膜致孔剂/

用PVP作为致孔剂制造的膜具有化学性质稳定性;能有效地控制膜孔径和孔的分布,增加膜孔的密度提高膜的渗透性,改善膜表面的亲水性,良好的生物相容性,因此PVP中不但广泛应用于水处理膜,而且是血透析膜的主要原料。

在用各种不同的高分子如PVDF(聚偏氟乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PES(聚醚砜)、PSU(聚砜)材料制备超滤、纳滤膜、血液透析膜的工艺中,各种不同分子量PVP被用作致孔剂或改性剂,从而得到具有各种不同分离精度,不同适应性能的膜分离材料,广泛应用于海水淡化、水处理、产品的浓缩和提纯和尿尿毒症患者的的血液透析中。

PVP作为致孔剂时,其分子量分布的宽窄,直接影响到致孔效果。PVP分子量分布的越窄,越能形成大小均一的孔径,在改善膜通量、提留率以及膜强度方面,会有显著的提升。

一般在生产水处理膜时,用K17、K30等作为致孔剂,而在生产血透膜时,用K85、K90作为致孔剂。


膜孔分类和制膜方法

膜致孔剂

  • 膜按孔径分,有微滤、超滤、反渗透、渗析膜、渗透气化膜、气体分离膜与离子分离膜等。其中微滤与超滤的机理为筛分机理,其它为溶解扩散机理。按结构可分为对称膜与非对称膜两种。
  • 制膜方法,目前主要有相转化法、熔融拉伸法、径迹蚀刻法和无机膜的烧结法等。
  • 相转化法是制备微滤和超滤膜最广泛的一种方法。相转化法,就是配制一定组成的均相的聚合物溶液,通过一定的物理方法改变溶液的热力学状态,使其从均相的聚合物溶液发生相分离,最终转变为一个三维大分子网络式凝胶结构。这种三维网络状大分子凝胶即构成分离膜。
  • 相转化法根据改变溶液热力学性质不同,可分为溶剂蒸发相转化法、热致相转化法、气相沉积相转化法和浸入沉淀相转化法。其中浸入沉淀相转化法制备工艺最简单,也能更好的调节膜的性能和结构,是制备超滤和微滤最广泛的一种方法。其中超滤膜的膜截留分子量为1000-100000。

工艺和要素

膜致孔剂

  • 铸膜液的组成、制膜条件、凝胶浴温度及组成、成孔剂的组成这四方面共同影响膜的性能,主要体现在传质速度上。其中成孔剂影响的是铸液膜体系的分相热力学和传质动力学,从而影响成膜过程,改变膜结构。
  • PVP作成孔剂时,会在膜的表面富集,当膜的表面和水接触时,PVP就会溶解于水,形成非溶剂进入膜内部的通道,而这些点构成指状孔的生长点,在随后的过程中向膜母体增长形成指状孔。最终聚合物浓相成膜,聚合物稀相被洗脱PVP。PVP的添加比例一般在2-5 wt %(该区间不固定,要根据具体的制膜条件来定)。添加量增高,会增加膜孔隙率,但降低了膜的强度和疏水性,会影响膜的使用性能。
  • 不同的膜及工艺使用的溶剂也有不同,成膜溶剂有DMF、DMAC、NMP、DEF。

TOP