[發明專利]中空纖維復合納濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201510918982.7
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN105396470A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 涂凱;陳順權
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院先進技術研究所
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D71/64;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 李海恬

技術領域

本發明涉及分離膜技術領域，特別是涉及一種中空纖維復合納濾膜及其制備方法。

背景技術

膜分離技術以壓力為驅動力，通過膜孔徑尺寸和表面親和性對混合液體進行選擇性分離。與傳統分離方法相比，膜分離技術具有選擇性高、能耗低、分離效率高和便于實現自動化等優點。

熱致相分離法(熱法)和不良溶劑致相分離法(濕法)是兩種常見的制備分離膜材料的方法。其中，濕法紡絲制備分離膜工藝簡單，過程靈活可控，能耗低，在工業上應用更廣泛。但濕法制備的分離膜一般為不均勻的大孔結構，這種結構會導致膜機械強度、滲透性能和截留性能低。

納濾膜的截留分子量在200～2000，且其對一價離子和高價離子(二價及二價以上離子)具有明顯的截留差異，分離性能介于反滲透膜和超濾膜之間。納濾膜通過孔徑篩分和道南電荷效應的雙重作用實現介質的分離，因而與反滲透膜相比，納濾膜具有更低的驅動壓力和更高的分離效率，而與超濾膜相比，納濾膜具有更小更精準的截留分子量。市面上的納濾膜產品大多為以聚砜/無紡布為支撐層的平板卷式納濾膜，卷式納濾膜封裝過程復雜，易結污垢，耐污染能力差，對進水要求高，且驅動壓力為0.7MPa以上，能耗高。

發明內容

基于此，有必要提供一種機械強度好、驅動壓力小、分離效率高的中空纖維復合納濾膜及其制備方法。

一種中空纖維復合納濾膜的制備方法，包括以下步驟：

以所述鑄膜液為殼液，將所述殼液和芯液由中空纖維膜紡絲機的噴絲頭擠出，進入中空纖維膜紡絲機的外部凝固浴中，得到中空纖維超濾膜；其中，其中所述鑄膜液以質量百分數計包括15～30％的成膜材料、2～10％的親水性聚合物、5～20％的不良溶劑及40～78％的溶劑；所述芯液為氮甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺及二甲基亞砜中的至少一種與水的混合液，或者所述芯液為水；所述噴絲頭的入水間隙的距離為5～30cm，所述入水間隙的氛圍為乙醇蒸汽、氮甲基吡咯烷酮蒸汽、二甲基乙酰胺蒸汽及二甲基亞砜蒸汽中的至少一種與空氣的混合氣體，或者所述入水間隙的氛圍為空氣，所述入水間隙的氛圍相對濕度為30～80％；及

將所述中空纖維超濾膜置于水相溶液中浸泡5～20分鐘，取出干燥后置于油相溶液中進行界面聚合反應在所述中空纖維超濾膜的外表面形成分離層，反應時間為2～60s，取出清洗干燥，在70～100℃的恒溫條件下，進行熱處理10～50分鐘，得到所述中空纖維復合納濾膜。

上述中空纖維復合納濾膜的制備方法，采用濕法制備了中空纖維超濾膜，再在中空纖維超濾膜的外表面采用原位界面聚合方法制備了分離層，得到中空纖維復合納濾膜。制得的中空纖維復合納濾膜機械強度好，在較低的驅動壓力下滲透性能良好。與平板卷式納濾膜相比，制得的中空纖維復合納濾膜具有裝填面積大，驅動壓力小，分離效率高及不易積垢等優點。

在其中一個實施例中，所述芯液與所述外部凝固浴的溫度差為25～50℃。

在其中一個實施例中，所述混合氣體中所述空氣的體積百分比為75％～95％。

在其中一個實施例中，所述混合液中所述水的質量百分數為30％～70％。

在其中一個實施例中，所述外部凝固浴中凝固劑為氮甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺及二甲基亞砜、二甲基甲酰胺中的至少一種與水的混合液，或者所述外部凝固浴中凝固劑為水。

在其中一個實施例中，所述不良溶劑為水、乙醇、甘油、異丙醇、正丙醇及冰醋酸中的至少一種；所述溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮及磷酸三甲酯中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述成膜材料為聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯及聚丙烯腈中的至少一種；所述親水性聚合物為磺化聚砜、磺化聚醚砜、聚乙烯醇、殼聚糖、氨基化聚砜、羧基化聚砜、羧甲基纖維素、聚乙二醇及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。

在在其中一個實施例中，所述水相溶液以質量分數計包括0.5～5％的多氨基單體、0.1～0.5％的表面活性劑及94.5～99.4％的水，所述油相溶液為質量分數0.01～0.2％的多元酰氯溶液，其中所述多元酰氯溶液的溶劑為正己烷和甲苯中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述多氨基單體為哌嗪、聚乙烯亞胺、三氨基苯、對二氨基苯及間氨基苯中的至少一種；所述表面活性劑為吐溫20、司班10、十二烷基磺酸鈉、硬脂酸甘油酯、十二烷基氨基丙酸、十二烷基苯磺酸鈉及十二烷基磷酸鈉中的至少一種；所述多元酰氯為均苯三酰氯、對苯二酰氯及間苯二酰氯中的至少一種。

一種中空纖維復合納濾膜，采用上述的中空纖維復合納濾膜的制備方法制得。