CN108854602A - 一种增强型中空纤维超滤膜及其制备方法 - Google Patents

一种增强型中空纤维超滤膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增强型中空纤维超滤膜及其制备方法，包括超滤膜本体，所述超滤膜本体中间基膜设置为中空纤维膜，所述中空纤维膜外表面设置有活性分离层，本发明的制备过程简单，便于操作，基膜范围广，没有局限性，铸膜液中的溶剂和添加剂选择也多，并且可以通过调节铸膜液中溶剂和添加剂的质量占比来控制最终得到的活性分离层的厚度，此外，本发明制备成本低，易于实现产业化量产。

Description

一种增强型中空纤维超滤膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及中空纤维超滤膜的制备技术领域，具体为一种增强型中空纤维超滤膜及其制备方法。
背景技术
膜分离技术具有操作简单、成本低、无相变、快速、节省能源和降低污染物的能力，因而被广泛用于水处理、电力行业、生物医学技术和食品等领域中。在膜分离使用过程中，由于膜的抗污染能力和机械强度差，严重影响了在水处理领域的大规模应用，并且复杂的工艺和苛刻的生产条件也让该产品的产业化生产止步不前，因此，需要一种用于范围广、局限性低的中空纤维超滤膜的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强型中空纤维超滤膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种增强型中空纤维超滤膜，包括超滤膜本体，所述超滤膜本体中间基膜设置为中空纤维膜，所述中空纤维膜外表面设置有活性分离层，所述活性分离层外表面设置有氧化石墨烯片层，所述氧化石墨烯片层外表面设置有聚酰胺皮层，所述氧化石墨烯片层的厚度设置为1.0nm-1.5nm,所述聚酰胺皮层的厚度设置为40nm-100nm。
优选的，所述中空纤维膜为中间设置有若干微孔的高分子材料，所述中空纤维膜为聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的任意一种，所述微孔内设置有亲水性材料。
优选的，所述活性分离层为亲水性材料渗透到微孔内的同时在基膜中空纤维膜表面形成的致密皮层结构。
优选的，所述亲水性材料为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、高氯酸锂、丙三醇中的一种或两种以上的混合液。
上述的一种增强型中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
S1.将中间设置有若干微孔的高分子中空纤维膜置于预处理桶中浸泡10-20min，随后取出进行自然风干24h处理；
S2.将亲水性材料搅拌溶解于制备桶中，制备桶内预先放置适宜的溶剂以及添加剂，得到铸膜液；
S3.将S1中风干后的中空纤维膜浸于中得到的铸膜液中，取出后晾干处理，得到复合膜；
S4.对S3中复合膜在40-80°C温度下进行加热烘干作业，即可得到超滤膜；
S5.将S4中得到的超滤膜在进行漂洗，用甘油-水-防腐剂混合液浸泡后晾干保存，浸泡时间为24-48h。
优选的，所述预处理桶内设置的为无水乙醇溶液。
优选的，所述铸膜液中有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜,N一甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或两种以上的混合液，所述铸膜液中的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，其K值为17或30，所述中空纤维膜为聚偏氟乙烯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的制备过程简单，便于操作，基膜范围广，没有局限性，铸膜液中的溶剂和添加剂选择也多，并且可以通过调节铸膜液中溶剂和添加剂的质量占比来控制最终得到的活性分离层的厚度，此外，本发明制备成本低，抗污染，使用寿命高，易于实现产业化量产。
附图说明
图1为一种增强型中空纤维超滤膜及其制备方法的横截面结构示意图；
图2为一种增强型中空纤维超滤膜及其制备方法的流程结构示意图。
图中：1-超滤膜本体，2-活性分离层，3-亲水性材料，5-微孔，6-中空纤维膜，7-预处理桶，8-无水乙醇溶液，9-制备桶，10-铸膜液，11-复合膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明提供一种技术方案：
实施例一：
一种增强型中空纤维超滤膜，包括超滤膜本体1，所述超滤膜本体1中间基膜设置为中空纤维膜6，所述中空纤维膜6外表面设置有活性分离层2，所述活性分离层外表面设置有氧化石墨烯片层13，所述氧化石墨烯片层13外表面设置有聚酰胺皮层12，所述氧化石墨烯片层13的厚度设置为1.0nm-1.5nm,所述聚酰胺皮层12的厚度设置为40nm-100nm。
