[發明專利]一種增強型中空纖維納濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010582465.8
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111672332A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 劉海亮;陳凱凱;秦楊;凌浩洋;肖長發
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D69/08
• 分類號: B01D69/08;B01D67/00;B01D61/00;C02F1/44
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 陳昌娟

本發明公開了一種增強型中空纖維納濾膜的制備方法，包括：采用二維編織技術將纖維長絲編織成中空編織管，并經熱定型處理；將三醋酸纖維素、溶劑和添加劑在70?90℃下混合溶解，經恒溫脫泡后得到鑄膜液；采用化學纖維皮/芯復合紡絲技術，將制備的鑄膜液經環形噴絲頭均勻涂覆于中空編織管的外表面，再牽伸至凝固浴中冷卻成型，得到增強型初生中空纖維納濾膜；制備由溶劑、添加劑和水組成的后處理溶液，在溫度為60?80℃條件下，對初生中空纖維納濾膜熱處理10?40min，得到增強型中空纖維納濾膜。該方法制備的中空纖維納濾膜同時兼具了壁薄和耐壓的優點，其滲透通量高，降低了操作壓力，節省了運行成本，便于工業實施。

技術領域

本發明涉及中空纖維膜技術領域，具體涉及一種增強型中空纖維納濾膜及其制備方法。

背景技術

苦咸水口感苦澀，很難直接飲用，其中的超標鹽類和雜質對人體危害很大，如果人們長期飲用這種高礦化度的苦咸水，會引起腹瀉、腹脹等消化系統疾病和皮膚過敏，還可能誘發腎結石及各類癌癥，嚴重影響生活質量和身體健康。此外，苦咸水對工農業生產也存在很大危害：在工業生產方面，由于苦咸水中所含有的各類可溶性無機鹽的化學性質都較活躍，那些以水為重要生產原料的化工工業、飲食工業、電子工業等的發展將受到嚴重限制；在農業灌溉方面，苦咸水會使土壤的團粒結構變壞，影響土壤的透氣性能、保水性能，同時，長期灌溉苦咸水，會造成農作物不能正常生長、甚至死亡。

納濾(NF)作為一項新興的膜分離技術正逐漸應用于苦咸水淡化，它在最大程度地去除原水中有毒有害物質的同時，保留了適量對人體有益的微量元素和礦物質，因而在飲用水處理中較其它方法(蒸餾法、電滲析法、反滲透法等)更加具有優越性。目前，商用納濾膜主要為卷式膜，與卷式膜相比，中空纖維式具有自支撐結構，組件制備工藝簡單，放大效應小，在單位體積內可提供更大的膜面積，堆積密度比管式膜大，預處理和維護比卷式膜更為簡單。

現有報道中空纖維納濾膜材料主要以聚酰胺類為主，通過多孔支撐體及界面聚合工藝制備，一步成型要求條件高，且穩定性較低。三醋酸纖維素(CTA)具有耐氯性能良好、機械性能高、脫鹽性能好等優點，同時其價格低廉，來源廣泛，已被應用于納濾/正滲透/反滲透膜。

已報道的三醋酸纖維素中空纖維膜的制備方法主要有螺桿擠出凍膠紡絲法和熔融紡絲法。以上兩種紡絲方法制備的膜雖然強度較高，但三醋酸纖維素膜在一定操作壓力下易被壓實，造成膜滲透通量的衰減。若通過增加膜壁厚提高耐壓性，則會嚴重影響膜的滲透通量，且需要更大操作壓力，增加了運行成本。

目前，增強型中空纖維膜研究多集中于采用增強基體、長絲纖維或編織管增強法制備中空纖維超/微濾膜，關于一步成型制備增強型中空纖維納濾膜的方法至今未見報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明一個目的是提供一種兼具壁薄和耐壓優點的增強型中空纖維納濾膜。

本發明的另一目的是提供一種由上述增強型中空纖維納濾膜的制備方法。

為此，本發明的技術方案如下：

一種增強型中空纖維納濾膜，包括外層的三醋酸纖維素分離層和內層的中空編織管支撐層；所述三醋酸纖維素分離層的厚度為10-200μm，所述中空編織管支撐層的外徑為500-1500μm；所述增強型中空纖維納濾膜的滲透通量為20-100L·m^-2·h^-1·bar，二價鹽脫除率＞92％。

一種上述增強型中空纖維納濾膜的制備方法，包括以下步驟：

S1，中空編織管的制備：采用二維編織技術將纖維長絲編織成中空編織管，并經熱定型處理；

S2，鑄膜液的制備：將三醋酸纖維素、溶劑和添加劑在70-90℃下混合溶解，并經恒溫脫泡后得到鑄膜液，其中：所述三醋酸纖維素含量為15-25wt.％；所述溶劑含量為70-85wt.％；所述添加劑用量為3-10wt.％；