CN115253707A - 一步法中空纤维纳滤膜成型组合物及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于膜制备领域，具体涉及一种一步法中空纤维纳滤膜成型组合物及使用方法，组合物包括铸膜液以及芯液；其中；所述的铸膜液包括下述质量份组分：主料25‑30份，成型辅助剂3份，多酰氯类物质0.4‑0.8份，以及溶剂100份；所述的芯液包括下述质量份组分：抗氧化剂0.01‑0.03份，多胺类物质8‑16份，质子吸收剂0.1‑1份，酸碱缓冲物质0.1‑0.2份，催化剂0.2份以及去离子水100份。本发明的利用一步法中空纤维纳滤膜成型组合物可以进行一步成膜，大大降低系统复杂性，便于自动化。

Description

一步法中空纤维纳滤膜成型组合物及使用方法
技术领域
本发明属于膜制备领域，具体涉及一种一步法中空纤维纳滤膜成型组合物及使用方法。
背景技术
分离膜作为分离科学中重要的手段之一，兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，广泛应用于市政用水、工业净水、海水淡化及特种物料分离提纯等领域。
目前，复合膜常用技术有涂覆法和界面聚合法。涂覆法是通常采用两步法，首先把涂覆液浸涂于基膜上，然后成膜形成脱盐功能层；采用两步法，投资成本高，涂覆的脱盐功能层与基膜结合不紧密；膜厚度很难再降低，产水量难以进一步提高，操作复杂，人力成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种一步法中空纤维纳滤膜成型组合物及使用方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种一步法中空纤维纳滤膜成型组合物，主料25-30份，成型辅助剂3份，多酰氯类物质0.4-0.8份，以及溶剂100份；所述的芯液包括下述质量份组分：抗氧化剂0.01-0.03份，多胺类物质8-16份，质子吸收剂0.1-1份，酸碱缓冲物质0.1-0.2份，催化剂0.2份以及去离子水100份。
所述的多酰氯类物质为均苯三甲酰氯，己二酰氯，或者癸二酰氯中的一种；所述的主料为聚砜，聚醚砜，或者聚偏氟乙烯中的一种；所述的成型辅助剂为氯化锂，聚氧乙烯400，乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮的一种。
所述的抗氧化剂为维生素C，茶多酚，亚硫酸氢钠中的一种；所述的多胺类物质为间苯二胺，哌嗪，高哌嗪，乙二胺，己二胺，三聚氰胺，1，2-环己二胺，氨乙基哌嗪，邻苯二胺，对苯二胺，1，3-环己二胺，1，4-环己二胺，4，4’-联苯二胺中的一种；所述的质子吸收剂为三乙胺，N，N’-二甲基哌嗪，氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸氢钠，磷酸钠的一种；所述的催化剂为聚乙烯吡咯烷酮；所述的酸碱缓冲物质为磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲体系。
所述的铸膜液采用下述方法制备：氮气保护下，于严格无水溶剂中加入主料，成型辅助剂；60℃下搅拌24小时，降温至30℃后，加入多酰氯类物质，搅拌2小时，静置24小时。
所述的芯液采用下述方法制备：向去离子水中通入氮气20分钟后，氮气保护下，加入抗氧化剂，多胺类物质，质子吸收剂，酸碱缓冲物质，以及催化剂；搅拌均匀后，保存于氮气环境中。
本发明还包括一种所述的一步法中空纤维纳滤膜成型组合物的使用方法，包括下述步骤：将30℃铸膜液由环形喷丝孔挤出，环形喷丝孔中间为一圆形孔，从所述的圆形孔通入25℃芯液；挤出的膜丝竖直落入到30-50℃凝固浴2-10min中，在凝固浴中成型后，由收丝轮卷绕收集。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的利用一步法中空纤维纳滤膜成型组合物可以进行一步成膜，大大降低系统复杂性，便于自动化，大幅降低投资成本及运行成本，减少人力消耗，无水相、油相残留，更环保。
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，下面结合最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：铸膜液配方：聚砜30质量份，氯化锂3质量份及DMAC 100质量份，均苯三甲酰氯0.8质量份。芯液配方：100质量份去离子水，亚硫酸氢钠0.03质量份，哌嗪8质量份，磷酸钠1质量份，磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲对(pH＝10)0.1质量份，聚乙烯基吡咯烷酮0.2质量份。将铸膜液(30℃)及芯液(25℃)挤出后，经过30℃凝固浴2min，由收丝轮卷绕收集，浸泡于纯净水中备用。
实施例2：芯液配方：100质量份去离子水，亚硫酸氢钠0.03质量份，哌嗪16质量份，磷酸钠1质量份，磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲对(pH＝10)0.2质量份，聚乙烯基吡咯烷酮0.2质量份。其余与实施例1相同。
实施例3：芯液配方：100质量份去离子水，亚硫酸氢钠0.06质量份，间苯二胺8质量份，磷酸钠1质量份，磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲对(pH＝10)0.1质量份，聚乙烯基吡咯烷酮0.2质量份。其余与实施例1相同。
实施例4：芯液配方：100质量份去离子水，维生素C 0.03质量份，间苯二胺16质量份，磷酸钠1质量份，磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲对(pH＝10)0.1质量份，聚乙烯基吡咯烷酮0.2质量份。其余与实施例1相同。
实施例5:芯液配方：100质量份去离子水，亚硫酸氢钠0.03质量份，1，4-环己二胺8质量份，氢氧化钠0.1质量份，磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲对(pH＝10)0.1质量份，聚乙烯基吡咯烷酮0.2质量份。其余与实施例1相同。
实施例6:铸膜液配方：聚砜25质量份，氯化锂3质量份及DMAC 100质量份，均苯三甲酰氯0.8质量份。其余与实施例1相同。
实施例7:铸膜液配方：聚醚砜30质量份，氯化锂3质量份及DMAC 100质量份，均苯三甲酰氯0.4质量份。其余与实施例1相同。
实施例8:铸膜液配方：聚砜30质量份，聚氧乙烯3质量份及DMAC 100质量份，均苯三甲酰氯0.8质量份。其余与实施例1相同。
实施例9:将铸膜液(30℃)及芯液(25℃)挤出后，经过50℃凝固浴2min。其余与实施例1相同。
实施例10:将铸膜液(30℃)及芯液(25℃)挤出后，经过30℃凝固浴10min。其余与实施例1相同。
对比例：铸膜液配方：聚砜30质量份，氯化锂3质量份及DMAC 100质量份；水相溶液：2份(未特别说明均为质量份)哌嗪，0.1份氢氧化钠，100份去离子水。有机相溶液：0.1份均苯三甲酰氯，100份ISOPAR L。将铸膜液(30℃)及芯液(25℃)挤出后，经过30℃凝固浴2min。然后浸没于水相溶液中10s，风干60s后，再浸没于有机相溶液中10s，即得纳滤膜产品，浸没于去离子水中待测。
纳滤膜分离性能测试方法
测试液：采用2000mg/L硫酸镁(MgSO4)溶液测试。
运行参数：采用纳滤膜评价仪进行测试，压力0.5MPa，25℃，pH＝7.0，回收率15％。
计算公式：
截留率R＝(CI-CO)/CI*100％，其中CI为进水电导，CO为出水电导；
通量F＝V/(A*T)，其中V是产水体积，A为膜面积，T为测量时间。表1示出不同实施例以及对比例的截留率以及通量。
表1
Figure BDA0003047078170000031
Figure BDA0003047078170000041
从以上实施例及对比例可看出，采用一步法制备的纳滤膜与传统两步法制备得到的截留率相当，通量略低，而生产过程大大简化。
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 (6)

