一種可同時(shí)用于水處理過(guò)濾膜和氣體分離的中空纖維水氣二用膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及膜領(lǐng)域，尤其涉及一種可同時(shí)用于水處理過(guò)濾膜和氣體分離的中空纖 維水氣二用膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 中空纖維膜廣泛用于工業(yè)及市政污水的處理、飲用水凈化、中水回用、食品加工、 生物醫(yī)藥和氣體分離等各種領(lǐng)域的過(guò)濾或分離。
[0003] 專利ZL201010209047. 0的"纖維絲增強(qiáng)復(fù)中空纖維膜的制造方法"就介紹了一種 親水膜的制造方法，但只是親水膜?？赏瑫r(shí)用于水處理過(guò)濾膜和氣體分離的中空纖維水氣 二用膜還沒(méi)有。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種可同時(shí)用于水處理過(guò)濾膜和氣體分離的中空纖維水 氣二用膜。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種中空纖維水氣二用膜，其特征在于，由以下重量 含量的各成分制備得到，
[0006] 高分子聚合物1 10-25%; 高分子聚合物2 10-25%； 共聚偶聯(lián)劑 1-5%; 親水劑 1-5%; 疏水劑 1-5%; 稀釋劑 30-70%; 成孔劑 2-20%。
[0007] 進(jìn)一步，由以下重量含量的各成分制備得到，
[0008] 高分子聚合物1 12-20%; 高分子聚合物2 12-20%；
[0009] 共聚偶聯(lián)劑 1.:5-4:,纖； 親水劑 L5-4.雜:； 疏水劑 L5-4. 5%:; 稀釋劑 42, 5-6·:;: 成孔劑 3, 5-1·,
[0010] 更進(jìn)一步，由以下重量含量的各成分制備得到，
[0011] 高分子聚合物1 12-17%; 高分子聚合物2 12-18%： 共聚偶聯(lián)劑 2-4. 5%; 親水劑 2-4. 5%; 疏水劑 2-4.5%: 稀釋劑 46-65%; 成孔劑 4-15%·>
[0012] 進(jìn)一步，所述高分子聚合物1選自于聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚苯 硫醚、聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或一種以上的混合物。
[0013]進(jìn)一步，所述高分子聚合物2選自于聚硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、含氟聚合物中的 一種或一種以上的混合物。
[0014]進(jìn)一步，所述共聚偶聯(lián)劑是由一親水性單體和一疏水性單體在催化劑作用下共聚 生產(chǎn)的具有兩性性能的低聚物。
[0015]進(jìn)一步，所述親水劑是乙基纖維素、聚乙烯醇、吐溫-80中的一種。
[0016]進(jìn)一步，所述疏水劑是有機(jī)硅化合物、含氟化合物或高級(jí)烷烴化合物。
[0017]進(jìn)一步，所述稀釋劑是高沸點(diǎn)的在機(jī)溶劑；具體的，是鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二 甲酸二辛酯、對(duì)二甲苯、磷酸三丁酯、四氫呋喃中的一種或一種以上的混合物。
[0018]進(jìn)一步，所述成孔劑是一種即可溶于溶劑又可溶于水的低分子量聚合物；具體的， 是聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇；優(yōu)選的，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為200-30000道爾 頓，聚乙二醇的分子量為200-30000道爾頓。
[0019]進(jìn)一步，制備方法為，將所需各成分配成制膜料，通過(guò)雙螺桿擠出成型機(jī)加熱，優(yōu) 選溫度150-400°C;熔融混合均勻經(jīng)中空纖維膜模口擠出后冷卻成膜，其中的纖維管通壓縮 空氣或高沸點(diǎn)非溶劑作為芯液成纖維管狀，然后進(jìn)入氣相或液相分離槽中，制膜料中的稀 釋劑、成孔劑等分離進(jìn)入槽中，制出具有親水和疏水相相鑲并存的中空纖維水氣二用膜。
[0020] 高分子聚合物1和2需要有一定量和比例，其中一種組份太多的話，會(huì)影響另一 種組份的通道形成和數(shù)量，如高分子聚合物1重量大于25 %或高分子聚合物2重量小于 10%，由于是以親水性高分子聚合物1占了很高比例，形成了連續(xù)的親水性通道，而疏水性 結(jié)構(gòu)為不連續(xù)的島狀結(jié)構(gòu)或極少連通的疏水性通道，生產(chǎn)出膜的疏水性/氣體通道就幾乎 沒(méi)有，而成為普通的親水膜；反之也一樣，即高分子聚合物1重量小于10%或高分子聚合 物2重量大于25%，由于是以疏水性高分子聚合物2占了很高比例，形成了連續(xù)的疏水性 通道，而親水性結(jié)構(gòu)為不連續(xù)的島狀結(jié)構(gòu)或極少連通的親水性通道，生產(chǎn)出膜的親水性/ 水通道就幾乎沒(méi)有，而成為普通的氣體膜。所以本發(fā)明的申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)研究，創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn) 高分子聚合物1為10-25重量％;高分子聚合物2為10-25重量％時(shí)，能形成同時(shí)用于水處 理過(guò)濾膜和氣體分離的中空纖維水氣二用膜。
