CN115025624A - 一种干态中空纤维超滤膜丝的制备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种干态中空纤维超滤膜丝的制备及使用方法，包括步骤：（1）保湿剂溶液的配制：所述保湿剂包括保湿剂A和保湿剂B，所述保湿剂溶液为保湿剂A、保湿剂B、防霉剂以及纯水的混合液，（2）浸泡：将待处理的中空纤维超滤膜丝放置到步骤（1）制备得到的保湿剂溶液中浸泡，浸泡时间1h以上；（3）干燥：经过步骤（2）浸泡后的中空纤维超滤膜丝从保湿剂溶液中取出，在烘房中处理直至完全干燥，得到的干态中空纤维超滤膜丝使用之前浸泡即可。该方法可实现膜丝或者其组件的干态运输，不需额外处理，浸泡在水中即可恢复性能进行使用，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于膜科学技术领域，具体为一种干态中空纤维超滤膜丝的制备及使用方法。
背景技术
近年来，全球经济的快速发展，造成水资源的短缺，如何高效的循环使用水资源成了研究重点。由于膜法水处理技术有着操作简便、分离效率高、出水水质好等优点，成为应对水资源短缺、保障用水安全、治理水污染的重要手段。由于中空纤维膜具有占地面积小、装填面积大等特点，被广泛应用于各种水处理场所。
目前大部分厂家通过甘油水溶液对膜丝进行保湿处理，然而采用甘油水溶液做保湿剂会存在诸多问题：
1. 当甘油浓度过低或浸泡时间过短时，经甘油水溶液浸泡过后的膜丝在经过烘房烘干处理后，膜丝的性能不能得到有效的保持，造成甘油的浪费增加生产成本；
2. 在后期存储中会出现膜丝变红，后续封胶中膜丝与集水管粘合强度低等问题，严重影响产品质量。
发明内容
针对现有保湿技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种干态中空纤维超滤膜丝制备及使用方法，其制备方法简单，通过浸泡的方式在PVDF中空纤维超滤膜丝上附着保湿剂，即可制备得到干态膜丝。该方法简单有效，对PVDF中空纤维膜丝起到有效的保护效果，避免因干燥造成通量下降，在PVDF中空纤维膜丝的干态运输等方面具有较好的应用前景。
一种干态中空纤维超滤膜丝的制备方法，包括以下步骤：
（1）保湿剂溶液的配制：所述保湿剂包括保湿剂A和保湿剂B，所述保湿剂溶液为保湿剂A、保湿剂B、防霉剂以及纯水的混合液，保湿剂A为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、醋酸钠、氯化钙、乳酸钠中的一种，保湿剂B为十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种，所述防霉剂为苯甲酸钠、山梨酸、凯松中的一种；
（2）浸泡：将待处理的中空纤维超滤膜丝放置到步骤（1）制备得到的保湿剂溶液中浸泡，浸泡时间1h以上；
（3）干燥：经过步骤（2）浸泡后的中空纤维超滤膜丝从保湿剂溶液中取出，在烘房中处理直至完全干燥，得到干态中空纤维超滤膜丝。
进一步地，所述保湿剂A的浓度为0.01% - 30%，优选10% - 25%，保湿剂B的浓度为0.01% - 20%，优选5% - 10%。
进一步地，所述防腐剂浓度为0.5% - 5%，优选0.5%。
进一步地，所述烘房中处理的条件为：烘房温度40℃ - 50℃，烘干时间8h - 40h。
进一步地，所述中空纤维超滤膜丝为采用PET材质做支撑管，在支撑管表面采用铸膜液均匀涂覆形成的带支撑结构的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维超滤膜丝。
进一步地，一种如前文所述的一种干态中空纤维超滤膜丝的使用方法，干态中空纤维超滤膜丝直接在清水中浸泡15min - 60min，膜丝通量即可恢复到干燥前的原始膜丝通量的90% - 100%。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明中保湿剂A是一些盐类物质，保湿剂B属于一些表面活性剂，采用保湿剂A和保湿剂B与防霉剂混合液处理后制备得到的膜丝，在经过烘干干燥处理后仍可保持性能，通量与干燥前的相差无几；添加防霉剂苯甲酸钠、山梨酸、凯松处理膜丝，解决了后期存储中膜丝变红，与支撑管粘结强度下降等问题，并且不影响膜丝通量的恢复，保证产品质量；可实现膜丝或者其组件的干态运输，不需额外处理，浸泡在水中即可恢复性能进行使用，降低生产成本。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。
实施例1
保湿剂溶液由保湿剂A海藻酸钠，保湿剂B聚氧乙烯醚硫酸钠，防霉剂凯松和纯水复配而成，各组分的质量分数为海藻酸钠0.5%、聚氧乙烯醚硫酸钠5%、凯松0.5%、纯水94%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.2%。
实施例2
保湿剂溶液由保湿剂A海藻酸钠，保湿剂B壬基酚聚氧乙烯醚，防霉剂苯甲酸钠和纯水复配而成，各组分的质量分数为海藻酸钠15%、壬基酚聚氧乙烯醚10%、苯甲酸钠0.5%、纯水74.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.4%。
实施例3
保湿剂溶液由保湿剂A羧甲基纤维素钠，保湿剂B聚氧乙烯醚硫酸钠，防霉剂山梨酸和纯水复配而成，各组分的质量分数为羧甲基纤维素钠10%、聚氧乙烯醚硫酸钠5%、山梨酸0.5%、纯水84.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.5%。
实施例4
保湿剂溶液由保湿剂A羧甲基纤维素钠，保湿剂B脂肪醇聚氧乙烯醚，防霉剂苯甲酸钠和纯水复配而成，各组分的质量分数为羧甲基纤维素钠15%、脂肪醇聚氧乙烯醚10%、苯甲酸钠0.5%、纯水74.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.6%。
实施例5
所述的保湿剂溶液由保湿剂A醋酸钠，保湿剂B脂肪醇聚氧乙烯醚，防霉剂凯松和纯水复配而成，各组分的质量分数为醋酸钠15%、脂肪醇聚氧乙烯醚5%、凯松0.5%、纯水79.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.2%。
实施例6
