[發(fā)明專利]一種中空纖維復合納濾膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510055486.3
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104607056A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 賀攀;路宏偉;劉旦;彭博;胡群輝;喻慧;王進;劉鵬君;王純清;陳超
• 申請（專利權）人: 賀攀
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D71/68;B01D67/00;B01D71/34;B01D71/42;B01D71/40
• 代理公司: 長沙七合源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 歐穎;鄭雋

技術領域

本發(fā)明涉及一種結構為高分子材料的分離膜及其制備方法，特別涉及一種中空纖維復合納濾膜及其制備方法。

背景技術

納濾(NF)是介于反滲透(RO)和超濾(UF)之間的一種壓力驅動膜分離過程，是當前發(fā)展最迅速的膜分離技術之一。一般認為，納濾膜的孔徑在0.5～2nm，常用于分離單價鹽、二價鹽、分子量(MWCO)介于200～2000之間的有機物，由于納濾膜能夠有效的截留有機小分子，對二價鹽和高價鹽具有較好的截留率而可以讓單價鹽較自由地通過，從而可實現(xiàn)不同價態(tài)離子的分離。由于大部分納濾膜的膜表面或膜中存在帶電基團，因此從而可實現(xiàn)不同價態(tài)離子的分離，故有時也稱為“選擇性反滲透”納濾膜，其對物質(zhì)的分離主要是基于電荷效應和篩分效應。納濾膜主要應用于飲用水凈化、廢水處理和中水回用、水軟化、苦咸水淡化等領域。

但目前納濾膜的發(fā)展還不成熟，膜的水通量等性能無法滿足實際應用需求，特別是國內(nèi)的納濾市場一直被國外膜技術公司壟斷，而且納濾膜市場的主要產(chǎn)品僅限于平板納濾膜，沒有中空纖維納濾膜產(chǎn)品上市，不能將其表面積大，占地小，成本低等特點運用于膜分離市場。目前，制備納濾膜最常用的方法是界面聚合法，即采用超濾膜作為基膜，通過利用多元胺和多元酰氯在其表面發(fā)生界面聚合反應，形成分離層，從而制得非對稱納濾膜。該方法操作較復雜，控制難度大，對設備的要求高，成本較高。較低的水通量是現(xiàn)有納濾膜實際應用的瓶頸之一，其限制了納濾膜技術和產(chǎn)品的市場推廣。

中國專利文獻CN102210979A中公開了一種“荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜及其制備方法”，其介紹了一種由聚氯乙烯為多孔支撐層，聚氯乙烯和陽離子共聚物為分離層的中空纖維納濾膜及其制備方法。CN102068917A號中國專利文獻公開了“一種雙層中空纖維納濾膜及其制備方法”，其介紹了一種由醋酸纖維為多孔支撐層，聚酰胺、聚酰亞胺或聚酰胺-聚酰亞胺等為分離層的中空纖維納濾膜及其制備方法。CN101642683A號中國專利文獻公開了一種“雙層復合中空纖維納濾膜及其制備方法和專用工具”，其介紹了一種高聚物、表面活性劑為支撐層，聚苯并咪唑、磺化聚醚砜或磺化聚砜為分離層，通過孔徑調(diào)節(jié)劑和溶劑制得鑄膜，并直接通過純水浸泡，再甘油-水溶液浸泡，后晾干處理得到中空纖維納濾膜。

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)應用的中空纖維納濾膜。另外，現(xiàn)有技術制備的納濾膜水通量低，增加了用戶的使用成本，制約了納濾膜技術的應用推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種高通量、制備方法簡便、分離效果良好的中空纖維復合納濾膜及其制備方法。

本發(fā)明首先提供一種中空纖維復合納濾膜，所述納濾膜以多孔支撐層為內(nèi)層，以分離功能層為外層，所述多孔支撐層的鑄膜液中包含內(nèi)層高分子聚合物，所述內(nèi)層高分子聚合物為選自聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的一種或幾種，所述分離功能層的鑄膜液中包含外層高分子聚合物，所述外層高分子聚合物為選自聚醚酰亞胺、聚醚醚酮、磺化聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇中的一種或幾種；將內(nèi)層鑄膜液和外層鑄膜液同步擠出成型，再經(jīng)凝固后得到初生態(tài)膜絲，再通過氧化劑水溶液處理得到所述中空纖維復合納濾膜。

本發(fā)明中，所述多孔支撐層為高分子中空纖維超濾膜。本發(fā)明的內(nèi)層和外層所用膜材料與現(xiàn)有技術中不同，且對所述納濾膜的后處理方法不同，本發(fā)明通過氧化劑對納濾膜進行后處理，使其通量顯著提高，同時也能保證納濾膜具有一定脫鹽率。

本發(fā)明的優(yōu)點是所述中空纖維復合納濾膜對二價離子有較高的脫除率，且對一價離子有一定的脫除能力，同時還具有較高的通量。以及制備所述納濾膜的設備簡單，操作簡便，成本較低。本發(fā)明可以廣泛應用于膜分離行業(yè)。

在一種具體的實施方式中，所述復合納濾膜的孔徑為1～10納米，且其在0.5MPa下的純水通量大于40L/(m²·h)。在另一種具體的實施方式中，所述復合納濾膜對1.0g/L的NaCl水溶液中NaCl的脫除率為40％以上，對1.0g/L的MgSO₄水溶液中MgSO₄的脫除率為90％以上。

本發(fā)明還提供一種上述中空纖維復合納濾膜的制備方法，所述方法包括以下步驟：