[0021 ] 高分子聚合物2是具有疏水性的聚合物，非極性或極性很小。
[0022] 特殊共聚偶聯(lián)劑是由一親水性單體（高分子聚合物1單體）和一疏水性單體（高 分子聚合物2單體）在催化劑作用下共聚生產(chǎn)的具有兩性性能的低聚物，因而有很好的偶 聯(lián)性，它促使高分子聚合物1與高分子聚合物2能很好相混合加工成膜，形成親水和疏水相 鑲并存的膜。
[0023] 所述親水劑與高分子聚合物1作用形成水的通道。
[0024] 所述疏水劑與高分子聚合物2作用形成氣體通道。
[0025] 本發(fā)明主要是結(jié)合不同性能的聚合物制造出特殊性能的中空纖維膜，來(lái)達(dá)到即可 用于水處理過(guò)濾膜，也能用于氣體分離膜，并且也可用于水氣分離等場(chǎng)合，達(dá)到一膜多用的 效果，同時(shí)能提高膜的抗污染性能和清洗速度。
[0026] 本發(fā)明實(shí)施例所得中空纖維水氣二用膜純水通量均滿足中華人民共和國(guó)海洋行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T112-2008 "超濾膜及其組件"的要求。
[0027] 有益效果：
[0028] 1、一膜多用，即可用于水處理過(guò)濾膜，也能用于氣體分離膜；
[0029] 2、由于具有水氣二種I旲的性能，其未水性和疏水性相間存在，因而提尚了抗粘附 性，抗污性好，易清洗；
[0030] 3、可用氣、水或氣水混合反洗，提高除污速度和效率，并且減少反洗用水，從而提 高產(chǎn)水量；
[0031] 4、生產(chǎn)工藝適應(yīng)性好，可用熱致相法工藝生產(chǎn)，因此可選擇的原料、添加劑的范圍 也很廣，為生產(chǎn)出高性能和各種特殊要求的膜提供技術(shù)保障；
[0032] 5、采用了中空纖維膜式，一次壓出成型，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例旨在用于解釋本發(fā)明，而不能 理解為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述 的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通 過(guò)市購(gòu)獲得的常規(guī)廣品。
[0034] 實(shí)施例1 :中空纖維水氣二用膜的制備
[0035] 表1實(shí)施例1-5中的各成分用量（單位：公斤）
[0036]
[0037] 表2實(shí)施例1-5中的各成分用量（單位：公斤）
[0038]
[0040] 制備方法：
[0041] 將表1中的各成分配成制膜料，通過(guò)雙螺桿擠出成型機(jī)加熱（溫度150_400°C)熔 融混合均勻經(jīng)中空纖維膜?？跀D出后冷卻成膜，其中的纖維管通壓縮空氣或高沸點(diǎn)非溶劑 作為芯液成纖維管狀，然后進(jìn)入氣相或液相分離槽中，制膜料中的稀釋劑、成孔劑等分離進(jìn) 入槽中，制出具有親水和疏水相相鑲并存的中空纖維水氣二用膜。
[0042] 本實(shí)施例所得中空纖維水氣二用膜的外徑1. 5mm，內(nèi)徑0. 9mm，孔隙率為63%，膜 分離孔徑為〇. 03微米，在0.IMPa，25 °C的測(cè)試條件（檢測(cè)參考標(biāo)準(zhǔn)：中華人民共和國(guó)海 洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T112-2008 "超濾膜及其組件"的要求）下，純水通水量為320L/m2*hr;在 0.lMPa，25°C的測(cè)試條件下，空氣通量為3200L/m2*hr。
[0043] 可以看出，本實(shí)施例所得中空纖維水氣二用膜純水和空氣的通量都滿足中華人民 共和國(guó)海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T112-2008 "超濾膜及其組件"的要求。
[0044] 實(shí)施例2:中空纖維水氣二用膜的制備
[0045] 原料：見(jiàn)表1。
[0046] 制備方法：同實(shí)施例1。
[0047] 本實(shí)施例所得中空纖維水氣二用膜的外徑1. 3mm，內(nèi)徑0· 6mm，孔隙率為65%， 膜分離孔徑為0. 05微米，在0.lMPa，25°C的測(cè)試條件下，純水通水量為750L/m2*hr;在 0.IMPa，25°C的測(cè)試條件下，空氣通量為900L/m2*hr。
[0048] 可以看出，本實(shí)施例所得中空纖維水氣二用膜純水和空氣的通量都滿足中華人民 共和國(guó)海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T112-2008 "超濾膜及其組件"的要求。
[0049] 實(shí)施例3:中空纖維水氣二用膜的制備
[0050] 原料：見(jiàn)表1。稀釋劑是鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二辛酯。
[0051] 制備方法：同實(shí)施例1。
[0052] 本實(shí)施例所得中空纖維水氣二用膜的外徑1. 3mm，內(nèi)徑0· 6mm，孔隙率為71%， 膜分離孔徑為0. 05微米，在0.lMPa，25°C的測(cè)試條件下，純水通水量為720L/m2*hr;在 0.lMPa，25°C的測(cè)試條件下，空氣通量為3100L/m2*hr。
[0053] 可以看出，本實(shí)施例所得中空纖維水氣二用膜純水和空氣的通量都滿足中華人民 共和國(guó)海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T112-2008 "超濾膜及其組件"的要求。