[發(fā)明專利]一種異徑中空纖維膜及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010213348.0
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN102309929A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂曉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 呂曉龍
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 天津三元專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 12203
• 代理人: 鄭永康

技術(shù)領(lǐng)域

涉及空氣凈化和液體分離的一種異徑中空纖維膜及其制備方法。

背景技術(shù)

膜分離技術(shù)和裝置現(xiàn)已被廣泛用于化工、生物、醫(yī)藥、食品、飲料、水處理等工業(yè)領(lǐng)域中，是現(xiàn)代技術(shù)中重要的一種。膜組件是膜技術(shù)和裝置的核心部件。它的性能多少和好壞直接表現(xiàn)為膜系統(tǒng)或裝置性能的優(yōu)劣。

中空纖維膜組件在單位體積內(nèi)的膜裝填密度最大，用途最為普遍，但中空纖維膜在使用中，由于中空纖維膜絲間相互接觸緊密，易抱團、集束、板結(jié)，大幅降低分離膜有效過濾面積，而且容易導(dǎo)致膜污染，難以有效清洗恢復(fù)膜通量。如在污水處理方面的膜生物反應(yīng)器中，板結(jié)成泥餅，失去過濾作用。為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，發(fā)明了一種異徑中空纖維膜，其內(nèi)、外徑沿長度方向周期性變化。這種結(jié)構(gòu)的作用有二：膜絲間在外徑大處接觸，而在外徑小處有空隙，因此膜絲間不易產(chǎn)生緊密接觸而板結(jié)；內(nèi)徑不同，過濾液體在中空纖維膜管內(nèi)的流速會周期性變化，類似血液的脈沖式流動，減少膜污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種異徑中空纖維膜及其制備方法。該異徑中空纖維膜內(nèi)、外徑沿長度方向周期性變化。

本發(fā)明的異徑中空纖維膜，其粗徑與細(xì)徑的內(nèi)徑比為2∶1～1.05∶1，粗徑與細(xì)徑的長度比為2∶1～1∶2，粗徑的長度為1～10mm。

本發(fā)明的異徑中空纖維膜，其粗徑與細(xì)徑的內(nèi)徑比為1.5∶1～1.2∶1；粗徑與細(xì)徑的長度比1.2∶1～1∶1.2。

本發(fā)明的異徑中空纖維膜，粗徑的長度為2～5mm。

本發(fā)明的異徑中空纖維膜的制備方法，通過在中空纖維紡絲機設(shè)備上，加裝芯液脈動機構(gòu)來制備具有異徑結(jié)構(gòu)的中空纖維膜。

本發(fā)明的異徑中空纖維膜的制備方法，芯液脈動機構(gòu)具體為1)在芯液軟管上設(shè)置管夾，通過電機的機械傳動作用，使管夾脈沖擠壓芯液軟管；2)脈沖式芯液計量泵。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的異徑中空纖維分離膜長度方向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明使用通用中空纖維紡絲機設(shè)備制膜，并且在中空纖維芯液管路上串接脈沖機構(gòu)，使芯液的提供量周期性變化，從而制備出內(nèi)徑、外徑不同的異徑中空纖維膜。

本發(fā)明的膜形狀：粗徑與細(xì)徑的內(nèi)徑比為2∶1～1.05∶1，優(yōu)選1.5∶1～1.2∶1；粗徑與細(xì)徑的長度比為2∶1～1∶2，優(yōu)選1.2∶1～1∶1.2；粗徑的長度為1～10mm，優(yōu)選2～5mm。中空內(nèi)徑粗徑d2為0.15～3mm。中空壁厚為0.02～1mm。

適用于本發(fā)明的分離膜組件的聚合物材料為常規(guī)制中空纖維膜的聚合物，是現(xiàn)有技術(shù)中用于制備中空纖維膜的聚合物，例如聚丙烯腈(PAN)、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、醋酸纖維素、聚乙烯醇等，本發(fā)明對聚合物的種類沒有特別的限制，也可以是改性聚合物、共聚物已經(jīng)兩種或兩種以上聚合物的混合物。以紡絲原液的量為基準(zhǔn)，聚合物的用量通常為10～50wt％，優(yōu)選為15～35wt％。

本發(fā)明的溶劑為可以溶解所用聚合物的溶劑，或這些溶劑中的兩種或兩種以上的混合物。優(yōu)選溶劑為低沸點溶劑。溶劑可以是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、異丙醇等。以紡絲原液的量為基準(zhǔn)，溶劑的用量為50-80wt％。當(dāng)使用兩種或兩種以上溶劑的混溶劑的總量可以不變。

本發(fā)明中的成孔劑通常為高分子成孔劑或無機成孔劑，或者是兩種或兩種以上的成孔劑的混合物。成孔劑可以溶解或均勻分散在溶液中。成孔劑可以是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚氧乙烯、聚丙二醇、甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯酸及其酯類水溶性高分子、聚丙烯酰胺類水溶性高分子等，其中，聚乙二醇的分子量最好為200～20000道爾頓，聚氧乙烯的分子量最好為10萬道爾頓或更大，聚乙烯吡咯烷酮的分子量最好為1萬～120萬道爾頓。有機高分子成孔劑在復(fù)合層或基膜紡絲液中的含所述的無機成孔劑為下述一種或多種的混合物：硝酸鋰、氯化鈉、氯化鈣、碳酸鈣、硝酸鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、高嶺土等。無機成孔劑的粒度小于10微米，其最好為納米級粒子。以紡絲原液的量為基準(zhǔn)，成孔劑的用量可以為2-35wt％，優(yōu)選為5-25wt％。當(dāng)使用兩種或兩種以上成孔劑的混合物時，所用成孔劑的總量可以不變。

紡絲原液中還可以含有適量的非溶劑、表面活性劑等添加劑。