[发明专利]浸没沉淀相转化/界面交联同步制备中空纤维复合纳滤膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及分离膜的制备技术领域，具体涉及一种浸没沉淀相转化/界面交联同步制备中空纤维复合纳滤膜的方法。

背景技术

纳滤膜是孔径介于超滤膜和反渗透膜之间的一种新型分离膜，具有较低的操作压力、较高的通量、对多价离子和分子量介于200-1000的有机物具有较高的截留率以及可同时进行脱盐兼浓缩等特点，在有机/无机混合液的分离浓缩方面具有无可比拟的优点。因此，纳滤膜技术广泛应用于饮用水深度净化、工业用水软化、废水处理、制药和食品有效成分的浓缩和纯化等。

在多孔基膜上复合纳滤层的复合法是目前使用最多最有效的纳滤膜制备方法，通常采用涂敷法、界面聚合法、原位聚合法、等离子体聚合法和动力形成法等在多孔支撑膜表面引入纳滤分离层。如中国专利CN100448518C公开了一种采用涂覆-电子辐照交联的方法制备亲水的聚乙二醇复合纳滤膜，该制备方法包括：配制浓度为1×10^-4g/L～3g/L的聚乙二醇涂覆液，将所配制的聚乙二醇涂覆液均匀地涂在基膜的表面，室温干燥后得聚乙二醇涂覆膜；再将涂覆膜放入电子加速器场中辐照，辐照剂量为5GRY～1×10⁴GRY，辐照时间为1min～10mi；辐照后的涂覆膜在室温下放置12h～24h，即得聚乙二醇复合纳滤膜。本发明的聚乙二醇复合纳滤膜采用本发明所述的聚乙二醇复合纳滤膜制备方法制备而得。该制备方法不引入化学交联剂，没有有机液残留和污染，有益于环保，且组分易购，成本低廉，便于实际应用。该纳滤膜具有良好的亲水性、分离选择性和透水性，且耐有机物污染。中国专利申请CN 200810059988.3公开了一种以聚烯烃类中空纤维微孔基膜为支撑层，以聚乙烯醇类聚合物为过渡层，以由多元胺溶液与多元酰卤溶液进行界面缩聚反应得到的聚酰胺皮层为纳滤分离层的高强度外压式中空纤维纳滤复合膜。目前报道的中空纤维纳滤膜复合层的构建多以已有膜材料为基膜进行复合，虽然在抗污染、组件装填量方面优于平板膜，但其制备工艺仍采用多个步骤，技术瓶颈进一步限制了中空纤维复合纳滤膜的发展。

中国专利申请CN 102210979A公开了一种将荷正电致密皮层制膜液(主要成分为聚氯乙烯和阳离子共聚物)和电中性多孔支撑层制膜液(主要成分为聚氯乙烯)按双层环状共挤出，经干-湿纺丝工艺进行中空纤维固化成型制备荷正电聚氯乙烯中空纤维纳滤膜，进一步简化了工艺。

因此，研究工艺简化、成本低廉、生产清洁，所制得的纳滤膜缺陷少、稳定性高的纳滤膜的新的制备方法具有广阔的应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种浸没沉淀相转化/界面交联同步制备中空纤维复合纳滤膜的方法，该方法制膜工艺简化，成本低廉，所制得的纳滤膜缺陷少、稳定性高、可控性强。

一种浸没沉淀相转化/界面交联同步制备中空纤维复合纳滤膜的方法，包括以下步骤：

(1)将聚合物、孔径调节剂和交联剂与有机溶剂混合，在30℃～70℃下充分溶解成均匀的溶液，静置脱泡，得到铸膜液；其中，聚合物、孔径调节剂和交联剂的质量比为10～30∶1～10∶1～5；

(2)在20℃～60℃下将交联预聚物溶解到水中制成1g/L～15g/L的溶液，静置脱泡，得到芯液；

(3)将步骤(1)中的铸膜液和步骤(2)中的芯液在0.1MPa～0.3MPa压力和10米/分钟～40米/分钟的纺丝速度下通过环状纺丝头同时挤出形成管状液膜，管状液膜经过0～20cm(优选1cm～20cm)的空气间隙后进入20℃～60℃的凝固浴中，经水浸泡清洗后，制得中空纤维复合纳滤膜。

本发明浸没沉淀相转化/界面交联同步制备中空纤维复合纳滤膜的方法，基本原理是将添加有交联剂的聚合物溶液(铸膜液)和含有交联预聚物的水相芯液经纺丝头纺丝后浸入凝固浴固化，铸膜液中的溶剂与凝固浴中水发生交换，交联剂扩散至铸膜液与芯液界面处与交联预聚物发生界面交联反应形成纳滤分离复合层，制得中空纤维纳滤膜。

所述的聚合物可选用纳滤膜基膜所用的聚合物等，优选包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、醋酸纤维素或聚酰亚胺。

所述的铸膜液中聚合物的质量百分浓度优选为15％～35％，可显著调节膜结构和性能。

所述的交联剂选用对二氯苄、戊二醛、环氧氯丙烷或六亚甲基二异氰酸酯，可有效交联本发明选用的交联预聚物，在基膜表面形成稳定的纳滤复合层。