一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法技术

本发明专利技术公开一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法，包括以下步骤：制备溶剂；将99％的分析纯乙醇加入至混合溶剂中进行溶解；PES与溶解液的质量比为5：7；将PES溶解于溶液中，成为均匀的制膜液；对均匀的制膜液进行过滤去除不溶的杂质；倒入料灌中，进行静置脱泡；制膜液从喷头中喷出，形成初生态中空纤维膜；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；将内凝胶介质注入初生态中空纤维中心；将膜放置在甲醇、乙醇或正己烷溶液中浸泡进行保护。本发明专利技术通过PES为原材料制成铸膜液进行单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备，可提高膜的制备效率，同时提高了膜的渗透性能和粘结性，可广泛应用于工业领域的气体分离。

Preparation of a single outer layer PES hollow fiber gas separation membrane

The invention discloses a preparation method of a single outer layer of PES hollow fiber membrane for gas separation, which comprises the following steps: preparing solvent; analysis of 99% pure ethanol added to the mixed solvent; the quality of PES and dissolved liquid ratio is 5:7; PES is dissolved in solution, a uniform suspension; on the membrane fluid uniform of filtration to remove insoluble impurities; pour into the material to fill in the static defoaming; the membrane liquid is ejected from the nozzle, the formation of nascent hollow fiber membrane; introducing external bath gel through the air gap, and then to the winding roll, forming fiber membrane for gas separation will be injected into the gel medium; the nascent hollow fiber membrane is placed in the center; methanol, ethanol or hexane solution for protection. The invention is based on the preparation of casting film solution made of PES for raw material, and the preparation of single outer cortex PES hollow fiber gas separation membrane, which can improve the preparation efficiency of the membrane, improve the permeability and cohesiveness of the membrane at the same time, and can be widely applied to the gas separation in the industrial field.

【技术实现步骤摘要】
一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法
本专利技术属于中空纤维膜，涉及到一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术的有益效果：本专利技术通过聚醚砜(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，该专利技术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。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种单外皮层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与N-甲基吡咯烷酮进行体积比为1：1的混合，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，在15℃下，搅拌8h，进行溶解，其中分析纯乙醇与混合溶剂的质量比为0.5：7，S3、将PES加入步骤S2制成的溶解液中，其中PES与溶解液的质量比为5：7；S4、步骤S3中配制的溶液，在80℃的温度下搅拌15小时，使得PES完全溶解于溶液中，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，放置在20℃环境下，进行24h的静置脱泡。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，所述喷头的尺寸为d外＝0.8mm，d内＝0.5mm；S8、初生态中空纤维膜经0mm～1000mm的空气间隙引入20℃下的外凝胶浴，再引向绕丝辊，形成纤维气体分离膜，其中外凝胶浴为离子水，牵引的速度为10m/min；S9、将处于15℃温度下的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,其中内凝胶介质为86％NMP水溶液；S10、将形成的中空纤维气体分离膜放置在15℃的甲醇、乙醇或正己烷溶液中浸泡1h，进行膜的保护处理。实施例2：S1、制备溶剂：将N，N-二甲基乙酰胺DMAc与N-甲基吡咯烷酮NMP混合后，得到混合液，再将混合液与N-甲基吡咯烷酮NMP按体积比为1:1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，在20℃下，搅拌12h，进行溶解，其中分析纯乙醇与混合溶剂的质量比为1.0：7，S3、将PES加入步骤S2制成的溶解液中，其中PES与溶解液的质量比为5：7；S4、步骤S3中配制的溶液，在90℃的温度下搅拌20h，使得PES完全溶解于溶液中，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，放置在25℃环境下，进行30h的静置脱泡；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，所述喷头的尺寸为d外＝0.8mm，d内＝0.5mm；S8、初生态中空纤维膜经0mm～1000mm的空气间隙引入25℃下的外凝胶浴，再引向绕丝辊，形成纤维气体分离膜，其中外凝胶浴为离子水，牵引的速度为10m/min～30m/min；S9、将处于20℃温度下的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,其中内凝胶介质为86％NMP水溶液；S10、将形成的中空纤维气体分离膜放置在20℃的甲醇、乙醇或正己烷溶液中浸泡2h，进行膜的保护处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法，其特征在于：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。3.根据权利要求1所述的一种单外皮层PES中空纤维气体分离膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭涛，黄智锋，杨家奎，康玲，
申请(专利权)人：安徽名创新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34