一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征以磺化聚醚砜（SPES）、磺化聚砜（SPSF）、磺化聚醚酮（SPPESK）、磺化聚偏氟乙烯（SPVDF）作為納濾膜材料，聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）和聚偏氟乙烯（PVDF）為支撐中空纖維膜，采用同軸共紡法制備磺化聚合物中空纖維納濾膜。本發(fā)明的中空纖維納濾膜膜斷裂強(qiáng)度高、截留率高、操作壓力低、可廣泛應(yīng)用于水凈化、廢水處理、海水淡化、生物與醫(yī)藥分離等領(lǐng)域。
【專利說明】一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，可廣泛應(yīng)用于水凈化、廢水處理、海水淡化、生物與醫(yī)藥分離等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]納濾膜是目前國內(nèi)外膜分離領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，在石油、化工、紡織、冶金和食品等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[1、陳觀文，許振良，曹義鳴，施艷蕎.膜技術(shù)新進(jìn)展與工程應(yīng)用，北京:國防工業(yè)出版社，2013年8月第一版；2、許振良，膜法水處理技術(shù)，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001年5月出版]。Shi等制備了 SPES/PES催化膜[Wenying Shi, BenqiaoHe， Jianxin L1.Esterification of acidified oil with methanol by SPES/PEScatalytic membrane.Bioresource Technology，2011， 102 (9):5389-5393] ；Klaysorn等制備了 SPES 陽離子交換膜[Chalida Klaysornj Bradley P.Ladewigj G.Q.Max Lu,Lianzhou Wang.Preparation and characterization of sulfonated polyethersulfonefor cation-exchange membranes.J.Membr.Sc1.2011，368:48-53];李連超等制備了磺化聚醚酮復(fù)合納濾膜[8];李惠玲等制備了殼聚糖季銨鹽/磺化聚醚砜平板復(fù)合納濾膜[李連超，馬成良，譚惠民，陳天祿，徐紀(jì)平.磺化聚醚酮復(fù)合納濾膜的制備.水處理技術(shù).2005,31 (10):13-16] Jarah等制備了 PVA/PES平板復(fù)合納濾膜[李惠玲，譚翎燕，張浩勤，張永剛.殼聚糖季銨鹽/磺化聚醚砜復(fù)合納濾膜的制備與表征.化工新型材料.2009，37 (11): 37-39]。一般情況下，納濾膜有平板，中空纖維，管式，卷式幾種構(gòu)型，其中中空纖維膜和平板膜是分離膜最主要的兩種形態(tài)。與平板膜相比，中空纖維膜具有裝填密度高。通常，釆用界面聚合法制備納濾膜[1、Deng Huj Zhen-Liang Xuj Yong-MingWe1.A high performance siIica-fluoropolyamide nanofiltration membrane preparedby interfacial polymerization.Separation and Purification Technology, 2013，110:31-38 ;2、Deng Huj Zhen-Liang Xuj Yong-Ming Weij Song Caoj We1-Dong Chen,Xu-Hong Qian, A novel composite nanofiltration membrane prepared by interfacialpolymerization of 2，2，-bis (1-hydroxyl-l~trifluoromethy1-2,2，2-trifluoroethyl) -4, 4f -methylenedianiline and trimesoyl chloride.Sep.Sc1.and Tech.，2013， 48:1-10 ；3λ Deng Huj Zhen-Liang Xuj Chang Chen.Polypiperazine-amidenanofiltration membrane containing silica nanoparticles prepared by interfacialpolymerization [J].Desalination, 2012; 301:75-81 ;4、Deng Huj Zhen-Liang Xu，Yong-Ming Weij Y1-Fei Liu.Poly (styrene sulfonic acid) sodium modifiednanofiltration membranes with improved permeability for the softening of highlyconcentrated seawater.Desalina tion, 2014， 336:179 — 186]。
[0003]但是現(xiàn)有的膜斷裂強(qiáng)度低，截留率低，操作壓力要求高，低壓無法使用。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種膜斷裂強(qiáng)度高、截留率高、的低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜，可廣泛應(yīng)用于水凈化、廢水處理、海水淡化、生物與醫(yī)藥分離等領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明的一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，包括如下步驟:
(I )、由聚合物(PES或PSF或PVDF)、添加劑、溶劑來配制鑄膜液A ；
(2)、由磺化聚合物(SPES或SPSF或SPPESK或SPVDF)、溶劑來配制鑄膜液B；
(3)、將上述步驟(I)和(2)中得到的鑄膜液A和B，采用同軸共紡絲裝置制備磺化聚合物中空纖維納濾膜；
(4)、對(duì)上述步驟(3)中的磺化聚合物中空纖維納濾膜采用溫度5(T80°C進(jìn)行熱處理，得到磺化聚合物中空纖維納濾膜。
[0006]本發(fā)明低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，在所述的步驟(4)中，以聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)和聚偏氟乙烯(PVDF)為支撐中空纖維膜，其可內(nèi)支撐，也可外支撐，提高中空纖維納濾膜的機(jī)械強(qiáng)度，其膜厚度150-400 μ m。
[0007]本發(fā)明低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，在所述的步驟(4)中，采用同軸共紡法制備磺化聚合物中空纖維納濾膜，磺化聚合物膜厚度50-150 μ m。
[0008]本發(fā)明所述步驟(I)的添加劑優(yōu)選一縮二乙二醇或PEG400。
