一种提高超滤膜通量的后处理方法.pdf

本发明公开了一种提高超滤膜通量的后处理方法。包括：超滤膜制备成型之后对其进行溶液浸润，所述溶液为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、2-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四甲基亚砜、环丁砜、吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、二氧六环、乙腈、六亚甲基酰胺、吗啉、盐酸、硫酸、氢氧化钠、氯仿中的一种或几种的水溶液。本发明可以在保持其截留率的同时提高通量。此后处理工艺操作简单，增加成本较低。符合膜产业的高性能、低成本发展方向。

权利要求书
1.  一种提高超滤膜通量的后处理方法，其特征在于所述方法包括：
超滤膜制备成型之后对其进行溶液浸润，
所述溶液为四氢呋喃（THF）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N-二甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、2-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜（DMSO）、四甲基亚砜、环丁砜、吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、二氧六环、乙腈、六亚甲基酰胺、吗啉、盐酸、硫酸、氢氧化钠、氯仿中的一种或几种的水溶液。

2.  如权利要求1所述的提高超滤膜通量的后处理方法，其特征在于：
水溶液对超滤膜浸润时间为10-600秒，浸润温度为15-45℃。

3.  如权利要求1所述的提高超滤膜通量的后处理方法，其特征在于：
超滤膜经过溶液浸润后，用去离子水洗涤。

4.  如权利要求3所述的提高超滤膜通量的后处理方法，其特征在于：
去离子水洗涤时间为10～60秒。

说明书一种提高超滤膜通量的后处理方法
技术领域
本发明涉及膜技术领域，更进一步说，是涉及一种提高超滤膜通量的后处理方法。
背景技术
随着我国工业化的高速发展，水资源的状况日益污染加剧，水资源匮乏和水污染日益严重已成为制约我国社会进步和经济发展的瓶颈，膜法水处理技术是解决资源型缺水和水质型缺水问题的重要技术，高性能膜材料的发展得到了全球范围的高度重视。目前全球高性能膜产品的发展呈现以下几方面特点：膜产业向高性能、低成本及绿色化方向发展。
就目前的大部分商业超滤膜制备工艺而言，其膜的性能，截留率与通量在相分离步骤成型完成之后即已确定，所以对超滤膜的改性工艺多集中在铸膜液的添加剂选择。比如：中国专利CN102512998A在铸膜液中加入分子筛已提高超滤膜的通量和截留率；中国专利CN102921317A在铸膜液中加入一定浓度的表面活性剂，其超滤膜的性能在截留率不低于现有技术的前提下通量有所提高。而涉及到针对超滤膜后处理的工艺多使用了紫外辐射或是等离子体修饰的技术，比如：中国专利CN102921316A、中国专利CN102029117A和中国专利CN102512998A，其通过在铸膜液中加入反应物单体后通过紫外线辐射接枝改性；中国专利CN102722844A则选用了在铸膜液中加入亲水嵌段共聚物，之后用表面离子化技术改性，使膜的亲水性能得到提高。以上专利均需要在铸膜液中加入改性添加剂，易造成对铸膜液品质控制的难度增加；紫外辐射和表面离子化技术容易带来制备成本的提高，工艺操作复杂化的问题。
发明内容
为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种提高超滤膜通量的后处理方法。可以在保持其截留率的同时提高通量。此后处理工艺操作简单，增加成本较低。符合膜产业的高性能、低成本发展方向。
本发明的目的是提供一种提高超滤膜通量的后处理方法。
包括：
超滤膜制备成型之后对其进行溶液浸润，
所述溶液为四氢呋喃（THF）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N-二甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、2-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜（DMSO）、四甲基亚砜、环丁砜、吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、二氧六环、乙腈、六亚甲基酰胺、吗啉、盐酸、硫酸、氢氧化钠、氯仿中的一种或几种的水溶液。
其中，优选：
水溶液对超滤膜浸润时间为10-600秒，浸润温度为15-45℃。
超滤膜经过溶液浸润后，用去离子水洗涤。去离子水洗涤时间优选为10～60秒。
所处理的超滤膜的水通量有较大提高，截留率保持不变。
本发明的方法可适用与对管式过滤器、中空纤维式过滤器和螺旋缠绕式过滤器中膜材料的性能改善处理。
本发明突破了现有理论的束缚，发明人认为，将超滤膜与用对其有一定溶解能力的试剂配制成的水溶液接触，会导致超滤膜表面分离层膜结构在溶剂的作用下发生轻微溶解及溶胀，降低了超滤膜的分离层厚度，从而提高通量；通过控制处理液的浓度以及与超滤膜的接触时间可以保证膜表面的微孔结构不会发生明显改变，从而保证了其截留率。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例所用原料如下：
聚砜
美国solvay Udel固体颗粒
四氢呋喃（THF）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N-二甲基丙酰胺、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、2-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜（DMSO）、四甲基亚砜、环丁砜、吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、二氧六环、乙腈、六亚甲基酰胺、吗啉、盐酸、硫酸、氢氧化钠、氯仿北京化工厂 分析纯
实施例1-3
本组实施例中，列出了采用不同溶液后处理所制得超滤膜的测试性能。实施例中后处理的溶液体积浓度为10%，配制方法为量取所选用的试剂置于容量瓶，然后加入去离子水至刻度。具体为实施例1，实施例2，实施例3分别选用四氢呋喃（THF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、N-乙基吡咯烷酮（NMP）配制成的体积浓度为10%的溶液。配好的溶液于室温下保存（22℃）。
使用截留PEG分子量为10万的聚砜超滤膜，与配置好的溶液常温下接触60秒，然后在25℃的水中漂洗10分钟后保存在去离子水中。
把后处理好的超滤膜在0.1MPa的压力下用纯水测试通量，之后加入PEG分子量为10万的溶液进行截留率测试，测试结果见表1.
对比例1
对比例1采用与实施例1-3相同的截留PEG分子量为10万的聚砜超滤膜，但不进行超滤膜的后处理，且在水通量与截留率测试的实验中，也均与实施例采用相同的条件。测试结果见表1.
表1