所述中空纤维膜6为中间设置有若干微孔5的高分子材料，所述中空纤维膜6为聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的任意一种，所述微孔5内设置有亲水性材料3。
所述活性分离层2为亲水性材料3渗透到微孔内的同时在基膜中空纤维膜6表面形成的致密皮层结构。
所述亲水性材料3为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、高氯酸锂、丙三醇中的一种或两种以上的混合液。
上述的一种增强型中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
S1.将中间设置有若干微孔5的高分子中空纤维膜6置于预处理桶7中浸泡10-20min，随后取出进行自然风干24h处理；
S2.将亲水性材料3搅拌溶解于制备桶9中，制备桶9内预先放置64%的溶剂以及5%添加剂，得到铸膜液10；
S3.将S1中风干后的中空纤维膜6浸于2中得到的铸膜液10中，取出后晾干处理，得到复合膜11；
S4.对S3中复合膜11在40°C温度下进行加热烘干作业，即可得到超滤膜；
S5.将S4中得到的超滤膜在进行漂洗，用甘油-水-防腐剂混合液浸泡后晾干保存，浸泡时间为24h。
所述预处理桶7内设置的为无水乙醇溶液8。
所述铸膜液10中有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜,N一甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或两种以上的混合液，所述铸膜液10中的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，其K值为17或30，所述中空纤维膜6为聚偏氟乙烯。
实施例二：
一种增强型中空纤维超滤膜，包括超滤膜本体1，所述超滤膜本体1中间基膜设置为中空纤维膜6，所述中空纤维膜6外表面设置有活性分离层2，所述活性分离层外表面设置有氧化石墨烯片层13，所述氧化石墨烯片层13外表面设置有聚酰胺皮层12，所述氧化石墨烯片层13的厚度设置为1.0nm-1.5nm,所述聚酰胺皮层12的厚度设置为40nm-100nm。
所述中空纤维膜6为中间设置有若干微孔5的高分子材料，所述中空纤维膜6为聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的任意一种，所述微孔5内设置有亲水性材料3。
所述活性分离层2为亲水性材料3渗透到微孔内的同时在基膜中空纤维膜6表面形成的致密皮层结构。
所述亲水性材料3为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、高氯酸锂、丙三醇中的一种或两种以上的混合液。
上述的一种增强型中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
S1.将中间设置有若干微孔5的高分子中空纤维膜6置于预处理桶7中浸泡10-20min，随后取出进行自然风干24h处理；
S2.将亲水性材料3搅拌溶解于制备桶9中，制备桶9内预先放置72.5%的溶剂以及10.5%添加剂，得到铸膜液10；
S3.将S1中风干后的中空纤维膜6浸于2中得到的铸膜液10中，取出后晾干处理，得到复合膜11；
S4.对S3中复合膜11在60°C温度下进行加热烘干作业，即可得到超滤膜；
S5.将S4中得到的超滤膜在进行漂洗，用甘油-水-防腐剂混合液浸泡后晾干保存，浸泡时间为36h。
所述预处理桶7内设置的为无水乙醇溶液8。
所述铸膜液10中有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜,N一甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或两种以上的混合液，所述铸膜液10中的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，其K值为17或30，所述中空纤维膜6为聚偏氟乙烯。
实施例三：
一种增强型中空纤维超滤膜，包括超滤膜本体1，所述超滤膜本体1中间基膜设置为中空纤维膜6，所述中空纤维膜6外表面设置有活性分离层2，所述活性分离层外表面设置有氧化石墨烯片层13，所述氧化石墨烯片层13外表面设置有聚酰胺皮层12，所述氧化石墨烯片层13的厚度设置为1.0nm-1.5nm,所述聚酰胺皮层12的厚度设置为40nm-100nm。
所述中空纤维膜6为中间设置有若干微孔5的高分子材料，所述中空纤维膜6为聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的任意一种，所述微孔5内设置有亲水性材料3。
