聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的制備方法。首先將聚酰亞胺和聚醚砜、有機(jī)添加劑小分子溶解于有機(jī)溶劑中，機(jī)械攪拌并靜置后得鑄膜液，將鑄膜液傾倒在玻璃板上刮制成液膜，自然揮發(fā)后再經(jīng)凝固浴進(jìn)行相轉(zhuǎn)化過(guò)程即得。本發(fā)明的聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，純水通量高。加入丙酮等易揮發(fā)強(qiáng)極性小分子溶劑后在保證截留不降低的條件下明顯提升膜的通量，適用于超濾范圍內(nèi)較低分子量物質(zhì)的截留和回收，特別是生物醫(yī)藥方面。制備方法簡(jiǎn)單有效，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬聚醚砜膜及其制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膜分離技術(shù)是以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動(dòng)力(如壓力差、濃度差、電位差等)時(shí)，原料側(cè)組分可選擇性的透過(guò)膜，從而達(dá)到分離、提純的目的。它與傳統(tǒng)過(guò)濾不同在于，膜可以在分子范圍內(nèi)進(jìn)行分離，并且這過(guò)程是一種物理過(guò)程，不需要發(fā)生相的變化及添加助劑。膜的厚度一般為微米級(jí)，分離過(guò)程短時(shí)間即可完成，且分離效果好。同傳統(tǒng)的的分離技術(shù)相比，膜分離為單純物理變化，無(wú)二次污染，能耗低，運(yùn)行成本低。系統(tǒng)設(shè)備成套，易于操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分離。故在污水處理、食品生產(chǎn)、生物醫(yī)藥、化工生產(chǎn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
[0003]超濾過(guò)程通?？梢岳斫獬膳c膜孔大小相關(guān)的篩分過(guò)程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過(guò)濾介質(zhì)。在一定的壓力下，當(dāng)物料流過(guò)膜表面的時(shí)候，只允許水、無(wú)機(jī)鹽及小分子物質(zhì)透過(guò)膜，而阻止水中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)通過(guò)，以達(dá)到溶液的凈化，分離和濃縮的目的。
[0004]超濾膜主要用于蛋白質(zhì)、酶、激素、干擾素、疫苗等的分離、精制、脫色與濃縮，還可以用于細(xì)菌、病毒的濃縮以及熱源的去除。
[0005]許多生物醫(yī)藥合成分子，分子量從數(shù)百到數(shù)萬(wàn)，超濾膜的特點(diǎn)是截留大分子，透過(guò)小分子，進(jìn)行大分子與小分子的分離，用超濾可以對(duì)生物活性物質(zhì)和熱敏性的藥物如酶、多肽、和蛋白質(zhì)，進(jìn)行濃縮、提純和分離。在常溫下，就可以處理酶制劑，設(shè)備簡(jiǎn)單，效率高，簡(jiǎn)化了工藝，降低能耗。
[0006]目前，以聚醚砜為材料制備超濾膜主要添加包括聚乙烯吡咯烷酮或者聚乙二醇等大分子來(lái)對(duì)膜的性能進(jìn)行改進(jìn)。東華大學(xué)的趙靜等人研究了以聚醚砜(PES)為膜材料，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為添加劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑配制鑄膜液，考察了不同制膜參數(shù)對(duì)膜的影響，發(fā)現(xiàn)膜對(duì)67KDa的牛血清蛋白有很好的截留效果。吉林大學(xué)的王迎馨研究了不同分子量聚乙二醇(PEG)對(duì)聚醚砜超濾膜性能的影響，發(fā)現(xiàn)加入PEG可以提高聚醚砜超濾膜的通量，同時(shí)可以保持膜對(duì)牛血清蛋白具有較高截留率。
[0007]以上制備得到的聚醚砜超濾膜明顯的提高了膜的通量，但并未降低膜的截留分子量。
[0008]目前已經(jīng)商業(yè)化的超濾PW型膜降低了膜的截留分子量，對(duì)13KDa左右的細(xì)胞色素C有很好的篩分效果。
[0009]以上制備得到的聚醚砜超濾膜雖然降低了聚醚砜超濾膜的截留分子量，但是主要是通過(guò)界面聚合等比較復(fù)雜的步驟得到。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的制備方法，可依靠簡(jiǎn)單可行的相轉(zhuǎn)化法通過(guò)對(duì)制膜參數(shù)的調(diào)節(jié)來(lái)制備截留分子量相對(duì)來(lái)說(shuō)較小的超濾膜；該膜具有良好的機(jī)械性能，具有較好的通量及截留性能，特別的對(duì)于較低分子量的生物大分子如胰蛋白酶(分子量23kDa,英文名稱Trypsin)具有很好的篩分效
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[0011]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0012]一種聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的制備方法，具體步驟如下:
[0013]A.將聚醚砜和聚酰亞胺，有機(jī)添加劑小分子物質(zhì)，溶解于有機(jī)溶劑中得到鑄膜液，其中聚醚砜和聚酰亞胺占鑄膜液總質(zhì)量的15%?21%，有機(jī)添加劑小分子物質(zhì)占鑄膜液總質(zhì)量的0%?20%，有機(jī)溶劑占鑄膜液總質(zhì)量的59%?85% ;經(jīng)機(jī)械攪拌至鑄膜液透明均勻，在一定溫度條件下鑄膜液靜置除泡；
[0014]B.將靜置除泡后的鑄膜液傾倒在載體上刮制成液膜，自然揮發(fā)后，經(jīng)凝固浴去離子水相轉(zhuǎn)化即得聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜。
[0015]優(yōu)選步驟A中聚醚砜和聚酰亞胺的質(zhì)量比為(4?9):1。
