[發明專利]一種中空纖維耐溶劑納濾膜的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201710720982.5
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107638813B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 蘇保衛;王振遠;許勝杰;李樹軒
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/08;B01D63/02;B01D69/02;C02F1/44;C02F101/30
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一種中空纖維耐溶劑納濾膜的制備方法，包括，步驟一，溶液配制；步驟二，紡制中空纖維膜：紡絲液經過濾、脫泡移至紡絲料液罐，靜置后和芯液分別從紡絲噴頭擠出，形成初生態膜，經過一定距離空氣間隙進入凝膠浴中，固化成膜；步驟三，后處理：將固化后的中空纖維膜絲放到去離子水中充分浸洗一定時間，然后在一定溫度下浸泡在活化試劑中一定時間；將溶劑活化后的中空纖維膜浸泡于甘油水溶液中一定時間后，空氣中晾干保存。本發明利用芯液和凝膠浴中的交聯劑在中空纖維膜絲未固化之前對膜絲進行雙向同步交聯，有效地提高了交聯劑的交聯反應速率，可以規模化生產耐溶劑中空纖維納濾膜，在有機溶劑體系分離領域應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，具體涉及一種中空纖維耐溶劑納濾膜的制備方法及其應用。

背景技術

納濾作為一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅動膜分離技術，廣泛應用于水處理、食品、醫藥、紡織、冶金、石化及生化等諸多領域。但工業生產中大量使用有機溶劑，現有的商品納濾膜在用于有機溶劑體系時會發生溶脹，導致分離性能下降，甚至溶解，導致完全失去分離性能。面對這一亟待解決的技術難題，研發高分離性能的耐溶劑納濾（SRNF）膜尤為關鍵。

SRNF技術具有分離效率高、操作方便、設備緊湊、安全環保、模塊化等諸多優點，可以與傳統化工生產工藝有機結合，替代能耗大、污染重的傳統工藝，實現技術革新、產業升級、淘汰落后產能、降低環境污染，具有重大的社會和經濟效益。

SRNF膜是SRNF技術的核心，主要有平板膜和中空纖維膜兩種。相比較于平板膜，中空纖維膜具有明顯的優勢：中空纖維膜具有高裝填密度，可提供遠高于平板膜的比表面積，更有利于過程強化；中空纖維膜具有很好的自支撐結構，可大大簡化膜組件及其組裝的復雜性；相比平板膜卷式膜組件，中空纖維SRNF膜組件加工制造工藝更簡單、耐溶劑密封更易于實現；中空纖維SRNF膜生產制備工藝穩定，重現性好，放大容易，更易于工業化。

目前，采用界面聚合法制備中空纖維納濾膜的研究仍停留在實驗室階段，工業化大規模生產較難實現。主要的技術瓶頸是膜絲在浸入有機相之前如何確保水相單體在膜絲表面的均勻涂覆；并且在中空纖維界面聚合過程中，膜絲連續浸入不同單體溶液，膜絲表面無法避免接觸滾輪，由于界面聚合法制備的皮層很薄，極易導致初生界面聚合層產生缺陷；目前的中空纖維納濾膜主要由非溶劑致相分離（NIPS）和熱致相分離（TIPS）兩種相轉化方法制備。相轉化方法技術成熟，生產穩定，成本低廉，易于工業化。但一般相轉化法制備的中空纖維納濾膜在分離有機溶液體系時會發生溶脹甚至溶解，迅速失去分離性能，需要后續的交聯步驟增強膜的耐溶劑性。耐溶劑性差成為現有中空纖維納濾膜的技術瓶頸，亟需開發一種中空纖維SRNF膜。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中相轉化法制備的中空纖維膜需要后續的交聯步驟增強膜的耐溶劑性的問題，提出一種通過在相轉化制膜過程的芯液和凝膠浴中同時加入交聯劑實施內外雙向同步交聯，從而在干—濕法紡絲生產線上一步直接獲得耐溶劑中空纖維納濾膜的制備方法，該制備方法具有工藝簡單、生產穩定可靠、所需設備少、化學試劑消耗量少的優勢，并且所制備的耐溶劑納濾膜具有很好的耐溶劑性能及分離性能，從而解決了中空纖維SRNF膜的技術瓶頸，使得中空纖維SRNF膜可以工業化生產。

為實現上述目的，本發明提出以下技術方案。

本發明的第一個方面公開了一種在干—濕法紡絲制備中空纖維納濾膜的過程中，在芯液和凝膠浴中同時加入交聯劑實施內外雙向同步交聯，從而一步制得中空纖維SRNF膜的方法，包括以下步驟：

步驟一，溶液配制：

A紡絲液配制：將高分子聚合物與第一溶劑、第一共溶劑、第一添加劑按一定配比混合均勻，配制成紡絲液；

B芯液配制：將第一交聯劑與第二溶劑、第一非溶劑、第二添加劑按一定配比混合均勻，配制成芯液溶液；

C凝膠浴配制：將第二交聯劑與第二非溶劑、第三添加劑按一定比例混合均勻，配制成凝膠浴溶液；