專利名稱：濕法紡絲法制備聚砜酰胺中空纖維分離膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚砜酰胺中空纖維分離膜的制備方法，特別是一種采用濕法紡絲法制備聚砜酰胺中空纖維分離膜的方法。
背景技術(shù)：
水是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源。我國是水資源緊缺的國家，城市污水廠出水水質(zhì)滿足不了 “生活用水的水質(zhì)標準”，直接排放又會造成嚴重的環(huán)境污染。對污水凈化處理既可以重新利用水資源，又可以減輕水環(huán)境污染，是城市可持續(xù)發(fā)展迫切需要研究的高新技術(shù)之一。近年來隨著膜材料和膜技術(shù)的發(fā)展，較好地克服污水的難題。膜分離技術(shù)是一種新型的高效的分離技術(shù)，與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，具有分離效率高、能耗低、占地面積小、過 程簡單、操作簡單方便、不污染環(huán)境等突出優(yōu)點。在高分子膜材料中，聚砜酰胺(PSA)是我國經(jīng)多年研制開發(fā)的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的有機耐高溫新材料。聚砜酰胺是一種在大分子芳香族聚酰胺的主鏈上，創(chuàng)新性地引入了砜基，由于硫原子處于最高氧化態(tài)，砜基具有強吸電子性，與苯環(huán)雙鍵共振，具有良好的耐熱性能和抗氧化性能，同時具有優(yōu)良的耐酸堿和抗機械強度，是一種化學性能優(yōu)越的膜材料。由于能夠溶于N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮等多種極性溶劑中，適合溶液相轉(zhuǎn)化法制備成膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種濕法紡絲法制備聚砜酰胺中空纖維分離膜的方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種濕法紡絲制備聚砜酰胺中空纖維分離膜的方法，其特征在于該方法的具體步驟
為
a.紡絲液的組成和質(zhì)量百分含量如下
聚砜酰胺10% — 25% ；
有機溶劑69% — 86% ；
致孔劑1% — 5% ；
以上各組分之和等于100%，
b.將上述各組分混合攪拌，配制成均一溶液，真空脫泡；
c.將該溶液于平板上刮制成膜，待膜流平后放入凝固浴中，凝固浴為水；得到聚砜酰胺中空纖維分離膜；或者進行濕法紡絲，其壓力范圍為0. 4-0. 6MPa的氮氣，計量泵轉(zhuǎn)速為llml/min條件，經(jīng)中空噴絲組件擠出，依次經(jīng)過凝固浴和卷繞，其凝固浴為水，卷繞速度為7m/min，得到聚砜酰胺中空纖維分離膜。上述的聚砜酰胺中空纖維分離膜的外徑為2500 u m,內(nèi)徑為1000 u m。
上述的聚砜酰胺是由對苯二甲酰氯與砜二胺通過低溫聚合而成，其中砜二胺是4，4’ - 二氨基二苯砜單體和3，3’ - 二氨基二苯砜單體中的至少一種。上述的有機溶劑可以為N，N-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或N-甲基砒咯烷酮。上述的致孔劑可以為水溶性聚合物和無機小分子中的至少一種。上述的水溶性聚合物致孔劑可以為聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。上述的無機小分子可以為氯化鈣或硝酸鈣。上述的組分中還可以加入質(zhì)量百分含量為1-3%的酸堿調(diào)節(jié)劑。 本發(fā)明創(chuàng)造性地將聚砜酰胺作為膜材料，首先通過濕法紡絲成功制備成中空纖維分離膜。由于聚砜酰胺具有一定的親水性，可以改善膜材料的抗污染性，解決一般膜材料易污染的缺點。聚砜酰胺具有良好的耐熱性能，可以過濾一些高溫廢水。聚砜酰胺一般采用低溫聚合得到，該制膜方法采用濕法紡絲，工藝簡單，操作方便；該方法制備的聚砜酰胺中空纖維分離膜，具有多孔結(jié)構(gòu)，具有良好的分離性能。本發(fā)明將聚砜酰胺作為一種膜材料，采用濕法紡絲制備中空纖維分離膜，紡絲工藝簡單易操作，適用于工業(yè)化應用；該方法制備的聚砜酰胺中空纖維分離膜，具有多孔結(jié)構(gòu)，具有良好的分離性能。


