[發明專利]一種超分子中空纖維膜的制備方法

在審

• 申請號: 201910200622.1
• 申請日: 2019-03-16
• 公開（公告）號: CN109758924A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 楊長潮;王薇
• 申請（專利權）人: 浙江清創環保新材料有限公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/08;B01D71/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明申請公開了一種超分子中空纖維膜的制備方法，屬于分離膜制造領域，將無機粒子填充、纖維共紡技術與傳統的非溶劑相轉化制膜工藝相結合。與現有技術相比，本發明方法具有如下優點：極高的強度，親水性增加，羥基碳納米管賦予超分子膜親水性，且被含親水基的超分子包裹保護，克服了傳統無機粒子易剝離的缺點。

技術領域

本發明涉及一種分離膜的制備方法，具體為一種超分子中空纖維膜的制備方法，屬于分離膜制造領域。

背景技術

中空纖維膜分離技術是目前膜法水處理技術中應用最廣泛的分離膜形式，具有裝填密度大、占地面積小、分離效率高、運行穩定易操作成本低等優點，可用于污水的處理和回用、市政給水的凈化、溶液的分離、濃縮和提純等，目前已廣泛應用于環保、能源、石油、化工、食品、醫療等多個領域。現有中空纖維膜主要采用聚偏氟乙烯（PVDF）、聚砜（PSF）等有機材料，纖維強度較低；另外，有機材料的疏水性較強，膜的耐生物污染性能較差。因此提高膜材料的強度和親水性一直是膜分離技術的主要研究領域。

發明內容

針對現有中空纖維膜強度低和耐污染性差的缺陷，本發明的目的是提供一種含羥基碳納米管、超分子的有機中空纖維膜。本發明所述的技術方案是，設計一種新型分離膜制造工藝，將無機粒子填充、纖維共紡技術與傳統的非溶劑相轉化制膜工藝相結合。該工藝包括：

1.鑄膜液的配制：（1）將常規膜材料，如：聚偏氟乙烯聚醚砜、或聚砜，或兩者的共混物和溶劑及致孔劑配制成一定濃度的鑄膜液A。

（2）在較高的溫度下，將常規有機聚合物、羥基碳納米管與超分子、表面活性劑配制成一定濃度的鑄膜液B。

2. 共紡絲：鑄膜液A從中空纖維噴絲板擠出時，鑄膜液B從超細噴口噴出，二者一起落入凝固浴發生相轉化，并經過漂洗、卷繞等工序，得到羥基碳納米管、超分子聚醚砜超分子膜。

與現有技術相比，本發明方法具有如下優點：

1. 極高的強度，超分子為高強度有機物，碳納米管為無機填充材料，二者賦予有機中空纖維膜極高的強度；超分子、聚醚砜為長鏈絞聯結構（超分子聚集體），不易分離。

2.親水性增加，羥基碳納米管賦予超分子膜親水性，且被含親水基的超分子包裹保護，克服了傳統無機粒子易剝離的缺點。

3. 鑄膜液A、鑄膜液B均含有相同的常規有機聚合物（如聚醚砜），在共紡時兩種溶液不會發生分相。鑄膜液B中的常規有機聚合物被超分子包裹成超分子/常規有機聚合物聚集體。

4. 超分子溶液B從超細噴口噴出時呈極細紗狀，且被空氣冷卻至于鑄膜液A相近的溫度，因此不會因為溫度波動造成相分離。

5.羥基碳納米管直接摻混制備鑄膜液A時，碳納米管不易混勻，且對計量泵的磨損較大；把它加入鑄膜液B,以濺射的方式混入中空纖維膜壁，被超分子包裹成超分子/羥基碳納米管聚集體。

附圖說明

圖1為本發明所述超分子中空纖維膜紡絲裝備和工藝示意圖。圖1中：1.溶料釜攪拌系統；2.溶料釜；3.閥門；4.計量泵；5.噴絲板；6.芯液釜攪拌系統；7.芯液釜；8.閥門；9.計量泵；10.凝固浴；11.漂洗浴；12.卷繞輥；13.靜電紡裝置；14.高溫高壓超細噴口。

圖2為高溫高壓超細噴口的排布位置示意圖，噴頭數量為2-50個。圖2中：1.中空纖維出料位置；2.噴口。

圖3 超分子加強中空纖維膜的示意圖。圖3中：1.中空纖維；2.超分子/羥基碳納米管聚集體；3. 超分子/常規聚合物聚集體。

圖4中4、5、6分別為幾種關鍵材料的示意圖：4.超分子、5.羥基碳納米管、6常規聚合物。

圖5為圖4的俯視圖。

具體實施方式