一种高通量低分子截留的中空纤维超滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高通量低分子截留的中空纤维超滤膜及其制备方法，本发明专利技术制备超滤膜的铸膜液主要由以下原料制得：以质量份数计，羧基化改性聚醚砜15

【技术实现步骤摘要】
一种高通量低分子截留的中空纤维超滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及中空纤维超滤膜制备领域，具体而言，涉及一种高通量低分子截留的中空纤维超滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术被公认为是实现污水资源化、保障饮用水安全最有效的技术手段。而中空纤维膜是分离膜领域中发展最快、规模最大、产值最高的一类新型膜技术产品。目前中空纤维膜技术已成为环境保护、资源回收、新能源产业等领域共性关键技术和传统产业升级的重要共性支撑。随着近年来我国生活饮用水卫生标准的提高、城镇污水和工业废水排放标准的不断完善，自来水厂升级改造、污水/废水处理厂提标改造将进入快速发展期，为中空纤维膜技术和产业发展带来新机遇和新要求。
[0003]据统计，目前原水中已经检测出超过2000种有机污染物，大多数有机污染物采用常规的处理工艺和方法难以脱除，使得饮用水的品质较差，甚至难以达到饮用水的标准。目前部分地区针对自来水厂有更高的标准要求，生物工程和医药工业领域也需要处理大量低分子量的可溶性物质和分子量为几千左右的酶、病毒、蛋白质等高分子物质，目前主要用纳滤膜和无机膜来进行处理，而纳滤膜操作压力高、通量和回收率低，无机膜精度低且密封较难。国内从事超滤膜生产厂家主要生产截留分子量在2
‑
15万的超滤膜，具有低截留分子量(MWCO：1000
‑
10000Da)的超滤膜产品主要依赖进口。
[0004]目前低分子截留的超滤膜主要以聚醚砜、聚砜材质为主，由于材质本身具有疏水性，且市场上现有的低截留分子量超滤膜水通量较低、亲水性较差、易受污染且制膜工艺复杂等缺点,远远不能满足市场的需要。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种高通量低分子截留的中空纤维超滤膜，用于制备该超滤膜的铸膜液引入具有亲水性的羧基基团的聚醚砜，能降低聚醚砜材料的疏水性，减少疏水物质在膜面上的吸附，进而降低膜对微生物细菌等的有机体的亲和，进而显著增加超滤膜的抗污染性。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供上述超滤膜的制备方法，该制备方法操作简单，操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。
[0008]本专利技术的第三目的在于提供采用上述铸膜液进行制备中空纤维超滤膜的方法，通过利用改性聚醚砜用于高通量低分子截留的中空纤维超滤膜的制备，能降低聚醚砜材料的疏水性，减少疏水物质在膜面上的吸附，进而降低膜对微生物细菌等的有机体的亲和，进而显著增加超滤膜的抗污染性，同时通过添加的致孔剂以及其他添加剂，可使膜本身具有较好的低分子截留效果，以及提高了中空纤维超滤膜通量和持久抗污染性能。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种高通量低分子截留的中空纤维超滤膜及其制备方法其中制备超滤膜所需的铸膜液主要由以下原料制得：以质量份数计，羧基化改性聚醚砜15
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20份，致孔剂0.5
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2.5份，溶剂60
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70份，添加剂14.5
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18份和强化树脂10
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15份。
[0011]优选地，作为进一步可实施的方案，以质量份数计，羧基化改性聚醚砜17
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19份，致孔剂1
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2份，溶剂62
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69份，添加剂15
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17份和强化树脂11
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14份。
[0012]优选地，作为进一步可实施的方案，羧基化改性聚醚砜18份，致孔剂1.5份，溶剂67份，添加剂16份和强化树脂13份。
[0013]本专利技术的铸膜液中，通过各个组分之间适宜的配比关系后，在用于后续中空纤维超滤膜的制备过程中，能够大幅度的提升膜本身的性能。
[0014]优选地，作为进一步可实施的方案，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N
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甲基吡咯烷酮以及二甲基亚砜中的至少一种；
[0015]优选地，所述致孔剂为氯化钠、氯化钙、氯化锂、丙酮、磷酸、丙醇、结晶氯化铝、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
[0016]优选地，所述添加剂为山梨酸、均苯三甲酸、均苯四甲酸、聚乙二醇400、无水乙醇以及吐温80中的至少一种。
[0017]优选地，所述强化树脂为聚砜、磺化聚砜、聚芳醚砜中的至少一种。
[0018]优选地，作为进一步可实施的方案，所述羧基化改性聚醚砜的制备方法包括：
[0019]将聚醚砜溶解于N
‑
甲基吡咯酮中后，形成均相溶液A；
[0020]将乙酰化试剂和氯化铝溶在N
‑
甲基吡咯酮中，在80
‑
90℃下缓慢倒入所述均相溶液A中，搅拌，反应回流1h以上得到产物；
