[发明专利]一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜及其制备方法，属于分离膜技术领域。本发明成功制备了具有精准的筛分孔径、强大的机械强度和良好的溶剂稳定性的内衬增强型中空纤维耐溶剂纳滤膜，并用于小分子药物的回收。内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜消除了因中空纤维膜丝断裂而导致的膜组件泄漏的风险，并克服了聚合物耐溶剂纳滤膜在苛刻溶剂中的溶胀倾向，这使得高性能中空纤维耐溶剂纳滤膜组件的规模得以放大。内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜具有更好的溶剂稳定性和耐久性。

技术领域

本发明涉及一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜及其制备方法，属于分离膜技术领域。

背景技术

中空纤维耐溶剂纳滤膜在高附加值产品(如营养品、药品和精细化学品)的提炼方面引起了越来越广泛的关注。在各种苛刻的溶剂中具有精确的孔径、可靠的稳定性和耐久性的中空纤维耐溶剂纳滤膜是迫切需要的。化合物的纯度是产品质量的最关键指标之一，特别是对于那些高附加值产品，如营养品、药品和精细化学品。这些产品在有机溶剂中的分离和提纯决定了最终产品的质量，同时也大大占据了设备投资和运行成本的50％以上。人们一直在努力开发具有更高的分离效率、更多的经济效益和更低的环境碳足迹的单元操作。在新兴的先进技术中，有机溶剂纳滤(OSN)吸引了越来越多的关注，因为它能够在有机溶剂中对小化合物(MW：200-2000Da)进行分子分离，其典型的压力驱动过程不需要相变或其他物质介质。OSN工艺已被开发用于回收有机金属催化剂，去除药品合成过程中的副产品，增强多肽合成过程等，并被证明是传统分离工艺(如结晶、柱色谱和蒸馏)的有前途的替代品。

聚合物OSN膜通常基于玻璃质聚合物，如聚酰亚胺、聚酰胺或弹性聚合物，如聚二甲基硅氧烷。这些无定形聚合物可以很容易地通过各种方法加工成NF膜，如相转化、涂覆、界面聚合等，然后再进行简便的后处理。到目前为止，商业上可用的OSN膜大多是组装在螺旋式缠绕模块中的平板膜，如赢创的DuraMem^TM。与螺旋缠绕式模块相比，中空纤维OSN模块继承了高包装密度、更开放的流道和灵活的清洁策略等优点。理想情况下，中空纤维OSN模块是更有前途的替代方案，可以满足涉及复杂部件的操作系统的需求。

然而，自支撑的中空纤维OSN膜在苛刻的溶剂中面临着溶胀倾向的严峻挑战。中空纤维在接触具有溶解度参数相近的溶剂时，容易发生一定程度的溶胀。尽管大部分溶胀是可逆的，但在操作过程中，它给组装的中空纤维模块带来了致命的问题。(1)机械强度的损失伴随着中空纤维的溶胀。在苛刻的溶剂中，中空纤维的软化限制了OSN膜的操作压力，进一步限制了OSN装置的生产效率。(2)中空纤维的溶胀增加了因剪切力升高而导致管板附近的中空纤维断裂而引起的膜组件泄漏的风险。(3)沿中空纤维的轴向溶胀引起的中空纤维的累积伸长效应将最终导致组件中的膜失效。在苛刻的溶剂中具有所需的分离效率和持久的结构稳定性的中空纤维膜是涉及到在有机溶剂中提炼产品的加工工业的迫切需求。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题在于：采用中空纤维结构的耐有机溶剂纳滤膜在进行有机溶剂体系进行过滤时，自支撑式中空纤维纳滤膜由于发生溶胀导致设备的机械性能、设备寿命的降低；采用的技术手段是采用了一种自带有内衬管的中空纤维纳滤膜，有效地实现了降低纳滤膜在有机溶剂过滤过程中的溶胀以及相应的性能劣化。

本发明要解决的第二个技术问题在于：当采用聚酰亚胺等高分子材料作为选择分离层时，制备得到的带有内衬管的中空纤维纳滤膜的层间结合力不好；本发明通过采用PET材质的内衬材料，并且进行在碱液条件下处理，使其表面产生更多的羟基，提高了与选择分离层材料之间在成膜后的结合力。

一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜，包括选择分离层，所述的选择分离层覆于内衬管上。

优选地，所述的选择分离层的材质是聚酰亚胺、聚醚酰亚胺或者聚酰胺酰亚胺等。