一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，是以二甲基亞砜為溶劑，在150～170℃的條件下來溶解高分子聚合物配制成鑄膜液，再將其鑄膜液涂覆在聚酯中空編織繩上，經(jīng)凝固、水洗而制得；本發(fā)明利用二甲基亞砜在150～170℃的條件下對聚酯編織繩有一定的溶脹不溶解的作用，而使鑄膜液和中空編織繩粘接起來，從而提高皮層膜材料與中空編織繩之間的粘接性能；與傳統(tǒng)的對中空編織繩進(jìn)行處理來提高編織繩的界面潤濕性和氫鍵粘接力相比，本發(fā)明是一步法，即通過鑄膜液中的溶劑對編織繩有一定的溶脹作用而提高內(nèi)支撐膜的粘接性能，縮短工藝流程，節(jié)省生產(chǎn)時間和成本；制得的內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜可用于MBR和浸沒式超濾組件中。
【專利說明】一種生產(chǎn)內(nèi)支撐増強(qiáng)型中空纖維膜的方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與常規(guī)分離方法相比，膜分離過程具有能耗低、單級分離效率高、過程簡單、不污染環(huán)境等優(yōu)點，是解決當(dāng)代能源、資源和環(huán)境問題的重要高新技術(shù)，目前世界上許多國家，特別是發(fā)達(dá)國家，都把膜分離技術(shù)列入優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)之一，并迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。膜分離技術(shù)的應(yīng)用成果已涉及化工、食品、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)乃至生命科學(xué)等領(lǐng)域。
[0003]在污水處理中，由于應(yīng)用環(huán)境很差，對膜強(qiáng)度的要求較高。中空纖維膜是自支撐膜，其強(qiáng)度低。為提高中空纖維膜的強(qiáng)度，可采用編織管與膜結(jié)合的方法，制成內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜。中國專利201210005363.5公開了一種內(nèi)支撐聚偏氟乙烯中空纖維膜的制備方法，先用常壓等離子體處理中空編織繩再在繩子外表面涂覆一薄層聚偏氟乙烯鑄膜液，經(jīng)凝固、水洗而制得。使用的常壓等離子體處理中空編織繩，提高了編織繩與皮層聚偏氟乙烯材料之間的界面潤濕性和氫鍵粘接力，可實現(xiàn)中空編織繩表面處理和鑄膜液涂覆工藝連續(xù)進(jìn)行。使用該法制備的內(nèi)支撐中空纖維膜粘接性能好，但是屬于二步制備法(先處理編織繩，再涂覆鑄膜液)，制備流程長，增加生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有的內(nèi)支撐增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜生產(chǎn)成本高及制備流程長的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種制備方法簡單、能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是以二甲基亞砜為溶劑，在150?170°C的條件下來溶解高分子聚合物配制成鑄膜液，再將其鑄膜液涂覆在聚酯中空編織繩上，經(jīng)凝固、水洗而制得。
[0006]本發(fā)明的生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法包括以下步驟:
[0007]I)配制鑄膜液:將高分子聚合物、成孔劑、二甲基亞砜按以下質(zhì)量百分比:
[0008]高分子聚合物 30?60
[0009]成孔劑I?12
[0010]二甲基亞砜 28?69
[0011 ]在150?170 °C、冷凝條件下均勻混合、溶解、過濾、脫泡后得到質(zhì)量濃度為30?60%的鑄膜液；
[0012]所述高分子聚合物為聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚砜中的一種；
[0013]所述成孔劑為有機(jī)成孔劑或無機(jī)成孔劑中的一種或兩種的混合物；
[0014]所述有機(jī)成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種或者兩種的混合物，聚乙烯吡咯烷酮型號選自K12、K17、K25、K30、K60、K90，聚乙二醇分子量為200-20000;
[0015]所述無機(jī)成孔劑為無水氯化鋰、氧化鋁、氯化鈣、二氧化硅中的一種或兩種的混合物；
[0016]2)配制凝固浴液:將二甲基亞砜與水按質(zhì)量百分比O?45:55?100配制凝固浴液；
[0017]3)將步驟I)制得的鑄膜液和中空編織繩同時通過噴絲板擠出，直接經(jīng)步驟2)凝固成型或者先通過溫度為30?80°C，相對濕度為30?99%RH的干紡程后再經(jīng)步驟2)凝固成型，再收絲；
