[發明專利]一種復合中空纖維膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310423328.X
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103464002A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張民
• 申請（專利權）人: 寧波江東科海運拓機械科技有限公司
• 主分類號: B01D71/22
• 分類號: B01D71/22;B01D71/14;B01D69/12;B01D69/08;B01D67/00
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技術領域

本發明屬于高分子材料制備領域，尤其涉及一種高強度、高通量的復合中空纖維膜的制備方法。

背景技術

中空纖維膜主要用于各種領域里的過濾或透析。采用復合膜設計，可分別研究與選擇分離復合層膜材料與基膜材料，易于得到高分離功能、高透過通量的分離膜，因此，復合膜技術已成為高功能分離膜制備技術中一個重要發展方向。

在超濾膜實際應用中一個重要問題是膜污染導致膜透過通量大幅度衰減，通過荷電改性或親水性改性，可提高膜材料的抗污染性，但隨著改性程度增大，往往導致膜材料強度減弱，尤其對中空纖維膜而言，膜強度完全由分離膜材料自身所提供，因此，選擇能夠增強膜的機械強度高的原材料制備中空纖維膜成為研究和發展的方向。

采用復合技術可減少高分離功能改性膜材料的用量，引入復合技術，使中空纖維分離膜更高功能化，還可降低膜材料成本。

發明內容

本發明設計了一種復合中空纖維膜的制備方法，其解決了目前的中空纖維膜機械強度低，耐污染能力差，通量小的問題。

為了解決上述存在的技術問題，本發明采用了以下方案：?

一種復合中空纖維膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：制備鑄膜液；是將高分子材料、溶劑、添加劑及化學反應致孔劑在60-70℃的溫度下攪拌共混12-18h，在60-70℃下恒溫靜置脫泡20-36h，得到均質鑄膜液；

步驟二：配制芯液及外凝膠浴；所述芯液按照重量份數計的組成為：40-50份的二甲基乙酰胺、1-5份的碳酸氫鈉、10-15份的戊醇、20-40份的水，所述芯液流量8-10ml/min，所述芯液溫度為40-50℃；

步驟三：中空纖維紡絲；是利用干-濕紡絲設備將芯液與鑄膜液一起注入噴絲頭，并一起從噴絲頭擠出，制得中空纖維膜絲；

步驟四：制備中空纖維膜；將步驟三所得的中空纖維膜絲經過0-35cm的干紡程后，依次進入第一凝膠浴和第二凝膠浴中進行凝膠相轉化，形成具有微孔孔道的高分子中空纖維多孔膜；將具有微孔孔道的高分子中空纖維多孔膜在水中浸泡清洗至完全分相得到孔徑分布均勻的中空纖維多孔膜，并將其浸泡在含有35wt%的甘油與水組成的保護液中。

所述的鑄膜液按照下述質量百分比的原料制備而成：

高分子材料13-27%、化學反應致孔劑6-12%、溶劑60-75%、添加劑1-7%。

所述的高分子材料為氰乙基纖維素、纖維素黃酸酯和聚醚砜按照質量比為20：20:6-15制成的混合物。

所述化學致孔劑為甲基纖維素、二氧化鈦、三氧化二鋁按照質量比5:2:2制成的混合物。

所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮和環丁砜按照質量比為3:1制成的混合物。

所述添加劑為月桂酰胺丙基氧化胺、聚甲基丙烯酸甲酯、氯化鋅按照質量比為1:5:3制成的混合物。

步驟三中的紡絲速度為12-15m/min。

步驟四所述第一凝膠浴為質量分數為30%的二甲基亞砜溶液，所述第一凝膠浴的溫度為60℃，所述第二凝膠浴為質量分數為25%的二甲基亞砜溶液，所述第二凝膠浴的溫度70℃。

該復合中空纖維膜的制備方法具有以下有益效果：

本發明中的聚醚砜是一類疏水性的膜材料，這一類的膜材料具有機械性能好，初始通量高的特點，但是由于其親水性能差，雜質大量的吸附在膜表面上，膜污染嚴重，通量衰減快，膜難于清洗。而親水性膜在過濾的傳質過程中，膠體、油、蛋白質等污染物質在膜表面聚結成球狀，這種球狀的聚結物，很容易從膜表面脫離，通過簡單的反洗就可以清洗干凈，親水性超濾膜操作壓力低且化學清洗頻率低。本發明通過復合膜技術將親水性強的氰乙基纖維素和纖維素黃酸酯同聚醚砜結合在一起，制備出了機械性能好，通量大，同時又耐污染容易清洗的中空纖維膜，多種材料的性能恰好互補。

本發明中作為凝膠浴的二甲基亞砜具有更好的膜連通性，在給定的60-70℃的溫度條件下，濃度為25-30%的二甲基亞砜作為凝膠浴時得到的孔隙率最大。

本發明采用了無機化學致孔劑和有機化學致孔劑的復合物作化學致孔劑能夠使制得的中空纖維膜有更好的成孔效果，孔徑適當，孔隙率大。

本發明采用的復合添加劑為月桂酰胺丙基氧化胺、聚甲基丙烯酸甲酯、氯化鋅其能更好的提高溶液的表面張力，改善了紡絲液的粘度，靜置穩定性和成孔性。

本發明方法制得的復合膜為親水性中空膜材料，其在低壓下具有較高的膜通量，耐污染性能好。

具體實施方式