一種電濾膜及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明為一種電濾膜及其制備方法和應(yīng)用，屬于膜分離【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種能抑制濃差極化和膜污染的電濾膜。該膜用浸沉凝膠相轉(zhuǎn)化法制作，并在制膜過(guò)程中加入導(dǎo)電材料使膜具有導(dǎo)電性。電濾膜在實(shí)際應(yīng)用中可接電源單電極或雙電極，接電源單電極時(shí)膜面帶有電荷通過(guò)Donnan效應(yīng)和靜電排斥作用起到抑制濃差極化和膜污染的作用；在電濾膜膜面附近放置接相反電極的電極使膜面與電極之間形成電場(chǎng)，在電場(chǎng)的作用下，接電源單電極電濾膜對(duì)濃差極化和膜污染的抑制作用得到強(qiáng)化。接電源雙電極時(shí)，電濾膜膜面有通電流通過(guò)，形成電磁場(chǎng)，帶電微粒和膠體在電磁場(chǎng)的作用下遠(yuǎn)離膜面，起到抑制濃差極化的作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電濾膜及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于膜分離【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種能抑制濃差極化和膜污染的電濾膜及其應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]膜分離技術(shù)是一種以壓差為動(dòng)力的綠色分離技術(shù)，具有回收率高、無(wú)相分離、操作簡(jiǎn)便、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，近40年來(lái)迅速發(fā)展，在生物、食品、能源、醫(yī)藥、化工、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。盡管膜分離技術(shù)具有傳統(tǒng)分離技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但依然存在一些缺陷。濃差極化和膜污染是膜分離過(guò)程中最常見(jiàn)的問(wèn)題，對(duì)膜的分離效果影響極大。膜分離過(guò)程中溶質(zhì)或膠體被截留并積累在膜高壓側(cè)表面形成濃差極化現(xiàn)象，影響濾膜的分離性能；沉淀在表面的溶質(zhì)或膠體會(huì)堵塞膜孔造成濾膜污染，導(dǎo)致膜的滲透通量逐漸下降，甚至完全消失。
[0003]目前，針對(duì)濃差極化和膜污染問(wèn)題已經(jīng)發(fā)展出了多種方法，其中在膜的兩側(cè)提供外加電場(chǎng)能有效抑制濃差極化和膜污染。由于溶質(zhì)和膠體在極性溶液中通常會(huì)帶有表面電荷，存在外加電場(chǎng)時(shí)，溶質(zhì)或膠體在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電泳效應(yīng)或因靜電排斥而遠(yuǎn)離膜面從而抑制濃差極化和膜的污染。中國(guó)專(zhuān)利CN101596406B公開(kāi)了一種利用外加電場(chǎng)和大孔徑過(guò)濾膜相結(jié)合的方法同時(shí)實(shí)現(xiàn)高通量和截留率。該方法的特征是:在膜過(guò)濾過(guò)程中，溶質(zhì)分子和微粒在外加電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生背離膜面的運(yùn)動(dòng)而截留在膜分離側(cè)，溶劑分子在壓力驅(qū)動(dòng)下快速透過(guò)膜。該法的分離過(guò)程要求過(guò)濾膜和電場(chǎng)力的共同作用，能抑制濃差極化和膜污染，實(shí)現(xiàn)高通量和截留率。然而，由于溶質(zhì)和膠體帶有的電荷是固定的，當(dāng)被截留物中存在兩種不同電荷的溶質(zhì)和膠體時(shí)，外加電場(chǎng)只能抑制帶特定電荷溶質(zhì)和膠體的濃差極化效應(yīng)，而對(duì)帶相反電荷的溶劑和膠體確實(shí)促進(jìn)濃差極化的發(fā)生。