保湿剂溶液由保湿剂A醋酸钠，保湿剂B聚氧乙烯醚硫酸钠，防霉剂山梨酸和纯水复配而成，各组分的质量分数为醋酸钠10%、聚氧乙烯醚硫酸钠10%、山梨酸0.5%、纯水79.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.0%。
实施例7
保湿剂溶液由保湿剂A氯化钙，保湿剂B十二烷基硫酸钠，防霉剂凯松和纯水复配而成，各组分的质量分数为氯化钙25%、十二烷基硫酸钠5%、凯松0.5%、纯水69.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min -60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.0%。
实施例8
保湿剂溶液由保湿剂A氯化钙，保湿剂B壬基酚聚氧乙烯醚，防霉剂苯甲酸钠和纯水复配而成，各组分的质量分数为氯化钙20%、壬基酚聚氧乙烯醚5%、苯甲酸钠0.5%、纯水74.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为98.5%。
实施例9
保湿剂溶液由保湿剂A乳酸钠，保湿剂B聚氧乙烯醚硫酸钠，防霉剂凯松和纯水复配而成，各组分的质量分数为乳酸钠15%、聚氧乙烯醚硫酸钠10%、凯松0.5%、纯水74.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min- 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为95%。
实施例10
保湿剂溶液由保湿剂A乳酸钠，保湿剂B脂肪醇聚氧乙烯醚，防霉剂山梨酸和纯水复配而成，各组分的质量分数为乳酸钠20%、脂肪醇聚氧乙烯醚5%、山梨酸0.5%、纯水74.5%；干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝得到了有效保护，没有造成膜丝性能的大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.4%。
对比例1
保湿剂溶液由保湿剂A海藻酸钠，保湿剂B聚氧乙烯醚硫酸钠，防霉剂次氯酸钠和纯水复配而成，各组分的质量分数为海藻酸钠0.5%、聚氧乙烯醚硫酸钠5%，次氯酸钠0.5%、纯水94%。干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝通量，发现当防腐剂为次氯酸钠时，经保湿剂浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝通量有大幅度的增加，但通过对比浸泡前后泡点变化发现次氯酸钠的加入使得泡点大幅度下降，导致膜丝性能大幅度衰退。
对比例2
10%甘油，0.5%凯松，89.5%纯水配制成的甘油水溶液，干态中空纤维超滤膜丝在25℃的保湿剂溶液中浸泡12h后，取出沥干水分，在45℃的烘房中烘干。通过对比干燥前后的膜丝性能，发现经过甘油水溶液浸泡后的干态中空纤维超滤膜丝并没有得到有效保护，干燥后的膜丝性能大幅度衰退。干态中空纤维超滤膜丝在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量未能恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为70%。
由上述实施例和对比例可以看出，经过本发明方法制备得到的干态中空纤维超滤膜丝，经过在清水中浸泡30min - 60min后，膜丝通量可恢复到干燥前的原始膜丝通量，通量恢复率为99.0-100%，该方法处理之后的效果，较传统甘油处理法，通量恢复率更高，效果更好，同时也可实现膜丝或者其组件的干态运输，不需额外处理，浸泡在清水中即可恢复性能进行使用，降低生产成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种干态中空纤维超滤膜丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）保湿剂溶液的配制：所述保湿剂包括保湿剂A和保湿剂B，所述保湿剂溶液为保湿剂A、保湿剂B、防霉剂以及纯水的混合液，保湿剂A为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、醋酸钠、氯化钙、乳酸钠中的一种，保湿剂B为十二烷基硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种，所述防霉剂为苯甲酸钠、山梨酸、凯松中的一种；
（2）浸泡：将待处理的中空纤维超滤膜丝放置到步骤（1）制备得到的保湿剂溶液中浸泡，浸泡时间1h以上；
（3）干燥：经过步骤（2）浸泡后的中空纤维超滤膜丝从保湿剂溶液中取出，在烘房中处理直至完全干燥，得到干态中空纤维超滤膜丝。
2.根据权利要求1所述的一种干态中空纤维超滤膜丝的制备方法，其特征在于：所述保湿剂A的浓度为0.01% - 30%，优选10% - 25%，保湿剂B的浓度为0.01% - 20%，优选5% -10%。
3.根据权利要求1所述的一种干态中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：所述防腐剂浓度为0.5% - 5%，优选0.5%。
4.根据权利要求1所述的一种干态中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：所述烘房中处理的条件为：烘房温度40℃ - 50℃，烘干时间8h - 40h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种干态中空纤维超滤膜丝的制备方法，其特征在于：所述中空纤维超滤膜丝为采用PET材质做支撑管，在支撑管表面采用铸膜液均匀涂覆形成的带支撑结构的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维超滤膜丝。
6.一种如权利要求5所述的一种干态中空纤维超滤膜丝的使用方法，其特征在于：所述中空纤维超滤膜丝直接在清水中浸泡15min - 60min，膜丝通量即可恢复到干燥前的原始膜丝通量的90% - 100%。
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