[發(fā)明專利]一種高滲透性聚醚砜中空纖維微濾膜的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610086113.7
• 申請(qǐng)日: 2016-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN105771702A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樂譯;秦建軍;高從堦;王新艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東招金膜天股份有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/68
• 分類號(hào): B01D71/68;B01D69/08;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 浙江英普律師事務(wù)所 33238
• 代理人: 陳小良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚合物微濾膜的制備方法，具體地說是提供一種新的下臨界溶解溫度制膜液體系制備具有高滲透性聚醚砜中空纖維微濾膜的工藝方法。

背景技術(shù)

中空纖維濾膜因具有裝填密度大,生產(chǎn)能力高；可反沖洗恢復(fù)膜通量等優(yōu)點(diǎn),已成為水處理領(lǐng)域(包括海水淡化和中水回用反滲透系統(tǒng)的前級(jí)預(yù)處理，城市污水資源化的膜生物反應(yīng)器，電子工業(yè)高精端水處理與凈化等)應(yīng)用最廣泛的一種膜技術(shù)，而中空纖維膜的制備是其核心。中空纖維非對(duì)稱濾膜的制備通常采用非溶劑相分離法(NIPS)，是基于聚合物溶液在非溶劑作用下發(fā)生相轉(zhuǎn)化的過程。膜的最終結(jié)構(gòu)形態(tài)和性能主要取決于兩方面的效應(yīng)：1)制膜溶液和非溶劑體系的平衡熱力學(xué)性質(zhì)；2)在膜形成過程中溶劑和非溶劑交換速率對(duì)相轉(zhuǎn)化成膜過程動(dòng)力學(xué)的影響。由于中空纖維膜的成形相轉(zhuǎn)化過程中，膜的內(nèi)外表面都發(fā)生溶劑與非溶劑的交換，并相互作用而影響膜的最終結(jié)構(gòu)形態(tài)，所以，在實(shí)際膜的制備過程中精選適當(dāng)?shù)闹颇ひ后w系及膜制備工藝條件極為重要。通常文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)制備中空纖維膜的制膜漿液體系普遍為上臨界溶解溫度制膜液體系，即制膜液溫度從高溫降到它的臨界溶解溫度時(shí)，發(fā)生相分離。但它的穩(wěn)定性對(duì)環(huán)境溫度比較敏感，所以對(duì)環(huán)境溫度的控制要求非常嚴(yán)格。由于四季環(huán)境溫度變化較大，若環(huán)境溫度控制不嚴(yán)格，會(huì)嚴(yán)重影響上臨界溶解溫度制膜液體系的平衡熱力學(xué)狀態(tài)，甚至?xí)怪颇ひ后w系在成膜前產(chǎn)生相分離，導(dǎo)致最終膜的缺陷和性能不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種新的下臨界溶解溫度制膜液體系制備具有高滲透性聚醚砜中空纖維微濾膜的工藝方法。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種高滲透性聚醚砜中空纖維微濾膜的制備方法，包括選擇制膜液配方及干噴-濕紡紡絲制膜技術(shù)，其特征在于制膜液是采用聚醚砜-溶劑-非溶劑-水溶性聚合物的下臨界溶解溫度四元體系配制的，其中聚醚砜的特性為：相對(duì)密度l.37-1.5l，吸水性0.43，拉伸強(qiáng)度84.3-124.5，41.2-59.8，伸長率40-80，彎曲強(qiáng)度129.4-171.5MP，沖擊強(qiáng)度78.4～85.3J/m，洛氏硬度R120-134；溶劑采用N-甲基砒咯烷酮或者二甲基甲酰胺；非溶劑為二甘醇、丙二醇或丙三醇；水溶性聚合物采用聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基吡咯烷酮的平均分子量范圍是45000道爾頓到360000道爾頓；紡絲制膜技術(shù)的工藝條件為：控制料液溫度的噴頭溫度：20～30℃；內(nèi)外凝介質(zhì)：1～60％溶劑的水溶液；內(nèi)外凝溫度：20～30℃；噴頭距外凝浴距離：400～900mm。

作為優(yōu)選，上述制備方法中所采用的聚醚砜-溶劑-非溶劑-水溶性聚合物的下臨界溶解溫度四元體系制膜液按重量百分比的配方為：聚醚砜：15～28％；溶劑：60～75％；非溶劑：10～25％；水溶性聚合物PVP：3-8％。

作為優(yōu)選，上述制備方法中對(duì)所制得聚醚砜中空纖維膜粗品進(jìn)行后處理，即先利用2000-5000毫克/升的次氯酸鈉水溶液浸潤粗品纖維膜24-72小時(shí)后，再用清水漂洗24小時(shí)將纖維膜內(nèi)的次氯酸鈉置換干凈，再利用20～30％甘油和0.5～1.5％表面活性劑的水溶液浸潤纖維膜的處理方法，使中空纖維微濾膜可在干燥狀態(tài)下保存。

本發(fā)明為制得性能穩(wěn)定的高滲透性中空纖維微濾膜，采用以聚醚砜-溶劑-非溶劑-水溶性聚合物的下臨界溶解溫度四元體系配制制膜液。本發(fā)明精選的下臨界溶解溫度四元制膜液體系，其下臨界溶解溫度不低于40℃，所以，它消除了環(huán)境溫度變化對(duì)制膜液穩(wěn)定性的影響，使得最終膜的質(zhì)量和性能穩(wěn)定。而且非溶劑的加入量接近制膜液體系的相分離點(diǎn)，使得制膜液在成膜過程中相轉(zhuǎn)化快速發(fā)生，而且相轉(zhuǎn)化時(shí)表層聚合物濃度較低，易于產(chǎn)生較薄和高孔容的膜皮層、即高水滲透性的非對(duì)稱膜。另外，水溶性聚合物的加入一方面保證必要的粘度和增加可紡性，另一方面初生態(tài)纖維經(jīng)本發(fā)明中采用的后處理工藝后，大部份水溶性聚合物從纖維膜中析出，較易獲得多孔容的膜。