一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜及其制备方法，属于分离膜技术领域。本发明专利技术成功制备了具有精准的筛分孔径、强大的机械强度和良好的溶剂稳定性的内衬增强型中空纤维耐溶剂纳滤膜，并用于小分子药物的回收。内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜消除了因中空纤维膜丝断裂而导致的膜组件泄漏的风险，并克服了聚合物耐溶剂纳滤膜在苛刻溶剂中的溶胀倾向，这使得高性能中空纤维耐溶剂纳滤膜组件的规模得以放大。内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜具有更好的溶剂稳定性和耐久性。膜具有更好的溶剂稳定性和耐久性。膜具有更好的溶剂稳定性和耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜及其制备方法，属于分离膜


技术介绍

[0002]中空纤维耐溶剂纳滤膜在高附加值产品(如营养品、药品和精细化学品)的提炼方面引起了越来越广泛的关注。在各种苛刻的溶剂中具有精确的孔径、可靠的稳定性和耐久性的中空纤维耐溶剂纳滤膜是迫切需要的。化合物的纯度是产品质量的最关键指标之一，特别是对于那些高附加值产品，如营养品、药品和精细化学品。这些产品在有机溶剂中的分离和提纯决定了最终产品的质量，同时也大大占据了设备投资和运行成本的50％以上。人们一直在努力开发具有更高的分离效率、更多的经济效益和更低的环境碳足迹的单元操作。在新兴的先进技术中，有机溶剂纳滤(OSN)吸引了越来越多的关注，因为它能够在有机溶剂中对小化合物(MW：200
‑
2000Da)进行分子分离，其典型的压力驱动过程不需要相变或其他物质介质。OSN工艺已被开发用于回收有机金属催化剂，去除药品合成过程中的副产品，增强多肽合成过程等，并被证明是传统分离工艺(如结晶、柱色谱和蒸馏)的有前途的替代品。
[0003]聚合物OSN膜通常基于玻璃质聚合物，如聚酰亚胺、聚酰胺或弹性聚合物，如聚二甲基硅氧烷。这些无定形聚合物可以很容易地通过各种方法加工成NF膜，如相转化、涂覆、界面聚合等，然后再进行简便的后处理。到目前为止，商业上可用的OSN膜大多是组装在螺旋式缠绕模块中的平板膜，如赢创的DuraMem
TM
。与螺旋缠绕式模块相比，中空纤维OSN模块继承了高包装密度、更开放的流道和灵活的清洁策略等优点。理想情况下，中空纤维OSN模块是更有前途的替代方案，可以满足涉及复杂部件的操作系统的需求。
[0004]然而，自支撑的中空纤维OSN膜在苛刻的溶剂中面临着溶胀倾向的严峻挑战。中空纤维在接触具有溶解度参数相近的溶剂时，容易发生一定程度的溶胀。尽管大部分溶胀是可逆的，但在操作过程中，它给组装的中空纤维模块带来了致命的问题。(1)机械强度的损失伴随着中空纤维的溶胀。在苛刻的溶剂中，中空纤维的软化限制了OSN膜的操作压力，进一步限制了OSN装置的生产效率。(2)中空纤维的溶胀增加了因剪切力升高而导致管板附近的中空纤维断裂而引起的膜组件泄漏的风险。(3)沿中空纤维的轴向溶胀引起的中空纤维的累积伸长效应将最终导致组件中的膜失效。在苛刻的溶剂中具有所需的分离效率和持久的结构稳定性的中空纤维膜是涉及到在有机溶剂中提炼产品的加工工业的迫切需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的第一个技术问题在于：采用中空纤维结构的耐有机溶剂纳滤膜在进行有机溶剂体系进行过滤时，自支撑式中空纤维纳滤膜由于发生溶胀导致设备的机械性能、设备寿命的降低；采用的技术手段是采用了一种自带有内衬管的中空纤维纳滤膜，有效地实现了降低纳滤膜在有机溶剂过滤过程中的溶胀以及相应的性能劣化。
[0006]本专利技术要解决的第二个技术问题在于：当采用聚酰亚胺等高分子材料作为选择分离层时，制备得到的带有内衬管的中空纤维纳滤膜的层间结合力不好；本专利技术通过采用PET材质的内衬材料，并且进行在碱液条件下处理，使其表面产生更多的羟基，提高了与选择分离层材料之间在成膜后的结合力。
[0007]一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜，包括选择分离层，所述的选择分离层覆于内衬管上。
[0008]优选地，所述的选择分离层的材质是聚酰亚胺、聚醚酰亚胺或者聚酰胺酰亚胺等。
[0009]优选地，所述的内衬管的材质是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃纤维(Fiberglass)、聚酰胺66(polyamide
‑
66)、聚酰胺
‑
12(polyamide 12)、芳纶(aramid)、尼龙(nylon)、醋酸纤维素(CA)、聚酰胺1313(PMIA)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等中的一种或几种。
[0010]优选地，所述的内衬管为中空纤维式，其内径0.05
‑
5mm，壁厚0.01
‑
1mm。
[0011]优选地，选择分离层经过了交联化处理。
[0012]优选地，所述的交联化处理是通过含有二元或多元的胺基化合物进行交联后得到。