[0021]用二次蒸馏水洗涤所述产物，抽滤后在90
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120℃下干燥12
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16h。
[0022]优选地，作为进一步可实施的方案，在上述羧基化改性聚醚砜的制备过程中，聚醚砜为15
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20质量份数，乙酰化试剂优先选择为乙酰氯，质量份数为20
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25份；氯化铝的质量分数可以选择为5
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10份。
[0023]本专利技术还提供了上述一种高通量低分子截留的中空纤维超滤膜铸膜液的制备方法，包括如下步骤：
[0024]将强化树脂在50
‑
100℃下干燥3
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5h备用；
[0025]将溶剂在70
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90℃加热后，添加致孔剂充分搅拌10
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30min，加入添加剂继续搅拌20
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40min；
[0026]添加羧基化改性聚醚砜以及强化树脂，继续搅拌10
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16h得到铸膜液。
[0027]本身上述铸膜液的制备过程中，需要对每个组分的添加顺序进行合理布局，否则会影响到后续制备出来的铸膜液的相关性能。
[0028]此外，本专利技术还提供了采用上述铸膜液制备中空纤维超滤膜的制备方法，包括如下步骤：
[0029]将铸膜液在70
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80℃下进行真空脱泡10
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16h，芯液在20
‑
30℃下真空脱泡2h以上，待脱泡完毕后，通过喷丝板形成纺丝细流，经过喷丝板和凝固浴之间的空气浴浸入凝固浴中，通过溶剂和非溶剂水的传质交换而形成中空纤维超滤膜；
[0030]将所述中空纤维超滤膜经过纯水漂洗和浸泡超过12h以上后，再在甘油水中浸泡6h以上，最后浸泡到到纯水中。
[0031]优选地，作为进一步可实施的方案，凝固浴的温度为5
‑
55℃，空气浴为1
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10cm，环境温度为20
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30℃，环境湿度40
‑
60％RH。
[0032]优选地，作为进一步可实施的方案，所述甘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸膜液，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，羧基化改性聚醚砜15
‑
20份，致孔剂0.5
‑
2.5份，溶剂60
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70份，添加剂14.5
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18份和强化树脂10
‑
15份。2.根据权利要求1所述的铸膜液，其特征在于，以质量份数计，羧基化改性聚醚砜17
‑
19份，致孔剂1
‑
2份，溶剂62
‑
69份，添加剂15
‑
17份和强化树脂11
‑
14份。3.根据权利要求1所述的铸膜液，其特征在于，羧基化改性聚醚砜18份，致孔剂1.5份，溶剂67份，添加剂16份和强化树脂13份。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的铸膜液，其特征在于，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮以及二甲基亚砜中的至少一种；优选地，所述致孔剂为氯化钠、氯化钙、氯化锂、丙酮、磷酸、丙醇、结晶氯化铝、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。优选地，所述添加剂为山梨酸、均苯三甲酸、均苯四甲酸、聚乙二醇400、无水乙醇以及吐温80中的至少一种。优选地，所述强化树脂为聚砜、磺化聚砜、聚芳醚砜中的至少一种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的铸膜液，其特征在于，所述羧基化改性聚醚砜的制备方法包括：将聚醚砜溶解于N
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甲基吡咯酮中后，形成均相溶液A；将乙酰化试剂和氯化铝溶在N
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甲基吡咯酮中，在80
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90℃下缓慢倒入所述均相溶液A中，搅拌，反应回流1h以上得到产物；用二次蒸馏水洗涤所述产物，抽滤后在90
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120℃下干燥12
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16...

【专利技术属性】
技术研发人员：许白羽，曾凡付，钱铖，邢喜元，王清玉，
申请(专利权)人：德蓝水技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：