[发明专利]一种聚乙烯醇/聚醚砜渗透蒸发复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离水/有机(水/乙二醇)混合物的聚乙烯醇/聚醚砜渗透蒸发复合膜的制备方法。

背景技术

为了开发高通量的渗透蒸发透水膜，许多研究者通过制备非对称的膜结构来降低膜厚度。这种膜由超薄致密的活性分离层和有孔支撑层构成，活性皮层与支撑层可以用不同材料制作，所以它的每层材料都能够单独优化，活性皮层可以优化到理想的选择透过性，支撑层可以达到最佳的强度和耐压密性。从而使得复合后的膜具有高的选择性和渗透通量的同时还能够保持很好的化学和热稳定性。

通常复合膜的支撑层是通过相转化技术制得的非对称超滤膜，其中以聚砜、聚醚砜、磺化聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺和聚偏氟乙烯膜材料制成的支撑层最为常见。渗透蒸发脱水复合膜的活性分离层材料为亲水性的高分子材料如聚乙烯醇、壳聚糖、聚丙烯酸等。存在的问题是相对亲水性的透水膜材料，支撑层的超滤膜材料疏水性较强，造成亲水性的活性分离层和疏水性的支撑层之间有低的界面作用力，致使亲水性活性分离层很难均匀涂敷到支撑层表面，且容易在活性分离层和支撑层界面之间形成缺陷，影响膜的分离性能。由此改善支撑层亲水和粘结性来增强活性分离层和支撑层之间的界面作用力成为人们研究的焦点，主要方法有：(1)用对亲水的活性分离层和疏水的支撑层均有亲和力的偶联剂或表面活性剂改性；(2)对支撑层进行本体或表面亲水改性以提高其表面能。

渗透蒸发脱水复合膜关键之一就是复合膜的结构稳定性，由于亲水性活性分离层在水溶液中易溶胀。如果活性分离层和支撑层溶胀程度不同，在界面处就会产生应力。当应力超过一定临界值后，活性层和支撑层就会发生脱离。因此活性分离层和支撑层之间界面作用力调控是制备渗透蒸发复合膜和超薄活性分离层的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种将聚醚砜支撑层经处理引入与活性分离层具有反应活性的界面反应交联剂，增加复合膜支撑层和活性分离层之间的界面作用力，从而提高聚乙烯醇渗透蒸发膜的渗透蒸发性能和稳定性的一种聚乙烯醇/聚醚砜渗透蒸发复合膜的制备方法。

本发明的聚乙烯醇/聚醚砜渗透蒸发复合膜的制备方法是通过如下步骤实现的：

(1)支撑层改性：将截留分子量为20000-30000的聚醚砜支撑层置于0.05-5wt％的界面反应交联剂硼砂水溶液浸泡6-12小时，取出，晾干；

(2)活性分离层铸膜液的配制：将聚合度1650～2500的聚乙烯醇溶于80-95℃去离子水中，制成聚乙烯醇质量浓度为1-7wt％的铸膜液，冷却至20-25℃，用筛网过滤以除去杂质，脱泡后备用；

(3)复合膜的制备：将经步骤(1)处理的聚醚砜支撑层(PES)置于步骤(2)制备的活性分离层膜液，通过浸涂法在聚醚砜基膜上制得厚度为1-8μm聚乙烯醇(PVA)活性分离层，在20-25℃干燥后即为所制得的复合膜；

(4)复合膜活性分离层表面交联处理：将步骤(3)所制备的复合膜置于含有占总体积为5-20vol％戊二醛(GA)和0.1-0.15vol％HCl的丙酮溶液中，处理温度为20-50℃，处理时间为0.5-5小时，得到表面交联聚乙烯醇/聚醚砜渗透蒸发复合膜。

本发明的优点在于：该方法制备复合膜过程简单，条件易控。制得的表面交联聚乙烯醇/聚醚砜复合膜的渗透蒸发分离水和乙二醇混和物，具有较高的渗透通量。现有的表面交联聚乙烯醇均质膜对水和乙二醇混合物的渗透通量仅为211g/(m²h)，而本发明所制备的表面交联聚乙烯醇/聚醚砜复合膜对水和乙二醇混合物的渗透通量可达到445g/(m²h)。

具体实施方式

实施例1

聚乙烯醇/聚醚砜渗透蒸发复合膜(膜1)的制备

称取7.5g聚合度为1750的聚乙烯醇(PVA)和492.5g去离子水放入三口烧瓶中，放入90℃的恒温水浴中加热，900r/min转速搅拌下溶解1小时。全部溶解后降至25℃，过滤除去不溶物，静置脱泡，制成质量浓度为1.5％的聚乙烯醇活性分离层铸膜液。