[发明专利]一种具有致密选择层的中空纤维分离膜制备方法

说明书

本发明提供一种具有致密选择层的中空纤维分离膜制备方法，设置多通道纺丝头，包括芯液通道、一个或多个支撑层纺丝液通道及一个或多个分离层纺丝液通道；芯液通道位于中心区域，支撑层纺丝液通道及分离层纺丝液通道在芯液通道的末端与芯液通道形成交换区，支撑层纺丝液和/或分离层纺丝液在交换区进行充分的化学交联后进入凝胶池；纺丝液在喷头处与芯液开始进行溶剂交换，可一步成型，由于相变前的材料还处在液相，这让交联更容易发生，也更加充分，进而使得分离层与支撑层不易脱离，避免了膜丝的分层现象。本发明的一种具有致密选择层的中空纤维分离膜制备方法具有生产成本低、生产效率高、通用性好、成品率高的优点。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体为一种具有致密选择层的中空纤维分离膜制备方法。

背景技术

随着工业的快速发展和人口的迅速增长，经济发展迅猛的同时也带来了严重的水环境污染和淡水资源短缺问题。因此寻求各种方法生产清洁水刻不容缓，传统的水处理技术(离子交换、吸附、高级氧化等)存在着能耗大、操作复杂、易造成水资源二次污染等问题。相比之下，膜分离方法具备分离效率高，能耗低，操作简便，设备紧凑等优点，此技术已广泛应用于海水淡化，化工、食品、医药、电子等工业废水处理，市政污水处理，家用以及商用饮用水过滤处理等方面。

目前商品化的膜产品主要是卷式膜和中空纤维膜，卷式膜的生产工艺复杂，使用过程中对进水水质要求高，抗污染能力差、不容易清洗。相比之下中空纤维膜有装填密度高，组件结构紧凑且小型轻便，可以进行反冲洗，生产成本低于其他类型膜等诸多优势，因此中空纤维膜受到了更多的关注，也更具有实际应用研究价值。

相比于孔径较大的中空纤维膜，具有致密选择层的中空纤维分离膜在实际生活中的应用领域更广，现有的具有致密选择层的中空纤维分离膜主要采用复合法和直接纺丝法制备。其中复合法是指在超滤膜表面涂覆聚合物并交联或界面聚合得到具有致密选择层的膜。但是，这种层层涂布或多步界面聚合的生产工艺投资成本高，操作过程繁琐，生产效率低，所得膜由于涂层跟基膜的结合强度低不适合反冲洗。并且采用复合法制备具有致密选择层的中空纤维分离膜过程中不能直接涂覆或界面聚合，必须将超滤膜纤维用甘油干燥制成模组件后才能进行上述操作。直接纺丝法是以醋酸纤维素、聚乙烯亚胺、聚苯并咪唑、聚偏氟乙烯，聚醚砜等作为高分子膜材料，将其溶解在溶剂中并加入添加剂得到纺丝成膜体系，通过溶液相转化法纺丝成型得到中空纤维膜。这种方法的优点是整个过程可以实现连续化生产，生产效率高。其缺点在于受纺丝头构造以及工艺设计所限，制备的膜产品孔径分布不均匀，选择层厚度远大于复合法选择层的厚度，因此膜丝孔径较大，通量较低。

因此，有必要提出一种改进方法以克服现有技术缺陷。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有致密选择层的中空纤维分离膜的制备方法，通过一步纺丝成型解决了复合法生产工艺投资成本高，操作过程繁琐，生产效率低，所得膜不适合反冲洗，孔径分布不均匀、成品率低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有致密选择层的中空纤维分离膜制备方法，包括以下具体步骤：

S1、纺丝液的配制：将膜材料、添加剂、有机溶剂投入到溶解罐内，在温度T和转速r下搅拌时间t得到高分子聚合物料液，然后将上述高分子聚合物料液置于脱泡釜、脱泡罐或泵体自带的料罐中，利用真空或氮气压力方法静置脱泡一段时间，直至膜材料完全溶解且没有气泡；重复以上操作得到多种纺丝液；