[發明專利]一種濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201210227473.6
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN103521097A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 沈鈞;楊竹
• 申請（專利權）人: 深圳安吉爾飲水產業集團有限公司
• 主分類號: B01D71/42
• 分類號: B01D71/42;B01D71/52;B01D71/44;B01D71/06;B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00;B01D69/08
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元

技術領域

本發明屬于膜技術領域，涉及一種超濾膜，更具體地，涉及一種濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜及其制備方法。

背景技術

超濾膜分離技術作為本世紀高新技術之一，以其常溫低壓操作、無相變、無能耗等顯著特點成為一種分離過程的標準，并廣泛用于飲用水凈化、工業用水處理、飲料、生物、食品、醫藥環保等行業。其中，復合中空纖維超濾膜為典型地可應用于大型水處理、自來水改造、中水回用、污水處理、海水淡化前置等的一種超濾膜。

目前國內外生產的復合中空纖維超濾膜主要是以聚丙烯腈樹脂(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)為單體合成制備。然而，PVC超濾膜所需要的膜配方材料多，而且最終制得的超濾膜可能產生異味及有害物質，限制了超濾膜在飲用水凈化、食品、醫療等領域的使用。而PVDF超濾膜成本高、親水性差、易污堵、且更適于重度污染的水處理。現有的PAN超濾膜的主要缺陷在于親水性有限，影響了膜的水通量，并且由于其內部結構的有序性和規律性不高，孔徑分布較廣，使其選擇透過性、即截留率受限。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中PVC超濾膜的膜配方原料多且制得的超濾膜具異味、PVDF價格昂貴且應用領域局限、以及現有PAN超濾膜的水通量低和選擇透過性不強的問題，提供一種膜配方材料少、高水通量、選擇透過性強的濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜及其制備方法。

本發明要解決其技術問題主要通過以下技術方案得以實現：提供一種濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜，其由以下質量份數的原料制成：

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜中，所述聚丙烯腈樹脂的分子量為50000～150000。

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜中，所述納米級無機小分子親水物質是粒徑大小為30～100μm的氧化鋁、二氧化硅或氧化鋰。

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜中，所述添加劑為聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、乙二醇獨甲醚或氯化鋰。

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜中，所述聚乙二醇的分子量為400～2000。

根據本發明的另一方面，提供一種濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜的制備方法，所述方法包括以下步驟：

S1：將分子量為50000～150000的聚丙烯腈樹脂烘干備用；

S2：將干燥好的聚丙烯腈樹脂、添加劑和納米級無機小分子親水物質溶解于有機溶劑中，恒溫下攪拌均勻，保溫脫泡后得四元鑄膜液；

S3：將步驟S2中的四元鑄膜液與孔隙溶液一起通過同軸管式噴絲頭擠出、制得膜絲，隨后將所述膜絲壓入到第一恒溫凝膠浴中，接著通過卷軸帶動將膜絲浸入到第二恒溫凝膠浴中，取出后將膜絲纏繞在膜絲卷盤上；然后，取下所述制得的膜絲并依次浸入超純水和甘油中，取出晾干多余甘油后密封保存，得到所述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜。

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜的制備方法中，在所述步驟S2中，所述有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、碳酸乙烯酯、碳酸亞乙酯或甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；所述納米級無機小分子親水物質是粒徑大小為30～100μm的氧化鋁、二氧化硅或氧化鋰；所述添加劑為聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、乙二醇獨甲醚或氯化鋰；其中，所述聚乙二醇的分子量為400～2000。

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜的制備方法中，在所述步驟S2中，所述干燥好的聚丙烯腈樹脂、添加劑、納米級無機小分子親水物質和有機溶劑的質量份數分別為10～25、5～15、0.5～5和55～84.5。

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜的制備方法中，在所述步驟S2中，所述恒溫攪拌和保溫脫氣的最佳反應溫度條件分別為：60～80℃和60～80℃。

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜的制備方法中，在所述步驟S3中，所述孔隙溶液由超純水和所述有機溶劑組成，其中所述有機溶劑的體積分數為0％～50％；所述孔隙溶液的溫度為20～30C。

在上述濕式聚丙烯腈復合中空纖維超濾膜的制備方法中，在所述步驟S3中，所述第一恒溫凝膠浴的溫度設定為40～60℃，所述第二恒溫凝膠浴的溫度設定為20～30℃；所述膜絲在所述超純水和甘油中分別浸泡24～48小時和12~24小時。