圖I本發(fā)明所制備的聚砜酰胺中空纖維分離膜斷面的掃描電鏡圖譜。圖2本發(fā)明實施例一至五制備的不同濃度的固含量和致孔劑量的聚砜酰胺平板膜的斷面掃描電鏡圖譜。其中(a)為固含量為16%，致孔劑含量為3%; (b)為固含量為18%，致孔劑含量為3% ; (c)為固含量為20%，致孔劑含量為3% ; (d)為固含量為18%，致孔劑含量% 2%； Ce)為固含量為18%，致孔劑含量為4%。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明中提出的聚砜酰胺中空纖維分離膜，首先通過制備聚砜酰胺平板膜，對其進行分離性能測試，得到最佳配比，然后進行濕法紡絲制備聚砜酰胺中空纖維分離膜。通過此方法不僅能對聚砜酰胺分離膜的性能進行測試，還能節(jié)省原料。實施例一將聚砜酰胺、成孔劑聚合物聚乙二醇(分子量為600)、N，N_ 二甲基乙酰胺充分混合均勻，配制聚砜酰胺含量為16% (重量分數(shù))，聚乙二醇含量為3% (重量分數(shù))的溶液，真空脫泡后，在玻璃板上刮制成膜，充分流平后放入凝固浴中凝固，凝固浴為水。在水中浸泡一天，充分脫去溶劑后，待用。經(jīng)測定，在0. IMPa壓力和常溫下，所得聚砜酰胺膜的水通量為310. 91 L .nT2 ,對雞蛋清大分子(相對分子量為45000)的截留率為82. 5%。實施例二 將聚砜酰胺、成孔劑聚合物聚乙二醇(分子量為600)、N，N_ 二甲基乙酰胺充分混合均勻，配制聚砜酰胺含量為18% (重量分數(shù))，聚乙二醇含量為3% (重量分數(shù))的溶液，真空脫泡后，在玻璃板上刮制成膜，充分流平后放入凝固浴中凝固，凝固浴為水。在水中浸泡一天，充分脫去溶劑后，待用。經(jīng)測定，在0. IMPa壓力和常溫下，所得聚砜酰胺膜的水通量為93. 29 L m_2 h—1，對雞蛋清大分子(相對分子量為45000)的截留率為85%。實施例三將聚砜酰胺、成孔劑聚合物聚乙二醇(分子量為600)、N，N_ 二甲基乙酰胺充分混合均勻，配制聚砜酰胺含量為20% (重量分數(shù))，聚乙二醇含量為3% (重量分數(shù))的溶液，真空脫泡后，在玻璃板上刮制成膜，充分流平后放入凝固浴中凝固，凝固浴為水。在水中浸泡一天，充分脫去溶劑后，待用。經(jīng)測定，在0. IMPa壓力和常溫下，所得聚砜酰胺膜的水通量為44. 85 L m_2 h—1，對雞蛋清大分子(相對分子量為45000)的截留率為87. 5%。實施例四將聚砜酰胺、成孔劑聚合物聚乙二醇(分子量為600)、N，N-二甲基乙酰胺充分混合均勻，配制聚砜酰胺含量為18% (重量分數(shù))，聚乙二醇含量為2% (重量分數(shù))的溶液，真空脫泡后，在玻璃板上刮制成膜，充分流平后放入凝固浴中凝固，凝固浴為水。在水中浸泡一天，充分脫去溶劑后，待用。
經(jīng)測定，在0. IMPa壓力和常溫下，所得聚砜酰胺膜的水通量為25. 44 L m_2 h—1，對雞蛋清大分子(相對分子量為45000)的截留率為88. 35%。實施例五將聚砜酰胺、成孔劑聚合物聚乙二醇(分子量為600)、N，N_ 二甲基乙酰胺充分混合均勻，配制聚砜酰胺含量為18% (重量分數(shù))，聚乙二醇含量為4% (重量分數(shù))的溶液，真空脫泡后，在玻璃板上刮制成膜，充分流平后放入凝固浴中凝固，凝固浴為水。在水中浸泡一天，充分脫去溶劑后，待用。經(jīng)測定，在0. IMPa壓力和常溫下，所得聚砜酰胺膜的水通量為134. 27 L .nT2 ,對雞蛋清大分子(相對分子量為45000)的截留率為78. 