[0004]此外，濾膜表面存在著固定電荷的荷電膜也能抑制膜污染。荷電膜的過(guò)濾機(jī)理除了物理篩分外還具有Donnan效應(yīng)，具有吸附排斥分離性能。借助于荷電排斥作用可降低膜的污染，使膜界面處形成的凝膠層變得疏松，保證膜的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。但荷電膜也存在一些不足:首先，荷電膜膜表面存在著的電荷是固定的，只適用于截留帶相應(yīng)電荷的溶質(zhì)和膠體；其次，雖然借助于荷電排斥作用可以降低膜的污染，但荷電膜表面的電荷量較小，不能有效抑制濃差極化效應(yīng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電濾膜，該膜是由聚合物和導(dǎo)電材料通過(guò)浸沉凝膠相轉(zhuǎn)化法制作而成的一種具有導(dǎo)電性的濾膜，外接電源后該膜具有抑制濃差極化和膜污染的作用。
[0006]本發(fā)明中所述聚合物為聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚氯乙烯中的一種。
[0007]所述導(dǎo)電材料是直徑為1(Γ200μπι、比電阻小于1(Γ5Ω.cm的金屬細(xì)絲或?qū)щ娎w維絲，導(dǎo)電材料以0.5-5mm的間距設(shè)置在聚合物中。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供電濾膜的制備方法，具體步驟如下:
(1)在5(T95°C下將聚合物、溶劑、添加劑混合攪拌4h以上，待完全溶解后經(jīng)壓濾并靜置脫泡15?30h，制得鑄膜液，其中按組合物總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)，聚合物、溶劑、添加劑的添加量分別為12?25%、65?85%、1?10% ；
(2)將導(dǎo)電材料均勻的布置在固定有無(wú)紡布的玻璃板上，導(dǎo)電材料之間的距離為
0.5^5mm ;通電流使用時(shí)，要求相鄰導(dǎo)電材料中的電流方向相同；對(duì)其他使用方式?jīng)]有特定要求。
[0009](3)將步驟(I)得到的鑄膜液以流延法在布置有導(dǎo)電材料的無(wú)紡布上刮制成厚度為10(Γ500μπι的液膜，并留出接電源的端點(diǎn)，靜置0.5?lOmin，使溶劑蒸發(fā)；
(4)使步驟(3)得到的液膜放入-5?10°C冷浸液中冷浸f2h，使膜凝膠化成型，然后從無(wú)紡布上取下成型膜，最后在6(T90°C熱水中處理l(T60min，即得到電濾膜。
[0010]其中，步驟(I)的溶劑是二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種；添加劑是甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮等中的一種。
[0011]步驟(4)的冷浸液為水、0.1mol/LNaCI溶液中的一種。
[0012]在步驟(4)的冷浸過(guò)程中，浴中冷浸液向膜內(nèi)擴(kuò)散，同時(shí)膜中的溶劑向外擴(kuò)散。溶劑外擴(kuò)散速率大于冷浸液內(nèi)擴(kuò)散速率，膜面上聚合物濃度增大，表面形成高濃度聚合物致密層；致密層使溶劑外擴(kuò)散速率下降，膜液內(nèi)聚合物濃度低，形成多孔支撐層。
[0013]根據(jù)上述步驟制作出的電濾膜為非對(duì)稱(chēng)膜，即由一層很薄的致密表面(功能層)和一個(gè)置于其下的多孔支撐層構(gòu)成，導(dǎo)電介質(zhì)嵌于多孔支撐層中，如圖1所示。功能層是膜分離中真正有選擇性的柵欄，基本上決定了膜的分離性能；多孔支撐層只是起著對(duì)功能層的支持作用。因此在不通電的情況下導(dǎo)電介質(zhì)的存在基本不影響膜的分離性能。
[0014]電濾膜的使用方式有如下幾種:1)接電源單電極，使膜面帶電荷；2)接電源單電極的同時(shí)，在電濾膜膜面附近放置與其接的電極相反的單電極，使膜面和電極之間形成電場(chǎng)；3)接電源雙電極，使膜面有電流通過(guò)，形成電磁場(chǎng)。
