[发明专利]一种非对称的含氯聚合物基荷电型中空纤维过滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜技术领域，具体涉及一种具有非对称的含氯聚合物基荷电型中空纤维过滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是一种新兴的分离技术，以外加能量或者化学位差为驱动力，分离膜材料可以实现对双组分或者多组分液体或者气体进行分离、分级、提纯或者富集的功能，相较传统工艺具有无可比拟的优势。膜分离技术在水处理领域的应用非常广泛，主要有污水净化、净水纯化、海水淡化等。根据孔径的不同，水处理过滤膜可以分为超滤膜，纳滤膜，反渗透膜等，以对应不同的截留精度，其中，纳滤的截留分子量在200～2000之间，膜孔径约为1nm，可在低压下运行，设备要求低，在食品工业、废水处理、石油开采、制药等领域有广阔的应用前景。

浸没沉淀相转化法是制备超、微滤膜的常用制膜方法，采用与制膜溶剂互溶但是不能溶解膜基体材料的溶剂为凝固浴（一般选用水为凝固浴），通过溶剂与非溶剂的交换实现膜的固化，是规模化生产超、微滤膜的最常用手段。采用浸没沉淀相转化法制备超、微滤膜时，通常要在制膜液中加入水溶性小分子添加剂，在相转化过程中，水溶性小分子添加剂迅速向水凝固浴迁移，最后溶解在水中，在膜表面形成微孔，膜的孔径太大无法直接用于纳滤过程。单纯用浸没沉淀相转化法制备的过滤膜由于其组成和结构变化受限，制约了膜性能的改良和差异化，目前比较有效的改善方式是在高分子基膜表面进行涂层或者修饰改性，以实现膜的高性能和多功能化，常用的方法有表面涂覆、表面改性、界面聚合、界面交联等。

界面聚合是先在支撑膜表面涂覆一层多元胺的水溶液，然后再涂覆一层多元酰氯的有机物溶液，利用多元胺与多元酰氯的反应制备聚酰胺功能层，所述多元酰氯可以是均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯等。界面聚合制备的纳滤膜功能层与支撑层之间只靠物理吸附作用，没有强作用力，结合不稳定；界面聚合法构造的纳滤功能层较厚，会降低纳滤膜的通量。中国专利102836644A公开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。该方法将交联预聚物置于芯液内，使中空纤维复合纳滤膜基膜成型与界面交联同步完成，简化了制备工艺，但是界面交联层与基膜的作用仍然只是物理吸附力，强度有待增强。

表面改性是采用一定的化学手段（酸碱腐蚀、紫外等离子体辐照等）对多孔膜表面进行处理以达到缩孔效果的方法。这种方法能耗高，对底膜要求高，应用范围小，不适于工业化生产；容易导致底膜缺陷，影响截留效果。中国专利CN101844041A公开了一种以聚丙烯腈（PAN）超滤膜为基膜的中空纤维纳滤膜及其制备方法。该方法通过简单的碱洗，酸洗使基膜表面活化，然后再用胺处理来构造功能层，但是这种方法容易导致基膜表面的缺陷增加，且对底膜有特殊要求，没有普适性。

综上所述，目前纳滤膜的制备方法虽然多种多样，但仍存在一些现有手段不可避免的问题：表面涂覆、界面聚合、界面交联等方法制备的膜功能层和基膜之间的作用仅限于物理吸附，结合力较弱；表面改性需要对基膜表面进行活化处理，或多或少会破坏基膜的表面结构，容易产生缺陷。这些因素都不利于膜长期连续运行，对膜的清洗也造成了巨大障碍；制备工艺要求较高，需要经过多道工序，生产周期较长；制膜原料也相对昂贵，制约了高性能超纳滤膜的进一步普及。因此探索适于大规模工业化生产的新型纳滤膜制备方法至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的问题是提供了一种非对称的含氯聚合物基荷电型中空纤维过滤膜及其制备方法。本发明所述的过滤膜可以是纳滤膜、超滤膜。不同于现有技术，本发明提供的非对称的含氯聚合物基荷电型中空纤维纳滤膜在保证纳滤膜高性能的同时，解决了现有技术存在的一些问题：