[发明专利]一种纳米BN改性超滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性超滤膜的方法。

背景技术

膜分离技术是当今进行饮用水深度净化，保障水质安全的重要新技术。由于其过滤效果好、能耗低、无相变、操作简便，在给水净化、中水回用、废水处理等领域得到越来越广泛的应用。以超滤膜为核心的水处理工艺已经发展成为第三代饮用水净化工艺，它与其它技术的组合工艺可以有效地对微污染水源进行处理,生产优质的饮用水。

目前常用的膜材料有聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。聚砜(PSF)类膜有板式膜和中空纤维膜。中空纤维膜具有装填密度高、比表面积大、耐压性能好、膜组件结构简单等优点；但是强度较低、刚性差、易变形，严重的还会产生破孔、断丝等现象。聚醚砜(PES)是一种重要的成膜材料，聚醚砜所形成的超滤膜具有物理和化学稳定性好，成膜特性优良，价廉易得等优点。但是聚醚砜由于本身具有较多的疏水性基团，因此所形成的膜疏水性强，在过滤水介质物料时，容易造成严重的膜污染，造成分离效率下降。聚氯乙烯(PVC)是一种广泛应用的合成树脂材料，它有如下优点：耐酸碱性强，耐有机溶剂，来源广泛，成本低。但聚氯乙烯也有缺陷，其一是性脆，所耐受的横向冲击力和纵向拉伸力有限，这在一定程度上限制了其应用，其二是疏水性，作膜材料用于过滤时，由于疏水性很容易被污堵。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶材料，具有优良的化学稳定性、热稳定性和易成膜等优点，但由于PVDF的表面能低，疏水性强，制备出来的膜亲水性差，膜容易吸附有机溶质而被污染。

这些材料制备的超滤膜均存在强度不高，亲水性差，过滤速度较低，能承受的冲击力和抗拉伸能力都不够理想的问题。虽然增大聚合物含量或者膜的厚度可以提高膜强度，但是膜的截留分子量和透过性能会受到很大影响。为此有必要开发出一种高强度、亲水性的超滤膜。

增强超滤膜的机械强度是在实际工业生产中尤为重要的，因为机械强度决定了膜以及由膜形成的膜组件的使用寿命，在实际使用中，很多膜系统和膜组件的失效不是由于膜微观过滤性能的失效造成的，而是由于膜片宏观上出现机械破损，从而造成膜组件过滤性能的失效。因此提高膜片的机械性能对增加膜组件性能尤为重要。

对超滤膜的亲水性改性方法主要有共混改性、表面改性和化学改性等。表面改性其作用主要发生在膜表面，耐久性得不到保证，化学改性工艺复杂、实施困难；而共混改性的方法相比这两者来说，容易操作而且能改善材料的根本性能。在聚合物基体中加入少量无机纳米粒子已成为改善其材料性能的一种重要方法，它既保持了有机物的柔韧性和低成本，又具有无机物的化学稳定性和高机械强度，同时两者间还会产生很强的界面作用，从而使聚合物的性能得到提高，呈现出不同于一般复合材料的力学、热学、浸润性等。

传统制备的超滤膜机械强度不高，运行时膜容易压裂，造成截留率急剧下降。直接添加无机纳米粒子配制铸膜液时，纳米粒子容易发生团聚，大大降低其尺寸效应，造成制备出的超滤膜亲水性改善效果不好，并且团聚后的纳米颗粒容易堵塞膜孔降低水通量。

发明内容

本发明的目的是要解决现有无机纳米粒子改性超滤膜的方法存在纳米粒子容易发生团聚，所制备的超滤膜亲水效果差，纳米颗粒易堵塞膜孔降低了水通量，耐久性差和化学改性工艺复杂的问题，而提供一种纳米BN改性超滤膜的制备方法。

一种纳米BN改性超滤膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备铸膜液：首先按重量份数称取10份～20份高聚物、0.4份～2份致孔剂、80份～100份纳米BN悬浮液和5份～30份分散溶剂；然后将称取的10份～20份高聚物、0.4份～2份致孔剂、80份～100份纳米BN悬浮液和5份～30份分散溶剂在温度为50℃～80℃和搅拌速度为400r/min～500r/min的条件下搅拌6h～12h，再放入温度为25℃～40℃的真空干燥箱中静置脱泡2h～4h，得到铸膜液；

二、浇铸、成膜：在温度为20℃～25℃和湿度为70％～80％的条件下将铸膜液浇铸在洁净的玻璃基板上，浇铸过程中使用刮膜机在浇铸后的玻璃基板上进行刮膜，得到含有厚度为0.2mm～0.3mm的铸膜液的玻璃基板；将含有厚度为0.2mm～0.3mm的铸膜液的玻璃基板在空气中挥发10s～20s，再浸入到凝固浴中浸泡12h～24h，得到脱落后的超滤膜；

三、清洗：使用蒸馏水对脱落后的超滤膜进行清洗3次～5次，保存在蒸馏水中，得到纳米BN改性超滤膜；

步骤一中所述的纳米BN悬浮液的制备方法，具体是按以下步骤完成的：