[發(fā)明專利]一種醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110297279.0
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102389718A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 俞三傳;劉梅紅
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01D69/08
• 分類號: B01D69/08;B01D71/16;B01D67/00
• 代理公司: 浙江英普律師事務所 33238
• 代理人: 陳小良

技術領域

本發(fā)明涉及一種高分子分離膜，具體是指一種高性能的醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法。

技術背景

納濾膜是孔徑介于反滲透膜和超濾膜之間的一種新型分離膜，由于其具有納米級的膜孔徑、膜上多帶電荷，允許低分子鹽通過而截留較高分子量的有機物和多價離子，具有獨特的分離性能、更高的分離精度。與其它分離膜相比，納濾膜具有膜通量更大、過程滲透壓低、選擇分離離子、操作壓力低、系統(tǒng)的動力要求低等特點。目前，納濾膜技術已被廣泛應用于水軟化和苦咸水淡化、飲用水凈化、物料分離純化和濃縮、廢水處理和中水回用、清潔生產(chǎn)等領域，取得了很好的經(jīng)濟和社會效益。

納濾膜品種按結構分主要有復合結構納濾膜與不對稱結構納濾膜兩種；前者是將一層超薄功能層沉積到孔徑適當?shù)奈⒖字文け砻妫练e方式主要有表面涂覆，界面縮聚和就地聚合等，通常采用二次成型法來制備；后者是直接采用溶液相轉(zhuǎn)化法，通過一次成型法制備。與不對稱結構納濾膜相比，復合結構納濾膜具有以下優(yōu)點：(1)支撐層與復合分離層可分別進行優(yōu)化，從而達到最佳性能；(2)可以將一些難以形成不對稱結構的膜材料制備納濾；(3)滲透通量與選擇分離性能通常高于不對稱結構納濾膜。

目前，商業(yè)化的納濾膜大都是復合結構的納濾膜，通常是在聚砜等多孔支撐膜上，通過多元胺和多元酰氯之間的界面縮聚制備而成的。例如，F(xiàn)ibiger等在1987年的US?Patent4,769,148中，先通過溶液相轉(zhuǎn)化法制備多孔支撐膜，然后在多孔支撐膜表面，通過為含哌嗪功能單體和濕潤劑的水相溶液，與含交聯(lián)劑均苯三甲酰氯有機相溶液之間的界面聚合制備復合結構納濾膜。Cadotte等在1989年的US?Patent?4,812,270中，采用三步法制備復合結構納濾膜；首先制備多孔膜作為復合結構納濾膜的支撐層，然后通過界面聚合在多孔膜表面復合上一層分離層，最后通過強酸處理工藝對復合層結構與性能進行調(diào)控，獲得復合結構納濾膜。界面聚合所采用的水相為含間苯二胺功能單體和濕潤劑的水溶液，有機相含交聯(lián)劑均苯三甲酰氯。此外，專利US?Patent?5,152,901、US?Patent?5,693,227、US?Patent?6,123,804、US?Patent6,464,873、US?Patent6,536,605、US?Patent?6,878,278等也是采用二步法工藝，通過在多孔膜表面的多元胺與多元酰氯之間的界面聚合反應來制備復合結構納濾膜。

但是，與不對稱結構納濾膜的一步成型工藝相比，復合結構納濾膜的二次成型法制備工藝，使其的制造成本相對較高，嚴重制約了復合結構納濾膜的實際推廣應用。另外，目前普遍使用的聚酰胺類復合納濾膜的抗污染與耐氯殺菌劑的性能較差，導致該類膜的使用壽命較短，降低了該類膜的運行效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種原料易得、價格低廉、易于制備、選擇分離性能優(yōu)越的醋酸纖維素中空纖維納濾膜。

本發(fā)明是通過下述技術方案得以實現(xiàn)的：

一種醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，將醋酸纖維素中空纖維反滲透膜在氫氧化鈉水溶液中浸泡，用水洗滌后，再在氯乙酸溶液中浸泡，然后再用水洗滌，得到中空纖維納濾膜；

上述醋酸纖維素中空纖維反滲透膜是用凍膠紡絲方法制備而得，具體為：首先將干燥的二醋酸纖維素和三醋酸纖維素按質(zhì)量比為1∶4-6的比例混合均勻，加入到以環(huán)丁砜為主增塑劑、以聚乙二醇為主添加劑組成混合溶液，控制醋酸纖維素混合物的質(zhì)量占混合溶液質(zhì)量的30-40wt％之間，環(huán)丁砜占混合溶液質(zhì)量的65-55％，聚乙二醇占混合溶液質(zhì)量的5％；將混合溶液升溫至120-150℃，攪拌3-6小時后迅速降溫切片出料，將料存放于密閉容器中，在室溫下存放12小時以上，待混合料充分松弛和粒料表面無粘性后即可紡絲制膜；制膜設備采用螺桿紡絲機，紡絲溫度在180-230℃之間，紡絲速度在250-400米/分之間，凝固浴溫度在10-40℃之間；制備的中空纖維膜絲經(jīng)水洗與40-90℃的熱處理后即可得到孔徑在0.1-1.0nm之間的醋酸纖維素中空纖維反滲透膜；上述的氫氧化鈉水溶液的濃度為0.01-2.0mol/L，控制溫度為5-50℃，浸泡時間為1-120分鐘；上述氯乙酸溶液的質(zhì)量濃度為0.01-10.0wt％，溫度為5-45℃，浸泡時間為1-300分鐘。

作為優(yōu)選，上述的醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法，所述的醋酸纖維素中空纖維反滲透膜的孔徑在0.3-0.5nm之間。