[0015]電濾膜在實(shí)際應(yīng)用中可接電源單電極或雙電極，對(duì)濃差極化和膜污染都有較好的抑制作用，具體的機(jī)理如下:
(I)接電源單電極
電濾膜接適當(dāng)?shù)碾娫磫螛O，使膜面帶有與被截留物質(zhì)電荷性相同的電荷，在膜分離過(guò)程中除了物理篩分外還具有Donnan效應(yīng)，具有吸附排斥分離性能。借助于荷電排斥作用可使膜界面處形成的凝膠層變得疏松，從而避免被處理物料中的微粒、膠體或溶質(zhì)大分子在膜表面或膜孔內(nèi)吸附，降低膜的污染，保證膜的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
[0016]在電濾膜膜面附近放置與接的電極相反的單電極后，使膜面與電極之間形成電場(chǎng)，微粒、膠體或溶質(zhì)大分子在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電泳效應(yīng)或因靜電排斥遠(yuǎn)離膜面從而抑制了濃差極化的形成。
[0017]該應(yīng)用方案的特點(diǎn)是:1)抑制濃差極化和膜污染。帶電微粒和膠體在電場(chǎng)的作用下遠(yuǎn)離膜面，有效抑制了濃差極化的發(fā)生；膜表面的荷電排斥作用能降低濾膜的污染；2)濾液快速通過(guò)，濾液在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電滲效應(yīng)，加速通過(guò)濾膜使透過(guò)率增加；3)在一定范圍內(nèi)對(duì)截留分子量進(jìn)行調(diào)整，電場(chǎng)使電微粒和膠體原理膜面，也是一種截留方式，增加電壓能強(qiáng)化這種效果，使得截留分子量變?。?)具有消毒作用，電濾膜表面會(huì)電解水產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，起到消毒的作用。
[0018](2)接電源雙電極
電濾膜與電源雙電極接通時(shí)，膜里有電流通過(guò)，由于電流的磁效應(yīng)，導(dǎo)電材料周?chē)纬森h(huán)形電磁場(chǎng)，被處理物料中的帶電微粒和膠體受這些磁場(chǎng)的影響而遠(yuǎn)離膜面，有效抑制了濃差極化和膜污染。為了便于分析這些磁場(chǎng)對(duì)帶電微粒和膠體的作用，我們把存在電濾膜上的磁場(chǎng)分解為與膜面平行和垂直的兩個(gè)分磁場(chǎng)，分別進(jìn)行分析。
[0019]對(duì)于與膜面平行的分磁場(chǎng)，由于相鄰導(dǎo)電材料中通過(guò)的電流方向相同，所有導(dǎo)電材料產(chǎn)生的分磁場(chǎng)方向是相同，而且越靠近膜面磁場(chǎng)強(qiáng)度越大。當(dāng)帶正電微粒接近濾膜時(shí)，帶電微粒受到洛倫茲力F1的作用，朝著F1方向偏移，如圖3a所示；帶電微粒偏移后會(huì)有V2方向的分速度，此時(shí)帶電微粒受到的一部分洛倫茲力為F2，如圖3b所示。當(dāng)帶電微粒運(yùn)動(dòng)方向與膜面平行時(shí)，開(kāi)始朝著遠(yuǎn)離膜面的方向移動(dòng)，由于越靠近膜面磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，此時(shí)帶電微粒所受的洛倫茲力最大，而且隨著帶電微粒的移動(dòng)洛倫茲力越來(lái)越小，磁場(chǎng)對(duì)其影響逐漸減小而使其遠(yuǎn)離膜面。帶電微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3c所示。對(duì)于帶負(fù)電的微?；蚰z體，其在水平方向的移動(dòng)軌跡與正電荷相反，但在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)軌跡與帶正電荷的微粒一致。在這個(gè)過(guò)程中，帶電微?；蚰z體受到洛倫茲力的作用而遠(yuǎn)離膜表面，有效抑制了濃差極化的出現(xiàn)。