[0016]優(yōu)選步驟A中所述的有機(jī)添加劑小分子物質(zhì)為丙酮或四氫呋喃；一般選擇易揮發(fā)、強(qiáng)極性的有機(jī)添加劑小分子物質(zhì)。
[0017]優(yōu)選步驟A中所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-批咯烷酮。
[0018]優(yōu)選步驟A中機(jī)械攪拌的速度為300?500r/min ;機(jī)械攪拌的時(shí)間為6h?12h,；靜置除泡溫度為20°C?30°C ;靜置除泡時(shí)間為8h?12h。
[0019]優(yōu)選步驟B中制備得到的聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的厚度為0.15mm?0.30mm。
[0020]優(yōu)選步驟B中的揮發(fā)時(shí)間為IOs?120s ;凝固浴去離子水相轉(zhuǎn)化的溫度控制在20°C?30°C ;相轉(zhuǎn)化的時(shí)間為24h?36h。
[0021]有益效果:
[0022]本發(fā)明在鑄膜液中加入高強(qiáng)度且適用于制備更低孔徑膜的聚酰亞胺，經(jīng)相轉(zhuǎn)化過(guò)程可制備得到具有相比于純的聚醚砜超濾膜更小分離層孔徑的膜。所得膜產(chǎn)品不僅繼承了聚醚砜聚酰亞胺的優(yōu)良機(jī)械和物理化學(xué)性能，并且可通過(guò)改變鑄膜液中總的固含量及其他條件來(lái)調(diào)節(jié)膜的通量及截留性能，特別是通過(guò)相轉(zhuǎn)化方法采用比較簡(jiǎn)單的共混方式降低了膜的截留分子量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為實(shí)施例2中15.2%固含量膜在400倍數(shù)下截面掃描電子顯微鏡照片；
[0024]圖2為實(shí)施例2中15.2%固含量膜在10000倍數(shù)下截面掃描電子顯微鏡照片；
[0025]圖3為實(shí)施例3中20%固含量膜在400倍數(shù)下截面掃描電子顯微鏡照片；
[0026]圖4為實(shí)施例3中20%固含量膜在10000倍數(shù)下截面掃描電子顯微鏡照片；
[0027]圖5為實(shí)例4-9不同揮發(fā)時(shí)間條件下膜的純水通量及膜對(duì)胰蛋白酶截留曲線圖；其中一 A一表示純水通量，一_ 一表示膜對(duì)胰蛋白酶的截留；
[0028]圖6為實(shí)例10-14不同丙酮添加量條件下膜的純水通量及膜對(duì)胰蛋白酶截留曲線圖；其中中’一*一表示純水通量，一_—表示膜對(duì)胰蛋白酶的截留?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，在闡述具體的實(shí)例之前，先對(duì)以下實(shí)例中所采用的聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的制備方法以及如何對(duì)以下實(shí)例所制得的聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜和商品化的聚醚砜超濾膜進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。
[0030]通量及截留測(cè)試統(tǒng)一用密理博Amicon攪拌式8010超濾裝置進(jìn)行，測(cè)量裝置的有效面積為4.1cm2，測(cè)量時(shí)攪拌速度為600r/min。統(tǒng)一以胰蛋白酶為截留性能表征物質(zhì)。
[0031]測(cè)試過(guò)程如下:在室溫下，將共混超濾膜放在8010裝置中于0.1MPa壓力下預(yù)壓IOmin,預(yù)壓結(jié)束后再于0.1MPa進(jìn)行通量測(cè)量,測(cè)量時(shí)間為5min。胰蛋白酶的截留測(cè)試在相同的裝置及步驟下進(jìn)行，且通量測(cè)量結(jié)束后接著進(jìn)行截留測(cè)試。
【權(quán)利要求】
1.一種聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的制備方法，具體步驟如下: A.將聚醚砜和聚酰亞胺，有機(jī)添加劑小分子物質(zhì)，溶解于有機(jī)溶劑中得到鑄膜液，其中聚醚砜和聚酰亞胺占鑄膜液總質(zhì)量的15%?21%，有機(jī)添加劑小分子物質(zhì)占鑄膜液總質(zhì)量的0%?20%，有機(jī)溶劑占鑄膜液總質(zhì)量的59%?85% ;經(jīng)機(jī)械攪拌至鑄膜液透明均勻，在一定溫度條件下鑄膜液靜置除泡； B.將靜置除泡后的鑄膜液傾倒在載體上刮制成液膜，自然揮發(fā)后，經(jīng)凝固浴去離子水相轉(zhuǎn)化即得聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟A中聚醚砜和聚酰亞胺的質(zhì)量比為(4 ?9):lo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟A中所述的有機(jī)添加劑小分子物質(zhì)為丙酮或四氫呋喃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟A中所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟A中機(jī)械攪拌的速度為300?500r/min ;機(jī)械攪拌的時(shí)間為6h?12h，；靜置除泡溫度為20°C?30°C ;靜置除泡時(shí)間為8h ?12h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟B中制備得到的聚醚砜聚酰亞胺共混超濾膜的厚度為0.15mm?0.30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟B中的揮發(fā)時(shí)間為IOs?120s；凝固浴去離子水相轉(zhuǎn)化的溫度控制在20°C?30°C，相轉(zhuǎn)化的時(shí)間為24h?36h。
【文檔編號(hào)】B01D69/08GK103846016SQ201410085885
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】汪勇, 石林海, 汪朝暉, 范益群, 邢衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)