[0009]本發(fā)明一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，所述步驟(I)的溶劑優(yōu)
選N，N-二甲基乙酰胺。
[0010]本發(fā)明一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，所述步驟(I)中聚合物、添加劑、溶劑的配比為18:4(T45:38?43wt.%。
[0011]本發(fā)明一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，所述步驟(2)的溶劑優(yōu)選N，N- 二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮。
[0012]本發(fā)明一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，所述步驟(2)磺化聚合物、溶劑的配比為30?33:65?70wt.%。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
以磺化聚醚砜(SPES)、磺化聚砜(SPSF)、磺化聚醚酮(SPPESK),磺化聚偏氟乙烯(SPVDF)作為納濾膜材料，聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)和聚偏氟乙烯(PVDF)為支撐中空纖維膜，采用同軸共紡法制備磺化聚合物中空纖維納濾膜。本發(fā)明方法制備的低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜，膜斷裂強(qiáng)度高，截留率高，操作壓力低，可廣泛應(yīng)用于水凈化、廢水處理、海水淡化、生物與醫(yī)藥分離等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】；
圖1外支撐中空纖維納濾膜示意圖。
[0015]圖2內(nèi)支撐中空纖維納濾膜示意圖。
[0016]圖中:A—鑄膜液A、B—鑄膜液B。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下提供本發(fā)明一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法的【具體實(shí)施方式】。
[0018]實(shí)施例1:首先，按聚合物PES:添加劑一縮二乙二醇(DEG):溶劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAc) =18.0:41.0:41.0 (wt.%)來配制鑄膜液A，并作為外支撐中空纖維；其次，按磺化聚醚砜(SPES):溶劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAc) =32.0:68.0 (wt.%)來配制鑄膜液B，并作為中空纖維納濾膜內(nèi)皮層；最后，以純水為芯液，采用同軸共紡法制備中空纖維納濾膜，其性能如下:膜厚度360 μ m，膜斷裂強(qiáng)度10.4±0.2 MPa，膜通量30 (L/m2.h.MPa)，硫酸鈉截留率56.9%，染料X-BR (分子量為581)截留率92.9%。
[0019]實(shí)施例2:首先，按聚合物PSF:添加劑PEG400:溶劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)=18.0:43.0:39.0 (wt.%)來配制鑄膜液A，并作為內(nèi)支撐中空纖維；其次，按磺化聚砜(SPSF):溶劑N，N- 二甲基乙酰胺(DMAc)=32.0:68.0 (wt.%)來配制鑄膜液B，并作為中空纖維納濾膜外皮層；最后，以純水為芯液，采用同軸共紡法制備中空纖維納濾膜，其性能如下:膜厚度380 μ m，膜斷裂強(qiáng)度7.8±0.3 MPa，膜通量50 (L/m2.h.MPa)，硫酸鈉截留率46.5%，染料X-BR (分子量為581)截留率86.3%。
[0020]實(shí)施例3:首先，按聚合物PES:添加劑一縮二乙二醇(DEG):溶劑N，N-二甲基乙酰胺(DMAc) =18.0:41.0:41.0 (wt.%)來配制鑄膜液A，并作為外支撐中空纖維；其次，按磺化聚醚酮(SPPESK):溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP) =31.0:69.0 (wt.%)來配制鑄膜液B，并作為中空纖維納濾膜內(nèi)皮層；最后，以純水為芯液，采用同軸共紡法制備中空纖維納濾膜，其性能如下:膜厚度400 μ m，膜斷裂強(qiáng)度8.7±0.2 MPa，膜通量60 (L/m2.h.MPa)，硫酸鈉截留率48.2%，染料X-BR (分子量為581)截留率90.4%。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)由聚合物、添加劑、溶劑來配制鑄膜液A； (2)由磺化聚合物、溶劑來配制鑄膜液B; (3)將上述步驟(I)和(2)中得到的鑄膜液A和鑄膜液B，采用同軸共紡絲裝置制備磺化聚合物中空纖維納濾膜； (4)對(duì)上述步驟(3)中的磺化聚合物中空纖維納濾膜采用溫度5(T80°C進(jìn)行熱處理，得到磺化聚合物中空纖維納濾膜； 所述步驟(I)中聚合物為聚醚砜或聚砜或聚偏氟乙烯； 所述步驟(2)中磺化聚合物為磺化聚醚砜、磺化聚砜、磺化聚醚酮或磺化聚偏氟乙烯。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述的步驟(4)中，以聚醚砜、聚砜和聚偏氟乙烯為支撐中空纖維膜，其可內(nèi)支撐，也可外支撐，其膜厚度150-400 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述的步驟(4)中，采用同軸共紡法制備磺化聚合物中空纖維納濾膜，磺化聚合物膜厚度 50-150 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)的添加劑為一縮二乙二醇或PEG400。
5.如權(quán)利要求1所述的一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)的溶劑為N，N- 二甲基乙酰胺。
6.如權(quán)利要求1所述的一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中聚合物、添加劑、溶劑的配比為18:4(T45:38?43wt.%。
7.如權(quán)利要求1所述的一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)的溶劑為N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮。
8.如權(quán)利要求1所述的一種低壓磺化聚合物中空纖維納濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)磺化聚合物、溶劑的配比為30?33:65?70wt.%。
【文檔編號(hào)】B01D71/66GK103861483SQ201410106844
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】許振良, 魏永明, 楊虎, 陳桂娥, 馬曉華, 李祥慶 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 江陰市向陽科技有限公司