一種非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納濾膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納濾膜技術(shù)是隨著反滲透技術(shù)的發(fā)展以及解決工業(yè)軟水化的實(shí)際問題及降低成本而出現(xiàn)的，是一種介于反滲透(R0)和超濾(UF)之間的膜分離過程。一般認(rèn)為納濾膜對多價(jià)鹽具有很好的去除效果，對分子量200?1000的有機(jī)小分子具有很高的截留率。
[0003]市場上的商業(yè)納濾膜大部分為復(fù)合膜，所謂復(fù)合納濾是由超濾層和致密復(fù)合層構(gòu)成，在保持基膜優(yōu)異物理化學(xué)性能的同時(shí)，復(fù)合層決定了納濾膜的高選擇性或截留性。通過復(fù)合而成的納濾膜具有純水通量高、截留效果好的優(yōu)點(diǎn)，但是這種復(fù)合納濾膜制備步驟繁瑣，工藝復(fù)雜、成本更高。而非對稱膜因制備工藝更加簡單、膜結(jié)構(gòu)可控性好、成本低廉，具有較好的抗氧化性而備受關(guān)注。
[0004]聚醚砜是一種綜合性能優(yōu)異的膜材料，其分子中同時(shí)具有苯環(huán)的剛性、醚基的柔性及砜基與整個(gè)結(jié)構(gòu)單元形成的大共軛體系，所以整個(gè)分子具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能，其優(yōu)點(diǎn)是抗氧化性強(qiáng)、高溫抗蠕變性好、熱穩(wěn)定型好、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良、耐輻射及強(qiáng)度高、機(jī)械強(qiáng)度高，是目前應(yīng)用最廣的超濾膜材料，但其應(yīng)用于納濾領(lǐng)域仍然以復(fù)合膜為主，關(guān)于聚醚砜的非對稱納濾膜的制備尚未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜的制備方法。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜的制備方法，包括如下組分:
[0008](1)按照如下重量百分比稱取各組分:聚醚砜13?37%、β -環(huán)糊精1?12%、有機(jī)親水成孔劑2?20%、無機(jī)納米粒子1?7%和成膜溶劑24?83% ;有機(jī)親水成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇PEG和吐溫中的至少一種，無機(jī)納米粒子為LiCl、Si02、Ti02、A1203和ZrO中的至少一種，成膜溶劑為二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺和N?甲基吡咯烷酮中的至少一種；
[0009](2)將上述各組分加入反應(yīng)容器中，于60?80°C攪拌6?10h溶解，再靜置脫泡10?16h，得鑄膜液;
[0010](3)將步驟⑵的鑄膜液用氮?dú)饧訅海?jīng)紡絲計(jì)量栗壓入噴絲頭，經(jīng)10?22cm的空氣間隙被牽引、拉伸到一定的徑向尺寸進(jìn)入30?50°C凝固浴固化成中空纖維納濾膜膜絲，其中計(jì)量栗的出料速度為15?25mL/min ;
[0011](4)將步驟(3)制得的膜絲以0.2?0.5m/s的速度收卷后，經(jīng)過清水浸泡10?24h，再浸泡于甘油水溶液中20?30h，最后晾干制得所述非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(1)中按如下重量百分比稱取各組分:聚醚砜15?35%、β -環(huán)糊精1?10%、有機(jī)親水成孔劑3?17%、無機(jī)納米粒子1?5%和成膜溶劑33?80%。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟(1)中按如下重量百分比稱取各組分:聚醚砜18?30 %、β -環(huán)糊精2?9 %、有機(jī)親水成孔劑6?11 %、無機(jī)納米粒子1?3 %和成膜溶劑47 ?73%
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(2)為:將上述各組分加入反應(yīng)容器中，于65?70°C攪拌7?9h溶解，再靜置脫泡12?14h，得鑄膜液。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(3)為:將步驟(2)的鑄膜液用氮?dú)饧訅海?jīng)紡絲計(jì)量栗壓入噴絲頭，經(jīng)11?16cm的空氣間隙被牽引、拉伸到一定的徑向尺寸進(jìn)入30?40°C凝固浴固化成中空纖維納濾膜膜絲，其中計(jì)量栗的出料速度為17?21mL/min0
