[发明专利]一种用于平板式MBR的聚偏氟乙烯超微滤干膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超微滤干膜的制备方法，特别是一种用于平板式MBR的聚偏氟乙烯超微滤干膜的制备方法。

背景技术

MBR（膜生物反应器）技术作为国家重点推广的21世纪污水处理新技术之一，已经在我国逐步从实验室研究过渡到实际的工程应用中，它是将膜分离技术中的超微滤膜组件与污水生物处理中的生物反应器相结合而形成的处理系统。由于膜的高效分离作用使MBR具有许多传统生物处理工艺所不具备的许多突出优点：出水水质优良稳定，可直接回用，容积负荷高，占地面积小，整个系统流程紧凑，剩余污泥产量少，运行管理方便等。所以MBR特别适用于出水水质要求高、处理出水有回用要求、工程用地比较紧张及高浓度难降解工业废水处理领域中。膜材料是MBR技术中的核心部件，目前用于MBR的膜材料有中空纤维式和平板式两种，平板式膜材料的MBR相对中空纤维膜材料的MBR相比，具有更高的抗污染、膜清洗频率低、使用寿命长、单张可更换等优势。市场上平板MBR的膜材料有聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯这几种材料，每种材料有不同的性能，而聚偏氟乙烯的性能尤为优良，聚偏氟乙烯（PVDF）是半结晶型聚合物，具有良好的力学强度、化学稳定性、耐热性、耐候性、抗紫外和抗微生物浸蚀等性能。

目前，膜的制备方法主要有熔融拉伸法、干-湿浸没非溶剂致相转化法、热诱导致相转化法三种。其中，熔融拉伸制备的膜孔隙率低，非溶剂致相转化法强度低，热诱导致相转化法水通量低。目前商品化的超滤膜几乎都采用溶剂至致相转化法制得。所制得的滤膜的大孔径结构不同，超滤膜的大孔径具有不对称结构，由致密的皮层和多孔的支撑层构成，而大孔径滤膜为对称的开放式网络结构。其中由于聚偏氟乙烯（PVDF）是半结晶型聚合物，具有良好的力学强度、化学稳定性、耐热性、耐候性、抗紫外和抗微生物浸蚀等性能，聚偏氟乙烯是现常用的高分子聚合物成膜材料。

超滤膜自然脱水干燥将导致膜孔的崩塌，严重影响膜的透过性和机械强度，因此膜制成成品后，需要对其进行保存，保存方法有湿态和干态两种，其目的是为防止膜水解、微生物浸蚀、冻结及收缩变型、膜失效等。膜的湿态方法：最主要的一点就是始终让膜呈现湿润状态，湿态膜如果保存环境不佳的情况下，会由于脱水产生收缩变形现象，使膜孔大幅度缩小，或使膜结构遭到破坏，同时使膜的质地变脆，甚至使膜的过滤作用完全失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于平板式MBR的聚偏氟乙烯超微滤干膜的制备方法，通过该方法可以得到产水量大、过滤稳定性和耐用性好、亲水性和透水性好、贮藏方便、孔径分布均匀的PVDF平板干膜。

解决上述问题的技术方案是：一种用于平板式MBR的聚偏氟乙烯超微滤干膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚偏氟乙烯、溶剂、成孔剂和特性共聚物在温度为90～120℃条件下搅拌混合均匀制得铸膜液， 

所述的聚偏氟乙烯、溶剂、成孔剂和特性共聚物的质量百分比分别为：7～25%、70～85%、3.5～12.5%、0.1～2.5%，其中，所述的聚偏氟乙烯的特性粘度为2.2～5.5dl/g；

所述的溶剂是N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种、两种或三种；

所述的成孔剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、甘油、丙二醇、乙二醇、吐温-80、丙酮、草酸或氯化锂中的一种、两种或两种以上所组成的混合物；

所述的特性共聚物是氯乙烯醋酸乙烯酯乙烯醇共聚物、环氧乙烷丙烯酰胺共聚物或聚苯乙烯-丙烯酸丁酯中的一种、两种或三种；

（2）将步骤（1）中制备得到的铸膜液经过过滤和脱泡后，涂覆在聚酯无纺布上形成一层涂覆膜；

（3）将步骤（2）中所述的涂覆膜在空气中停留5~300s，然后将其浸入温度为0～10℃的一级凝固浴中15~30分钟，所述的一级凝固浴是甘油、丙二醇或乙二醇中的一种、两种或三种与水混合所组成的溶液；

（4）将步骤（3）中浸过一级凝固浴后的涂覆膜连续浸入温度为20～35℃的二级凝固浴中1~2小时，所述的二级凝固浴是氯化钠或氯化钙中的一种或两种与水混合所组成的溶液；

（5）将步骤（4）中浸过二级凝固浴后的涂覆膜连续浸入温度为45～55℃的三级凝固浴中12~24小时，得到成膜定型好的平板滤膜，所述的三级凝固浴为水；