低分离极限亲水性共混超滤膜及其制备方法本发明涉及一种低分离极限亲水性共混超滤膜及其制备方法，
确切地说，它是属于一种具备过滤分离功能的有机高分子薄膜材
料，膜的微孔尺寸范围在5-50nm，能够从液体中分离分子量为
100-2000的物质及其制备方法。
“国家自然科学基金资助指南”指出，功能高分子材料是有机
高分子材料学科的三个主要方向之一。分离膜是一大类重要的功能
高分子材料，超滤膜是用于液相体系的一大类分离膜，膜分离技术
是21世纪绿色和节能的高科技产业技术。其过程的共同优点是效率
高、成本低、常温操作、能耗省、无污染并可回收有用物质。膜技
术在石油化工、环境保护、食品饮料、医药卫生、电子、电力、冶
金、轻工纺织、海水淡化等领域正在越来越广泛地推广应用。全世
界高分子分离膜的销售额1990年为22亿美元，2000年达到88亿
美元，10年来平均年增长率为14.9％。预计今后五至十年全世界分
离膜的年增长率大约为20％。
超滤膜分离已经成为应用领域最广的膜技术之一，约占各种膜
技术应用总量的五分之一。超滤膜的需求主要在食品、医药、废水
处理、纯水制备、生物技术、采油等领域。在食品工业中，超滤膜
用于矿泉水、纯净水、太空水等工艺中，目前全国这类厂家已经超
过6000家；酒类的澄清过滤除菌除杂，全国生产酒的厂家有几千
家；果汁、茶饮料以及其他食品饮料的澄清除菌。农产品加工中乳
清处理是超滤膜的一大市场。在抗生素和其他医药工业中超滤膜大
量用于过滤酒精、酸、抽提液、浓缩液、补充水、氨水等；随着中
国新药典的发布，注射用药液和大输液用水等的除热原将更多地使
用超滤膜。超滤膜用于废水和废液处理方面的例子有：电泳涂漆过
程的涂料回收和水回用，实现清洁生产；金属加工含油废水的处
理；采油回注水的处理；纺织工业上浆液中PVA的回收；胶粘剂工
业中废液的浓缩回收；造纸工业白水的处理；住宅楼的水循环；等
等。在生物技术中，超滤膜用于从发酵液中分离和浓缩组分，纯化
浓缩各种酶、激素、蛋白，收集细胞，过滤介质与培养基，等等。
在电力工业中，超滤膜与其他分离膜用于热力设备给水和循环水的
处理。在石油工业中，超滤膜可成为处理含油回注水的关键技术，
我国几个大油田每年的回注水有几亿吨。
各种超滤膜的分离极限(又称截留分子量MWCO)相差很大，范
围从1000至几十万。国内从事超滤膜生产的厂家主要生产MWCO在
1-10万的超滤膜，而低分离极限超滤膜(MWCO＝1000-10000)主要依
赖进口，随着超滤膜分离技术的应用领域日益扩大，对高通量低分
离极限超滤膜的需求越来越大。目前国内外商品化的低分离极限超
滤膜多采用聚砜、醋酸纤维素及其衍生物为原料，这些膜材料都存
在着化学稳定性不好的缺点，特别是在乙醇等有机溶剂中易溶胀而
导致水通量的急剧下降。而且目前的低分离极限超滤膜普遍存在着
操作压力偏高的缺点。因此迫切需要一种化学稳定性好的低分离极
限亲水性超滤膜。
经检索可知，《水处理技术》1999年第2期发表的俞三传和高
从竭的论文“小孔径PVDF超滤膜的研制”，提出了亲水性超滤膜的
方案。该方案有不少优点，但也有缺点：(1)制膜液中要用无机盐，
较复杂；(2)用热处理的后处理方法，使截留率下降，即分离极限不
够低。
本发明目的是发明了一种新的制备化学稳定性好的低分离极限
亲水性超滤膜的配方，采用相转化法制备出的超滤膜再用某种弱溶
剂进行后处理以提高亲水性。也就是说，是发明一种低分离极限亲
水性共混超滤膜及其制备方法
本发明的任务是：聚偏氟乙烯是一种含氟聚合物，化学稳定性
很好，但疏水性强。本发明采用亲水性聚合物聚醋酸乙烯酯与之共
混改善聚偏氟乙烯超滤膜的亲水性。低分离极限亲水性共混超滤
膜，其制膜液由聚偏氟乙烯、亲水性聚合物、成孔剂和强极性溶剂
组成制膜液，其中，各组分的重量百分比如下：11-20％聚偏氟乙烯
(PVDF)；0.2-1.2％聚醋酸乙烯酯(PVAc)；2-7％成孔剂；76-83％由
N，N-二甲基甲酰胺(DMF)与N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)按1∶1混合而
成的强极性混合溶剂。
本发明的另一任务是：通过相转化法的步骤制备出高分子膜的
后处理方法，用60-80％的弱溶剂浸泡处理制出来的超滤膜30分钟
以提高亲水性，其步骤为：
(1)先将聚偏氟乙烯(PVDF)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)处理成粉
末，而后根据配比加入混合溶剂和成孔剂，在60℃左右搅拌。等聚
合物完全溶解后，继续保持温度再搅拌10分钟，形成均相制膜液；
(2)将制膜液在60℃下，静置24小时；
(3)先用丙酮将玻璃板清洗干净。制膜液采用流涎法在干净
的玻璃板上刮制出100μm左右的初生态膜，然后浸入水浴中凝胶固