[0018]所述中空編織繩內(nèi)徑為0.5?2.2mm，外徑為1.2?3.2mm;
[0019]所述擠出溫度為150?170°C;
[0020]所述凝固溫度為24?80°C;
[0021]所述干紡程長度為I?15cm;
[0022]收絲速度為5?10m/min;
[0023]4)將在步驟3)中制得的內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜在10?40 V的去離子水中浸泡12?24h，以除去鑄膜液體系中的溶劑及部分成孔劑，晾干即得內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)勢:
[0025]I)本發(fā)明利用二甲基亞砜在150?170°C的條件下對聚酯編織繩有一定的溶脹不溶解的作用，而使鑄膜液和中空編織繩粘接起來，從而提高皮層膜材料與中空編織繩之間的粘接性能；
[0026]2)與傳統(tǒng)的對中空編織繩進(jìn)行處理來提高編織繩的界面潤濕性和氫鍵粘接力相比，本發(fā)明是一步法，即通過鑄膜液中的溶劑對編織繩有一定的溶脹作用而提高內(nèi)支撐膜的粘接性能，縮短工藝流程，節(jié)省生產(chǎn)時間和成本；
[0027]3)本發(fā)明的內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜內(nèi)徑為0.5?2.2mm，外徑為1.5?3.7mm，通量為300?I OOOL/m2.h，平均孔徑為0.0I?0.4μπι，強(qiáng)度彡200Ν ；
[0028]4)制得的內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜可用于MBR和浸沒式超濾組件中，降低斷絲和堵污的可能性，延長膜片的使用壽命。
【具體實施方式】
[0029]實施例1
[°03°]將15g重均分子量為40萬的聚偏氟乙稀樹脂，3g聚乙二醇(分子量600)，0.5g無水氯化鋰，31.5g二甲基亞砜在150 0C、冷凝條件下均勻混合、攪拌、溶解，過濾脫泡后制得質(zhì)量濃度為30%聚偏氟乙烯鑄膜液。150°C的條件下，將聚酯中空編織繩(內(nèi)徑為0.5mm，外徑為
1.2mm)和質(zhì)量濃度為40 %聚偏氟乙烯鑄膜液同時通過噴絲板擠出，先經(jīng)過5cm的溫度為80°C，相對濕度為99%RH的干紡程后經(jīng)24°C，45%二甲基亞砜去離子水溶液中凝固，收絲速度為5m/min，再用40°C的去離子水浸泡12h，晾干即得內(nèi)支撐增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜。內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的性能:內(nèi)徑為0.5mm，外徑為1.7mm，平均孔徑為Ο.ΟΙμπι，通量為300L/m2.h，強(qiáng)度為 200Ν。
[0031]實施例2
[0032]將50g聚醚砜樹脂，8g聚乙烯吡咯烷酮(K17)，lg氧化鋁，41g 二甲基亞砜在160°C、冷凝條件下均勻混合、攪拌、溶解，過濾脫泡后制得質(zhì)量濃度為50 %聚醚砜鑄膜液。160 °C的條件下，將聚酯中空編織繩(內(nèi)徑為2.2mm，外徑為3.2mm)和質(zhì)量濃度為50%聚醚砜鑄膜液同時經(jīng)過噴絲板擠出，立即在80°C，10%二甲基亞砜去離子水溶液中凝固，收絲速度為7m/min，再用20°C去離子水浸泡24h，晾干即得內(nèi)支撐增強(qiáng)型聚醚砜中空纖維膜。內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的性能:內(nèi)徑為2.2mm，外徑為3.5mm，通量為591L/V.h，平均孔徑為0.15μπι，強(qiáng)度為402Ν。
[0033]實施例3
[0034]將30g聚砜樹脂，4.5g聚乙烯吡咯烷酮(K30)，15.5g二甲基亞砜在160 V、冷凝條件下均勻混合、攪拌、溶解，過濾脫泡后制得質(zhì)量濃度為60%聚砜鑄膜液。150°C的條件下，將聚酯中空編織繩(內(nèi)徑為1.8mm，外徑為3_)和質(zhì)量濃度為60%聚砜鑄膜液同時經(jīng)過噴絲板擠出，先經(jīng)過1cm的溫度為30°C，相對濕度為50%RH的干紡程后再經(jīng)50°C，質(zhì)量濃度為20%二甲基亞砜去離子水溶液中凝固，收絲速度為1m/min，再用35 °C去離子水浸泡15h，晾干即得內(nèi)支撐增強(qiáng)型聚砜中空纖維膜。內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的性能:內(nèi)徑為1.8mm，外徑為3.4臟，平均孔徑為0.44111，通量為1000171112.11，強(qiáng)度為3821^。
[0035]實施例4