表1的测试结果表明，经过后处理的超滤膜在实验所选用的测试条件下，通量有明显提高，截留率基本保持不变。
对比例2
对比超滤膜成型工艺中相分离步骤中，在凝固浴加入有机溶剂和用有机溶剂后处理后超滤膜性能的区别：
1）配置超滤膜铸膜液。将聚砜在80℃下溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌直到溶解，制得均一透明的高分子溶液，完全溶解后静置24h脱泡，聚合物溶液的浓度控制在20wt%。
2）以相转化法制备超滤膜。将铸膜液用刮刀均匀分布在化学纤维无纺布表面，初生薄膜在空气中(25土2℃，相对湿度40-60%)静置一段时间后，将薄膜浸入凝固浴中(凝固浴分别为去离子水和去离子水与10%wt THF的混合溶液)，10分钟后将超滤膜取出置于大量去离子水中保存以完全除去残留的溶剂。
3）把凝固浴为去离子水的超滤膜在去离子水与10%wt THF的混合溶液后处理60秒，之后在0.2MPa的压力下用聚乙二醇PEG100000溶液进行测试，该膜的纯水通量为258L/m2·h，PEG100000的截留率为92.8%。把凝固浴为去离子水与10%wt THF的超滤膜在0.2MPa的压力下用聚乙二醇PEG100000溶液进行测试，该膜的纯水通量为136L/m2·h，PEG100000的截留率为93.3%
实施例4-6
本组实施例中，列出了采用不同THF浓度后处理溶液所制得的超滤膜的测 试性能。实施例中，所选用的实验步骤与方法、实验条件均与实施例1-3中所述相同。
测试结果见表2.
表2

从表2的数据可以看出，无论浸润溶液的浓度是多少，经过溶液浸润后的超滤膜的水通量都有所上升，浸润溶液浓度越大，水通量上升幅度越大；而在水通量上升的同时，截留率基本保持不变。
实施例7-9
本组实施例中，列出了超滤膜后处理不同时间的性能结果。本组实施例中，均采用10%的THF水溶液对超滤膜进行处理。所选用的实验步骤与方法、实验条件均与实施例1-3中所述相同。
测试结果见表3
表3

从表3的数据可以看出，超滤膜经溶液浸润的时间越长，水通量上升幅度越大。
实施例10-12
本组实施例中，列出了截留分子量不同的超滤膜后处理结果，具体为实施例10，实施例11，实施例12分别选用截留分子量为20万、5万和2万的超滤膜。本组实施例中，均采用10%的THF水溶液对超滤膜进行处理。所选用的实验步骤与方法、实验条件均与实施例1-3中所述相同。
测试结果见表4
表4