CN106621849A - 聚酰胺中空纤维纳滤膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及膜技术领域，特别是涉及一种聚酰胺中空纤维纳滤膜及其制备方法。所述的制备方法包括下述步骤：1)利用非溶剂致相分离法制备中空纤维基膜，包括下述步骤，将膜基质相，溶剂，致孔剂以及多元酰氯混合均匀，静置除泡；各组分的质量比例为膜基质相2‑20份；溶剂30‑60份；致孔剂1‑10份；多元酰氯1‑10份；然后加热至50‑70℃，经喷丝板流出至凝固槽凝固成初生纤维；将凝固成型的初生纤维经卷绕，甘油浸泡以及干燥制成聚酰胺中空纤维基膜；2)制备聚酰胺中空纤维纳滤膜。本发明由于制成的基膜内具有多元酰氯物质，与膜表面涂覆的多元酰氯有机溶液相容性更好，经聚合形成的功能层与基膜间的界面稳定性更高。

Description

聚酰胺中空纤维纳滤膜及制备方法
技术领域
本发明涉及膜技术领域，特别是涉及一种聚酰胺中空纤维纳滤膜及其制备方法。
背景技术
膜分离技术广泛应用于物质分离提纯和浓缩工艺，可在常温下连续操作，无相变；大规模生产中有节能、环保的优势。其中纳滤膜作为分离膜的一种，能够实现对相对分子质量为200～500有机物及胶体的完全脱除,并且由于纳滤膜表面的荷电性,纳滤可以将高价、低价盐离子有区别地截留。因此纳滤膜在饮用水净化及低分子量有机物纯化和浓缩等应用领域实现了广泛应用。
以聚偏氟乙烯、聚砜等材质的中空纤维超滤膜为基膜，在基膜表面先涂覆多元胺溶液后涂覆多元酰氯有机溶液，两种溶液于超滤膜表面界面聚合形成脱盐功能层，制成平板或中空纤维复合纳滤膜或反渗透膜。
由于聚偏氟乙烯、聚砜等材质亲水性较差，导致多元胺水溶液在基膜表面的铺展性较弱，多元胺无法流延至所有膜表面及膜孔，未覆盖的膜孔无法在界面聚合过程中形成聚酰胺功能层，该处即形成缺陷；与此同时，由于基膜材质与功能层材质不同，基膜与功能层的相容性较差，形成的纳滤膜界面不稳定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的中空纤维纳滤膜由于界面稳定性差而容易形成膜缺陷从而影响膜产品性能的缺点，提供一种聚酰胺中空纤维纳滤膜及制备方法。
为实现本发明的目的，所采用的技术方案为：
一种聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，采用下述步骤：
1)利用非溶剂致相分离法制备中空纤维基膜，包括下述步骤，将膜基质相，溶剂，致孔剂以及多元酰氯混合均匀，静置除泡；各组分的质量比例为膜基质相2-20份；溶剂30-60份；致孔剂1-10份；多元酰氯1-10份；然后加热至50-70℃，经喷丝板流出至凝固槽凝固成初生纤维；所述的喷丝板的内部芯液为温度与纺丝原液同温度的水溶液；所述的凝固槽内的凝固液为水；将凝固成型的初生纤维经卷绕，甘油浸泡以及干燥制成聚酰胺中空纤维基膜；
2)制备聚酰胺中空纤维纳滤膜，将步骤1)得到的聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆乙醇0.5-1min，拭去表面浮液；在所述的聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆0.05-5wt％多元酰氯有机溶液5-10min，拭去表面浮液；在聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆0.1-10wt％多元胺水溶液1-2min，后干燥固化1-5min，制得聚酰胺中空纤维纳滤膜。
所述的膜基质相为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、或者聚氯乙烯中的一种。
所述的多元酰氯为均苯三甲酰氯。
所述的多元胺为哌嗪、间苯二胺或者二乙烯三胺中的一种。
优选的，步骤2)中在基膜表面涂覆乙醇1min，涂覆5wt％均苯三甲酰氯正己烷溶液10min，拭去表面浮液，在膜表面涂覆10wt％间苯二胺水溶液2min，后干燥固化5min。
所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮或者吐温中的一种或者几种的混合物。
本发明还包括一种聚酰胺中空纤维纳滤膜，其特征在于，使用所述的制备方法制得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、在聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆多元酰氯有机溶液前先涂覆乙醇并擦拭浮液，膜孔内残留的乙醇能够起到了引流作用，在涂覆多元酰氯溶液时酰氯易于流进膜孔内，确保了酰氯与酰胺聚合生成的功能层对膜孔的全覆盖，产品缺陷率更低。
2、由于制成的基膜内具有多元酰氯物质，与膜表面涂覆的多元酰氯有机溶液相容性更好，经聚合形成的功能层与基膜间的界面稳定性更高。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
一种聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，1)利用非溶剂致相分离法制备中空纤维基膜，包括下述步骤，将膜基质相0.2kg聚偏氟乙烯，3kg二甲基乙酰胺溶剂，0.1kg聚乙烯基吡咯烷酮致孔剂以及0.1kg均苯三甲酰氯多元酰氯混合均匀，静置除泡；然后加热至50℃，经喷丝板流出至凝固槽凝固成初生纤维；所述的喷丝板的内部芯液为温度与纺丝原液同温度的水溶液；所述的凝固槽内的凝固液为水；将凝固成型的初生纤维经卷绕，甘油浸泡以及干燥制成聚酰胺中空纤维基膜；
