[发明专利]改进的单过硫酸盐膜处理法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理疏水/亲水的聚合物共混膜以控制其透水性的 后处理方法，并涉及由此方法制备的经处理的膜。该方法还适用于清洗 聚合物膜。

背景技术

以下论述不应被理解为承认其是一般性公知常识。

在超滤(UF)和微滤(MF)领域中，已知合成聚合物膜被用于多 种水过滤应用中。膜的特性取决于膜的物理特性以及用于形成膜的聚合 物和材料的化学性质，所述物理特性即对称性或不对称性、孔的形状、 孔的尺寸。

特别重要的是膜的亲水性或疏水性。

疏水性表面被定义成“憎水的”，而亲水性表面被定义成“亲水的”。

公认亲水膜通常比疏水膜遭受较少的吸附污染。然而，疏水膜通常 提供更好的化学、热和生物稳定性。在开发滤水膜过程中，人们长久以 来一直觉得需要将亲水聚合物的低积垢特性与疏水聚合物的稳定性结 合。

一种制备兼具亲水膜和疏水膜的所需特性的多孔聚合物膜的方法是 简单地由疏水/亲水聚合物的多种共混物来制备多种膜。

之前的处理疏水/亲水共混膜以增加透水性的方法已有详细记载，如 US 6,596,167中所公开的用Cl₂对聚醚砜/聚乙烯吡咯烷酮膜、聚砜/聚乙 烯吡咯烷酮膜以及聚偏1，1-二氟乙烯共混膜进行的处理。

本申请发明人之前也研究过使用其它氧化性物质，如作为一种羟基 源的芬顿试剂，试图通过其提高疏水/亲水膜的透水性。

然而，本领域中仍需要一种处理膜以增加其透水性的简单方法。重 要的是，任何这种处理方法都不会降低膜的机械性能或其它化学特性。 还重要的是，该处理方法应尽可能地具有成本效率。此外，考虑到多孔 聚合物膜广泛用于水过滤中，因此非常希望该处理方法不会在膜环境中 使用具有潜在毒性或环境不友好的物质。

从效率方面考虑，还非常希望该处理膜的方法可具有其它的优点， 例如在膜的清洗方面。

发明内容

根据第一个方面，本发明提供一种使聚合物亲水的方法，该方法包 括将所述聚合物与单过硫酸盐源(将聚合物与HSO₅^-接触)和卤素离子 接触以使聚合物亲水的步骤。

更具体而言，本发明提供一种改进多孔聚合物膜的透水性的方法， 该方法包括将所述多孔聚合物膜与单过硫酸盐源(将多孔聚合物膜与 HSO₅^-接触)和卤素离子接触以使所述聚合物亲水的步骤。

在另一个方面中，本发明提供一种清洗有清洗需要的多孔聚合物膜 的方法，该方法包括将所述多孔聚合物膜与单过硫酸盐源(将多孔聚合 物膜与HSO₅^-接触)和卤素离子接触的步骤。该膜可被有机物、无机物 质或其组合污染。

更优选地，使用一种单过硫酸盐源、一种卤素离子和一种缓冲剂或 碱。氯离子是特别优选的卤素离子。任何可以维持pH值高于约7的缓 冲剂或碱都是合适的。例如，可使用氢氧化物，并且碳酸盐和碳酸氢盐 是缓冲剂的优选实例。本发明方法的一种特别优选实施方案包括将膜与 oxone(过硫酸氢钾制剂，一种过硫酸盐源，具有式 2KHSO₅.KHSO₄.K₂SO₄)、氯化钠和碳酸氢钠的水溶液接触。

本申请人已公开了仅使用单过硫酸盐对膜进行处理以提高其渗透性 和/或对其清洗的用途。令人惊奇的是，已发现通过加入卤素离子，如氯 离子，观察到该方法的速度和效率显著增加，这可通过加入一种碱或缓 冲剂来进一步增强。

优选地，该多孔聚合物膜是一种微滤膜或超滤膜。

最优选地，该聚合物膜由一种疏水聚合物和亲水聚合物的共混物制 备。

合适的疏水聚合物包括含氟聚合物、聚砜类聚合物、聚酰亚胺、聚 丙烯腈和聚氯乙烯等。

最优选地，该聚合物为含氟聚合物，如聚偏1，1-二氟乙烯(PVdF) 和PVdF共聚物。

在另一个优选实施方案中，疏水聚合物为聚砜类聚合物，如聚砜、 聚醚砜和聚苯砜。

优选地，在疏水/亲水聚合物的共混物中，亲水聚合物为聚乙烯吡咯 烷酮(PVP)和PVP共聚物、聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷、聚乙烯 醇、聚丙烯酸等。最优选地，亲水聚合物是水溶性的聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)和PVP共聚物。