[发明专利]一种分离膜及其制备方法有效

专利信息
申请号: 200910068640.5 申请日: 2009-04-28
公开(公告)号: CN101874988A 公开(公告)日: 2010-11-03
发明(设计)人: 吕晓龙 申请(专利权)人: 吕晓龙
主分类号: B01D69/12 分类号: B01D69/12;B01D71/70;B01D67/00
代理公司: 天津三元专利商标代理有限责任公司 12203 代理人: 郑永康
地址: 300252 天津市河*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 分离 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种表面有纳米突起结构的分离膜及其制备方法。

背景技术

分离膜材料表面结构对分离膜的性能有重要影响,对于超滤膜等筛孔机理的分离膜和透析分离膜,在其分离过程中,有液相物质穿过膜孔,从而实现传质分离。为了减少膜表面的堆积污染,通常希望与液体接触的分离膜表面尽量光滑。但对于膜蒸馏、膜吸收等使用疏水性分离膜的膜分离过程而言,在其分离过程中,无液相物质穿过膜孔,只有气态物质穿过膜孔,从而实现传质分离。当欲分离液体与疏水性分离膜接触时,在疏水膜表面会形成一层水膜,对气体传质过程产生水膜阻力。该水膜阻力的大小与分离膜的表面接触角直接有关,接触角越小,水膜阻力越低。因此降低疏水膜的表面接触角,可以有效减少分离传质阻力,提高分离效率。

疏水膜的表面疏水化改性是疏水膜制备技术中的重要研究方向之一,当疏水膜的表面疏水性足够高时,可以通过增大膜的孔径和孔隙率来提高疏水膜的膜蒸馏通量,并提高疏水膜的抗亲水渗透性。提高疏水膜的表面疏水性可以使疏水膜在膜蒸馏、膜吸收等领域有更广泛的应用前景。

对于疏水性分离膜,为了进一步提高分离膜的疏水性,也采用共混、表面涂覆硅橡胶等疏水性物质等方法,或进行表面接枝、等离子处理等各种表面化学处理的方法来提高材料的表面疏水性,一方面成本高,不易加工实现,同时,在使用中易发生疏水性丧失等问题。

超疏水性固体表面一般来说可以通过两种方法制备:一种是在疏水材料表面构建粗糙结构;另一种是在粗糙表面上修饰低表面能的物质。近年来,人们采用许多新的制备技术,以求获得超疏水表面。例如:采用将含氟单体进行共聚、接枝、自聚、表面气相沉积等技术来制取一系列低表面能材料;采用溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、等离子技术、激光技术、模板技术、刻蚀技术、机械拉伸、自组装技术等构造粗糙表面进行超疏水改性。但是,许多方法涉及到特定的设备、苛刻的条件和较长的周期,难以用于大面积超疏水表面的制备。

发明内容

本发明的目的为提供一种表面有纳米状突起物的分离膜,以及制造该膜产品的方法。

本发明的分离膜包括基膜和复合层,先形成基膜,然后将复合层聚合物溶液涂覆到基膜上形成复合层,表面接触角为140-180度;

基膜材料为常用来制备分离膜的聚合物,如:聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜等通常的成膜聚合物或其共聚物,以及与其它聚合物的共混物。

复合层材料为聚偏氟乙烯树脂、硅胶、氟橡胶等疏水性物质。

本发明涉及一种分离膜及其制备方法。本发明设计了一种新的多孔膜表面结构,采用溶液相转移法制备有表面纳米突起结构的分离膜。制备方法为,先形成基膜;然而用常规的溶解方法,将复合层聚合物、相分离稳定剂在强极性溶剂中混合均匀,得到涂覆液,将其涂覆在基膜表面,通过相转移成形,然后用水或有机溶剂洗净,从而获得高疏水性表面的多孔分离膜;涂覆液包括溶剂、相分离稳定剂与聚合物,加入相分离稳定剂使涂覆液接近浊点。用本发明的多孔膜制法,得到的聚合物分离膜的表面接触角为140-180度。

根据表面张力的Wenzel方程,增大物质表面的粗糙度,增加了实际的气液接触面积以及强化了界面能效应,导致了亲水膜在增加表面粗糙度后将更亲水,疏水膜则更疏水。

附图说明

图1是比较例1基膜的表面接触角的示意图;

图2是实施例1表面处理后膜的表面接触角示意图;

图3是比较例1基膜的表面结构电镜照片;

图4是实施例1表面处理后膜的表面结构电镜照片。

具体实施方式

本发明设计了一种新的多孔膜表面结构,采用溶液相转移法制备有表面纳米突起结构的分离膜。处理后的分离膜表面粗糙,有纳米级凸起物,利用Wenzel原理,使疏水性表面更疏水,同时,纳米级凸起物的化学组成可不同于基膜。

本发明的膜形状适用范围:中空纤维膜、平板膜、管式膜。

基膜的成膜聚合物可以是聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜等通常的成膜聚合物或其共聚物,以及与其它聚合物的共混物。优选为聚偏氟乙烯。

聚偏氟乙烯为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物中的一种,或其中一种与下述聚合物中一种的混合物:聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩醛等,聚偏氟乙烯共聚物为偏氟乙烯重复单元不少于60%的共聚物。

纳米凹凸复合层材料可以为:聚偏氟乙烯树脂、硅胶、氟橡胶等疏水性大分子物质。涂覆液中疏水性聚合物含量为1~6wt%,含量过低,导致表面复合层不连续,含量过高,会在表面形成大的团块结构,不能形成很好的纳米级凸起物结构。

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