超滤膜材料专利技术研究进展

王如军 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心

超滤膜分离技术可以渗透小分子物质并且截留大分子物质，尤其是可用于分离溶液中胶体物质和颗粒物质等，且分离效率高、能耗低，是膜分离技术中的主要的一种。超滤膜分离工业上应用广泛，由于应用领域不同，对膜分离过程中膜材料的要求也是不同的。

按膜材料的性质分，超滤膜材料可分为有机膜材料、无机膜材料和有机-无机杂化膜材料。

一、有机膜材料

（一）纤维素基膜材料

兰秀娟等[1]采用有机硅对乙酸纤维素超滤膜进行表面改性，膜的亲水性能得到有效提高的同时，乙酸纤维素膜的抗污染能力和耐压密性都得到了改善。得到的乙酸纤维素超滤膜能够保持较高的水通量，并且能够100%的截留BSA，通量恢复率可到达80%以上。

（二）聚砜基膜材料

廖耀祖等[2]通过将聚吡咯纳米颗粒与聚砜进行共混，再通过相转移的方法制备的得到了了不同组成的非对称超滤复合膜；该超滤膜能够用于死端过滤各种中西药制剂，人体肾透析以及分离提纯蛋白质等应用尤其是对BSA具有较好的分离选择能力。

（三）聚芳醚酮基膜材料

王建黎等[3]以含有苯并咪唑结构的聚芳醚酮为膜材料，在不经任何化学改性的前提下，通过非溶剂致相分离法制备超滤膜后即可直接对膜进行交联改性；提高了膜在有机溶剂中的稳定性，极大的拓宽了其应用范围；并且膜的纯水通量和热稳定性得到了明显的提高，对带负电的生物蛋白如牛血清蛋白渗透选择性能明显改善。

（四）聚硫酸酯基膜材料

安全福等[4]通过对铸膜液中各项原料的组成和含量进行调整制备出了一系列不同孔径的聚硫酸酯超滤膜，特殊的填充剂的加入明显的提升了膜的抗菌性与耐污染性，提高了机械强度，提升结构稳定性，并且聚硫酸酯超滤膜耐酸碱性能较优，可适用于过滤血清白蛋白等，应用前景广泛。

（五）聚丙烯腈基膜材料

李南文等[5]在中间体的基础上，制备了含1，2，3，4-四氮唑的聚丙烯腈超滤膜，该超滤膜可分为亲水型、疏水型或交联型三种；亲水改性后的超滤膜明显提高了水通量，疏水和交联改性后的膜的机械强度也得到了提高，使得聚丙烯腈超滤膜的应用可以更加广泛，为拓展聚丙烯腈膜的工业化应用提供了技术基础。

（六）聚偏氟乙烯基膜材料

邵梅生等[6]通过将含单性亲水基团的化合物与PVDF进行混合，再进行辐照接枝，然后配制成制膜液，刮涂在聚酯无纺布上得到改性聚偏氟乙烯超滤膜，提高了膜的亲水性能，且抗污染性能也进一步提升。

二、无机膜材料

无机膜材料主要采用的是陶瓷膜，其可以是各种陶瓷的混合材料也是单种材料。

陈云强等[7]首先制备前驱体材料，该前驱体是Ti-Zr复合溶胶，通过溶胶-凝胶法制得，然后采用两步法得到均一粒径大小的Ti-Zr复合纳米溶液，配制成铸膜液，涂敷成膜，最后通过煅烧得到Ti-Zr复合超滤膜，这种制备方法解决了粒子易团聚和需要多次涂膜的困难和粒子晶型转变温度导致的缺陷，制得的纳米粒子粒径均一，膜层没有收缩、裂纹或开裂的现象，得到了无缺陷Ti-Zr复合陶瓷超滤膜。

三、有机-无机杂化膜材料

陈桂娥等[8]制备得到ZnO@ZIF-8/PVDF复合超滤膜，该复合超滤膜可用于催化还原对硝基苯酚，与现有技术相比，膜的亲水性能和水通量得到明显的提高，尤其是膜的催化还原性能得到了明显的改善。

王连军等[9]根据实际的需要合成了不同的纳米级铜基颗粒，通过在聚醚砜基体中共混入该铜基颗粒与亲水性磺化聚芳醚砜，最终得到超滤膜；该超滤膜由于具有优异的过滤性能、抗污染性能、抗菌性以及亲水性能等，而且对铜系物的流失能够进行有效的阻碍。

四、其他超滤膜材料

庞杰等[10]利用魔芋葡甘聚糖的特殊的胶凝和易成膜的特性，将其与三乙酸纤维素、碳纳米管、壳聚糖等物质进行复合，得到了魔芋葡甘聚糖超滤膜，由于采用的材料本身具有可降解的性质，最终得到超滤膜也是具有可生物降解、抗菌性能好、绿色环保、无毒无害等有优势。

五、结语与展望

高分子基超滤膜制膜材料已得到广泛研究和应用，今后一段时间，它可能仍将是超滤膜研究主要方向之一，尤其是有机-无机杂化材料的发展将是今后发展的重点，这种复合改善了单纯采用有机或者无机膜材料的特点，赋予其特殊以及更优异的性能。