[发明专利]一种基于超声波技术的中空纤维膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于超声波技术的中空纤维膜制备方法。

背景技术

膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、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，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。与传统的分离工艺相比较，膜分离具有在常温下进行、无相态变化、无化学变化、选择性好、适应性强、能耗低等优点。

目前，聚合物分离膜已在工业上得到广泛应用主要有微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜和气体分离膜等。每个应用领域均对膜材料和膜结构提出了不同的要求，对于微滤和超滤膜，膜的孔隙率和孔径将最终决定其过滤效率，而对于气体分离膜，膜材料的选择性和渗透性决定了其分离效率。多孔性是分离用聚合物膜的重要特征，即使是气体分离膜，其超薄致密表层亦是支撑于刚性多孔底层之上的。

目前有多种方法来制备聚合物分离膜，如：烧结法、拉伸法、径迹蚀刻法和相转化法，由于材料性质和制膜工艺条件的不同，最终所成的分离膜的结构和性能将会有很大的差异。目前应用最广泛的制膜工艺为相转化法制膜工艺。相转化法可以通过多种方式使聚合物溶液发生相分离，如热诱导沉淀相分离、溶剂蒸发沉淀相分离、气相沉淀相分离和浸入沉淀相分离。目前所使用的膜大部分是采用浸没沉淀法制备的相转化法膜。

同时，膜技术在日常生活中也日益显示出它的重要作用和光明前景。膜技术作为新型分离技术已广泛应用于气体分离、物料分离和水处理，其中水处理领域对膜产品的需求量最大。超滤膜技术既可除去水中病菌、病毒、热源、胶体、等有害物质，又可透析对人体有益的无机盐，已广泛应用于牛奶脱脂、果汁浓缩、黄酒纯化、白酒陈化、啤酒除菌、味精提纯、蔗糠脱色、氨基酸浓缩、酱油除菌等生产中，而且还广泛应用于医疗针剂水、输液水、洗瓶水、外科手术洗洁水的制备。因其克服了蒸馏水中含有细菌尸体的缺点，且具有生物活性，所以更有利于病人恢复健康而备受医学界推崇。

频率为20Hz～20000Hz的声波为超声波，超声波作为一种无污染的能源，随着科学技术的发展，相关技术领域的互相渗透，使超声波技术广泛用于工业、化工、医学、检验等领域。超声波作为一种特殊的能量输入方式，所具备的高效能是其他很多技术望尘莫及的。近些年随着超声波技术的日益发展与成熟，其在膜行业的膜清洗方面已得到了广泛研究和讨论，但是在膜制备工艺上还鲜有研究。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本发明提供一种基于超声波技术的中空纤维膜制备方法，提高了中空纤维膜的成孔效率，缩短了纺丝时间，生成效率提高，有利于实现工艺的自动化。

本发明提供了一种基于超声波技术的中空纤维膜制备方法，其步骤包括：S1：配制纺丝原液，将高分子聚合树脂、亲水剂、增稠剂、添加剂以及非溶剂溶解于溶剂中，配制成纺丝原液；S2：纺丝原液经过脱泡处理制成纺丝料液；S3：纺丝料液被压入喷丝头进行喷出，随后经20～200mm的空气浴，逐级进入一级超声波凝固浴槽、二级超声波凝固浴槽、三级超声波凝固浴槽、四级超声波凝固浴槽、五级超声波凝固浴槽以及六级超声波凝固浴槽进行固化成型形成初生中空纤维膜；S4：初生中空纤维膜经过清洗槽，进一步去除其中的溶剂和添加剂，再经过甘油保孔处理后，缠绕在绕丝轮上；S5：将绕丝轮上的初生中空纤维膜切下，绑扎整齐放入温度为15～25℃和湿度为30％～50％的干燥房间进行干燥处理形成中空纤维膜。

可选的，所述一级超声波凝固浴槽中液体为质量百分比为20～90％的溶剂溶液，所述二级超声波凝固浴槽中液体为质量百分比为5～50％的溶剂溶液，所述三级超声波凝固浴槽中液体为水溶液，所述四级超声波凝固浴槽中液体为质量百分比为0～10％的次氯酸钠溶液，所述五级超声波凝固浴槽中液体为水溶液，所述六级超声波凝固浴槽中液体为质量百分比为10～50％的甘油溶液。

可选的，所述一级超声波凝固浴槽、二级超声波凝固浴槽、三级超声波凝固浴槽、四级超声波凝固浴槽、五级超声波凝固浴槽以及六级超声波凝固浴槽中液体的温度均为20～80℃。

可选的，所述一级超声波凝固浴槽、二级超声波凝固浴槽、三级超声波凝固浴槽、四级超声波凝固浴槽、五级超声波凝固浴槽以及六级超声波凝固浴槽中液体的超声波频率均为20～200Hz。