一種環(huán)保型醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法
【專利摘要】一種環(huán)保型醋酸纖維素中空纖維納濾膜及其制備方法，采用熔融紡絲一次成型工藝制備均質(zhì)納濾膜，工藝簡單，成本低廉，使用微毒或無毒稀釋劑和萃取劑，沒有功能層的制備及復(fù)合，不引入化學交聯(lián)劑，沒有哌嗪、間苯二胺、酰氯等有機活性功能單體殘留，環(huán)保無污染，制得的納濾膜具有海綿狀結(jié)構(gòu)，孔隙率均勻，水通量達30～40L·m-2·h-1，對二價離子的截留率達90％左右，對一價離子的截留率小于30％。制得的這種環(huán)保無污染的生態(tài)友好型醋酸纖維素中空纖維納濾膜可更好的用于食品領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域、生物領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域、水處理等領(lǐng)域。
【專利說明】
一種環(huán)保型醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能環(huán)保型醋酸纖維素中空纖維納濾膜及其制備方法，屬于高分子膜材料制備技術(shù)領(lǐng)域。具體為采用熔融紡絲法制備高性能醋酸纖維素中空均質(zhì)納濾膜。
【背景技術(shù)】
[0002]納濾是近二十年以來不斷發(fā)展起來的介于反滲透膜和超濾膜之間的一類新型壓力驅(qū)動型特種膜，常被稱為“疏松型”反滲透或“緊密型”超濾膜。納濾技術(shù)操作壓力較低，設(shè)備投資小，膜水通量大，對于小分子的有機物有較高的截留率，而對一價態(tài)和二價態(tài)等高價態(tài)的離子選擇性卻有極大的不同，在去除高價離子和有害有機物分子的同時又能保留某些對人體有益微量礦物質(zhì)元素，是其他膜分離技術(shù)不可取代的。在水的軟化處理、廢水回收處理、醫(yī)藥工程、食品加工業(yè)等各個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。從膜分離技術(shù)發(fā)展的過程來看，有機類納濾膜的研究起步相對較早，選擇分離性能較好，價格便宜，目前存在多種不同膜材料和采用不同工藝制備的納濾膜，但研究最多的大都是復(fù)合的納濾膜，有微孔支撐層與功能層復(fù)合而成，制備方法主要包括(I)等離子體氣相沉積法，用等離子體光輝使微孔支撐膜的表面產(chǎn)生致密的均質(zhì)層；(2)界面聚合法在微孔支撐膜表面上使用活性單體進行界面聚合反應(yīng)，生成功能層；(3)層壓法，首先制備出很薄的致密均質(zhì)膜，之后層壓于微孔支撐膜之上；(4)浸涂法，把聚合物溶液浸涂于微孔支撐膜之上，之后干燥形成復(fù)合納濾膜，也可以把活性單體或預(yù)聚物溶液浸涂于微孔膜上，之后熱處理或輻射固化。無論內(nèi)壓式還是外壓式納濾復(fù)合膜制備工藝都較復(fù)雜、成本高，并且還同時普遍存在的一個問題是在流體沖擊作用下功能層容易與支撐層脫離，致使膜分離性能大大降低。中國專利文獻CN102389718A是將醋酸纖維素中空纖維反滲透膜在氫氧化鈉水溶液中浸泡，用水洗滌后，再在氯乙酸溶液中浸泡，然后再用水洗滌，得到中空纖維納濾膜。RandaHaddad等人采用丙酮、甲酰胺混合溶劑配制成20?22wt%的醋酸纖維素鑄膜液，制得的膜針對苦咸水脫鹽，但最高脫鹽率為86%，且水的滲透率較低，僅為9.6L.πι2 *h \且鑄膜過程中采用了大量的甲酰胺，屬有毒溶劑，污染環(huán)境。本發(fā)明采用來源廣泛，價格低廉，抗氯性、抗氧化性、親水性及滲透性能較好的三醋酸纖維素做原料，鑄膜過程中使用無毒或微毒的溶劑和非溶劑，制備無需復(fù)合的高性能醋酸纖維素中空均質(zhì)納濾膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有問題，本發(fā)明提供一種制備高性能環(huán)保型醋酸纖維素中空納濾膜的方法，采用熔融紡絲一次成型制備中空均質(zhì)納濾膜，工藝簡單，成本低廉，沒有功能層的制備及復(fù)合，不引入化學交聯(lián)劑，沒有哌嗪、間苯二胺、酰氯等有機活性單體的殘留，環(huán)保無污染，制得的膜材料可更好的用于食品領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域、生物領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域、水處理等領(lǐng)域。
[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單，環(huán)保無污染的生態(tài)友好型醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法。制得的中空纖維納濾膜具有海綿狀結(jié)構(gòu)，機械性能強，孔隙率均勻，水通量達40?50L.!!!2 *h \對二價離子的截留率達90%左右，對一價離子的截留率小于30%。
[0005]本發(fā)明制備醋酸纖維素中空纖維納濾膜的方法步驟如下:
[0006]I)在雙螺旋共混機中將已干燥醋酸纖維素與稀釋劑、致孔劑混合均勻，所述醋酸纖維素酯化度260?300，三醋酸纖維素含量30?40wt%，稀釋劑含量55?65wt%，多元型致孔劑含量O?5wt%。