[0020]對(duì)于與膜面垂直的磁場(chǎng)，相鄰導(dǎo)電材料產(chǎn)生的分磁場(chǎng)方向相反，對(duì)帶電微?；蚰z體的洛倫茲力與膜面平行，但方向相反。因而，帶電微?；蚰z體運(yùn)動(dòng)時(shí)連續(xù)受到兩個(gè)方向相反的洛倫茲力，起到一個(gè)類(lèi)似于攪拌的作用，使微粒和膠體不容易沉積在電濾膜表面，減緩膜表面凝膠層形成的速度，降低膜污染。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1)抑制濃差極化和膜污染，在電流磁效應(yīng)的作用下，帶電顆粒不能接近和沉積在膜表面，從而有效抑制了濃差極化和膜污染。2)濾液快速通過(guò)，由于分子具有電偶磁矩，通過(guò)電濾膜時(shí)，受電磁場(chǎng)力作用，在通過(guò)膜孔時(shí)不斷翻轉(zhuǎn)，使透過(guò)率增加。3)在一定范圍內(nèi)對(duì)截留分子量進(jìn)行調(diào)整，電磁場(chǎng)使帶電微粒和膠體遠(yuǎn)離膜面，也是一種截留方式，增大通過(guò)濾膜的電流能強(qiáng)化這種效果，使得截留分子量變小。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明電濾膜截面示意圖，圖中1-電濾膜，2-導(dǎo)電材料，3-多孔支撐層，
4-功能層；
圖2為本發(fā)明導(dǎo)電材料的布置形狀示意圖；
圖3為本發(fā)明電濾膜分離過(guò)程中帶正電顆粒受力及運(yùn)動(dòng)示意圖，其中a圖為帶正電顆粒在位置I的受力示意圖；b圖為帶電顆粒在位置2的受力示意圖；c圖為帶正電顆粒在運(yùn)動(dòng)路徑圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限與所述內(nèi)容。
[0024]實(shí)施例1:本電濾膜由雙酚A型聚砜(PSF)和銅絲(直徑:30μπι ;比電阻:1.75Χ10_8Ω.cm)采用浸沉凝膠相轉(zhuǎn)化法制作而成，銅絲以Imm的間距布置，在本實(shí)施例中，該電濾膜接單電極，用于對(duì)右旋糖苷硫酸酯進(jìn)行過(guò)濾。
[0025]上述電濾膜的制備方法如下:
(1)在80°C下將雙酚A型聚砜、二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮置于反應(yīng)釜中混合攪拌4h至完全溶解，經(jīng)壓濾并靜置脫泡24h，制得鑄膜液，其中按組合物總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)，聚合物、溶劑、添加劑的添加量分別為21%、77%、2% ；
(2)將銅絲均勻的布置在固定有無(wú)紡布的玻璃板上，相鄰銅絲的距離為1mm，布置方式見(jiàn)圖2b所示；
(3)將步驟(I)得到的鑄膜液以流延法在布置有銅絲的無(wú)紡布上刮制成厚度為200μ m的液膜，靜置2min，使溶劑蒸發(fā)；
(4)使步驟(3)得到的液膜放入5°C的0.1mol/LNaCI溶液中冷浸lh，使膜凝膠化成型，然后從無(wú)紡布上取下成型膜，最后在60°C熱水中處理30min，即得到電濾膜；并將該膜接單電極用于右旋糖苷硫酸酯的過(guò)濾；
經(jīng)過(guò)測(cè)定，制備好的電濾膜的截留分子量為20100D，右旋糖苷硫酸酯分子表面帶負(fù)電，分子量小于10000 ;將電濾膜接電源負(fù)極，并將質(zhì)量百分比濃度為0.2%的右旋糖苷硫酸酯溶液在0.35MPa條件下進(jìn)行過(guò)濾，并逐漸增加外接電壓的大小，電濾膜在不同電壓下對(duì)右旋糖苷硫酸酯截留率的變化如表I所示；
表I不同電壓下右旋糖苷硫酸酯的截留率電壓 AfOOIO23
截留率％858688929596
比較不同電壓下右旋糖苷硫酸酯的截留率，電壓增大到2V的過(guò)程中，右旋糖苷硫酸酯的截留率增加了 11.7% ;比較過(guò)濾前后膜水通量由20.5ml/cm2h降到18.0ml/cm2h，膜通量衰減為12.2%，具有較好的抗污效果。因此，右旋糖苷硫酸酯截留率的增加不是因?yàn)殡姙V膜被污染而引起的，其主要影響因素是電濾膜膜面上的負(fù)電荷；說(shuō)明接單電極時(shí)電濾膜對(duì)右旋糖苷硫酸酯的過(guò)濾能提高截留率，同時(shí)能抑制膜的污染。
[0026]實(shí)施例2:本電濾膜由聚丙烯腈(PAN)和鎢絲(直徑:20 μ m ;比電阻:
