[發明專利]增強毛細管膜及其制備方法

有效

• 申請號: 200710056916.9
• 申請日: 2007-03-14
• 公開（公告）號: CN101069818A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 陳玉海;李大維
• 申請（專利權）人: 天津森諾過濾技術有限公司
• 主分類號: B01D69/08
• 分類號: B01D69/08;B01D69/04;B01D69/10
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯力

【技術領域】

本發明屬于膜分離技術領域，特別涉及一種用作微孔濾膜或超濾膜的增強毛細管膜及其制備方法。適用于水凈化與廢水處理與回用。

【背景技術】

膜分離技術是一種廣泛應用于液體或氣體介質中物質的分離、濃縮和提純的分離技術。用于液體分離的膜壁上密布極其細微的微孔，原液在壓力下通過膜的一側時，溶劑及低分子溶質透過膜壁成為透過液，而較大分子溶質被膜截留，從而達到物料分離或純化的目的。膜技術是一種先進的分離技術，有許多優點。例如分離精度高、選擇性強，在常溫下操作無相態變化、能耗低、自動化程度高、污染小等。

中空纖維是分離膜的一種重要形式。與其他形式膜組件相比，單位體積內填充膜面積中空纖維為最大。中空纖維膜具有分離效率高、容易清洗、結構簡單、操作方便、性價比高等特點，因而應用廣泛。

目前商品化的中空纖維膜在水處理與廢水處理應用過程中，特別是應用于膜生物反應器時，由于氣體的劇烈攪拌作用，存在機械強度差的問題，經常發生在使用中膜發生斷裂現象。這要求使用中的中空纖維膜不僅具有高的滲透性能、好的分離特性，而且要有比以往更高的機械性能。

加拿大Zenon環境有限公司在美國專利(5472607)中提出：在中空編織物表面涂上聚偏氟乙烯膜，但在高強度振蕩的環境下，存在著多孔膜易從編織物表面剝落的問題。不能采用高強度反沖洗的清洗方法，使膜的清洗與恢復效果受到限制。

日本三菱麗陽株式會社在中國公開的一個專利(專利申請號200380102726.6)中提出：在聚偏氟乙烯多孔質體中埋入增強纖維，這種方案有可能造成膜的通量降低，在劇烈拉伸力作用下容易造成多孔本體破裂。

日本三菱麗陽株式會社在中國公開的另一個專利(專利申請號200380102726.6)中提出：為了改善膜的抗剝離性，采用雙層膜的方案，但此方案存在過程復雜，難以控制。另外，不能采用大流量、高強度反沖洗的清洗方法，未能從根本解決膜易脫落的問題。

上海一鳴過濾技術有限公司在其公開的一個專利(專利申請號200510024195.4)中提出了一種增強型中空纖維超濾膜及其制備方法。在其專利申請書中未涉及編織物的具體特性，膜的孔徑局限在超濾膜范圍，未能給出膜的爆破壓力等表征膜的抗爆破方面性能指標，難以判斷是否已解決目前已存在的問題。

【發明內容】

本發明的目的是解決現有技術存在的上述不足，提供一種增強毛細管膜及其制備方法。

本發明提供的增強毛細管膜，由毛細管狀編織物支撐體與膜構成，毛細管狀編織物是由纖維編織而成，毛細管狀編織物的密度呈梯度變化，從里到外密度降低，密度梯度變化的比率是1.5-10，優選2-6。在毛細管狀編織物上涂敷涂膜液并使之滲透到毛細管狀編織物的內部形成增強毛細管膜，其中進入的深度為毛細管狀編織物支撐體厚度的10-80％，增強毛細管膜的厚度為0.1-1.0mm。

毛細管狀編織物的內徑為0.5-3.0mm，外徑1.0-5.0mm，致密側網眼孔徑5-100微米，優選10-50微米。編織物網眼形狀可以是不規則的菱形、矩形等形狀中的一種。

膜的平均孔徑位于超濾膜或微濾膜范圍內，一般取0.001-0.45微米，其致密層在外表面。

所述的毛細管編織物的纖毛數控制在每米10個以下，優選2個以下。

所述的毛細管編織物的熱水收縮率控制在10％以內，優選5％以內；斷裂伸長率低于40％，優選15％以內。

所述的涂膜液由聚合物、致孔劑、溶劑、添加劑按以下重量份數比混配而成：聚合物5～35份，添加劑0-35份，溶劑30～80份、致孔劑1～40份。

其中聚合物可以是聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、磺化聚砜、聚醚酮、聚丙烯腈或其共聚物中的至少一種，或它們之間的共混物。

所述的添加劑可以是無機顆粒如氧化鋯、氧化鋁、氧化鐵、或分子篩，或者是有機顆粒如粉末離子交換樹脂、大孔吸附樹脂、石墨粉、或碳納米管，微粒的粒度0.05-50微米。

所述的溶劑可以是N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或四氫呋喃中的至少一種，或它們之間的混合物。

所述的致孔劑采用聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、磺化聚砜、部分水解聚醋酸乙烯酯、表面活性劑、單元醇類、多元醇、多元醇縮聚物中至少一種。表面活性劑為陰離子型、陽離子型與非離子型表面活性劑中的一種或多種混合物。

所述的涂膜液中添加劑與聚合物的比值控制在0.1-5.0的范圍內，優選0.5-2.5。

所述涂膜液中致孔劑與聚合物的比值控制在0.05-5.0的范圍內，優選0.3-3.0。