[0007]2)所述稀釋劑為環(huán)丁砜、I，4- 丁內(nèi)酯、多元醇等低毒性溶劑。
[0008]3)加入多元型致孔劑，所述多元型致孔劑包括不同分子量PEG、高氯酸鎂、納米KCULiCl 等。
[0009]4)將物料在共混機中攪拌溶脹，后通過進料口加入已在180°C預(yù)熱4h后的雙螺桿擠出機中。
[0010]5)在160?180°C溫度區(qū)間由雙螺桿擠出經(jīng)噴絲頭成型，注意嚴格控制溫度，后經(jīng)水凝固浴卷繞于繞絲機，凝固浴溫度O?80°C，得到初生態(tài)中空纖維膜，在乙醇中浸泡12h萃取出稀釋劑。最后熱處理時間為10?40min，熱處理的介質(zhì)可以為非溶劑水、乙醇、丙醇或無毒的醚類有機溶劑，制得具有海綿狀孔結(jié)構(gòu)的高性能環(huán)保型醋酸纖維素中空納濾膜。
【具體實施方式】
[0011]下面對本發(fā)明的實施做具體說明:
[0012]實施例1
[0013]將三醋酸纖維素、環(huán)丁砜、多元型致孔劑在雙螺桿混合機中混合均勻，攪拌成糊狀，質(zhì)量百分比分別為34%、63%、3%，后加到雙螺旋桿擠出機熔融成均相鑄膜液，在160?180°C高溫下由雙螺桿擠出經(jīng)噴絲頭成型，后經(jīng)40°C水凝固浴卷繞于繞絲機，后取下膜絲在乙醇溶劑中浸泡12h萃取出稀釋劑。后熱處理時間為20min，熱處理的介質(zhì)為非溶劑水，水溫60°C，制得具有海綿狀結(jié)構(gòu)的環(huán)保型醋酸纖維素中空纖維均質(zhì)納濾膜。由自制測試裝置測得0.2Mpa壓力下，膜對電導(dǎo)為1450us/cm的MgSO4S液的截留率為88.7%，對電導(dǎo)為900us/cm的NaCl溶液的截留率為23.4%。
[0014]實施例2
[0015]將實施I中其他條件保持不變，三醋酸纖維素、環(huán)丁砜的質(zhì)量分數(shù)分別改為38%、59%，采用同樣工序制得醋酸纖維素中空纖維納濾膜。并用相同測試裝置測試膜的性能，由結(jié)果分析此時測得0.2Mpa壓力下，膜對電導(dǎo)為1450us/cm的MgSO4S液的截留率為92.7%,對電導(dǎo)為900us/cm的NaCl溶液的截留率為25.4%。也可以保持其他條件不變，改變水凝固浴溫度、添加劑含量及種類、熱處理溫度或時間中的任一種條件，進行最佳紡絲工藝的探索。
【主權(quán)項】
1.一種制備高性能環(huán)保型醋酸纖維素中空纖維納濾膜的方法，采用熔融紡絲一次成型制備均質(zhì)納濾膜，使用微毒或無毒稀釋劑和萃取劑，沒有功能層的制備及復(fù)合，不引入化學交聯(lián)劑，沒有哌嗪、間苯二胺、酰氯等有機活性單體的殘留，環(huán)保無污染，制得的膜材料可更好的用于食品領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域、生物領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域、水處理等領(lǐng)域。在雙螺旋共混機中將已干燥的醋酸纖維素、稀釋劑、致孔劑混合均勻，所述醋酸纖維素酯化度260?300，醋酸纖維素30?40wt %，稀釋劑55?65wt %，多元型致孔劑O?5wt %，。高溫鑄膜液由雙螺桿擠出經(jīng)噴絲頭成型，后經(jīng)水凝固浴卷繞于繞絲機上，凝固浴溫度0-70°C，得到初生態(tài)中空纖維膜，，在乙醇中浸泡12h萃取出稀釋劑。最后熱處理時間為10-40min，溫度50?80°C，熱處理的溶劑可以為非溶劑水、乙醇、丙醇或無毒醚類有機溶劑，制得具有海綿狀孔結(jié)構(gòu)的高性能環(huán)保型醋酸纖維素中空納濾膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法，所用醋酸纖維素為三醋酸纖維素，?；葹闉?60?300。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法，所用稀釋劑為環(huán)丁砜，同時起了增塑劑的作用，且毒性很小。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法，所述的多元型致孔劑，包括不同分子量PEG、高氯酸鎂、納米KCl、LiCl等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法，先在共混機中攪拌溶脹，雙螺桿擠出機控溫180°C左右。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法，噴絲頭控溫160?180°C，水凝固浴溫度O?80°C，萃取劑為水或乙醇等無毒有機溶劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醋酸纖維素中空纖維納濾膜的制備方法，最后熱處理時間為10?40min，熱處理的介質(zhì)可以為非溶劑水或乙醇等無毒醇類或醚類有機溶劑，溫度.50 ?80°C。
【文檔編號】B01D69/08GK105879697SQ201410775789
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月16日
【發(fā)明人】王薇, 張 杰, 李國東, 祁騰騰
【申請人】天津工業(yè)大學