5.4X 10_8Ω ^m)采用浸沉凝膠相轉(zhuǎn)化法制作而成，鎢絲以5mm的間距布置，在本實(shí)施例中，該電濾膜接單電極，且在電濾膜膜面附近放置相反電極，對(duì)右旋糖苷硫酸酯進(jìn)行過(guò)濾。
[0027]上述電濾膜的制備方法如下:
(1)在70°C條件下將聚丙烯腈、N-甲基吡咯烷酮和二甲基乙酰胺置于反應(yīng)釜中混合攪拌約5h至完全溶解，經(jīng)壓濾后靜置脫泡30h得到鑄膜液，其中按組合物總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)，聚合物、溶劑、添加劑的添加量分別為19%、78%、3% ；
(2)將鎢絲均勻的布置在固定有無(wú)紡絲布的玻璃板上，相鄰鎢絲的距離為5mm，布置方式見(jiàn)圖2c所示；
(3)將步驟(I)得到的鑄膜液以流延法在布置有鎢絲的無(wú)紡布上刮制成300μ m后的液膜，靜置5min，使溶劑蒸發(fā)；
(4)將步驟(3)得到的液膜放入-5°C的0.1mol/LNaCI溶液中冷浸1.5h，使膜凝膠化成型，并從無(wú)紡布上取下，最后在70°C的熱水中處理20min得到電濾膜。
[0028]經(jīng)過(guò)測(cè)定，制備好的電濾膜的截留分子量為20000D，右旋糖苷硫酸酯分子表面帶負(fù)點(diǎn)，分子量小于10000，將電濾膜接負(fù)極，并將質(zhì)量百分比濃度為0.2%的右旋糖苷硫酸酯溶液在0.35MPa條件下進(jìn)行過(guò)濾，并在電濾膜膜面附近放置正極的網(wǎng)狀鐵電極，使網(wǎng)狀電極與電濾膜膜面之間形成電場(chǎng)。過(guò)濾過(guò)程中逐漸增加外接電壓的大小，電濾膜在不同電壓下對(duì)右旋糖苷硫酸酯截留率的變化如表2所示。
[0029]表2不同電壓下右旋糖苷硫酸酯的截留率電壓/VO05^1 ? [L51 23 1
截留率％84879095%97:1:jI]S?
比較不同電壓下右旋糖苷硫酸酯的截留率，電壓增大到1.5V的過(guò)程中，右旋糖苷硫酸酯的截留率增加了 14.3%。比較過(guò)濾前后膜水通量由21.4ml/cm2h降到19.6ml/cm2h，膜通量衰減為8.4%，具有較好的抗污效果。因此，右旋糖苷硫酸酯截留率的增加不是因?yàn)殡姙V膜被污染而引起的，其主要影響因素是電濾膜膜面的電荷和膜面與電極之間的電場(chǎng)。說(shuō)明存在外置相反電極條件下，接單電極時(shí)電濾膜對(duì)右旋糖苷硫酸酯的過(guò)濾能提高截留率，同時(shí)能抑制膜的污染。
[0030]實(shí)施例3:本電濾膜由聚氯乙烯(PVC)和不銹鋼絲(直徑:50 μ m ;比電阻:7X 1-7 Ω.cm)采用浸沉凝膠相轉(zhuǎn)化法制作而成，不銹鋼絲以2mm的間距布置，在本實(shí)施例中，該電濾膜通電流，對(duì)右旋糖苷硫酸酯進(jìn)行過(guò)濾；
上述電濾膜的制備方法如下:
(1)在50°C條件下將聚氯乙烯、二甲基亞砜和甲酰胺置于反應(yīng)釜中混合攪拌約4h至完全溶解，經(jīng)壓濾后靜置脫泡15h得到鑄膜液，其中按組合物總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)，聚合物、溶齊U、添加劑的添加量分別為25%、74%、1% ；
(2)將直徑為50μ m的不銹鋼絲均勻的布置在固定有無(wú)紡絲布的玻璃板上，使相鄰銹不銹鋼絲的距離為2mm且電流方向相同，布置方式如圖2a所示；
(3)將步驟(I)得到的鑄膜液以流延法在布置有導(dǎo)電細(xì)絲的無(wú)紡布上刮制成厚度為10ym的液膜，靜置lOmin，使溶劑蒸發(fā)；
(4)使步驟(3)得到的液膜放入0°C的0.1mol/LNaCI溶液中冷浸2h，使膜凝膠化成型，并從無(wú)紡布上取下，放入80°C熱水中處理40min，制得電濾膜。
[0031]經(jīng)過(guò)測(cè)定，制備好的電濾膜的截留分子量為18000D，右旋糖苷硫酸酯分子表面帶負(fù)點(diǎn)，分子量小于10000 ;將0.2%的右旋糖苷硫酸酯在0.35MPa條件下通電流進(jìn)行過(guò)濾，并逐漸增加電流大小，電濾膜在不同電流下對(duì)右旋糖苷硫酸酯截留率的變化如表3所示。
[0032]表3不同電流下右旋糖苷硫酸酯的截留率
