一种耐酸中空纤维纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐酸中空纤维纳滤膜及其制备方法，所述纳滤膜包括内层和外层，所述内层铸膜液由10～20wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和5～10wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述外层铸膜液由20～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～5wt％聚乙烯吡咯烷酮组成。本发明专利技术内层和外层的材料相同，纺丝过程中，外层铸膜液和内层铸膜液存在相互融合现象，外层铸膜液和内层铸膜液之间会相互混合，因此外层和内层之间的分界会减少，界面之间粘接良好，可进行长期反冲洗。

An acid resistant hollow fiber nanofiltration membrane and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸中空纤维纳滤膜及其制备方法
本专利技术涉及纳滤膜
，尤其涉及一种耐酸中空纤维纳滤膜及其制备方法。
技术介绍
现有的复合纳滤膜的抗氧化性和耐氯性质很差，在长期使用时出现性能衰减和寿命减少的问题。而中空纤维纳滤膜能够实现氧化性清洗剂的反冲洗，中空纤维膜可以做得很细，这样做成组件之后的中空纤维膜装填密度高，相同单位体积内纳滤膜的有效过滤面积更大，但是高强度的中空纤维膜往往通量很低，实际操作能耗较高。中空纤维纳滤膜能够实现支撑层和分离层结构分别调控，有效降低制备膜所用的聚合物材料成本，而通过提高通量使操作能耗下降，但是中空纤维膜的内层和外层之间粘接性能差，在长期反冲洗和氧化剂处理时发生性能衰减，因此直接面向污水和饮用水处理的高性能中控纤维纳滤膜亟待开发。目前已知一种双层中空纤维纳滤膜(申请号：200910306839.7)，由具有纳孔结构的外层和具有指状孔结构的内层构成，利用共挤出方法得到初生双层膜，非溶剂致相分离法获得多孔膜。由于指状孔结构的内层孔径和孔隙率均较大，并且纳孔结构的外层厚度可减小到0.1～1μm，因此膜通量较大，但是内层和外层之间具有清晰界面分层，导致界面粘接性能不足，无法耐氧化性清洗剂长期反冲洗。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种耐酸中空纤维纳滤膜及其制备方法，减少内层和外层的分界，提高纳滤膜的反冲洗能力。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种可以处理酸性污水的纳滤膜，MgSO4的截留率高。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种耐酸中空纤维纳滤膜，包括内层和外层，所述内层由内层铸膜液制成并呈海绵体结构，所述外层由外层铸膜液制成并呈指状孔结构或空穴结构，所述内层铸膜液由10～20wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和5～10wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述外层铸膜液由20～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～5wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述内层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000～20000，外层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为30000～50000。作为上述方案的改进，所述内层铸膜液由11～18wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和7～10wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述外层铸膜液由22～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～4wt％聚乙烯吡咯烷酮组成。作为上述方案的改进，内层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10000～15000，外层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为40000～47000。作为上述方案的改进，所述内层的厚度为200～300μm，所述外层的厚度为1～10μm。相应地，本专利技术还提供了一种耐酸中空纤维纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将10～20wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和5～10wt％聚乙烯吡咯烷酮放入容器中，搅拌均匀，静置脱泡，形成内层铸膜液；将20～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～5wt％聚乙烯吡咯烷酮放入容器中，搅拌均匀，静置脱泡，形成外层脱膜液；(2)将芯液、外层铸膜液和内层铸膜液分别注入三通喷丝头的芯液通道、外层铸膜液通道和内层铸膜液通道，经喷丝口喷出成管状液膜，管状液膜依次进入凝固池和清洗池，烘干后由绕丝装置收集。作为上述方案的改进，所述芯液由70～80wt％二甲基乙酰胺和25～35wt％水组成；步骤(2)中，经喷丝口喷出成管状液膜，经过10～25cm的空气间隙后进入凝固池。作为上述方案的改进，步骤(1)中，内层铸膜液在50～60℃下搅拌均匀，静置脱泡10～12小时；外层铸膜液在60～70℃下搅拌均匀，静置脱泡10～12小时。作为上述方案的改进，步骤(2)中，所述凝固池包括外凝固浴和内凝固浴，所述外凝固浴的溶液为聚电解质碱溶液，所述内凝固浴的溶液为水和二甲基乙酰胺；所述清洗池包括第一清洗池和第二清洗池，第一清洗池的溶液为多元胺的水溶液，第二清洗池的溶液为多元酰氯的有机溶液。作为上述方案的改进，所述聚电解质碱溶液是指聚电解质、碱混合后溶于水得到的水溶液；所述聚电解质为聚甲基丙烯酸、聚乙烯磷酸或聚乙烯亚胺；所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾；所述聚电解质碱溶液中，所述聚电解质的浓度为0.5～1g/L，所述碱的浓度为0.5～1g/L。作为上述方案的改进，所述多元胺的水溶液为哌嗪水溶液、二乙烯三胺水溶液或三乙烯四胺水溶液；所述多元酰氯的有机溶液为均苯三甲酰氯的环己烷或正己烷溶液；所述哌嗪水溶液、二乙烯三胺水溶液或三乙烯四胺水溶液的质量浓度为0.1-2％；所述均苯三甲酰氯的环己烷或正己烷溶液的质量浓度为0.1-2％。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术纳滤膜的材料选用聚醚砜、二甲基乙酰胺和聚乙烯吡咯烷酮，不仅容易获得，还具有良好的耐酸性能，可以用于处理pH为3～7的酸性污水。此外，本专利技术内层和外层的材料相同，纺丝过程中，外层铸膜液和内层铸膜液存在相互融合现象，外层铸膜液和内层铸膜液之间会相互混合，因此外层和内层之间的分界会减少，界面之间粘接良好，可进行长期反冲洗。进一步地，本专利技术通过调整外层和内层各组分的配比，通过外层结构与内层结构相互配合，在提高纳滤膜强度的同时，保证了纳滤膜的纯水通量，同时使得纳滤膜的MgSO4截留率达到50％。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术作进一步地详细描述。本专利技术提供的一种耐酸中空纤维纳滤膜，包括内层和外层，所述内层由内层铸膜液制成并呈海绵体结构，所述外层由外层铸膜液制成并呈指状孔结构或空穴结构，所述内层铸膜液由10～20wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和5～10wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述外层铸膜液由20～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～5wt％聚乙烯吡咯烷酮组成。优选的，所述内层铸膜液由11～18wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和7～10wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述外层铸膜液由22～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～4wt％聚乙烯吡咯烷酮组成。铸膜液的组成、制膜条件、凝胶浴温度及组成、成孔剂的组成这四方面共同影响膜的性能。聚醚砜通常是非晶态聚合物，与聚砜相比，聚醚砜有更高的耐热性与刚性，在高温下有优良的抗蠕变性和尺寸稳定性。聚醚砜的机械性能在热塑性塑料中属于高者。聚醚砜对酸、碱等无机药品及溶剂有优良的耐药品性，但不能耐极性强的有机溶剂如酮类、酯类、卤代烃类、二甲基亚砜等。在高温下，这些有机溶剂会促使残留应力引发应力开裂。与聚砜相比，聚醚砜有更好的熔融加工性和较低的熔体粘度，成型收缩率小，尺寸稳定性好。本专利技术选用二甲基乙酰胺作为溶剂，易于获得，成本低。本专利技术选用聚乙烯吡咯烷酮作为成孔剂，其中成孔剂影响的是铸液膜体系的分相热力学和传质动力学，从而影响成膜过程，改变膜结构。聚乙烯吡咯烷酮作成孔剂时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐酸中空纤维纳滤膜，其特征在于，包括内层和外层，所述内层铸膜液由10～20wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和5～10wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述外层铸膜液由20～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～5wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述内层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000～20000，外层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为30000～50000。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐酸中空纤维纳滤膜，其特征在于，包括内层和外层，所述内层铸膜液由10～20wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和5～10wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述外层铸膜液由20～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～5wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述内层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为8000～20000，外层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为30000～50000。


