[發明專利]一種聚酰胺中空纖維復合分離膜及制備方法

有效

• 申請號: 202011390438.7
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112657342B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 林亞凱;王曉琳;汪林;任丹
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12;B01D69/08;B01D69/10;B01D71/56
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 蘇萌;鐘守期

本發明涉及一種聚酰胺中空纖維復合分離膜及其制備方法，所述方法包括：a)混料：將高聚物、稀釋劑和酰氯單體混合均勻形成鑄膜液；b)復合膜制備：將鑄膜液用擠出機擠出形成中空纖維膜狀，進入胺單體水溶液中冷卻水浴，在固化成膜的同時酰氯單體與胺單體發生界面聚合生成聚酰胺層，烘干得到含有高聚物多孔支撐層與聚酰胺分離層的復合膜；c)復合膜后處理：將步驟b)中獲得的復合膜浸入萃取劑中，萃取出膜中的稀釋劑得到聚酰胺中空纖維復合分離膜。通過將酰氯單體混合在支撐層鑄膜液中，使其能夠均勻分散在制得的支撐層表面，同時將酰氯單體預先分散在支撐層中能有效提高聚酰胺分離層與支撐層的結合力，提高所制得中空纖維復合膜結構的穩定性。

技術領域

本發明涉及一種聚酰胺中空纖維復合分離膜及其制備技術，具體涉及通過熱致相分離法與界面聚合法集成工藝制備聚酰胺中空纖維復合分離膜的方法及由此制備的聚酰胺中空纖維復合分離膜。

背景技術

膜技術由于兼具分離、濃縮、純化等功能，已廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、水處理等領域，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。其中，納濾及反滲透技術因其高效的脫鹽能力，業已受到越來越多的關注。納濾與反滲透均為壓力驅動膜，與傳統熱法脫鹽技術相比，具有分離過程無相變、分離效率高、占地面積小、操作簡單等優點。目前，商業化納濾和反滲透膜多為卷式復合膜，由無紡布增強層、高分子多孔支撐層和聚酰胺分離層構成，其在應用過程中通常存在抗污染能力差、較難清洗和對進水水質要求高等問題。相較而言，中空纖維納濾/反滲透膜結合了納濾/反滲透膜和中空纖維膜的特點，其呈自支撐結構，具有填充密度高、耐污染性強、回收率高、易清洗和更換成本低等優勢，是近年來納濾/反滲透膜研究的熱點之一。

商業化的納濾/反滲透膜產品通常由相轉化法或界面聚合法制成。專利(CN103097007B)報道了通過相轉化法制備醋酸纖維素中空纖維反滲透膜的方法，但該方法所制得的反滲透膜分離層厚度太厚，約為0.1-7μm，導致通量低。界面聚合法可實現超薄分離層的制備，是將多孔支撐層表面先浸入含胺單體的水相溶液，然后再浸入含酰氯單體的油相溶液，在水油相界面聚合形成聚酰胺分離層。但此方法并不適用于中空纖維復合分離膜的連續化生產，因為胺單體水溶液及酰氯單體油溶液通常濃度較低，溶液粘度較小，連續化生產過程中在中空纖維膜表面涂覆往往不均勻，導致最終制備的中空纖維復合分離膜分離層厚度不均勻，性能差異較大。

發明內容

針對以上問題，本發明提供一種聚酰胺中空纖維復合分離膜的制備方法。該方法采用熱致相分離(TIPS)法與界面聚合(IP)法集成工藝，在用于制備高聚物支撐層的鑄膜液中添加酰氯單體，并在水浴中添加胺單體，將含酰氯鑄膜液浸入含胺水浴中，固化成膜，同時胺單體與高聚物多孔支撐層表面的酰氯單體發生聚合反應生成聚酰胺分離層，同步完成TIPS與IP過程。通過將酰氯單體預先添加到支撐層的鑄膜液中，使其均勻分布在中空纖維支撐層中，避免了單體溶液因粘度小導致在中空纖維支撐層表面不均勻分布問題。

本發明的聚酰胺中空纖維復合分離膜的制備方法包括如下步驟：

a)混料：將高聚物、稀釋劑和酰氯單體混合均勻形成鑄膜液；

b)復合膜制備：將鑄膜液用擠出機擠出形成中空纖維膜狀，進入胺單體水溶液中冷卻水浴，在固化成膜的同時酰氯單體與胺單體發生界面聚合生成聚酰胺層，烘干得到含有高聚物多孔支撐層與聚酰胺分離層的復合膜；

c)復合膜后處理：將步驟b)中獲得的復合膜浸入萃取劑中，萃取出膜中的稀釋劑得到聚酰胺中空纖維復合分離膜。

本發明還提供通過本發明的制備方法獲得的聚酰胺中空纖維復合分離膜。

本發明采用TIPS法與IP法集成工藝制備聚酰胺中空纖維復合分離膜，與現有技術相比，有以下優勢：