嘯驢-^ 400 600 800 1000^
截留率％858790949696
比較不同電流下右旋糖苷硫酸酯的截留率，電流增大到800mA的過(guò)程中，右旋糖苷硫酸酯的截留率增加了 12.9%。比較過(guò)濾前后膜水通量由21.5ml/cm2h降到19.9ml/cm2h，膜通量衰減為7.4%，具有較好的抗污效果。因此，右旋糖苷硫酸酯截留率的增加不是因?yàn)殡姙V膜被污染而引起的，其主要影響因素是電濾膜上電流場(chǎng)生的電磁場(chǎng)。說(shuō)明通電流時(shí)電濾膜對(duì)右旋糖昔硫酸酷的過(guò)濾能提聞截留率，同時(shí)能抑制I吳的污染。
[0033]實(shí)施例4:本電濾膜由聚醚砜和不銹鋼纖維絲(直徑:16 μ m ;比電阻:
1.3X 10_6Ω.cm)采用浸沉凝膠相轉(zhuǎn)化法制作而成，不銹鋼纖維絲以0.5mm的間距布置，在本實(shí)施例中，該電濾膜通電流，對(duì)乳清蛋白進(jìn)行過(guò)濾；
上述電濾膜的制備方法如下:
(1)在95°C條件下將聚醚酮、二甲基甲酰胺和二甲基亞砜置于反應(yīng)釜中混合攪拌約4h至完全溶解，經(jīng)壓濾后靜置脫泡20h得到鑄膜液，其中按組合物總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)，聚合物、溶劑、添加劑的添加量分別為25%、71%、4% ；
(2)將不銹鋼纖維絲布置在固定有無(wú)紡絲布的玻璃板上，使相鄰不銹鋼纖維絲的距離為0.5mm且電流方向相同，布置方式如圖2a所不；
(3)將步驟(I)得到的鑄膜液以流延法在布置有導(dǎo)電細(xì)絲的無(wú)紡布上刮制成厚度為500 μ m的液膜，靜置6min，使溶劑蒸發(fā)；
(4)使步驟(3)得到的液膜放入10°C的水中冷浸lh，使膜凝膠化成型，并從無(wú)紡布上取下,放入90°C熱水中處理lOmin，制得電濾膜。
[0034]經(jīng)過(guò)測(cè)定，制備好的電濾膜的截留分子量為20900D，乳清蛋白相對(duì)分子量為15000左右；將0.2%的乳清蛋白在0.35MPa條件下通電流進(jìn)行過(guò)濾，并逐漸增加電流大小，電濾膜在不同電流下對(duì)右旋糖苷硫酸酯截留率的變化如表4所示；
表4不同電流下乳清蛋白的截留率
電流O200 400 600 800 1000
' 截留率 ％ ^ 80^丨 8488 ^ 92^丨 95^丨 96^.比較不同電流下右旋糖苷硫酸酯的截留率，電流增大到800mA的過(guò)程中，右旋糖苷硫酸酯的截留率增加了 18.7%。比較過(guò)濾前后膜水通量由20.lml/cm2h降到18.2ml/cm2h，膜通量衰減為9.4%，具有較好的抗污效果。因此，乳清蛋白截留率的增加不是因?yàn)殡姙V膜被污染而引起的，其主要影響因素是電濾膜上電流場(chǎng)生的電磁場(chǎng)。說(shuō)明通電流時(shí)電濾膜對(duì)乳清蛋白的過(guò)濾能提高截留率，同時(shí)能抑制膜的污染。
[0035]實(shí)施例5:本電濾膜由聚偏氟乙烯和鐵絲(直徑:100 μ m ;比電阻:
9.78X 1-8 Ω.cm)采用浸沉凝膠相轉(zhuǎn)化法制作而成，鐵絲以3mm的間距布置，在本實(shí)施例中，該電濾膜通電流，對(duì)乳清蛋白進(jìn)行過(guò)濾；
上述電濾膜的制備方法如下:
(1)在60°C條件下將聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮和甲酰胺置于反應(yīng)釜中混合攪拌約4h至完全溶解，經(jīng)壓濾后靜置脫泡25h得到鑄膜液，其中按組合物總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)，聚合物、溶劑、添加劑的添加量分別為15%、80%、5% ；
(2)將鐵絲布置在固定有無(wú)紡絲布的玻璃板上，使相鄰銹鐵絲的距離為3mm且電流方向相同，布置方式如圖2a所示；
(3)將步驟(I)得到的鑄膜液以流延法在布置有導(dǎo)電細(xì)絲的無(wú)紡布上刮制成厚度為400 μ m的液膜，靜置5min，使溶劑蒸發(fā)； (4)使步驟(3)得到的液膜放入8°C的水中冷浸lh，使膜凝膠化成型，并從無(wú)紡布上取下，放入65°C熱水中處理60min,制得電濾膜。
