CN1865325A - 一种聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法 - Google Patents

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Abstract

一种聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,其特征在于,将聚氯乙烯中空纤维多孔膜浸泡在一种含有0.01~0.64mol/l的高锰酸钾和0.5~6mol/l的强碱的水溶液中,在30~75℃下反应10~100分钟,将反应后的多孔膜从该溶液中取出,用水洗涤,接着浸泡在0.1~2mol/l的亚硫酸中,在室温下反应直至棕色的中空纤维膜的颜色全部褪去为止,即可得到具有高透水率的中空纤维多孔膜。采用本发明的聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面化学反应亲水改性方法,与采用现有技术的聚氯乙烯中空纤维多孔膜的共混亲水改性方法相比,改性后的中空纤维多孔膜的水透过量明显提高。

Description

一种聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法
技术领域:
本发明涉及一种聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,其中多孔膜是指超滤膜或微滤膜。
背景技术:
在一定压力下单位膜面积能够透过水的量被称为透水率。透水率是衡量超滤膜和微滤膜质量的一个重要指标。这一指标通常与膜的过滤孔径、开孔率和膜的亲水性有关。而膜的过滤孔径和开孔率是在成膜时就已经确定的,因此如果是在膜形成后对之进行亲水改性,就可以通过比较透水率来衡量膜改性的效果。通常情况下膜表面的亲水性越高,其透水率也越高,其抗有机物污染的能力也越高。
聚氯乙烯是一种常见的高分子材料,其较为稳定的性能和较好的成膜性使之适用于用相转移法制造中空纤维多孔膜。但是,由于聚氯乙烯是一种疏水性材料,用聚氯乙烯制造多孔膜必须经过一定的亲水化处理才能提高其透水率和抗有机污染的能力。已知技术中报道了多种通过向铸膜液中加入亲水性物质或通过高分子共混的方式制造具有一定亲水性的聚氯乙烯中空纤维多孔膜的方法。但是这些方法中亲水性物质必须与聚氯乙烯有较好的混融性,其选择范围和特性受到制约;这些亲水性物质参与成膜过程而影响膜的强度等指标,其含量等指标具有局限性,因此,通过这些方法得到的聚氯乙烯中空纤维超滤膜的水透过量不高,在操作压力0.1Mpa和室温条件下,一般在40l/(m2·h·bar)~200l/(m2·h·bar)范围内。
在制成多孔膜后对之进行亲水化处理也是一种提高多孔膜亲水性的方法。已知技术中有多种将羟基引入聚卤化乙烯分子链的方法。其中包括将聚偏氟乙烯平板超滤膜用含有高锰酸钾的碱性水溶液处理然后用亚硫酸还原得以在膜表面引入羟基的方法。在这方面聚氯乙烯中空纤维膜与聚偏氟乙烯平板超滤膜在反应机理上有一定的可比性。已知技术中也包括在相转移催化剂如卤化四烷基铵作用下用强碱把聚氯乙烯中的氯化氢脱除得到双键的方法。这种方法常被用于对溶于溶剂中的聚氯乙烯进行脱氯化氢处理。用过氧乙酸溶液将羟基引入含有双键的高分子链的方法也是已知技术。
对聚氯乙烯中空纤维多孔膜成膜后在膜表面通过化学反应引入羟基进行亲水性改性的方法未见报道。
发明内容
本发明要解决成膜后的聚氯乙稀中空纤维多孔膜的透水性低这一技术问题,提供一种将聚氯乙烯中空纤维多孔膜成膜后再通过化学方法向膜表面引入羟基以制备具有高透水率多孔膜的方法。
一种聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,其特征在于,将聚氯乙烯中空纤维多孔膜浸泡在一种含有0.01~0.64mol/l的高锰酸钾和0.5~6mol/l的强碱的水溶液中,在30~75℃下反应10~100分钟,将反应后的多孔膜从该溶液中取出,用水洗涤,接着浸泡在0.1~2mol/l的亚硫酸中,在室温下反应直至棕色的中空纤维膜的颜色全部褪去为止,即可得到具有高透水率的中空纤维多孔膜。
一种聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,其特征在于,将聚氯乙烯中空纤维多孔膜浸泡在一种含有0.01mmol~0.5mmol/l的卤化四丁基铵和1mol~8mol/l的强碱的水溶液中,在40~75℃下反应5~100分钟,得到棕黑色中空纤维多孔膜,取出棕黑色纤维,用水和乙醇洗涤,接着将此中空纤维多孔膜浸泡在1~10mol/l的过氧乙酸溶液中,在室温下反应直至棕黑色的中空纤维膜的颜色全部褪去为止,取出用水洗涤,即可得到具有高透水率的中空纤维多孔膜。