2.如权利要求1所述的耐酸中空纤维纳滤膜，其特征在于，所述内层铸膜液由11～18wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和7～10wt％聚乙烯吡咯烷酮组成，所述外层铸膜液由22～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～4wt％聚乙烯吡咯烷酮组成。


3.如权利要求1或2所述的耐酸中空纤维纳滤膜，其特征在于，内层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10000～15000，外层铸膜液中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为40000～47000。


4.如权利要求1所述的耐酸中空纤维纳滤膜，其特征在于，所述内层的厚度为200～300μm，所述外层的厚度为1～10μm。


5.一种如权利要求1～4任一项所述耐酸中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将10～20wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和5～10wt％聚乙烯吡咯烷酮放入容器中，搅拌均匀，静置脱泡，形成内层铸膜液；
将20～25wt％聚醚砜、70～80wt％二甲基乙酰胺和2～5wt％聚乙烯吡咯烷酮放入容器中，搅拌均匀，静置脱泡，形成外层脱膜液；
(2)将芯液、外层铸膜液和内层铸膜液分别注入三通喷丝头的芯液通道、外层铸膜液通道和内层铸膜液通道，经喷丝口喷出成管状液膜，管状液...

【专利技术属性】
技术研发人员：白仁碧，唐勋宏，王泽瑞，李胜华，
申请(专利权)人：梧州中科鼎新工业技术研究院有限合伙，
类型：发明
国别省市：广西;45