[0036]經(jīng)過(guò)測(cè)定，制備好的電濾膜的截留分子量為23000D，乳清蛋白相對(duì)分子量為15000左右；將0.2%的乳清蛋白在0.35MPa條件下通電流進(jìn)行過(guò)濾，并逐漸增加電流大小，電濾膜在不同電流下對(duì)乳清蛋白截留率的變化如表5所示；
表5不同電流下乳清蛋白的截留率
?^? O ?^200.........................400.........................600........................................800......................................1000..................截留率 ％818489939595
比較不同電流下乳清蛋白的截留率，電流增大到800mA的過(guò)程中，乳清蛋白的截留率增加了 17.3%。比較過(guò)濾前后膜水通量由19.5ml/cm2h降到17.8ml/cm2h，膜通量衰減為8.7%，具有較好的抗污效果。因此，乳清蛋白截留率的增加不是因?yàn)殡姙V膜被污染而引起的，其主要影響因素是電濾膜上電流場(chǎng)生的電磁場(chǎng)。說(shuō)明通電流時(shí)電濾膜對(duì)乳清蛋白的過(guò)濾能提高截留率，同時(shí)能抑制膜的污染。
【權(quán)利要求】
1.一種電濾膜，其特征在于:電濾膜是由聚合物和導(dǎo)電材料通過(guò)浸沉凝膠相轉(zhuǎn)化法制作而成的具有導(dǎo)電性的濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電濾膜，其特征在于:聚合物可為聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電濾膜，其特征在于:導(dǎo)電材料是直徑為1(Γ200μπι、比電阻小于I Χ10_5Ω.Cm的金屬細(xì)絲或?qū)щ娎w維絲，導(dǎo)電材料以0.5-5mm的間距布置。
4.權(quán)利要求1中所述電濾膜的制備方法，其特征在于具體步驟如下: (1)在5(T95°C下將聚合物、溶劑、添加劑按比例混合攪拌4h以上，待完全溶解后經(jīng)壓濾并靜置脫泡15?30h，制得鑄膜液，其中按組合物總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)計(jì)，聚合物、溶劑、添加劑的添加量分別為12?25%、65?85%、1?10% ； (2)將導(dǎo)電材料均勻的布置在固定有無(wú)紡布的玻璃板上，導(dǎo)電材料之間的距離為0.5?5mm ； (3)將步驟(I)得到的鑄膜液以流延法在布置有導(dǎo)電材料的無(wú)紡布上刮制成厚度為100^500 μ m的液膜，并留出接電源的端點(diǎn)，靜置0.5^10min,使溶劑蒸發(fā)； (4)使步驟(3)得到的液膜放入-5?10°C冷浸液中冷浸f2h，使膜凝膠化成型，然后從無(wú)紡布上取下成型膜，最后在6(T90°C熱水中處理l(T60min，即得到電濾膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電濾膜的制備方法，其特征在于:溶劑是二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電濾膜的制備方法，其特征在于:添加劑是甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電濾膜的制備方法，其特征在于:導(dǎo)電材料的布置是以電濾膜通電流使用時(shí)，相鄰導(dǎo)電材料里通過(guò)的電流方向相同為原則。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電濾膜的制備方法，其特征在于:冷浸液為水、0.1mol/LNaCI溶液中的一種。
【文檔編號(hào)】B01D61/42GK104209015SQ201410368464
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】瞿廣飛, 解若松, 李軍燕, 于勇濤, 寧平 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)