[0036]將27.5g聚醚砜樹脂，4g聚乙二醇(分子量2000)，Ig二氧化硅，17.5g二甲基亞砜在160 °C、冷凝條件下均勻混合、攪拌、溶解，過濾脫泡后制得質(zhì)量濃度為55 %聚醚砜鑄膜液。160 °C的條件下，將聚酯中空編織繩(內(nèi)徑為1.5mm，外徑為2.6mm)和質(zhì)量濃度為55%聚醚砜鑄膜液同時經(jīng)過噴絲板擠出，先經(jīng)過15cm的溫度為50°C，相對濕度為30%RH的干紡程后再經(jīng)600C、質(zhì)量濃度為30% 二甲基亞砜去離子水溶液中凝固，收絲速度為8m/min，再用25°C去離子水浸泡20h，晾干即得內(nèi)支撐增強(qiáng)型聚醚砜中空纖維膜。內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的性能:內(nèi)徑為I.5mm，外徑為3.1mm，平均孔徑為0.25ym，通量為759L/m2.h，強(qiáng)度為314N。
[0037]實施例5
[0038]將20g重均分子量為50萬的聚偏氟乙烯樹脂，2.5g聚乙二醇(分子量20000)，0.5g二氧化硅，27g 二甲基亞砜在170°C的條件下均勻混合、攪拌、溶解，過濾脫泡后制得質(zhì)量濃度為40%聚偏氟乙烯鑄膜液。170°C的條件下，將聚酯中空編織繩(內(nèi)徑為1.0mm，外徑為1.8mm)和質(zhì)量濃度為40 %聚偏氟乙烯鑄膜液同時經(jīng)過噴絲板擠出，立即在40 V的去離子水中凝固，收絲速度為5m/min，再用30°C去離子水浸泡18h，晾干即得內(nèi)支撐增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維膜。內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的性能:內(nèi)徑為1.0mm，外徑為2.1mm，通量為411L/m2.h，平均孔徑為0.09μπι，強(qiáng)度為283Ν。
【主權(quán)項】
1.一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)配制鑄膜液:將高分子聚合物、成孔劑、二甲基亞砜按以下質(zhì)量百分比: 高分子聚合物30?60成孔劑I?12 二甲基亞砜28?69 在150?170°C、冷凝條件下均勻混合、溶解、過濾、脫泡后得到質(zhì)量濃度為30?60 %的鑄膜液； 2)配制凝固浴液:將二甲基亞砜與水按質(zhì)量百分比O?45:55?100配制凝固浴液； 3)將步驟I)制得的鑄膜液和中空編織繩同時通過噴絲板擠出，直接經(jīng)步驟2)凝固成型或者先通過溫度為30?80°C，相對濕度為30?99%RH的干紡程后再經(jīng)步驟2)凝固成型，再收絲； 4)將在步驟3)中制得的內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜在10?400C的去離子水中浸泡12?24h，以除去鑄膜液體系中的溶劑及部分成孔劑，晾干即得內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，步驟I)中所述高分子聚合物為聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚砜中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，步驟I)中所述成孔劑為有機(jī)成孔劑或無機(jī)成孔劑中的一種或兩種的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，所述有機(jī)成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種或者兩種的混合物，聚乙烯吡咯烷酮型號選自 K12、K17、K25、K30、K60、K90，聚乙二醇分子量為 200-20000。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，所述無機(jī)成孔劑為無水氯化鋰、氧化鋁、氯化鈣、二氧化硅中的一種或兩種的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，步驟3)中所述中空編織繩內(nèi)徑為0.5?2.2mm，外徑為1.2?3.2mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，步驟3)中所述擠出溫度為150?170 0C。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，步驟3)中所述凝固溫度為24?80°C。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，步驟3)中所述干紡程長度為I?15cm。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)內(nèi)支撐增強(qiáng)型中空纖維膜的方法，其特征在于，步驟3)中收絲速度為5?10m/min。
【文檔編號】B01D67/00GK106040024SQ201610466250
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】劉必前
【申請人】鹽城海普潤膜科技有限公司