[发明专利]一种聚砜/纳米二氧化钛有机-无机杂化中空纤维超滤膜及其制备方法

说明书

本发明所述一种聚砜/纳米二氧化钛有机‑无机杂化中空纤维超滤膜及其制备方法。通过溶胶凝胶法将无机网络及二氧化钛纳米粒子引入到聚砜中空纤维超滤膜中，从而改善聚砜膜的亲水性，提高膜的抗污染能力，增强膜的机械强度，延长膜的使用寿命。同时所述中空纤维膜的制备工艺简单，成本低廉，安全可靠，便于推广，具有良好的工业化前景。

技术领域

本发明属于膜技术领域，涉及一种中空纤维超滤膜及其制备方法。

背景技术

中空纤维膜是外形呈纤维状，具有自支撑作用的膜。其结构通常为非对称结构，表层为多孔致密层，表层以下为过渡层以及多孔支撑层。中空纤维超滤膜具有装填密度大、出水量大、自支撑、易清洗等优点。目前广泛地应用于工业废水处理、生活污水回用、海水淡化预处理等领域。目前中空纤维膜的主要膜材料为疏水性高分子材料。这种膜材料具有良好的成膜性、机械强度、抗压密性及化学稳定性、耐热性及宽的pH使用范围等优点，但是由于其疏水性导致水通量低，易使膜在应用过程中吸附蛋白质等物质，造成膜的不可逆吸附，降低膜的使用效率和使用寿命。因此对疏水高分子材料膜的改性已成为人们关注的热点。

其中聚砜是目前工业上应用最广泛的中空纤维膜材料，它具有价廉易得、良好的机械强度、抗压密性及化学稳定性、耐热性及宽的pH使用范围等优点。但是聚砜膜具有较强的疏水性，容易使膜在应用过程中吸附蛋白质等物质，造成膜污染，降低膜的使用效率和使用寿命。在本专利中我们通过溶胶凝胶法将无机网络及二氧化钛纳米粒子引入到聚砜中空纤维超滤膜中，通过提高聚砜膜的亲水性和机械强度改善了膜的抗污染能力延长了膜的使用寿命。

发明内容

本发明提供的一种聚砜/纳米二氧化钛有机-无机杂化中空纤维超滤膜及其制备方法，提高了聚砜膜的亲水性、机械性能和抗污染性。本发明所用原料均是常规材料，均可通过商用渠道获得。

本发明的一种聚砜/纳米二氧化钛有机-无机杂化中空纤维超滤膜及其制备方法包括以下步骤：

（1）制备铸膜液：将少量冰乙酸和钛酸丁酯在搅拌状态下加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中形成A液，将少量去离子水和浓盐酸在搅拌状态下加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中形成B液，在剧烈搅拌状态下将B液滴加入A液。A、B两液混合完全后用浓盐酸调节混合液的pH为4。即得稳定、透明、浅黄色二氧化钛溶胶。将聚砜、添加剂、有机溶剂在料液釜中以一定温度搅拌混合，直至聚砜、添加剂完全溶解于有机溶剂中形成混合溶液。再将二氧化钛溶胶定量滴加入溶液中，搅拌至形成均匀混合溶液。将所得溶液真空脱泡一定时间，得到铸膜液。

（2）制备聚砜/纳米二氧化钛有机-无机杂化中空纤维超滤膜：芯液箱中加入适量芯液，升至一定温度，水槽中加入适当的凝固浴，升至一定的温度；设定纺丝控温（料液釜、过滤器、纺丝泵的温度）温度，开始用中空纤维纺丝机（自带喷丝头）纺丝，在一定压力下将铸膜液从釜中挤出，开启纺丝泵，然后调整芯液流量，再将中空纤维牵引到水槽中的滑轮、绕丝轮上，以适当的卷绕速度牵引中空纤维，当绕丝轮上缠满中空纤维后在固定位置切割取下放入凝固浴中。

（3）后处理：:将步骤（2）中制备的聚砜/纳米二氧化钛有机-无机杂化中空纤维超滤膜从凝固浴中取出，在室温下用去离子水浸泡一定时间（期间换水数次），再在室温下用一定浓度的甘油水溶液中浸泡一定时间，然后从甘油水溶液中取出晾干保存。

本发明步骤（1）中A、B液中药品比例根据需要可任意配比，二氧化钛溶胶质量浓度为0-15%，聚砜的质量浓度为10%-30%。

本发明步骤（1）中添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，质量浓度1%-15%。所述有机溶剂可以是二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶剂，二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮的混合溶剂的比例可任意搭配，最佳比例是二甲基乙酰胺：N-甲基-2-吡咯烷酮为4：1。

本发明步骤（1）中混合温度为40℃-80℃。真空脱泡时间4h-48h。