[发明专利]一种改性水泥中空纤维膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥中空纤维膜的制备方法，特别是一种改性水泥中空纤维膜的制备方法，属于环境保护领域。

背景技术

作为一种具有自支撑作用的分离膜材料，中空纤维分离膜无需多余的板材作为支撑体，可简单的组装成多种模块用于分离。和卷式膜、平板膜相比，中空纤维膜的自支撑能力在赋予膜一定机械强度的同时，还可提高其装填密度，提高用于分离的有效接触面积。

相比于高温下易变形、易溶于有机溶剂的有机中空纤维膜而言，无机中空纤维膜由于其良好的耐热性、耐化学腐蚀性和机械强度，可以用于更多环境尤其是苛刻环境下使用。与玻璃中空纤维膜、陶瓷中空纤维膜及其相关杂化膜相比，水泥中空纤维膜可利用水泥微粉的自凝固过程而不经过煅烧获得所需强度，能降低生产成本，节约能源。

有关水泥中空纤维膜的报道较少。申请号为201510859658.2的专利公开了一种可作为支撑体的水泥中空纤维膜的制备方法。首先将水泥熟料过200目筛得到水泥粉体，随后将其与聚偏氟乙烯、聚氯乙烯等聚合物以及N，N二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等有机溶剂混合均匀得到铸膜液，然后利用纺丝机，通过干湿法纺丝获得水泥中空纤维膜生坯，接着将生坯浸泡在水中，使有机溶剂充分溶于水并使水泥固化凝固具有强度，最后得到水泥中空纤维膜。专利公开的方法过程简单，无需昂贵设备，无需烧结，制成的水泥中空纤维膜具有大孔结构。但是，具有大孔结构的水泥中空纤维膜尽管通量较大，但其分离系数较低。

发明内容

本发明的目的在于克服目前水泥中空纤维膜在分离性能上的缺点，提供一种改性水泥中空纤维膜的制备方法，该发明工艺简单，无需昂贵设备，无需高温煅烧，可提高水泥中空纤维膜的分离系数。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的，一种改性水泥中空纤维膜的制备方法，其具体步骤如下：

(1)改性浸渍液的配制：将聚合物按比例加入到20～90℃的有机溶剂中，搅拌直至聚合物完全溶解，将聚合物溶液真空脱泡即得到改性浸渍液；

(2)水泥中空纤维杂化基膜的浸渍和固化：采用干湿法纺丝制备水泥中空纤维杂化基膜，将水泥中空纤维杂化基膜置于改性浸渍液中，经过1～10s后取出，再将其置于水中固化，然后再重复浸渍、固化的过程，随后即得到改性水泥中空纤维膜。

所述步骤(1)中的聚合物为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的任意一种或两种的混合物；有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的任意一种或两种的混合物；聚合物溶液中聚合物的质量分数为8～30％；聚合物和有机溶剂混合搅拌的时间为0.5～24h；改性浸渍液的粘度为100～10000mPa·s。

所述步骤(2)中的水泥中空纤维杂化基膜，其成分由水泥和聚合物组成，其中聚合物为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中的任意一种或两种的混合物；水泥中空纤维杂化基膜中水泥的质量比为1～98％。

所述步骤(2)中水的温度范围为10～60℃，固化时间为0.5～48h；先浸渍再固化的过程重复0～5次。

本发明的工艺原理是：水泥中空纤维杂化基膜中的聚合物与改性浸渍液中的聚合物化学结构类似，将浸渍改性液涂覆在水泥中空纤维杂化基膜上，可使浸渍液与基膜紧密结合在一起，同时涂覆的改性液成膜后还可赋予基膜表面独特的孔结构，从而达到改性修饰水泥膜孔壁、提高膜分离性能的目的。

本发明的特点是：本发明获得的中空纤维膜不仅具有水泥中空纤维膜的大孔结构，还通过对膜孔的进一步修饰，使用于分离的表面孔孔径变小，有利于提高膜的分离系数。因此，和现有公开的水泥中空纤维膜技术相比，本发明提供的方法可以克服其孔径较大、分离系数低的缺点。此外，本发明工艺简单，无需煅烧，无需昂贵设备。

有益效果：和现有技术相比，本发明的优势在于充分利用了基膜与改性浸渍液之间良好的相容性，将基膜在浸渍液中浸渍，经过干燥后得到改性水泥中空纤维膜。与未改性的水泥中空纤维膜相比，起分离作用的改性层孔径小、分离系数高。此外，本发明中所述的水泥中空纤维膜，其基膜即水泥中空纤维杂化膜中的聚合物与浸渍改性液中的聚合物具有类似的化学结构，属于同质聚合物，化学性质类似，尤其在热膨胀系数、润湿性等方面具有相似的性质，可以使浸渍改性液与基膜紧密的结合在一起。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

按照(1)配制改性浸渍液、(2)水泥中空纤维杂化基膜的浸渍和固化2个步骤制备改性水泥中空纤维膜，其中：