一种可生物降解自支撑膜制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可生物降解的自支撑中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将树脂、溶剂和添加剂混合，配制成稳定的铸膜液；通过干喷

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解自支撑膜制备方法


[0001]本专利技术涉及中空纤维膜
，具体涉及一种可生物降解的自支撑中空纤维膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于占地面积小、分离效率高和自动化程度高等优势，高效膜分离过程被广泛应用于污水处理领域。然而，传统的膜材料大多是由不可降解的材料制备，达到使用寿命后往往难以回收利用，从而造成大量的“白色污染”。因此，可生物降解的膜材料以其独特的生物降解性和环境友好性，受到了科研人员的广泛关注。
[0003]近年来，以聚乳酸为基材的可生物降解膜材料在污水处理过程中备受关注。一方面，聚乳酸膜材料具有出色的渗透通量和较高的选择透过性；另一方面，由于聚乳酸的原材料在自然中廉价易得，工业生产技术成熟，其成本极低。然而，由于聚乳酸分子内含有大量的甲基等疏水基团，导致其疏水性较高，在使用过程中易发生膜丝污染现象。此外，由于聚乳酸本身结晶性较差，韧性较低，在使用过程中容易发生断丝现象，影响使用寿命。因此，可生物降解的高性能中空纤维膜制备仍然是一个挑战。
[0004]因此，目前非常迫切需要提供一种能够克服现有技术中所存在的上述技术问题的可生物降解自支撑中空纤维膜。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的一个或者多个问题，本专利技术在第一方面提供了一种可生物降解自支撑膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：（1）铸膜液的配制：将聚合物树脂、溶剂、添加剂和非溶剂按一定比例混合，在一定温度下溶解并搅拌均匀，保温脱泡；（2）涂覆溶液的配制：将多巴胺和两性离子聚合物溶解配制涂覆液；（3）中空纤维膜的制备：将所述铸膜液在一定温度下进行纺丝，形成中空纤维膜；（4）改性中空纤维膜的制备：将所述中空纤维膜浸润到涂覆溶液中，在经过清水浸泡和甘油浸泡，制得改性中空纤维膜。
[0006]本专利技术在第二方面提供了由本专利技术第一方面所述的方法制得的可生物降解自支撑膜。
[0007]相对于现有技术，本专利技术的优势在于：本专利技术通过干喷湿纺法制备自支撑中空纤维膜，在混料中加入亲水性高分子添加剂和表面活性剂类添加剂，其一能降低铸膜液的粘度，其二能通过氢键作用增加膜的亲水性，调控膜孔的形貌呈非对称指状孔结构，并且采用多巴胺涂覆的方式进行亲水化改性，在膜表面固定一层两性离子聚合物，在膜滤过程中，膜表面会形成一层水合层，增加膜的抗污染性能。所制备的自支撑中空纤维膜亲水性高，透水性优异，出水水质好，对浊度的截留率达到99.9%以上，经过多次循环后通量仍保持在较高水平；在水中不发生水解，并在一定条件下可实现生物降解，不会对环境造成二次污染。
具体实施方式
[0008]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0009]本专利技术在第一方面提供了一种可生物降解自支撑中空纤维膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：（1）铸膜液的配制：将聚合物树脂、溶剂、添加剂和非溶剂按一定比例混合，在一定温度下溶解并搅拌均匀，保温脱泡；（2）涂覆溶液的配制：将多巴胺和两性离子聚合物溶解配制涂覆液；（3）中空纤维膜的制备：将所述铸膜液在一定温度下进行纺丝，形成中空纤维膜；（4）改性中空纤维膜的制备：将所述中空纤维膜浸润到涂覆溶液中，在经过清水浸泡和甘油浸泡，制得改性中空纤维膜。
[0010]中空纤维膜已经广泛应用到了水处理或分离领域，但是目前中空纤维膜在应用过程中出现了一些问题，主要是容易从衬上脱落，造成出水水质变差，容易污染，造成通量衰减，使用寿命结束后不能降解处理，造成二次污染。本专利技术采用特定的可生物降解材料，制备可生物降解的自支撑膜。利用亲水性高分子添加剂和表面活性剂类添加剂形成胶束与反胶束，调控相转化的成膜过程，使膜获得非对称的多孔皮层和指状孔结构，提高通量，又利用氢键的作用增加膜的亲水性，减少膜中残留的亲水性添加剂在膜中的流失。然后通过亲水的聚多巴胺和聚磺基甜菜碱型化合物进行涂覆改性，利用多巴胺的自聚合作用形成聚多巴胺涂层，利用酚羟基的粘附性将两性离子聚合物聚磺基甜菜碱固定在膜表面，在膜滤过程中膜表面形成水合层，进一步增加膜的亲水性，缓解膜污染。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述聚合物为聚乳酸；在另一些优选的实施方式中，所述溶剂为DMAc、DMF、NMP、DX、DCM、CHCl3组成的组中的一种或者多种在另一些优选的实施方式中，所述添加剂为PVP(K30)、PEG400、PEG2000、PEG8000、PEO100000、Tween80组成的组中的一种或多种。
