一种醋酸纤维素超滤膜共混改性方法
【专利摘要】本发明涉及一种聚偏氟乙烯超滤膜改性方法，用以改善膜的抗污染性能。采用醋酸纤维素为膜材料，通过添加亲水性纳米颗粒来改变膜亲水性，完成对醋酸纤维素膜的共混改性。本发明操作简单，有效的提高与基体的界面粘结，使应力更好地传递给无机粒子，提高复合膜的渗透性，同时增加膜的柔韧性和使用寿命，降低成本，并保持了超滤膜的截留性能。所制得的超滤膜亲水性明显改善，抗污染能力显著提高。
【专利说明】一种醋酸纤维素超滤膜共混改性方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水处理用膜材料的改性方法，具体地说是一种新型的醋酸纤维素通量大、抗污染和易稳定超滤膜共混改性方法。
【背景技术】
[0002]超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过；留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。由于具有无相分离、操作简单、能耗低、处理效果好等优点，在食品工业，生物制药，水处理等工业领域得到广泛应用。但由于现有超滤膜在水处理中通量小、易污染、稳定性差的缺点，限制了超滤的进一步广泛应用。
[0003]醋酸纤维素(CA)是目前广泛应用的膜分离材料，具有选择性高、制膜工艺简单、成膜性能良好、透水量大等优点，但其抗压实性和机械强度较差。采用无机纳米粒子作为增强相，使其均匀分散在有机主体相中，可以提高与基体的界面粘结，使应力更好地传递给无机粒子，提高复合膜的渗透性，同时增加膜的柔韧性和使用寿命，降低成本。
[0004]共混改性是用机械方法将疏水性高分子聚合物与其他亲水性材料在软化或熔融状态下混合，形成表面能高的高分子混合物，以提高疏水聚合物的亲水性。将具有很好相溶性的醋酸纤维与羧基化的聚磺砜混合(质量比为3: I)制得超滤膜，其亲水性、通量都得到了明显的改善。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为了解决现有超滤膜通量小、易污染、稳定性差的缺点，特别是醋酸纤维素膜抗压实性和机械强度较差，通过与无机纳米颗粒的共混改性，进一步提高超滤膜的抗污染性，增加了膜通量，提高了膜的抗压实性和机械强度。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007](I)聚合物溶解:将一定质量的CA和无机纳米颗粒(占1%?3% )，置于烧杯中；同时称取一定质量的DMF和丙酮(溶解剂占60%?80% )溶剂，加入烧杯中。25°C下开启磁力搅拌机进行低速搅拌，待其完全溶解后停止搅拌。超声分散Ih后得到均匀分散的、含一定比例无机纳米颗粒的制膜液。静止放置进行脱泡，得到均匀无泡的制膜液。
[0008](2)刮膜:将脱泡后的制膜液流延至干净的玻璃板表面，用刮膜器将其刮至一定厚度，可以用I μ m的薄纸片置于玻璃板两端控制膜的厚度。
[0009](3)成膜:将刮好膜的玻璃板浸入不同温度的去离子水中，采用相转化法制膜。
[0010]在相同温度下，与未加入纳米SiO2粒子的CA制膜液相比，CA/无机纳米颗粒制膜液的黏度增加；无机纳米颗粒粒子的加入只是单纯作为一种或几种无机添加剂存在于CA的有机体系中，未与其他化学组分发生较大的化学反应；纳米SiO2的加入，使膜的孔隙率提高，膜表面的微孔数增加。因此，无机纳米SiO2颗粒可以作为一种添加剂有效改善CA膜的结构。【具体实施方式】
[0011]本发明技术方案不局限于以下所列实施例，还包括各【具体实施方式】间的任意组
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[0012]实施例1:
[0013]在醋酸纤维素(CA)基料中添加纳米二氧化钛(TiO2)粒子，其中平均粒径IOnmjlJ用相分离法制备了无机-有机纳米复合CA超滤膜，测定膜的孔隙率、孔径分布、渗透性能以及膜表面的电镜扫描(SEM)。结果表明:在不引起纳米粒子团聚的前提下，在CA中添加量分别为4% (质量分数)的TiO2，成膜后孔隙率均可达到78.6%以上，纯水的透水量可分别达到 547L/ (m2.h)。
[0014]实施例2
[0015]以纳米二氧化硅(SiO2)为添加剂，其平均粒径13nm，丙酮和N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)为共溶剂，使用相转化法制备了醋酸纤维素(CA)/纳米SiO2复合超滤膜。测定膜的孔隙率、孔径分布、渗透性能以及用扫描电镜(SEM)观察了制备的CA及CA/Si02复合超滤膜的表面结构。
[0016]结果表明，纳米SiO2的加入可以使制膜液的黏度增大，膜孔隙率增加到80.3%，随着孔隙率增加，孔隙分布变窄，无机粒子的添加会增强膜的亲水性，使得膜渗透性能进一步增强。
【权利要求】
1.一种醋酸纤维素超滤膜共混改性方法，其特征在于:以有机膜材料(聚合物)和亲水性无机纳米颗粒溶解于良性溶剂和添加剂中，将其混合均匀，刮膜得成品。
2.按照权利要求1所述的超滤膜改性方法，其特征在于:所述亲水性无机纳米颗粒为Al2O3' Si02、Ti02、Fe3O4' ZnO, CaCO3 中的一种或者是几种。
3.按照权利要求2所述的超滤膜改性方法，其特征在于:所述亲水性无机纳米颗粒粒径大小为IOnm?30nm。
4.按照权利要求1所述的超滤膜改性方法，其特征在于:所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，丙酮；所述的添加剂为羧基化的聚磺砜。
【文档编号】B01D67/00GK103785300SQ201210428041
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2012年11月1日
【发明者】徐树来, 左金龙 申请人:哈尔滨龙利德食品科技开发有限公司, 徐树来, 左金龙