55%。實施例六將聚砜酰胺、成孔劑聚合物聚乙二醇(分子量為600)、N，N_ 二甲基乙酰胺充分混合均勻，配制聚砜酰胺含量為18% (重量分數(shù))，聚乙二醇含量為3% (重量分數(shù))的溶液，真空脫泡后，在濕法紡絲機上進行濕法紡絲，其壓力范圍為0. 4-0. 6MPa的氮，計量泵轉(zhuǎn)速為13ml/min條件，經(jīng)中空噴絲組件擠出，依次經(jīng)過凝固浴和卷繞，得到聚砜酰胺中空纖維膜，其中凝固浴為水。在水中浸泡一天，充分脫去溶劑后，待用。經(jīng)測定，在0. IMPa壓力和常溫下，所得聚砜酰胺膜的水通量為190. 9 L m_2 h—1，對雞蛋清大分子(相對分子量為45000)的截留率為89. 4%。
權(quán)利要求
1.一種濕法紡絲制備聚砜酰胺中空纖維分離膜的方法，其特征在于該方法的具體步驟為 a.紡絲液的組成和質(zhì)量百分含量如下 聚砜酰胺10% — 25% ； 有機溶劑69% — 86% ； 致孔劑1% — 5% ； 以上各組分之和等于100%， b.將上述各組分混合攪拌，配制成均一溶液，真空脫泡； c.將該溶液于平板上刮制成膜，待膜流平后放入凝固浴中，凝固浴為水；得到聚砜酰胺中空纖維分離膜；或者進行濕法紡絲，其壓力范圍為0. 4-0. 6MPa的氮氣，計量泵轉(zhuǎn)速為llml/min條件，經(jīng)中空噴絲組件擠出，依次經(jīng)過凝固浴和卷繞，其凝固浴為水，卷繞速度為7m/min，得到聚砜酰胺中空纖維分離膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征為所述的聚砜酰胺中空纖維分離膜的外徑為2500 u m,內(nèi)徑為 1000 u m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的聚砜酰胺是由對苯二甲酰氯與砜二胺通過低溫聚合而成，其中砜二胺是4，4’ - 二氨基二苯砜單體和3，3’ - 二氨基二苯砜單體中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的有機溶劑為N，N-二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或N-甲基砒咯烷酮。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的致孔劑為水溶性聚合物和無機小分子中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的水溶性聚合物致孔劑為聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的無機小分子為氯化鈣或硝酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種采用濕法紡絲法制備聚砜酰胺中空纖維分離膜的方法。該方法是將聚砜酰胺10~25份，有機溶劑69~86份，致孔劑1~5份等采用濕法紡絲的方法制備了聚砜酰胺中空纖維分離膜，加入致孔劑后可以形成多孔結(jié)構(gòu)，隨著致孔劑種類和濃度等因素的變化，可實現(xiàn)孔徑大小的可控，有良好的分離性能。本發(fā)明采用我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型聚砜酰胺材料，主鏈結(jié)構(gòu)上有砜基，材料具有良好的耐熱性、抗氧化性、阻燃性、耐酸堿性和機械強度。本發(fā)明方法制作工藝簡單，操作方便，可用于分離膜等其他用途，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B01D71/66GK102698611SQ20121021330
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者劉麗, 曹煥煥, 肖長發(fā), 韓琦, 高翔 申請人:上海大學