一种中空纤维均质超滤膜膜丝及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种中空纤维均质超滤膜膜丝及其制备方法，属于水处理过滤膜制备领域。所述制备方法首先将预定配比的N,N

【技术实现步骤摘要】
一种中空纤维均质超滤膜膜丝及其制备方法


[0001]本专利技术属于水处理过滤膜制备领域，具体涉及一种中空纤维均质超滤膜膜丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]节能环保产业是国家着力培育的战略性新兴产业，也是补齐资源环境短板、改善生态环境质量的重要支撑。在水资源领域，膜法水处理具有处理效率高、工艺流程短、易控制、使用灵活、膜分离装置占地面积小、生产可实行全自动化等优点，在能源电力、有色冶金、海水淡化、给水处理、污水回用及医药食品等领域的节能环保环节发挥着重要作用。
[0003]超滤膜是膜法水处理的一种膜结构，一般采用热致相分离(TIPS，简称热法)和非溶剂致相分离(NIPS，简称湿法)纺丝生产。
[0004]现有技术中，热法纺丝采用挤出成型的工艺，操作流程短，废液较少，但膜丝分离效果、抗污染能力差，成本高；湿法纺丝是当前超滤膜行业广泛采用的制膜工艺，其膜丝分离孔径小，抗污染性能较好，但是纵向拉伸强度和径向抗压力较差，同时生产效率较低，生产成本较高，无法满足膜法水处理对膜材质量的需求。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本专利技术旨在提供一种中空纤维均质超滤膜膜丝及其制备方法，
[0006]为了实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种中空纤维均质超滤膜膜丝的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0008]S1，将N,N
‑
二甲基乙酰胺60～70份、聚偏氟乙烯18～22份、聚乙烯吡咯烷酮10～15份、聚乙二醇6～10份、氧化石墨烯0.5～3份、碳纳米管0.5～3份及碳纤维0.5～3份依次加入搅拌釜中，在50～100℃油浴下搅拌均匀，得到铸膜液；
[0009]S2，将30份N,N
‑
二甲基乙酰胺、30份甘油及40份水加入到容器中，在40～70℃下搅拌均匀，得到中空介质；
[0010]S3，将所述铸膜液和中空介质注入纺丝装置由喷丝头挤出，经非溶剂致相分离法，在水凝固浴中发生瞬时分层成形，并在60～80℃水浴中热处理0.5～2.5小时，得到中空纤维均质超滤膜膜丝。
[0011]作为本专利技术的一个优选实施例，所述聚偏氟乙烯分子量为40～60万道尔顿。
[0012]作为本专利技术的一个优选实施例，所述铸膜液粘度为80000～120000pas。
[0013]作为本专利技术的一个优选实施例，所述步骤S3中，喷丝头处铸膜液进料速度为60mL/min、中空介质进料速度为45mL/min。
[0014]作为本专利技术的一个优选实施例，非溶剂致相分离法，具体包括：喷丝头挤出膜丝经长度为20～30cm空气浴，进入温度为40～70℃、深度为1～2.5m的凝固浴，进入漂洗水浴，从
而分层成形。
[0015]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种中空纤维均质超滤膜膜丝，其特征在于，所述膜丝采用上述中空纤维均质超滤膜膜丝的制备方法进行制备。
[0016]本专利技术实施例所提供的中空纤维均质超滤膜膜丝制备方法，通过配方及工艺的优化，提高了纺丝速度，从而提高了生产效率，降低了生产成本；所制备的中空纤维均质超滤膜膜丝，具有高度的一致性，均匀性、过滤精度、强度及延伸率较高，开孔率及亲水性孔表面提高了水通量，保证了水处理时的过滤效果；同时延长了过滤膜的使用寿命，降低了维修及保养成本。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0018]图1为本专利技术实施例1所述中空纤维均质超滤膜膜丝断面扫描电子显微镜放大200倍的图像；
