CN1418723A - 大通量聚氯乙烯中空纤维膜及其制备 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种大通量聚氯乙烯中空纤维膜及其制备方法。以聚氯乙烯为原料，1－甲基－2－吡咯烷酮为溶剂，聚乙二醇为添加剂，聚氯乙烯质量百分含量为16－19％溶剂与添加剂的质量比控制为50－58∶43－50。采用干－湿纺丝法工艺，在60～95℃温度下溶解，干纺程为30～80cm，挤出体积流率为3－20ml/min，纺丝液温度为25－85℃。所获得的大通量聚氯乙烯中空纤维膜呈五层双向不对称结构，依次为外致密层、指状孔支撑层、海绵层、指状孔层和内致密层，海绵层内分布着丰富的孔。由本发明方法制得的中空纤维膜，透水率为500～900L/m2·h，截留分子量达8～15万，强度大，能自支撑，而且成本低廉。因此，特别适用于进行废水的深度处理和回用。

Description

大通量聚氯乙烯中空纤维膜及其制备
                 所属技术领域
本发明涉及一种聚氯乙烯中空纤维膜及其制备的方法，特别是涉及一种大通量聚氯乙烯中空纤维膜及其制备的方法。
                   背景技术
随着工业化的发展，大量的生活和工业废水排入水体，使人类赖以生存的水源日益受到污染。而另一方面，地球上可提供的淡水水源却越来越稀缺，列入缺水区域的城市越来越多，各国政府都希望能通过对工业废水的深度处理和回用，提高现有水资源的利用率。这些都导致传统的混凝、沉淀、过滤和消毒处理工艺已很难满足日益严格的水质要求。而膜分离技术因其具有分离效率高、设备简单、操作方便、无相变和节能等优点，受到有关研究人员的重视，并在环保领域显示出其极大的应用潜力。目前，各种膜分离技术已在化学、食品和医药工业中广泛用于分子溶液的浓缩、纯化和分离。而且在生物工程中也展示出其广阔的应用前景。如日本Toyo Soda Mfg.Co.公司在申请的日本专利JP62087204、JP01111404中，就分别揭示了适用于酶处理、血浆分离的聚氯乙烯中空纤维膜。然而，这些膜的制作成本昂贵，特别是其受到透水率、截留分子量等制约，根本无法在高浊度废水处理领域中得以应用。这是因为，在给水和污水处理中，膜分离技术应用中最大障碍是浓差极化和膜污染。水中的污染物使水通量下降，尤其是膜污染所导致水通量下降的不可逆，使得处理成本急剧上升。此外，膜结构上所存在的种种缺陷，如膜孔径分布较宽、性能不稳定等，更加限制了膜技术在废水处理领域中的应用。为此，“聚氯乙烯(PVC)超滤膜及工业化”(《北京工业大学学报》1992，2，80～87)，公开了一种适用于工业化的聚氯乙烯超滤膜。其采用聚氯乙烯为原料，溶剂采用N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基甲酰胺，添加剂可以采用聚乙二醇，按一定质量配比制成制膜液，用相转换法在基材上流延成膜。尽管其已在降低成本的基础上力图提高膜的透水率和截留分子量，但由于其在优化材料配方、合适的纺丝工艺等方面，未能完善，所获得的膜，最终难以实现废水的深度处理和回用。
                   发明内容
本发明就是为了解决工业废水的深度处理和回用问题，改善膜结构，提高膜的自身性质，并在此基础上提供一种可降低处理成本、具有良好自身性质，且可支撑的大通量聚氯乙烯中空纤维膜及其制备的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：以聚氯乙烯为原料，1-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂，聚乙二醇为添加剂，聚氯乙烯质量百分含量为16-19％溶剂与添加剂的质量比控制为50～58∶50～42。采用干-湿纺丝法工艺，在60～95℃温度下溶解，干纺程为30～80cm，挤出体积流率为3～20ml/min，纺丝液温度为25-85℃。所获得的大通量聚氯乙烯中空纤维膜呈五层双向不对称结构，依次为外致密层、指状孔支撑层、海绵层、指状孔层和内致密层，海绵层内分布着丰富的孔，透水率为500～900L/m2·h。
本发明的有益效果为：采用了合理的溶剂与添加剂的质量比，使所获得的膜结构具有内外双皮层结构，且呈五层双向不对称；在提高膜透水率和机械强度的同时，能使纺丝液保持在适当的粘度，可纺性好。采用了通用材料聚氯乙烯，成本大大降低。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图是本发明的截面结构示意图。
附图中，1.外致密层，2.指状孔支撑层，3.海绵层，4.指状孔层，5.内致密层
                 具体实施方式
本发明的一个实施例是一种适用于废水深度处理的大通量聚氯乙烯中空纤维膜。采用通用的、成本低廉的聚氯乙烯为原料，1-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂，并采用致孔性能较好的聚乙二醇作为添加剂，同时将溶剂与添加剂的质量比控制为50～58∶50～42。先将各种原料在60～95℃温度下溶解，然后采用干-湿纺丝法制备大通量聚氯乙烯中空纤维膜：干纺程为30～80cm，挤出体积流率为3-20ml/min，纺丝液温度为25～85℃。所得的中空纤维膜呈五层双向不对称结构，依次为外致密层1、指状孔支撑层2、海绵层3、指状孔层4和内致密层5。海绵层内分布着丰富的孔，透水率为500～900L/m2·h以上，截留分子量8～15万。由于该中空纤维膜强度大，能自支撑，因此在进行废水的深度处理时，无须再增设任何支撑物件。
本发明的另一个实施例是一种适用于染料废水深度处理和回用的大通量聚氯乙烯中空纤维膜。膜材料的组成与制备方法与上一实施例相当，但将原料聚氯乙烯的质量百分含量控制在16～19％范围之内。所得到的中空纤维膜同样为五层双向不对称结构，但中空纤维膜的自身性质有了进一步提高，其透水率可达到900L/m2·h，截留分子量可达10～15万。

Claims (4)

1.一种大通量聚氯乙烯中空纤维膜，其特征在于膜呈五层双向不对称结构，依次为外致密层(1)、指状孔支撑层(2)、海绵层(3)、指状孔层(4)和内致密层(5)，海绵层内分布着丰富的孔，透水率为500～900L/m2·h。
2.一种制备大通量聚氯乙烯中空纤维膜的材料，其特征在于：以聚氯乙烯为原料，1-甲基-2-吡咯烷酮为溶剂，聚乙二醇为添加剂，溶剂与添加剂的质量比为50-58∶43-50。
3.根据权利要求2所述的大通量聚氯乙烯中空纤维膜，其特征在于所述原料聚氯乙烯的质量百分含量为16～19％。
4.一种制备权利要求1所述大通量聚氯乙烯中空纤维膜的方法，其特征在于：在60～95℃温度下溶解，干纺程为30～80cm，挤出体积流率为3-20ml/min，纺丝液温度为25-85℃。
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