[發(fā)明專利]一種聚乙烯醇共混中空纖維超濾膜的動態(tài)交聯(lián)制備方法

有效

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• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103349920A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟曉榮;張楠;王磊;王旭東;焦宇;趙亮;黃丹曦;苗瑞;汪春燕
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 史玫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種中空纖維膜，特別是一種聚乙烯醇（PVA）共混中空纖維超濾膜的動態(tài)交聯(lián)制備方法。

背景技術(shù)

超濾膜分離技術(shù)在工業(yè)廢水、生活污水等中水回用方面，顯示了廣泛的應(yīng)用前景。但高分子超濾膜材料大多具有較強的疏水性，會對過濾介質(zhì)中的有機污染物產(chǎn)生強烈吸附而導(dǎo)致膜污染，致使膜性能劣化，使用壽命縮短。研究顯示：親水性超濾膜在水相介質(zhì)中，能與水分子間在膜表面形成界面水化層，從而緩解膜表面與過濾介質(zhì)中污染物的吸附行為，并有利于通過物理清洗方法去除膜污染。因此，通過提高超濾膜的親水性降低膜污染，是近年來超濾膜領(lǐng)域的研究熱點。

中空纖維膜因自身的結(jié)構(gòu)特點而不易進行膜表面親水化改性。專利CN1973971A（彭躍蓮）公布了用異氰酸酯作為交聯(lián)劑，在超濾膜表面涂敷親水化改性膜的后交聯(lián)固定方法。但異氰酸酯見水易分解且毒性較大，只能在有機溶劑的介質(zhì)進行操作，易引起超濾膜結(jié)構(gòu)和性能的破壞和劣化，因此在工業(yè)化實際應(yīng)用中受到局限。在鑄膜液中共混親水性材料，是改善超濾膜親水性能的有效方法。

PVA分子結(jié)構(gòu)中富含羥基官能團，是一種能溶于水的高親水化聚合物，與常用膜材料如聚偏二氟乙烯、聚砜等能共混相容于極性有機溶劑中，且能通過干濕相轉(zhuǎn)化法制備中空纖維膜。共混膜中PVA分子鏈上的羥基，能在水相介質(zhì)中與水分子間產(chǎn)生強烈的化學(xué)氫鍵作用而在膜表面形成水化層，從而阻擋膜表面與污染物間的吸附行為。例如ZL200710058333.x公開了利用PVDF（聚偏氟乙烯）/PVA（聚乙烯醇）共混于DMSO（二甲基亞砜）中制備中空纖維超濾膜，但未進行親水性成份的固定化處理。但由于PVA可溶于水，在以水為介質(zhì)的凝膠浴中進行分相的過程中，以及長期過濾運行操作中，PVA易發(fā)生溶解流失而使膜材料失去親水性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種PVA共混中空纖維超濾膜的動態(tài)交聯(lián)制備方法。以解決現(xiàn)有PVA共混改性法制備的親水化超濾膜，在凝膠相轉(zhuǎn)化成膜及膜應(yīng)用過程中，親水性材料PVA易流失的問題。

為此，本發(fā)明提供的PVA共混中空纖維超濾膜的動態(tài)交聯(lián)制備方法包括以下步驟：

將芯液和鑄膜液從中空纖維紡絲設(shè)備的環(huán)形噴絲頭共擠出，經(jīng)過1～10cm的干程后得到初生態(tài)膜絲；

所述芯液的組成原料及各原料的質(zhì)量百分比為：化學(xué)交聯(lián)劑0.1%～3%、有機溶劑0～30%、鹽酸水溶液67%～99.9%、且三種原料的質(zhì)量百分比之和為100%，所述化學(xué)交聯(lián)劑為戊二醛、乙二醛或庚二醛，所述鹽酸水溶液的鹽酸濃度為0.1～1.0mol/L；

所述鑄膜液的組成原料及各原料的質(zhì)量百分比之和為：高分子材料12%～20%、親水性聚合物1%～8%、無機添加劑0～5%、致孔劑3%～8%和有機溶劑68%～78%、且五種原料的質(zhì)量百分比之和為100%，所述高分子材料為聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯或聚丙烯腈，所述親水性聚合物為聚乙烯醇，所述無機添加劑為高氯酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰或氯化銨，所述致孔劑為聚乙二醇；

30℃～60℃下，將初生態(tài)膜絲在第一凝膠浴中分相處理得到初成中空纖維超濾膜；

所述第一凝膠浴的組成原料及各原料的體積百分比為：水：40%～100%、有機溶劑：0～60%、且兩種原料的體積百分比之和為100%；

所述有機溶劑為N,N二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基亞砜中的一種或兩種以上的混合液；

20℃～30℃下，將初成中空纖維超濾膜在第二凝膠浴中進一步分相固化處理；

所述第二凝膠浴為水；

之后得到聚乙烯醇共混中空纖維超濾膜。

本發(fā)明的其他技術(shù)特征為：

所述鑄膜液的配制溫度為60℃～90℃。

第一凝膠浴中的分相處理時間為10s～60s。

第二凝膠浴中進一步分相固化處理的時間為15min～60min。

所述聚乙烯醇的分子量大于12萬。

所述聚乙二醇的分子量為400～2萬。

一種優(yōu)選的PVA共混中空纖維超濾膜的動態(tài)交聯(lián)制備方法包括以下步驟：

將芯液和鑄膜液從中空纖維紡絲設(shè)備的環(huán)形噴絲頭共擠出后，經(jīng)過1cm～10cm的干程得初生態(tài)膜絲；

30℃～60℃下，初生態(tài)膜絲進入第一凝膠浴中分相處理10s～60s，得到初成中空纖維超濾膜；

以室溫下的水為第二凝膠浴，初成中空纖維超濾膜在第二凝膠浴中進一步分相固化處理15～60min，經(jīng)水充分漂洗后最終制備得聚乙烯醇共混中空纖維超濾膜。