[發(fā)明專利]高通量中空纖維復(fù)合納濾膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410607043.6
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN105617875A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路宏偉;賀攀;劉鵬君;王進(jìn);陳晨;盧敏;鄒昊;黃濤
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00;B01D71/56;B01D69/10;B01D71/34;B01D71/68;B01D71/42
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納濾膜及其制備工藝，尤其涉及一種中空纖維復(fù)合納濾膜及其制備方法。

背景技術(shù)

納濾(NF)是介于反滲透(RO)和超濾(UF)之間的一種壓力驅(qū)動膜分離過程，是當(dāng) 前發(fā)展最迅速的膜分離技術(shù)之一。一般認(rèn)為，納濾膜的分離孔徑在0.5～2nm，可用于分子量 介于200～2000的小分子有機(jī)物的分離或提純；大部分納濾膜的膜表面或膜本體中存在帶電 基團(tuán)，可實現(xiàn)不同價態(tài)離子的分離(對二價及更高價鹽具有較高的截留率，而對單價鹽具有 中等的截留率)，故有時也稱為“選擇性反滲透”。

納濾膜對物質(zhì)的分離效應(yīng)同時基于電荷效應(yīng)和篩分效應(yīng)，由于不僅具有有效截留小分子 有機(jī)物的精細(xì)分離性能，又能對不同價態(tài)的鹽具有不同截留性能，因而在生物制藥、精細(xì)化 工、食品加工等特種分離領(lǐng)域多有應(yīng)用。在水處理領(lǐng)域，納濾膜主要應(yīng)用于飲用水凈化、廢 水處理和中水回用、水軟化、苦咸水淡化等。

目前，納濾膜市場被少數(shù)幾家國外公司壟斷，且僅有平板卷式納濾膜產(chǎn)品，商用平板納 濾膜的制備方法，主要有涂覆法和界面聚合法兩種，涂覆法是在基膜或支撐體上涂覆一層高 分子溶液，通過相轉(zhuǎn)化法成膜，控制膜的分離孔徑，制備所需的納濾膜材料；界面聚合法是 在基膜或支撐體上先浸涂一種單體，經(jīng)過一定工藝處理后，再浸涂另一種單體，先后浸涂的 兩種單體能在界面處發(fā)生聚合反應(yīng)，同時發(fā)生相轉(zhuǎn)化，制備所需的納濾膜材料。較低的水通 量是現(xiàn)有納濾膜實際應(yīng)用的瓶頸之一，其限制了納濾膜技術(shù)和產(chǎn)品的市場推廣。

與平板卷式膜組件相比，中空纖維式膜組件具有比表面積大、占地小、自支撐、成本低 等顯著優(yōu)點，單支膜組件的水通量遠(yuǎn)高于平板卷式納濾膜。但由于中空纖維納濾膜制備難度 高、工藝復(fù)雜，目前市場上未見中空纖維納濾膜產(chǎn)品在售。中空纖維納濾膜的制備路線，往 往也可參考平板卷式納濾膜采用的涂覆法或界面聚合法。

CN1872400A號中國專利文獻(xiàn)公開了一種“中空纖維納濾復(fù)合膜的制備方法”，其介紹了 在聚偏氟乙烯中空纖維基膜上涂覆一層聚甲基丙烯酸氨基酯類復(fù)合材料，再用雙烷基化試劑 進(jìn)行交聯(lián)，制得中空纖維納濾復(fù)合膜。CN102151499A號中國專利文獻(xiàn)公開了“一種聚酰胺 復(fù)合納濾膜及其制備方法”，其介紹了一種脂肪族大分子聚乙烯胺與多元酰氯的界面聚合反 應(yīng)。CN102489187A號中國專利文獻(xiàn)公開了“一種復(fù)合納濾膜的制備方法”，其介紹了一種包 含多個乙二胺結(jié)構(gòu)的多乙烯多胺與均苯三甲酰氯的界面聚合反應(yīng)，再通過加熱處理，得到復(fù) 合納濾膜。CN103041713A號中國專利文獻(xiàn)公開了“一種中空纖維納濾膜的制備方法”，其介 紹了通過電解質(zhì)堿溶液為外凝固浴制備的中空纖維超濾膜，再在其表面通過多元胺與均苯三 甲酰氯的界面聚合反應(yīng)，干燥固化得到復(fù)合納濾膜。

上述現(xiàn)有的中空纖維納濾膜制備工藝尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，也未能有效獲得可商業(yè)應(yīng)用的中 空纖維納濾膜另外，現(xiàn)有技術(shù)制備的納濾膜水通量低，增加了用戶的使用成本，制約了納濾 膜技術(shù)的應(yīng)用推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種水通 量高、成本低、制備容易、性能好的高通量中空纖維復(fù)合納濾膜，還相應(yīng)提供該高通量中空 纖維復(fù)合納濾膜的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種高通量中空纖維復(fù)合納濾膜，所述 中空纖維復(fù)合納濾膜主要由支撐層和分離層組成，所述支撐層為高分子中空纖維超濾膜，所 述分離層為多元胺和多元酰氯經(jīng)界面聚合而成的聚酰胺層；所述中空纖維復(fù)合納濾膜的純水 通量達(dá)45L·m^-2·h^-1以上，對1.0g/LNaCl水溶液中NaCl的脫除率為40％以上，對1.0g/L MgSO₄水溶液中MgSO₄的脫除率為90％以上。

上述的高通量中空纖維復(fù)合納濾膜中，優(yōu)選的，所述高分子中空纖維超濾膜的制膜聚合 物為聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈中的一種或幾種混合，特別優(yōu)選是 在是在聚偏氟乙烯(PVDF基膜)的基礎(chǔ)上進(jìn)行界面聚合制備中空纖維復(fù)合納濾膜；其重均 分子量為30000～500000(更優(yōu)選為30000～100000)；高分子中空纖維超濾膜的平均孔徑為 0.03～0.5μm(更優(yōu)選為0.03～0.1μm)。