改性剂和溶剂混合制成第二混合物,通过混合第一混合物和第二混合物,通过刮膜、真空脱气泡即可得到本发明的有机无机福和超滤膜,本发明不仅具有良好的抗污染能力,同时其还具有良好的机械性能,在高压力和含聚废水环境中仍然可以正常工作,具有良好的应用前景。(The invention provides an organic-inorganic composite ultrafiltration membrane and a preparation method thereof, wherein the organic-inorganic composite ultrafiltration membrane comprises polyether sulfone, polyvinyl alcohol, a hydrophilic modifier, a membrane forming additive, a solvent and modified fibers, the modified fibers are put into the solvent and mixed and stirred with the membrane forming additive to obtain a first mixture, the polyether sulfone, the polyvinyl alcohol, the hydrophilic modifier and the solvent are mixed to prepare a second mixture, and the organic-inorganic composite ultrafiltration membrane can be obtained by mixing the first mixture and the second mixture and performing membrane scraping and vacuum defoaming.)

一种有机无机复合超滤膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及膜技术领域，尤其涉及一种有机无机复合超滤膜及其制备方法。

背景技术

在膜技术领域，传统的过滤膜多采用具有疏水性的材料作为主体，疏水性材料在长期的使用过程中会引起污水中的大分子、胶体和电解质等在膜表面或膜内不可逆沉积，从而造成膜的通量不断下降。

为了尽可能减少因材料疏水性问题导致的膜污染，改善膜通量的问题，现有技术多采用对疏水性的膜材料进行亲水改性，改性方法多为加入亲水性的改性剂，然而经过亲水性改性的膜材料多存在稳定性差、机械强度低的问题，膜在受压下容易发生形变，从而使膜孔堵塞，即使在压力增大的情况下通量也难以再增大。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种机械强度更高，同时亲水性好，具有一定抗污染性能的有机无机复合超滤膜及其制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种有机无机复合超滤膜，所述有机无机复合超滤膜包括以下组分及对应的重量份数：

在以上技术方案的基础上，优选的，所述亲水改性剂为甲基丙烯酸三氟乙酯。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述成膜添加剂为乙二醇、丙三醇、氯化锂、硝酸锂中的一种或几种。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。

更进一步优选的，所述改性纤维为改性二氧化钛纤维。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述改性二氧化钛纤维的制备方法敖阔：向质量浓度为1％的十二烷基磺酸钠溶液中加入二氧化钛纤维，调整溶液的pH值至3-4，常温下搅拌2-3h，离心收集二氧化钛纤维，干燥后得到改性二氧化钛纤维。

在以上技术方案的基础上，优选的，二氧化钛纤维：十二烷基磺酸钠溶液的质量比为1：(100-200)。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述聚乙烯醇的重均分子量为200-20000。

本发明还提供一种有机无机复合超滤膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、将改性纤维投入到溶剂中，搅拌升温至20-50℃，加入成膜添加剂，搅拌至体系成凝胶状，降温至室温，得到第一混合物；

步骤二、将聚醚砜、聚乙烯醇、亲水改性剂和溶剂混合制成铸膜液，升温至30-50℃，搅拌2-3h，得到第二混合物；

步骤三、混合第一混合物和第二混合物，得到共混膜液，将共混膜液倒入干燥清洁的玻璃片上，用刮膜棒刮出厚度为20-20000μm的膜，真空脱气泡得到有机无机复合超滤膜。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤一中的溶剂：步骤二中的溶剂的质量比为20：(45-55)。

本发明的有机无机复合超滤膜及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明的有机无机复合超滤膜在疏水性膜材料的基础上进行亲水改性，有效地改善了膜材料的抗污染能力，同时还克服了常规有机无机复合膜存在的机械强度低的问题，通过加入改性二氧化钛纤维，不仅改善了膜的机械强度，同时还保留有较高的水通量，同时二氧化钛自身所具备的消毒杀菌的作用对抗污染能力具有一定的贡献；

(2)本发明还提供了有机无机复合超滤膜的制备方法，该制备方法的步骤简单，容易操作，具有良好的应用价值。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

