醋酸纤维素复合钛微孔体超滤膜的制备.pdf

本发明涉及一种醋酸纤维素和钛微孔体复合制备超滤膜的工艺。
    现有常规制备超滤膜采用加拿大学者S·索里拉金等1960年提出的方法，即通过铸膜液配制、刮膜、蒸发、凝胶及热处理制得表面具有微细孔而底层为孔径渐次增大的疏松层的所谓不对称膜。由于超滤系加压操作，为保证超滤膜不破裂，现今常将超滤膜直接刮制或附着在微孔塑料烧结材料上，以塑料微孔体承压。上述方法制成的超滤膜，膜本身厚度一般为100微米左右，而其疏松层厚度占总厚度的90%左右，在超滤加压操作时，疏松层厚度增大，使得膜易被压实、通量小，且不耐高速流体冲刷，易撕裂剥离，从而减短寿命。塑料微孔体虽然可起支撑作用，但由于本身在超滤操作中可能释放出一些游离成份，是医药、生化、食品工业应用超滤操作的一个阻碍。

    本发明的目的在于制备一种保有有效膜表面而将疏松层尽量减薄，代之以不变形的刚性微孔体的复合超滤膜，使得超滤阻力减低、膜的抗压实性能提高，从而使得流体通量增大，膜寿命延长，同时采用特殊无污染的微孔支撑材料，扩大超滤技术的应用范围。为达到上述之目地，本发明配制了一种高溶剂比，有添加剂成份的多组分铸膜液，用水平旋转法将铸膜液刮制在刚性钛微孔体上。

    本发明的详细内容是：本发明配制的铸膜液是由二醋酸纤维素、丙酮、甲酰胺、添加剂所组成，其配比为：二醋酸纤维素与甲酰胺重量比为1∶3.2-6.5，二醋酸纤维素与丙酮重量比为1∶8.2-15，二醋酸纤维素与添加剂重量比为1∶0.012-0.12。特别是该配比中的丙酮量较通常膜的丙酮量大，并有添加剂组份，其添加剂组份为ZnCl2、CuCl2的盐溶液，为了增加膜的抗压实性能，提高膜的透水通量且延长膜寿命，在研制上述配方后，本发明选用具有多孔的刚性增塑剂压微孔钛板或粉末轨制的微孔钛管为铸膜液的复合体，其目的是将铸膜液刮制在该钛微孔体上。

    将铸膜液复合于钛微孔体上之前，首先用溶剂对钛微孔体进行处理，即用丙酮溶液将钛微孔体清洗、烘干。将铸膜液各组份按前述比例配制。烘干完的钛管与刮膜器联接，水平放置，将带有双环形刮刀，且贮有铸膜液的料槽套装在钛管外表面，双环形刮刀与钛管外表面呈环性接触，然后刮膜器带动钛管旋转，同时，将料槽从钛管一端匀速移向另一端，至此，将铸膜液均匀刮制在微孔钛管上。由于双环形刮刀内径尺寸可人为调节且铸膜中溶剂丙酮量大在水平旋转刮制中，刮制的膜面在钛管上匀一连续，并渗延于微孔钛管表层钛粒间的孔隙中，故增加了膜的比表面积，又将膜表层与刚性微孔钛管复合于一体，微孔钛管外表膜的有效簿层仍保留，但疏松层几乎被钢性钛微孔体所代替。

    刮膜完毕，将钛微孔复合膜进行工艺处理，即进行蒸发;其空间温度25℃-40℃，相对湿度65%，蒸发时间30-120秒。然后再凝胶，其凝胶介质为蒸馏水，温度15-25℃，凝胶1-2小时。（低压膜的介质用乙醇水溶液，浓度2-8M，时间10-60分钟）。当膜孔径小于0.2微米时，用自来水进行热处理，温度30-50℃，时间10-30分钟。此即完成整个制膜工艺。同样，也可用上述铸膜液在钛微孔板上成膜，微孔钛板置于水平旋转台上，边旋转边加铸膜液。铸膜液在旋转的微孔钛板上流延，到覆盖整个板面为止，然后，经蒸发、凝胶、热处理（其条件与微孔钛管相同）完成整个制膜工艺。

    由于钛微孔体自身寿命很长，本方法制成的复合膜在使用后期，可进行废膜溶除，即用丙酮浸泡寿命到期的膜管。再采用超声波振荡溶除，微孔钛材烘干后，可沿用以上方法刮制新膜，重复使用，从而降低生产成本。

    由以上方法制得的复合超滤膜，在钛微孔体表面只有有效表面层，普通膜的大孔疏松层被钛微孔体所代替，膜本身厚度仅为5-10微米，因而在加压分离时既可保证分离特征，又提高了膜的抗压实性能，使通量增加，提高了单位膜面积的生产能力。又膜与钛微孔体复合成一整体，从而提高了膜的机械强度，延长了膜寿命，而钛微孔体可重复使用，降低了生产成本，又因采用钛微孔体，钛微孔体本身具有良好的化学稳定性，扩大了膜的使用范围，更适合于医药、食品、生化、化工生产。用上述方法制得的复合膜在试验中表明，用于印染工业在4kg/cm2操作压力下对士林一分散染料分离截留率为99%，透水量2.5M3/M2·日处理丹参注射液后，6个月其澄明度符合药典要求，对碑酒进行精制，其浊度及菌检均符合要求，故可用于全鲜碑酒的生产。