[發明專利]一種中空纖維疏水膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310491584.2
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103495350A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 胡曉宇;李洪港;孫文挺
• 申請（專利權）人: 天津膜天膜科技股份有限公司
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 肖莉麗

技術領域

本發明涉及膜技術領域，特別是涉及一種中空纖維疏水膜及其制備方法。

背景技術

膜蒸餾是傳統蒸餾工藝與膜分離技術相結合的一種液體分離技術，膜蒸餾過程是熱側液體的水分子蒸發汽化，穿過疏水膜的微孔，水相中非揮發性的離子和分子等溶質則不能透過疏水膜，從而實現溶液分離、濃縮或提純的目的。膜蒸餾是有相變的膜過程，同時發生熱量和質量的傳遞，傳質的推動力為疏水膜兩側透過組分的蒸汽分壓差。

用于膜蒸餾過程的中空纖維膜疏水性較低往往在使用過程中易被潤濕，導致使用時間縮短、回收效率低。因此，開發一種超疏水中空纖維膜可以保證其具有持久性難被浸潤，提高分離膜的工作效率。

公開號為CN102114390.A，發明創造名稱為《增強型聚偏氟乙烯中空纖維疏水膜及其制備方法》的專利文獻中公開了一種疏水膜及其制備方法，采用聚偏氟乙烯作為制膜材料，加入疏水型無機納米粒子、非溶劑，采用溶液相轉化法獲得增強型聚偏氟乙烯中空纖維疏水膜。由于使用疏水型無機納米粒子，在成膜過程中，疏水型無機納米粒子只存在于膜壁內部，只起到增強作用，對中空纖維膜疏水性影響較小。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種疏水性能好的中空纖維疏水膜。

本發明的另一個目的是提供一種工藝簡單，操作方便，易于工業化生產的中空纖維疏水膜的制備方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種中空纖維疏水膜，按質量分數計的原料組成為：聚合物13-17%，無機納米粒子成核劑5-15%，有機液體成核劑1-5%，有機溶劑60-66%，成孔添加劑5-15%。

一種中空纖維疏水膜的制備方法，包括下述步驟：

（1）配置鑄膜液：將干燥的無機納米粒子成核劑與干燥的聚合物高速均勻混合后，在高速攪拌下，均勻地分散在有機溶劑中；并加入成孔添加劑和有機液體成核劑，混合均勻，脫除氣泡，即得到所需的鑄膜液；

（2）成型：將上述鑄膜液由噴絲頭擠出，進入溫度為40-60℃的凝固浴中，凝固后，在10-60℃乙醇中充分漂洗后，經30-70℃干燥得到中空纖維疏水膜。

所述聚合物為聚偏氟乙烯，所述有機液體成核劑為己二酸、丁二酸鈉、戊二酸鈉中的任一種物質，所述成孔添加劑為乙二醇、二乙二醇、甘油中的任一種物質。

所述無機納米粒子成核劑為納米碳酸鈣、納米粘土、納米二氧化硅中的任一種物質。

所述有機溶劑為溶劑為二甲基乙酰胺（DMAc）、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亞砜（DMSO）中的任一種物質。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明的中空纖維疏水膜中具有無機納米粒子成核劑和有機液體成核劑，利用無機納米粒子成核劑與有機液體成核劑成膜過程的差異，鑄膜液經噴絲頭擠出，在相轉化成膜過程中，中空纖維膜內部形成兩種結構，一種是以無機粒子為核心的成核結構，另一種是有機液體成核劑誘導成核。利用無機納米粒子成核劑和有機液體成核劑在成膜過程中聚合物（聚偏氟乙烯）形成不同尺度的結晶結構，繼而在固化過程中無機納米粒子成核劑在所得膜表面形成凹凸有致的納米-亞微米表面結構，具有荷葉效應，控制表面疏水性，從而實現中空纖維膜的高疏水化。

2、本發明的中空纖維疏水膜利用低分子致孔劑作為成孔成孔添加劑在膜表面形成微孔，由于無機粒子成核劑和有機液體成核劑周圍聚合物（PVDF）成核不均一的差異，利用在不同溫度下干燥過程中收縮差異，形成不同程度凹凸有致的表面結構，實現調控中空纖維疏水膜疏水程度，實現中空纖維膜結構的高疏水化。

3、本方法的成膜工藝簡單，操作方便，易于實現工業化生產。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1

將經干燥處理的10%的納米碳酸鈣與15%的聚偏氟乙烯用高速混料機混合均勻后，在攪拌條件下加入到60%的二甲基乙酰胺中，再加入10%的乙二醇和5%的己二酸，攪拌溶解均勻，待脫泡后，制成鑄膜液。

上述鑄膜液在計量泵作用下經噴絲頭紡絲，內、外凝固浴均為60℃去離子水，待凝膠完成后得到初生絲。所得初生絲在60℃乙醇中漂洗24h后，70℃烘干即獲得聚偏氟乙烯中空纖維疏水膜。所得中空纖維疏水膜的外徑為1.2mm，內徑為0.7mm，接觸角為135度。

實施例2