制备改性二氧化钛纤维：

向10kg质量浓度为1％的十二烷基磺酸钠溶液中加入100g二氧化钛纤维，搅拌均匀，滴加盐酸搅拌至pH值为3，常温下搅拌2h，抽滤后干燥得到第一改性二氧化钛纤维。

向10kg质量浓度为1％的事儿烷基磺酸钠溶液中加入50g二氧化钛纤维，搅拌均匀，滴加盐酸搅拌至pH值为4，常温下搅拌3h，抽滤后干燥得到第二改性二氧化钛纤维。

实施例1

称取5g第一改性二氧化钛纤维，投入到20gN,N-二甲基甲酰胺中，混合搅拌，升温至30℃，加入2g乙二醇，搅拌40min，至体系成凝胶状，降温至室温，得到第一混合物；

称取3g聚醚砜、4g聚乙烯醇、2g甲基丙烯酸三氟乙酯和45gN,N-二甲基甲酰胺，混合搅拌，得到铸膜液，升温至30℃，保温搅拌2h，得到第二混合物；

将第一混合物投入到第二混合物中，搅拌10min，混合均匀，得到共混膜液，将共混膜液倒入干燥清洁的玻璃片上，用刮膜棒刮出20μm的膜，真空脱气泡，得到有机无机复合超滤膜。

实施例2

称取8g第二改性二氧化钛纤维，投入到20gN,N-二甲基乙酰胺中，混合搅拌，升温至50℃，加入5g丙三醇，搅拌30min，至体系成凝胶状，降温至室温，得到第一混合物；

称取15g聚醚砜、10g聚乙烯醇、4g甲基丙烯酸三氟乙酯和55gN,N-二甲基乙酰胺，混合搅拌，得到铸膜液，升温至50℃，保温搅拌3h，得到第二混合物；

将第一混合物投入到第二混合物中，搅拌10min，混合均匀，得到共混膜液，将共混膜液倒入干燥清洁的玻璃片上，用刮膜棒刮出2000μm的膜，真空脱气泡，得到有机无机复合超滤膜。

实施例3

称取6g第一改性二氧化钛纤维，投入到20g N-甲基吡咯烷酮中，混合搅拌，升温至30℃，加入3g氯化锂，搅拌50min，至体系成凝胶状，降温至室温，得到第一混合物；

称取5g聚醚砜、5g聚乙烯醇、3g甲基丙烯酸三氟乙酯和50g N-甲基吡咯烷酮，混合搅拌，得到铸膜液，升温至30℃，保温搅拌2h，得到第二混合物；

将第一混合物投入到第二混合物中，搅拌10min，混合均匀，得到共混膜液，将共混膜液倒入干燥清洁的玻璃片上，用刮膜棒刮出200μm的膜，真空脱气泡，得到有机无机复合超滤膜。

实施例4

称取7g第二改性二氧化钛纤维，投入到20g二甲基亚砜中，混合搅拌，升温至40℃，加入2g氯化锂和2g硝酸锂，搅拌50min，至体系成凝胶状，降温至室温，得到第一混合物；

称取10g聚醚砜、8g聚乙烯醇、4g甲基丙烯酸三氟乙酯和55g二甲基亚砜，混合搅拌，得到铸膜液，升温至40℃，保温搅拌3h，得到第二混合物；

将第一混合物投入到第二混合物中，搅拌20min，混合均匀，得到共混膜液，将共混膜液倒入干燥清洁的玻璃片上，用刮膜棒刮出500μm的膜，真空脱气泡，得到有机无机复合超滤膜。

对实施例1-4所制备的有机无机复合超滤膜进行纯水通量、截留率、抗污染性能和机械性能，同时购买某市售聚醚砜超滤膜，作为对照组进行测试。

将实施例1-4的膜以及市售膜在0.2Mpa下预压15min然后进行水通量测定，测得水通量结果如下：

在0.3Mpa下预压15min然后进行水通量测定，测得水通量结果如下：

将实施例1-4和市售膜在0.2Mpa下，采用刚果红进行截留率测定，测定结果如下：

将实施例1-4和市售膜进行含聚污水的过滤效果测试，采用1％质量浓度的BSA溶液进行过滤，通过测试，具体结果如下：

将实施例1-4和市售膜放入超滤杯中，向杯中通入氮气，使膜受垂直于膜平面的压力，测定膜单位面积上所能承受的最高压力，测定结果如下：

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。