以上处理时,可采用静态或动态方法。静态法是直接将聚氯乙烯中空纤维多孔膜浸泡在处理溶液中;动态法是使处理溶液流动并透过中空纤维膜。
采用本发明的聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,改性后的中空纤维多孔膜,在室温条件下,其水透过量一般可达260~600l/(m2·h·bar)。采用现有技术的聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,改性后的中空纤维多孔膜,在室温条件下,其水透过量一般在40~200l/(m2·h·bar)范围内。二者相比,采用本发明的聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,取得了明显的效果。
这一方法的优点有两方面,一是只对膜表面的高分子链进行处理,而膜的骨架不受影响,因此不会明显影响膜的机械性能;二是可以在膜表面引入大量亲水性很强的羟基基团,使膜表面形成很强的亲水性。
中空纤维多孔膜根据孔径的大小可以分为超滤膜和微滤膜。由于本发明提供的方法是在成膜后的处理方法,与膜孔经的大小没有直接关系,因此适用于各种聚氯乙烯中空纤维或毛细管多孔膜。
具体实施方式
例1将市售或自制的聚氯乙烯中空纤维超滤膜(经测定,在操作压力0.1Mpa和25℃条件下,其水透过量为150l/m2·h),浸泡在一定温度下的含高锰酸钾和氢氧化钾(或氢氧化钠)的水溶液中反应一定时间,取出后用水洗涤,接着将此中空纤维膜浸泡在0.1~2mol/l的亚硫酸(由亚硫酸氢钠加硫酸得到)溶液中,在室温下反应直至棕色的中空纤维膜的颜色全部褪去为止,即得具有亲水性的中空纤维超滤膜。反应条件和测试结果见表1。
                                        表1
  高锰酸钾浓度Mole/L   氢氧化钾浓度Mole/L   氢氧化钠浓度Mole/L   反应温度℃   反应时间min   水通量l/m2·h
  0.064   3   0   70   20   260
  0.64   3   0   35   20   389
  0.013   3   0   70   40   220
  0.064   0.5   0   70   40   195
  0.064   6   0   70   10   255
  0.064   0   3   70   60   235
例2将例1的中空纤维超滤膜浸泡在含有溴化四丁基铵和强碱水溶液中,在一定温度下反应一定时间,取出棕黑色纤维,用水和乙醇洗涤,接着将此中空纤维膜浸泡在1~10mol/l的过氧乙酸溶液中,反应至棕黑色的中空纤维膜的颜色全部褪去为止。取出用水洗涤,即得亲水性的中空纤维超滤膜。反应条件和测试结果见表2。
                                        表2
  溴化四丁基铵mmole/L   氢氧化钾浓度mole/L   氢氧化钠浓度mole/L   反应温度℃   反应时间min   水通量l/m2·h
  0.050   0   8   60   30   450
  0.010   0   8   60   60   332
  0.50   0   3   45   10   273
  0.033   8   0   60   30   235
上述各例的亲水聚氯乙烯中空纤维超滤膜再经1~3mol/l的甘油水溶液处理后方可长期保存。

Claims (2)

1、一种聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,其特征在于,将聚氯乙烯中空纤维多孔膜浸泡在一种含有0.01~0.64mol/l的高锰酸钾和0.5~6mol/l的强碱的水溶液中,在30~75℃下反应10~100分钟,将反应后的多孔膜从该溶液中取出,用水洗涤,接着浸泡在0.1~2mol/l的亚硫酸中,在室温下反应直至棕色的中空纤维膜的颜色全部褪去为止,即可得到具有高透水率的中空纤维多孔膜。
2、一种聚氯乙烯中空纤维多孔膜的表面亲水改性方法,其特征在于,将聚氯乙烯中空纤维多孔膜浸泡在一种含有0.01mmol~0.5mmol/l的卤化四丁基铵和1mol~8mol/l的强碱的水溶液中,在40~75℃下反应5~100分钟,得到棕黑色中空纤维多孔膜,取出棕黑色纤维,用水和乙醇洗涤,接着将此中空纤维多孔膜浸泡在1~10mol/l的过氧乙酸溶液中,在室温下反应直至棕黑色的中空纤维膜的颜色全部褪去为止,取出用水洗涤,即可得到具有高透水率的中空纤维多孔膜。
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