技术应用科学大众·Popular Science2019年3月超滤膜亲水改性技术研究概况 国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心 李正杰
摘 要：亲水改性是超滤膜使用中的热点问题，通过改性可以使其具有更好的抗污染能力和更高的过滤通量，从而适用于更广泛的用途，文章对几种典型的改性方法进行了概述，并结合专利公开的技术信息进行了介绍，有助于增进超滤膜亲水改性领域的从业人员对亲水改性研究进展的了解。
关键词：超滤膜；亲水改性；专利技术
1 前言
目前，超滤膜的研究热点之一是提高膜的亲水性[1]。膜的亲水性差时更容易吸附油脂、蛋白质等有机物[2]，导致膜的过滤通量降低，增加了清洗或者更换的频率，使其在水处理领域中的应用受阻，而提高亲水性则可以提高膜材料的抗污染性，使膜的渗透性、抗污染性和稳定性均得到较好的改善，对大大拓展其应用范围具有重要意义。 2 亲水改性方法
目前超滤膜的亲水改性方向主要有接枝/表面改性[3]、不同聚合物共混、有机—无机共混，下面将结合专利对以上改性方式中比较典型的改性方法进行介绍。 2.1 接枝/表面改性方法
2002年，公开号为C N1509804A的专利申请中，在国内首次提出通过交联剂在偏氟乙烯膜表面上键接亲水性材料来提高膜的亲水性和抗污染性。2011年，公开号为C N102423645A的专利申请中，使用原子层沉积技术在PT FE分离膜孔道表面连续沉积氧化物薄层，实现了对分离膜孔径和表面性质的精密调控。2015年，公开号为CN105107391A的专利申请中，提出了一种双改性Al2O3/PVDF 杂化膜及其制备方法，通过对纳米Al2O3进行分子接枝改性，形成酸性联合位点，同时对PVDF碱性接枝改性；再通过过氧化苯甲酰的引发作用使无机物Al2O3与有机物PVDF以化学键结合，大大提高了杂化膜的亲水性和膜抗污染能力。2017年，公开号为CN106823865A的专利申请提出了紫外灯下引发接枝提高亲水性的方法。
2.2 不同的聚合物共混
2002年，公开号为CN1413761A的专利申请中提出，聚砜—壳聚糖复合非对称超滤膜的制备方法。以氯甲基化聚砜为基材，通过相转化法制备聚砜非对称超滤膜，经过水解活化，直接或间接与壳聚糖酸性溶液反应，偶合壳聚糖，形成聚砜—壳聚糖复合非对称膜，具有良好的亲水性，可广泛应用于亲和超滤。2005年，公开号为CN1654113A的专利申请中，利用一些表面能较高的亲水性物质与聚乙烯熔融共混，并通过熔融纺丝—拉伸技术制备聚乙烯中空纤维微孔膜。所制备的聚乙烯中空纤维微孔膜的特点是膜的疏水性获得改善，接触角下降≥20°。2015年，公开号为C N105032220A的专利申请中，以聚砜为成膜
基材，以含亲水性嵌段的聚砜基嵌段共聚物为共混材料，采用相转化法制备聚砜超滤膜，然后在成膜溶剂的水稀释溶液中进行热处理，获得高性能的聚砜超滤膜。制备的聚砜超滤膜，在维持高截留率的前提下，通量大幅提高，且具有永久亲水特性，抗污染能力强。
2.3 无机物与聚合物共混
2003年，公开号为CN1478590A的专利申请中，提出了一种将纳米Al2O3·SiO2复合物细粉均匀分散到聚砜中制备出具有中间相结构的复合膜的方法，以包括纳米复合金属氧化物和聚砜为原料，经过包括聚砜溶解、纳米金属氧化物前处理和分散、聚砜溶胶和纳米复合金属氧化物溶液的混合、中间相的形成和成膜、溶剂浸出和膜的后处理过程制得具有中间相结构的复合膜，利用表面酸性强、亲水性强的复合金属氧化物A l2O3·SiO2纳米级细粉改善了膜的亲水性。
2016年，公开号为C N106693721A的专利申请中，提出了一种聚合物/二氧化硅微纳米颗粒有序多孔复合膜及其制备方法，将聚合物和二氧化硅的前驱体溶于有机溶剂中并混匀，得到聚合物和二氧化硅前驱体的混合溶液，将所述混合溶液置于基底材料表面，让潮湿的气流持续通过上述混合溶液的表面，待有机溶剂挥发完毕后，在基底材料表面得到聚合物/二氧化硅微纳米颗粒有序多孔复合膜。2019年，公开号为C N109289558A的专利申请中，通过添加少量的纳米氧化铝等纳米无机粒子，使制得的超滤膜的水通量及截留率在不变甚至提升的前提下改善膜的亲水性能，提升抗污染能力，延长使用寿命。
3 结语
在超滤膜领域，良好的亲水性是其在工业应用中的一项重要的性能需求，而目前许多力学性能、化学性能优异的膜材料，例如聚偏氟乙烯、聚砜等，具有较强的疏水性，成为限制这些膜在水处理应用中的瓶颈。因此，亲水改性成为当前该领域重要且持续的研究方向之一。无论是表面接枝改性还是共混改性，均有了一定的技术积累，亲水改性工艺不断向提高性能、简化步骤和降低成本的方向发展。
[参考文献]
[1]任松洁，林伟青.聚氯乙烯超滤膜的改性研究进展[J].广州化工，2018（46）：35-36.
[2]董声雄，洪俊明.聚偏氟乙烯超滤膜的制备及亲水改性[J].福州大学学报（自然科学版），1998（26）：119-122.
[3]吕少丽，王红军，徐又一，等.聚醚砜超滤膜的亲水化改性研究进展[J].膜科学与技术，2005（25）：80-84.
作者简介：李正杰（1985—），男，汉族，河南新乡人，助理研究员，
硕士；研究方向：化工领域专利审查。
- 45 -
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议