本發(fā)明涉及一種水泥中空纖維膜的制備方法，特別是一種改性水泥中空纖維膜的制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

作為一種具有自支撐作用的分離膜材料，中空纖維分離膜無需多余的板材作為支撐體，可簡單的組裝成多種模塊用于分離。和卷式膜、平板膜相比，中空纖維膜的自支撐能力在賦予膜一定機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)，還可提高其裝填密度，提高用于分離的有效接觸面積。

相比于高溫下易變形、易溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)中空纖維膜而言，無機(jī)中空纖維膜由于其良好的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度，可以用于更多環(huán)境尤其是苛刻環(huán)境下使用。與玻璃中空纖維膜、陶瓷中空纖維膜及其相關(guān)雜化膜相比，水泥中空纖維膜可利用水泥微粉的自凝固過程而不經(jīng)過煅燒獲得所需強(qiáng)度，能降低生產(chǎn)成本，節(jié)約能源。

有關(guān)水泥中空纖維膜的報(bào)道較少。申請?zhí)枮?01510859658.2的專利公開了一種可作為支撐體的水泥中空纖維膜的制備方法。首先將水泥熟料過200目篩得到水泥粉體，隨后將其與聚偏氟乙烯、聚氯乙烯等聚合物以及n，n二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮等有機(jī)溶劑混合均勻得到鑄膜液，然后利用紡絲機(jī)，通過干濕法紡絲獲得水泥中空纖維膜生坯，接著將生坯浸泡在水中，使有機(jī)溶劑充分溶于水并使水泥固化凝固具有強(qiáng)度，最后得到水泥中空纖維膜。專利公開的方法過程簡單，無需昂貴設(shè)備，無需燒結(jié)，制成的水泥中空纖維膜具有大孔結(jié)構(gòu)。但是，具有大孔結(jié)構(gòu)的水泥中空纖維膜盡管通量較大，但其分離系數(shù)較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服目前水泥中空纖維膜在分離性能上的缺點(diǎn)，提供一種改性水泥中空纖維膜的制備方法，該發(fā)明工藝簡單，無需昂貴設(shè)備，無需高溫煅燒，可提高水泥中空纖維膜的分離系數(shù)。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的，一種改性水泥中空纖維膜的制備方法，其具體步驟如下：

(1)改性浸漬液的配制：將聚合物按比例加入到20～90℃的有機(jī)溶劑中，攪拌直至聚合物完全溶解，將聚合物溶液真空脫泡即得到改性浸漬液；

(2)水泥中空纖維雜化基膜的浸漬和固化：采用干濕法紡絲制備水泥中空纖維雜化基膜，將水泥中空纖維雜化基膜置于改性浸漬液中，經(jīng)過1～10s后取出，再將其置于水中固化，然后再重復(fù)浸漬、固化的過程，隨后即得到改性水泥中空纖維膜。

所述步驟(1)中的聚合物為聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的任意一種或兩種的混合物；有機(jī)溶劑為n，n-二甲基乙酰胺、n，n-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜中的任意一種或兩種的混合物；聚合物溶液中聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8～30％；聚合物和有機(jī)溶劑混合攪拌的時(shí)間為0.5～24h；改性浸漬液的粘度為100～10000mpa·s。

所述步驟(2)中的水泥中空纖維雜化基膜，其成分由水泥和聚合物組成，其中聚合物為聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的任意一種或兩種的混合物；水泥中空纖維雜化基膜中水泥的質(zhì)量比為1～98％。

所述步驟(2)中水的溫度范圍為10～60℃，固化時(shí)間為0.5～48h；先浸漬再固化的過程重復(fù)0～5次。

本發(fā)明的工藝原理是：水泥中空纖維雜化基膜中的聚合物與改性浸漬液中的聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)類似，將浸漬改性液涂覆在水泥中空纖維雜化基膜上，可使浸漬液與基膜緊密結(jié)合在一起，同時(shí)涂覆的改性液成膜后還可賦予基膜表面獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改性修飾水泥膜孔壁、提高膜分離性能的目的。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：本發(fā)明獲得的中空纖維膜不僅具有水泥中空纖維膜的大孔結(jié)構(gòu)，還通過對膜孔的進(jìn)一步修飾，使用于分離的表面孔孔徑變小，有利于提高膜的分離系數(shù)。因此，和現(xiàn)有公開的水泥中空纖維膜技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法可以克服其孔徑較大、分離系數(shù)低的缺點(diǎn)。此外，本發(fā)明工藝簡單，無需煅燒，無需昂貴設(shè)備。