2)制备聚酰胺中空纤维纳滤膜，将步骤1)得到的聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆乙醇0.5min，拭去表面浮液；在所述的聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆0.05wt％均苯三甲酰氯的正己烷溶液5min，拭去表面浮液；在聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆0.1wt％哌嗪水溶液1min，后干燥固化1min，制得聚酰胺中空纤维纳滤膜。
经测试该膜在0.5MPa下连续过滤2g/L MgSO4溶液5小时，然后测试组件脱盐率，其脱盐率达到92％。
实施例2与实施例1制备方法相同，区别仅在于，步骤1)中将膜基质相1kg聚醚砜，6kg二甲基乙酰胺溶剂，0.5kg聚乙烯基吡咯烷酮致孔剂以及0.5kg均苯三甲酰氯；步骤2)中在基膜表面涂覆1wt％均苯三甲酰氯有机溶液5min，拭去表面浮液，在基膜表面涂覆2wt％间苯二胺水溶液1min，后干燥固化1min。
经测试该膜在0.5MPa下连续过滤2g/L MgSO4溶液5小时，然后测试组件脱盐率，其脱盐率达到93.1％。
实施例3与实施例1制备方法相同，区别仅在于，步骤1)中将膜基质相2kg聚偏氯乙烯，6kg二甲基乙酰胺溶剂，1kg聚乙烯基吡咯烷酮致孔剂以及1kg均苯三甲酰氯；步骤2)中在基膜表面涂覆1wt％均苯三甲酰氯有机溶液5min，拭去表面浮液，在基膜表面涂覆2wt％间苯二胺水溶液1min，后干燥固化1min。
经测试该膜在0.5MPa下连续过滤2g/L MgSO4溶液5小时，然后测试组件脱盐率，其脱盐率达到95.4％。
实施例4与实施例1制备方法相同，区别仅在于,步骤2)中，膜表面涂覆乙醇0.5min，在膜表面涂覆5wt％均苯三甲酰氯有机溶液10min，拭去表面浮液，在膜表面涂覆10wt％哌嗪水溶液2min，后干燥固化5min，制得聚酰胺中空纤维膜。
经测试该膜在0.5MPa下连续过滤2g/L MgSO4溶液5小时，然后测试组件脱盐率，其脱盐率达到95.8％。
实施例5实施例4与实施例1制备方法相同，区别仅在于,步骤2)中，在基膜表面涂覆乙醇1min，在基膜表面涂覆5wt％均苯三甲酰氯有机溶液10min，拭去表面浮液，在基膜表面涂覆10wt％间苯二胺水溶液2min，后干燥固化5min，制得聚酰胺中空纤维膜。
经测试该膜在0.5MPa下连续过滤2g/L MgSO4溶液5小时，然后测试组件脱盐率，其脱盐率达到98％。
本发明的聚酰胺中空纤维纳滤膜通过在制备基膜的过程中加入多元酰氯，使其与基膜表面涂覆的多元酰氯有机溶液相容性更好，经聚合形成的功能层与基膜间的界面稳定性更高。
同时，聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆多元酰氯有机溶液前先涂覆乙醇并擦拭浮液，膜孔内残留的乙醇能够起到了引流作用，在涂覆多元酰氯溶液时酰氯易于流进膜孔内，确保了酰氯与酰胺聚合生成的功能层对膜孔的全覆盖，产品缺陷率更低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于，采用下述步骤：
1)利用非溶剂致相分离法制备中空纤维基膜，包括下述步骤，将膜基质相，溶剂，致孔剂以及多元酰氯混合均匀，静置除泡；各组分的质量比例为膜基质相2-20份；溶剂30-60份；致孔剂1-10份；多元酰氯1-10份；然后加热至50-70℃，经喷丝板流出至凝固槽凝固成初生纤维；所述的喷丝板的内部芯液为温度与纺丝原液同温度的水溶液；所述的凝固槽内的凝固液为水；将凝固成型的初生纤维经卷绕，甘油浸泡以及干燥制成聚酰胺中空纤维基膜；
2)制备聚酰胺中空纤维纳滤膜，将步骤1)得到的聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆乙醇0.5-1min，拭去表面浮液；在所述的聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆0.05-5wt％多元酰氯有机溶液5-10min，拭去表面浮液；在聚酰胺中空纤维基膜表面涂覆0.1-10wt％多元胺水溶液1-2min，后干燥固化1-5min，制得聚酰胺中空纤维纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的膜基质相为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、或者聚氯乙烯中的一种。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的多元酰氯为均苯三甲酰氯。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的多元胺为哌嗪、间苯二胺或者二乙烯三胺中的一种。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于，
步骤1)中各组分的质量比例为膜基质相5份；溶剂40份；致孔剂2.5份，多元酰氯2.5份；步骤2)中在基膜表面涂覆乙醇1min，涂覆5wt％均苯三甲酰氯正己烷溶液10min，拭去表面浮液，在膜表面涂覆10wt％间苯二胺水溶液2min，后干燥固化5min。
6.根据权利要求1所述的聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮或者吐温中的一种或者几种的混合物。
7.一种聚酰胺中空纤维纳滤膜，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的制备方法制得。
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