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(4)中的凝固浴為二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺中的一種或兩種混合物的水溶液。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(4)中清水浸泡得時(shí)間為14?24h。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(4)中甘油水溶液中甘油的濃度為3?30%，浸泡時(shí)間為24ho
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(4)中收卷的速度為0.25?0.35m/So
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]1、本發(fā)明的制備方法添加β -環(huán)糊精紡制聚醚砜納濾膜，將含有由聚醚砜、β -環(huán)糊精、有機(jī)溶劑和添加劑組成的鑄膜液，經(jīng)過濾后用氮?dú)饧訅簤喝雵娊z頭，由噴絲頭內(nèi)凝固浴管與周圍形成管狀液膜的形式被擠出，經(jīng)空氣間隙被牽引、拉伸到一定的徑向尺寸后進(jìn)入凝固浴固化成中空纖維膜，再經(jīng)洗滌等處理后收集，所制備的納濾膜具有明顯的非對稱結(jié)構(gòu)，在較低的操作壓力下(0.3?0.5MPa)，對濃度為0.2g/L的PEG1000有很好的截留效果Ο
[0022]2、本發(fā)明的制備方法使用干?濕法制備中空纖維納濾膜，過程制備周期短，工藝簡單。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下通過【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的說明和描述。
[0024]實(shí)施例1
[0025]1)鑄膜液的配置:在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量百分比為18%的聚醚砜，9%的β-環(huán)糊精，7%的聚乙烯吡咯烷酮，4%的吐溫，3%的三氧化二鋁納米粒子和59%的二甲基甲酰胺，在65°C下攪拌溶解7h后靜置脫泡12h，得鑄膜液。
[0026]2)紡絲，收絲:將脫泡后的鑄膜液用氮?dú)饧訅航?jīng)紡絲計(jì)量栗以21mL/min的速度壓入噴絲頭，經(jīng)11cm的空氣間隙后進(jìn)入溫度為30°C的二甲基乙酰胺溶液凝固浴中固化成型，打開導(dǎo)絲輪以0.26m/s的速度牽引膜絲，將膜絲收集在導(dǎo)絲輪上。
[0027]3)后處理:將收起來的膜絲在清水槽中浸泡20h后，將其浸入18%的甘油水溶液中進(jìn)行后處理，浸泡24h后將其取出晾干，得所述非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜。
[0028]經(jīng)測試，所制備的非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜對在較低的操作壓力下(0.3?0.5MPa)，對濃度為0.2g/L的PEG1000和PEG800的截留率分別為99.4%、84.5%。
[0029]實(shí)施例2
[0030]1)鑄膜液的配置:在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量百分比為22%的聚醚砜，6%的β-環(huán)糊精，6%的聚乙烯吡咯烷酮，3%的聚乙二醇，2%的二氧化鈦納米粒子和61 %的二甲基甲酰胺，在65°C下攪拌溶解7h后靜置脫泡12h，得鑄膜液。
[0031]2)紡絲，收絲:將脫泡后的鑄膜液用氮?dú)饧訅航?jīng)紡絲計(jì)量栗以19mL/min的速度壓入噴絲頭，經(jīng)13cm的空氣間隙后進(jìn)入溫度為35°C的二甲基甲酰胺溶液凝固浴中固化成型，打開導(dǎo)絲輪以0.29m/s的速度牽引膜絲，將膜絲收集在導(dǎo)絲輪上。
[0032]3)后處理:將收起來的膜絲在清水槽中浸泡18h后，將其浸入25%的甘油水溶液中
[0033]進(jìn)行后處理，浸泡24h后將其取出晾干，得所述非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜。
[0034]經(jīng)測試，所制備的非對稱聚醚砜中空纖維納濾膜對在較低的操作壓力下(0.3?0.5MPa)，對濃度為0.2g/L的PEG1000和PEG800的截留率分別為99.7%、84.6%。
[0035]實(shí)施例3
[0036]1)鑄膜液的配置:在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量百分比為28%的聚醚砜，4%的β-環(huán)糊精，6%的聚乙烯吡咯烷酮，1%的三氧化二鋁納米粒子和61%的二甲基乙酰胺，在70°C下攪拌溶解8h后靜置脫泡13h，得鑄膜液