有益效果：和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于充分利用了基膜與改性浸漬液之間良好的相容性，將基膜在浸漬液中浸漬，經(jīng)過干燥后得到改性水泥中空纖維膜。與未改性的水泥中空纖維膜相比，起分離作用的改性層孔徑小、分離系數(shù)高。此外，本發(fā)明中所述的水泥中空纖維膜，其基膜即水泥中空纖維雜化膜中的聚合物與浸漬改性液中的聚合物具有類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，屬于同質(zhì)聚合物，化學(xué)性質(zhì)類似，尤其在熱膨脹系數(shù)、潤濕性等方面具有相似的性質(zhì)，可以使浸漬改性液與基膜緊密的結(jié)合在一起。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

按照(1)配制改性浸漬液、(2)水泥中空纖維雜化基膜的浸漬和固化2個(gè)步驟制備改性水泥中空纖維膜，其中：

(1)配制改性浸漬液：按質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成為聚偏氟乙烯8％、n，n-二甲基乙酰胺92％的比例稱量兩種組分，將聚偏氟乙烯加入到20℃的n，n-二甲基乙酰胺中，攪拌24h，聚偏氟乙烯完全溶解至n，n-二甲基乙酰胺中形成聚合物溶液，將聚合物溶液真空脫泡得到粘度為100mpa·s的改性浸漬液。

(2)水泥中空纖維雜化膜的浸漬和固化：制備水泥中空纖維雜化基膜，其中水泥所占質(zhì)量比為1％，聚合物為聚偏氟乙烯。然后將水泥中空纖維雜化基膜置于改性浸漬液中10s，然后取出后置于60℃水中固化0.5h。然后采用相同的浸漬時(shí)間和固化時(shí)間重復(fù)上述浸漬和固化過程，最終得到改性的水泥中空纖維膜。

實(shí)施例2

按實(shí)施例1中步驟，配制改性浸漬液、水泥中空纖維雜化基膜的浸漬和固化，得到改性水泥中空纖維膜。不同的是改性浸漬液由聚氯乙烯和n，n-二甲基甲酰胺組成，兩者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：聚氯乙烯30％、n，n-二甲基甲酰為胺70％，溶解時(shí)的溫度為90℃，攪拌時(shí)間為0.5h，改性浸漬液的粘度為10000mpa·s；以水泥與聚氯乙烯為原料干濕法紡絲得到水泥中空纖維雜化基膜，水泥在基膜中所占質(zhì)量比為98％，水泥中空纖維雜化基膜在改性浸漬液中浸漬時(shí)間為1s，凝固浴水的溫度為10℃，固化時(shí)間48h，然后采用相同的浸漬時(shí)間、水溫和固化時(shí)間重復(fù)上述浸漬和固化過程1次。

實(shí)施例3

按實(shí)施例1中步驟，配制改性浸漬液、水泥中空纖維雜化基膜的浸漬和固化，得到改性水泥中空纖維膜。不同的是改性浸漬液由聚丙烯腈和二甲基亞砜組成，兩者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：聚丙烯腈16％、二甲基亞砜84％，溶解時(shí)的溫度為70℃，攪拌時(shí)間為12h，改性浸漬液的粘度為3000mpa·s；以水泥與聚丙烯腈為原料干濕法紡絲得到水泥中空纖維雜化基膜，水泥在基膜中所占質(zhì)量比為60％；水泥中空纖維雜化基膜在改性浸漬液中浸漬時(shí)間為5s，凝固浴水的溫度為40℃，固化時(shí)間24h，然后采用相同的浸漬時(shí)間、水溫和固化時(shí)間重復(fù)上述浸漬和固化過程3次。

實(shí)施例4

按實(shí)施例1中步驟，配制改性浸漬液、水泥中空纖維雜化基膜的浸漬和固化，得到改性水泥中空纖維膜。不同的是改性浸漬液中聚合物由聚偏氟乙烯和聚氯乙烯組成，有機(jī)溶劑由n，n-二甲基乙酰胺、n，n-二甲基甲酰胺組成，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：聚偏氟乙烯8％、聚氯乙烯10％、n，n-二甲基乙酰胺50％、n，n-二甲基甲酰胺32％，溶解時(shí)的溫度為80℃，攪拌時(shí)間為14h，改性浸漬液的粘度為4000mpa·s；以水泥與聚偏氟乙烯、聚氯乙烯為原料干濕法紡絲得到水泥中空纖維雜化基膜，水泥在基膜中所占質(zhì)量比為70％；水泥中空纖維雜化基膜在改性浸漬液中浸漬時(shí)間為2s，凝固浴水的溫度為50℃，固化時(shí)間12h，不重復(fù)上述浸漬和固化過程。