化成膜；
(4)用一种弱溶剂浸泡处理制出来的超滤膜30分钟，弱溶剂
的浓度范围为60-80％；
(5)在超滤器中用0.2MPa的水对超滤膜进行预压处理后即得
到成品膜。
本发明所具有的特点是：
(1)制膜液体系较简单，没有用无机盐，也能达到较大水通
量——在0.1MPa下，通量为80-100L/M2h
(2)高分子膜的后处理方法。将制成的膜浸泡在一种弱溶剂
中30分钟，水通量可增加8-10倍。
本发明涉及的是一种高分子超滤膜，使用在亲水体系。该超滤
膜特别适用于食品饮料、医药卫生和生物技术领域分离分子量
100-2000的物质。本发明制备出来的超滤膜具有以下特点：
(1)分离极限低——对维生素B12(分子量为1350)的截留率
大于90％。
(2)亲水性强，在低操作压力下水通量大——在0.1MPa下，
通量为80-100L/M2h。
(3)化学稳定性好——耐酸，耐碱，耐臭氧等强氧化剂，耐有
机溶剂。
以下通过具体实例对本发明作进一步的详细描述。
本发明涉及的相转化法制备超滤膜的工艺步骤见说明书附图。
亲水性聚合物为聚醋酸乙烯酯，弱溶剂为丙三醇-水溶液或乙
醇-水溶液。
(1)先将聚偏氟乙烯(PVDF)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)处理成粉
末，而后根据配比加入混合溶剂和成孔剂，在60℃左右搅拌。等聚
合物完全溶解后，继续保持温度再搅拌10分钟，形成均相制膜液。
(2)将制膜液在60℃下，静置24小时。
(3)先用丙酮将玻璃板清洗干净。制膜液采用流涎法在干净
的玻璃板上刮制出100μm左右的初生态膜，然后浸入水浴中凝胶固
化成膜。
(4)用一种弱溶剂浸泡处理制出来的超滤膜30分钟，弱溶剂
的浓度范围为60-80％。
(5)在超滤器中用0.2MPa的水对超滤膜进行预压处理后即得
到成品膜。
实施例一：
配制制膜液。将聚偏氟乙烯(PVDF)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)处理
成粉末，根据以下重量百分比加入混合溶剂和成孔剂：PVDF15％，
PVAc0.5％，成孔剂(乙酸乙酯)4.5％，DMF与DMAc混合溶剂80％。在
60℃左右搅拌。等聚合物完全溶解后，继续保持温度再搅拌10分
钟，形成透明的均相制膜液。将制膜液在60℃下，静置24小时。
制膜：先用丙酮将底板清洗干净。制膜液采用流涎法在干净的
玻璃板上刮制出初生态膜，然后浸入水浴中凝胶固化成膜。
后处理：用75％的乙醇-水溶液浸泡处理制出来的超滤膜30分
钟。在超滤器中用0.2MPa的水对超滤膜进行预压处理后即得到成品
膜。
测定性能：用超滤器在0.1MPa下测定成品膜的水通量J
(L/M2h)和对维生素B12的截留率R(％)。
实施例二：
配制制膜液：将聚偏氟乙烯(PVDF)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)处
理成粉末，根据以下重量百分比加入混合溶剂和成孔剂：
PVDF13.5％，PVAc0.7％，成孔剂(磷酸)4.8％，DMF与DMAc混合溶剂
81％。在60℃左右搅拌。等聚合物完全溶解后，继续保持温度再搅
拌10分钟，形成透明的均相制膜液。将制膜液在60℃下，静置24
小时。
制膜：先用丙酮将底板清洗干净。制膜液采用流涎法在干净的
玻璃板上刮制出初生态膜，然后浸入水浴中凝胶固化成膜。
后处理：用60％的丙三醇-水溶液浸泡处理制出来的超滤膜30分
钟。在超滤器中用0.2MPa的水对超滤膜进行预压处理后即得到成品
膜。
测定性能：用超滤器在0.1MPa下测定成品膜的水通量J
(L/M2h)和对维生素B12的截留率R(％)。
实施例三：
配制制膜液：将聚偏氟乙烯(PVDF)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)处理
成粉末，根据以下重量百分比加入混合溶剂和成孔剂：PVDF17.5％，
PVAc1％，成孔剂(丙酮)4％，DMF与DMAc混合溶剂77.5％。在60℃
左右搅拌。等聚合物完全溶解后，继续保持温度再搅拌10分钟，形
成透明的均相制膜液。将制膜液在60℃下，静置24小时。
制膜：先用丙酮将底板清洗干净。制膜液采用流涎法在干净的
玻璃板上刮制出初生态膜，然后浸入水浴中凝胶固化成膜。
后处理：用80％的乙醇-水溶液浸泡处理制出来的超滤膜30分
钟。在超滤器中用0.2MPa的水对超滤膜进行预压处理后即得到成品
膜。
测定性能：用超滤器在0.1MPa下测定成品膜的水通量J
(L/M2h)和对维生素B12的截留率R(％)。
超滤膜性能测定结果
水通量J
截留率R(％)
(L/M2h)
实施例一 92.5 91.3
实施例二 88.2 92.6
实施例三 83.6 93.0