[0013]优选地，所述的含有二元或多元的胺基化合物选自如己二胺，丁二胺，乙二胺，二乙烯三胺，聚乙烯亚胺等。
[0014]上述的内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：
[0015]步骤1，配制用于制备选择分离层的铸膜液；
[0016]步骤2，将铸膜液涂覆于内衬管上，并通过相转化法成膜。
[0017]优选地，所述的铸膜液是由聚合物与有机溶剂混合而成。
[0018]优选地，所述的有机溶剂选自烷基吡咯烷酮类溶剂、呋喃类溶剂、苯类溶剂、酯类溶剂或者醚类溶剂中的一种或几种的混合。
[0019]优选地，所述的聚合物在铸膜液中的质量浓度5
‑
35wt％。
[0020]优选地，涂覆过程通过纺丝法进行，纺丝过程空气段间隙3
‑
30cm，牵引速度2
‑
12m/min，铸膜液流速3
‑
30ml/min。
[0021]优选地，还包括：步骤3，将步骤2中获得的中空纤维膜浸泡于含有交联剂的溶液中进行交联反应。
[0022]优选地，所述的交联剂在溶液中的浓度1
‑
20wt％。
[0023]优选地，所述的交联剂是含有二元或多元的胺基化合物。
[0024]优选地，所述的含有二元或多元的胺基化合物选自如己二胺，乙二胺，二乙烯三胺，聚乙烯亚胺等。
[0025]优选地，当步骤2中的内衬管在使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)时，还在使用前在碱液中进行处理。
[0026]上述的中空纤维纳滤膜在用于有机溶剂体系下的过滤中的用途。
[0027]所述的有机溶剂选自非极性溶剂或者极性溶剂。
[0028]内衬管在用于提高纳滤膜的耐有机溶剂性中的应用。
[0029]有益效果
[0030]制作了具有强大的结构完整性的内衬增强型中空纤维纳滤膜，用于恶劣条件下的
有机溶剂。所制造的内衬增强中空纤维纳滤膜具有更高的渗透性，在非质子溶剂中可以承受的操作压力比交联聚酰亚胺中空纤维OSN膜大3倍以上。此外，内衬增强型中空纤维消除了因中空纤维断裂而导致的膜组件泄漏的风险，并克服了聚合物OSN膜在苛刻溶剂中的溶胀趋势，这使得高性能OSN中空纤维模块的规模得以扩大。内衬增强的OSN膜具有强大的结构完整性和精确的有效孔径，在制药和精细化工行业显示出非常有前途的应用前景。
[0031]内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜能够承受的操作压力比传统交联聚酰亚胺中空纤维耐溶剂纳滤膜高3倍以上。在15bar下，内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜的DMF通量为37.9LMH，甲醇通量为70.3LMH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜，包括选择分离层，其特征在于，所述的选择分离层覆于内衬管上。2.根据权利要求1所述的内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜，其特征在于，优选地，所述的选择分离层的材质是聚酰亚胺、聚醚酰亚胺或者聚酰胺酰亚胺等；优选地，所述的内衬管的材质是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃纤维(Fiberglass)、聚酰胺66(polyamide
‑
66)、聚酰胺
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12(polyamide 12)、芳纶(aramid)、尼龙(nylon)、醋酸纤维素(CA)、聚酰胺1313(PMIA)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等中的一种或几种；优选地，所述的内衬管为中空纤维式，其内径0.05
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5mm，壁厚0.01
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1mm。3.根据权利要求1所述的内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜，其特征在于，优选地，选择分离层经过了交联化处理；优选地，所述的交联化处理是通过含有二元或多元的胺基化合物进行交联后得到；优选地，所述的含有二元或多元的胺基化合物选自如己二胺，乙二胺，二乙烯三胺，聚乙烯亚胺等。4.权利要求1所述的内衬增强中空纤维耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，配制用于制备选择分离层的铸膜液；步骤2，将铸膜液涂覆于内衬管上，并通过相转化法成膜。5.根据权利要求4所述的内衬增强中空纤维耐溶剂纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙世鹏，王振远，冯儒，王祎萌，邢卫红，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：