[0012]本专利技术对非溶剂没有特别的限制，非溶剂可以为例如去离子水等。
[0013]在另一些优选的实施方式中，在所述铸膜液中：所述聚合物的质量分数为15~25%（例如18%和20%）；所述添加剂的质量分数为3~13%（例如4%、6%、8%、12%）。
[0014]在另一些优选的实施方式中，步骤（1）所述的铸膜液通过如下方式进行：首先将聚合物树脂和添加剂添加到溶剂中，再在60~110℃（例如80℃）下进行搅拌溶解，混合均匀之后，进行保温脱泡和真空脱泡。
[0015]在另一些优选的实施方式中，步骤（2）所述的涂覆液通过如下方式进行：首先将多巴胺溶解于pH=8.5的缓冲溶液中，加入两性离子聚合物作为添加剂，溶解均匀后形成涂覆溶液。
[0016]在另一些优选的实施方式中，在涂覆液中：多巴胺的浓度为0.5~3g/L（例如1g/L和2g/L），缓冲溶液的标准缓冲物质为三羟甲基氨基甲烷，缓冲液的溶剂为0.1mol/L的HCl、乙醇、去离子水的体积比为1：3：5，缓冲溶液溶质的浓度为0.1mol/L。两性离子聚合物为聚磺
基甜菜碱，含量为3~13%（例如5%和10%）。
[0017]在另一些优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述纺丝过程纺丝液流量为8~18mL/min（例如10mL/min、12mL/min、14mL/min、16mL/min），芯液为去离子水和溶剂中的一种或几种，芯液温度为15~55℃（例如15℃或55℃），芯液流量为9~22mL/min（例如10mL/min、13mL/min、16mL/min、19mL/min），牵引速度为10~20m/min（例如15m/min），干程为10~25cm（例如10cm、15cm、20cm、25cm）。第一凝固浴为水和溶剂中的一种或几种，第二凝固浴为水，凝固浴温度为15~65℃（例如15℃和35℃）。
[0018]在另一些优选的实施方式中，在步骤（1）中，搅拌速度为100~400rpm（例如250rpm），脱泡时间为真空脱泡12~24h（例如12h），静置脱泡12~24h（例如12h）；在另一些优选的实施方式中，在步骤（2）中，采用超声方法进行所述溶解；在另一些优选的实施方式中，在步骤（本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自支撑中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）铸膜液的配制：将聚合物树脂、溶剂、添加剂和非溶剂按一定比例混合，在一定温度下溶解并搅拌均匀，保温脱泡；（2）涂覆溶液的配制：将多巴胺和两性离子聚合物溶解配制涂覆液；（3）中空纤维膜的制备：将所述铸膜液在一定温度下进行纺丝，形成中空纤维膜；（4）改性中空纤维膜的制备：将所述中空纤维膜浸润到涂覆溶液中，在经过清水浸泡和甘油浸泡，制得改性中空纤维膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合物树脂为聚乳酸；所述溶剂为选自由DMAc、DMF、NMP、DX、DCM、CHCl3组成的组中的一种或者多种；所述添加剂为选自由PVP(K30)、PEG400、PEG2000、PEG8000、PEO100000、Tween80组成的组中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述铸膜液中：所述聚合物树脂的质量分数为15~25 %；所述添加剂的含量为3~12%。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的铸膜液通过如下方式进行：首先将聚合物树脂和添加剂添加到溶剂中，再在60~110℃下进行搅拌溶解，混合均匀之后，进行保温脱泡和真空脱泡。5.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：程喜全，马军，张瑛洁，焦阳，叶燕燕，王凯，
申请(专利权)人：山东中欧膜技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：