[發明專利]一種聚砜/納米二氧化鈦有機-無機雜化中空纖維超濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201910166789.0
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109718672A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 楊亞楠;張洪超
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/08;B01D71/68
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本發明所述一種聚砜/納米二氧化鈦有機?無機雜化中空纖維超濾膜及其制備方法。通過溶膠凝膠法將無機網絡及二氧化鈦納米粒子引入到聚砜中空纖維超濾膜中，從而改善聚砜膜的親水性，提高膜的抗污染能力，增強膜的機械強度，延長膜的使用壽命。同時所述中空纖維膜的制備工藝簡單，成本低廉，安全可靠，便于推廣，具有良好的工業化前景。

技術領域

本發明屬于膜技術領域，涉及一種中空纖維超濾膜及其制備方法。

背景技術

中空纖維膜是外形呈纖維狀，具有自支撐作用的膜。其結構通常為非對稱結構，表層為多孔致密層，表層以下為過渡層以及多孔支撐層。中空纖維超濾膜具有裝填密度大、出水量大、自支撐、易清洗等優點。目前廣泛地應用于工業廢水處理、生活污水回用、海水淡化預處理等領域。目前中空纖維膜的主要膜材料為疏水性高分子材料。這種膜材料具有良好的成膜性、機械強度、抗壓密性及化學穩定性、耐熱性及寬的pH使用范圍等優點，但是由于其疏水性導致水通量低，易使膜在應用過程中吸附蛋白質等物質，造成膜的不可逆吸附，降低膜的使用效率和使用壽命。因此對疏水高分子材料膜的改性已成為人們關注的熱點。

其中聚砜是目前工業上應用最廣泛的中空纖維膜材料，它具有價廉易得、良好的機械強度、抗壓密性及化學穩定性、耐熱性及寬的pH使用范圍等優點。但是聚砜膜具有較強的疏水性，容易使膜在應用過程中吸附蛋白質等物質，造成膜污染，降低膜的使用效率和使用壽命。在本專利中我們通過溶膠凝膠法將無機網絡及二氧化鈦納米粒子引入到聚砜中空纖維超濾膜中，通過提高聚砜膜的親水性和機械強度改善了膜的抗污染能力延長了膜的使用壽命。

發明內容

本發明提供的一種聚砜/納米二氧化鈦有機-無機雜化中空纖維超濾膜及其制備方法，提高了聚砜膜的親水性、機械性能和抗污染性。本發明所用原料均是常規材料，均可通過商用渠道獲得。

本發明的一種聚砜/納米二氧化鈦有機-無機雜化中空纖維超濾膜及其制備方法包括以下步驟：

（1）制備鑄膜液：將少量冰乙酸和鈦酸丁酯在攪拌狀態下加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中形成A液，將少量去離子水和濃鹽酸在攪拌狀態下加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中形成B液，在劇烈攪拌狀態下將B液滴加入A液。A、B兩液混合完全后用濃鹽酸調節混合液的pH為4。即得穩定、透明、淺黃色二氧化鈦溶膠。將聚砜、添加劑、有機溶劑在料液釜中以一定溫度攪拌混合，直至聚砜、添加劑完全溶解于有機溶劑中形成混合溶液。再將二氧化鈦溶膠定量滴加入溶液中，攪拌至形成均勻混合溶液。將所得溶液真空脫泡一定時間，得到鑄膜液。

（2）制備聚砜/納米二氧化鈦有機-無機雜化中空纖維超濾膜：芯液箱中加入適量芯液，升至一定溫度，水槽中加入適當的凝固浴，升至一定的溫度；設定紡絲控溫（料液釜、過濾器、紡絲泵的溫度）溫度，開始用中空纖維紡絲機（自帶噴絲頭）紡絲，在一定壓力下將鑄膜液從釜中擠出，開啟紡絲泵，然后調整芯液流量，再將中空纖維牽引到水槽中的滑輪、繞絲輪上，以適當的卷繞速度牽引中空纖維，當繞絲輪上纏滿中空纖維后在固定位置切割取下放入凝固浴中。

（3）后處理：:將步驟（2）中制備的聚砜/納米二氧化鈦有機-無機雜化中空纖維超濾膜從凝固浴中取出，在室溫下用去離子水浸泡一定時間（期間換水數次），再在室溫下用一定濃度的甘油水溶液中浸泡一定時間，然后從甘油水溶液中取出晾干保存。

本發明步驟（1）中A、B液中藥品比例根據需要可任意配比，二氧化鈦溶膠質量濃度為0-15%，聚砜的質量濃度為10%-30%。

本發明步驟（1）中添加劑為聚乙烯吡咯烷酮，質量濃度1%-15%。所述有機溶劑可以是二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶劑，二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶劑的比例可任意搭配，最佳比例是二甲基乙酰胺：N-甲基-2-吡咯烷酮為4：1。

本發明步驟（1）中混合溫度為40℃-80℃。真空脫泡時間4h-48h。