所述活性分离层2为亲水性材料3渗透到微孔内的同时在基膜中空纤维膜6表面形成的致密皮层结构。
所述亲水性材料3为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、高氯酸锂、丙三醇中的一种或两种以上的混合液。
上述的一种增强型中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
S1.将中间设置有若干微孔5的高分子中空纤维膜6置于预处理桶7中浸泡10-20min，随后取出进行自然风干24h处理；
S2.将亲水性材料3搅拌溶解于制备桶9中，制备桶9内预先放置81%的溶剂以及16%添加剂，得到铸膜液10；
S3.将S1中风干后的中空纤维膜6浸于2中得到的铸膜液10中，取出后晾干处理，得到复合膜11；
S4.对S3中复合膜11在80°C温度下进行加热烘干作业，即可得到超滤膜；
S5.将S4中得到的超滤膜在进行漂洗，用甘油-水-防腐剂混合液浸泡后晾干保存，浸泡时间为48h。
所述预处理桶7内设置的为无水乙醇溶液8。
所述铸膜液10中有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜,N一甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或两种以上的混合液，所述铸膜液10中的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，其K值为17或30，所述中空纤维膜6为聚偏氟乙烯。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种增强型中空纤维超滤膜，包括超滤膜本体（1），其特征在于：所述超滤膜本体（1）中间基膜设置为中空纤维膜（6），所述中空纤维膜（6）两侧外表面设置有活性分离层（2），所述活性分离层（2）外表面设置有氧化石墨烯片层（13），所述氧化石墨烯片层（13）外表面设置有聚酰胺皮层（12），所述氧化石墨烯片层（13）的厚度设置为1.0nm-1.5nm,所述聚酰胺皮层（12）的厚度设置为40nm-100nm。
2.根据权利要求1所述的一种增强型中空纤维超滤膜，其特征在于：所述中空纤维膜（6）为中间设置有若干微孔（5）的高分子材料，所述中空纤维膜（6）为聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的任意一种，所述微孔（5）内设置有亲水性材料（3）。
3.根据权利要求1所述的一种增强型中空纤维超滤膜，其特征在于：所述活性分离层（2）为亲水性材料（3）渗透到微孔内的同时在基膜中空纤维膜（6）表面形成的致密皮层结构。
4.根据权利要求1所述的一种增强型中空纤维超滤膜，其特征在于：所述亲水性材料（3）为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、高氯酸锂、丙三醇中的一种或两种以上的混合液。
5.一种权利要求1-5任一所述的一种增强型中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将中间设置有若干微孔（5）的高分子中空纤维膜（6）置于预处理桶（7）中浸泡10-20min，随后取出进行自然风干24h处理；
S2.将亲水性材料（3）搅拌溶解于制备桶（9）中，制备桶（9）内预先放置适宜的溶剂以及添加剂，得到铸膜液（10）；
S3.将S1中风干后的中空纤维膜（6）浸于（2）中得到的铸膜液（10）中，取出后晾干处理，得到复合膜（11）；
S4.对S3中复合膜（11）在40-80°C温度下进行加热烘干作业，即可得到超滤膜；
S5.将S4中得到的超滤膜在进行漂洗，用甘油-水-防腐剂混合液浸泡后晾干保存，浸泡时间为24-48h。
6.根据权利要求5所述的一种增强型中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：所述预处理桶（7）内设置的为无水乙醇溶液（8）。
7.根据权利要求5所述的一种增强型中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：所述铸膜液（10）中有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜,N一甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或两种以上的混合液，所述铸膜液（10）中的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，其K值为17或30，所述中空纤维膜（6）为聚偏氟乙烯。
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