[发明专利]一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于中空纤维膜，涉及到一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法。

背景技术

目前，不对称中空纤维膜广泛用于气体分离。1970年前后美国孟山都公司研制了聚砜-硅橡胶中空纤维复合膜分离器，并成功地用于合成氨释放气回收氢，成为气体膜分离技术获得工业化应用的标志。Henis和Tripodi等人于1980年前后采用树脂橡胶涂层技术改善不对称膜表层缺陷又在膜材料、分离器结构和应用开发过程等方面取得很大进展。

中国专利CN02133032.8，名称为“纤维素中空纤维气体分离膜及其制备”公开了一种采用一水N-甲基氧化吗啉为溶剂直接溶解纤维素，然后采用沉浸相转化法纺制成纤维素中空膜的方法。制备过程如下：1)在80～110℃用80～93wt％的MMNO·H2O与纤维素混合溶解、脱泡，得纤维素浓度7～20wt％的透明铸膜液；2)用沉浸相转化法纺制中空膜；3)洗去膜中残留溶剂；4)在相对湿度40％～90％的空气中自然干燥，得干态中空膜。该方法利用天然纤维素为原料，膜材料具有一定的局限性。当前，聚醚砜(PES)被认为是一种更有前途的膜材料之一，它具有优良的分离性能及化学和热稳定性以及较高的分离性能，可用于工业领域的气体分离，如空气富氧、空气富氮、天然气脱除CO2、合成气回收H2等方面。因此，研究单外皮层聚醚砜中空纤维气体分离膜成为本领域的热点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法，通过对聚醚砜(PES)进行一系列的处理，可制成单外皮层PES中空纤维气体分离膜，不仅提高了该膜的渗透性能和粘结性，还便于进行气体间的分离。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备溶剂：将N，N-二甲基乙酰胺DMAc、N-甲基吡咯烷酮NMP或N，N-二甲基乙酰胺DMAc的一种或多种与N-甲基吡咯烷酮NMP混合，制成混合溶剂；

S2、将浓度为99％的分析纯乙醇加入至混合溶剂中进行溶解；

S3、将PES加入步骤S2制成的溶解液中，所述PES与溶解液的质量比为5：7；

S4、步骤S3中配制的溶液，在一定条件下将PES溶解于溶液中，成为均匀的制膜液；

S5、在加热状态下，对均匀的制膜液进行过滤，以去除不溶的杂质；

S6、将除杂后的制膜液，倒入料灌中，进行静置脱泡；

S7、将静置脱泡后的制膜液，从喷头中喷出，形成初生态中空纤维膜；

S8、初生态中空纤维膜经空气间隙引入外凝胶浴，再引向绕丝辊，形成纤维气体分离膜；

S9、将内凝胶介质采用计量泵注入初生态中空纤维中心以形成中空；

S10、将形成的单外皮层中空纤维气体分离膜进行保护处理。

进一步地，所述步骤S1中N，N-二甲基乙酰胺DMAc、N-甲基吡咯烷酮NMP或N，N-二甲基乙酰胺DMAc的一种或多种混合制成得混合液，所述混合液与N-甲基吡咯烷酮NMP得体积比为1:1。

进一步地，所述步骤S2中在15-25℃得温度下，搅拌8-16h，提高溶解效率。

进一步地，所述步骤S2中分析纯乙醇与混合溶剂的质量比为0.5-1.5：7。

进一步地，所述步骤S3中一定条件为在80℃～100℃的温度下搅拌15～24小时。

进一步地，所述步骤S7中喷头的尺寸为d外＝0.8mm，d内＝0.5mm。

进一步地，所述步骤S8中初生态中空纤维膜经0mm～1000mm的空气间隙引入20-30℃下的外凝胶浴。

进一步地，所述步骤S8中外凝胶浴为离子水，所述步骤S9中,内凝胶介质为86％NMP水溶液。

进一步地，所述步骤S8中引向绕丝辊得牵引速度为10m/min～30m/min。

进一步地，所述步骤S10中将单外皮层中空纤维气体分离膜放置在15-25℃的甲醇、乙醇或正己烷溶液中浸泡1-3h。

本发明的有益效果：

本发明通过聚醚砜(PES)为原材料制成铸膜液，并通过干喷-湿纺法纺丝制成单外皮层PES中空纤维气体分离膜，该发明通过不同的条件进行膜的制备，可大大提高膜的制备效率，同时提高了膜的性能；通过对单外皮层PES中空纤维气体分离膜进行保护处理，可提高单外皮层PES中空纤维气体分离膜的渗透性能，并提高了其粘结性，可广泛应用于工业领域的气体分离。

具体实施方式