[0019]图2为本专利技术实施例1所述中空纤维均质超滤膜膜丝断面扫描电子显微镜放大5000倍的图像。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0022]本专利技术实施方式提供了一种中空纤维均质超滤膜膜丝及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：
[0023]S1,配制铸膜液,将N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)60～70份、聚偏氟乙烯(PVDF)18～22份、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)10～15份、聚乙二醇(PEG)6～10份、氧化石墨烯0.5～3份、碳纳米管0.5～3份及碳纤维0.5～3份依次加入搅拌釜中，在50～100℃油浴下搅拌均匀，得到铸膜液。
[0024]本步骤中，氧化石墨烯的加入，不仅对膜丝增韧、改善了膜丝表面的亲水性，同时起到对所加入的碳纤维进行表面修饰的作用，使得碳纤维不仅起到增韧的作用，也对膜丝的表面亲水性有所改善。氧化石墨烯和碳纤维的同时加入，通过对过滤孔表面及膜丝表面的改性提高水通量，增加膜丝本身强度，同时提高了膜丝的寿命。碳纳米管的加入，从另一个角度一定程度上提高了膜丝对水的透过率，三者间的配合与协作，进一步提高了膜丝的强度、延展性及水通量性能。
[0025]优选地，所述聚偏氟乙烯分子量为40～60万道尔顿；所述铸膜液粘度为80000～120000pas。所述氧化石墨烯、碳纳米管及碳纤维的尺寸均为纳米级。
[0026]S2，配制中空介质，将30份二甲基乙酰胺(DMAC)、30份甘油及40份水加入到容器中，在30～70℃下搅拌均匀，得到中空介质。这里的中空介质，原始状态为液态，当由喷丝头挤出后，成为中空状，作为铸膜液的附着介质，且呈中空状态。
[0027]S3，将所述铸膜液和中空介质注入纺丝装置由喷丝头挤出，经非溶剂致相分离法(NIPS)，在水凝固浴中发生瞬时分层成形，并在60～80℃水浴中热处理0.5～2.5小时，得到中空纤维均质超滤膜膜丝。
[0028]本步骤具体包括：将铸膜液和中空介质注入中空纤维均质喷丝头，在铸膜液进料速度60mL/min、中空介质进料速度45mL/min条件下纺丝，经长度为20～30cm空气浴，进入温度为40～70℃、pH为7～8、深度为1～2.5m的凝固浴，进入漂洗水浴，再将从漂洗水浴中出来的膜丝以45～50m/min的速度缠绕至绕丝轮上，收完丝后在60～80℃水浴中热处理0.5～2.5小时，得到中空纤维均质超滤膜膜丝。
[0029]通过上述制备方法所制备的中空纤维均质超滤膜膜丝，其膜丝表面层成分为聚偏氟乙烯18～22份、聚乙烯吡咯烷酮10～15份、氧化石墨烯0.5～3份、碳纳米管0.5～3份及碳纤维0.5～3份。膜丝纯水通量为250～450L/m2·
h(0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空纤维均质超滤膜膜丝的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1，将二甲基乙酰胺60～70份、聚偏氟乙烯18～22份、聚乙烯吡咯烷酮10～15份、聚乙二醇6～10份、氧化石墨烯0.5～3份、碳纳米管0.5～3份及碳纤维0.5～3份依次加入搅拌釜中，在50～100℃油浴下搅拌均匀，得到铸膜液；S2，将30份二甲基乙酰胺、30份甘油及40份水加入到容器中，在40～70℃下搅拌均匀，得到中空介质；S3，将所述铸膜液和中空介质注入纺丝装置由喷丝头挤出，经非溶剂致相分离法，在水凝固浴中发生瞬时功能层成形，并在60～80℃水浴中热处理0.5～2.5小时，得到中空纤维均质超滤膜膜丝。2.根据权利要求1所述的中空纤维均质超滤膜膜丝的制备方法，其特征在于，所述聚偏氟乙烯分...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙绿合，刘斌，李文杰，王建华，寻红敏，禹东，
申请(专利权)人：华电水务装备天津有限公司，
类型：发明
国别省市：