1.一种一步法中空纤维纳滤膜成型组合物，其特征在于，包括铸膜液以及芯液；其中；所述的铸膜液包括下述质量份组分：主料25-30份，成型辅助剂3份，多酰氯类物质0.4-0.8份，以及溶剂100份；所述的芯液包括下述质量份组分：抗氧化剂0.01-0.03份，多胺类物质8-16份，质子吸收剂0.1-1份，酸碱缓冲物质0.1-0.2份，催化剂0.2份以及去离子水100份。
2.根据权利要求1所述的一步法中空纤维纳滤膜成型组合物，其特征在于，所述的多酰氯类物质为均苯三甲酰氯，己二酰氯，或者癸二酰氯中的一种；所述的主料为聚砜，聚醚砜，或者聚偏氟乙烯中的一种；所述的成型辅助剂为氯化锂，聚氧乙烯400，乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮的一种。
3.根据权利要求1所述的一步法中空纤维纳滤膜成型组合物，其特征在于，所述的抗氧化剂为维生素C，茶多酚，亚硫酸氢钠中的一种；所述的多胺类物质为间苯二胺，哌嗪，高哌嗪，乙二胺，己二胺，三聚氰胺，1，2-环己二胺，氨乙基哌嗪，邻苯二胺，对苯二胺，1，3-环己二胺，1，4-环己二胺，4，4’-联苯二胺中的一种；所述的质子吸收剂为三乙胺，N，N’-二甲基哌嗪，氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸氢钠，磷酸钠的一种；所述的催化剂为聚乙烯吡咯烷酮；所述的酸碱缓冲物质为磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲体系。
4.根据权利要求1所述的一步法中空纤维纳滤膜成型组合物，其特征在于，所述的铸膜液采用下述方法制备：氮气保护下，于严格无水溶剂中加入主料，成型辅助剂；60℃下搅拌24小时，降温至30℃后，加入多酰氯类物质，搅拌2小时，静置24小时。
5.根据权利要求1所述的一步法中空纤维纳滤膜成型组合物，其特征在于，所述的芯液采用下述方法制备：向去离子水中通入氮气20分钟后，氮气保护下，加入抗氧化剂，多胺类物质，质子吸收剂，酸碱缓冲物质，以及催化剂；搅拌均匀后，保存于氮气环境中。
6.一种权利要求1-5任一项所述的一步法中空纤维纳滤膜成型组合物的使用方法，其特征在于，包括下述步骤：将30℃铸膜液由环形喷丝孔挤出，环形喷丝孔中间为一圆形孔，从所述的圆形孔通入25℃芯液；挤出的膜丝竖直落入到30-50℃凝固浴2-10min中，在凝固浴中成型后，由收丝轮卷绕收集。
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