一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法技术

一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法，属于水处理膜制备技术领域。所述方法为：配制铸膜液：铸膜液中含有两种高分子和一种溶剂，其中：两种高分子分别为骨架型高分子聚合物和带电短纤，溶剂为非质子溶剂；将铸膜液经过脱气处理后，加入到喷丝头里，在喷丝头的内插管中注入适当芯液，将铸膜液挤入凝固浴，发生相转化，得到中空纤维膜；将获得的膜丝放置于烘箱中烘干或常温干燥，除去膜表面残留的有机溶剂和水分。本发明专利技术的制备方法无需多次涂覆干燥，工艺简单。制备的中空纤维膜具有较高强度，良好的传氧效果以及生物亲和性，在MABR工艺中具有良好的应用前景。MABR工艺中具有良好的应用前景。MABR工艺中具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法


[0001]本专利技术属于水处理膜制备
，具体涉及一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法。

技术介绍

[0002]膜曝气生物膜反应器(MABR)是一种节能降耗的膜生物处理组合工艺。在MABR中，曝气膜既充当曝气载体又兼做生物膜生长的载体，还需要较高的机械强度。MABR突出特征是无泡曝气以及氧和底物的异向传质导致的生物膜功能活性层化，对高需氧量、高氨氮、易挥发性污染物的废水处理具有明显优势。膜丝的传氧效果、生物亲和性和强度是备受关注的三方面性能。中空纤维膜适用于MABR的使用，但膜丝制备工艺可能需要多步，生产效率低，造成了不必要的生产资源的浪费。此外，现有的铸膜材料在上述三方面性能的综合表现有所欠缺，因此亟待提出高性能的曝气生物膜材料。
[0003]非溶剂诱导相转化法制备中空纤维膜，操作简明，常温可进行，凝固浴易得。在非溶剂诱导相转化法的工艺基础上，进一步优化铸膜液的性质，对高性能曝气生物膜的制备有重要意义。常见的中空纤维膜铸膜液主要由骨架型高分子和有机溶剂组成，制备的膜材料抗拉强度一般，对微生物成膜不具备促进作用，在MABR工艺的应用中没有体现足够明显的优势。针对于中空纤维膜的短板，可以通过比较不同骨架型高分子的优势、添加粘结型高分子、改进中空纤维膜表面带电性、控制膜表面微孔结构等方法制备适用于MABR的高性能中空纤维膜。

技术实现思路

[0004]为了解决MABR工艺中膜材料抗拉强度一般，传氧和微生物亲和能力有限的问题，本专利技术提供了一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法，该方法添加了带正电荷的短纤，不仅增加了膜组件的抗拉抗压强度，而且通过提高对带负电的微生物的吸引力，从而提高了微生物挂膜的能力，使得MABR膜组件负载更多的微生物群落，提高了对氧气的利用效率，具备更高的抗冲击负荷，提高了对污水的处理能力。该制备工艺简单，易于投入生产量化，对提高MABR处理污水的能力有较大的帮助作用。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法，所述方法步骤为：
[0007]步骤一：配制铸膜液：铸膜液中含有两种高分子和一种溶剂，其中：两种高分子分别为骨架型高分子聚合物和带电短纤，溶剂为非质子溶剂；
[0008]步骤二：一步法生成膜材料：将铸膜液经过脱气处理后，加入到喷丝头里，在喷丝头的内插管中注入适当芯液，将铸膜液挤入凝固浴，发生相转化，得到中空纤维膜；
[0009]步骤三：将获得的膜丝放置于烘箱中烘干或常温干燥，除去膜表面残留的有机溶剂和水分。
[0010]进一步地，步骤一中，铸膜液的具体配制方法为：将带电短纤分散到非质子溶剂
中，通过物理手段充分混合形成溶液A；将骨架型高分子分散到非质子溶剂中，通过物理手段形成溶液B；将溶液A与溶液B以1：1的比例混合，通过物理手段充分混合，得到均一的乳浊液。
[0011]进一步地，所述物理手段为水浴加热、磁力搅拌、机械搅拌、超声或震荡中的一种。
[0012]进一步地，所述骨架型高分子聚合物为聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醋酸酰胺酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氨酯中的一种；所述带电短纤为聚酰胺、聚酰亚胺中的一种或多种混合；所述非质子溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N，N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜中的一种或多种混合。
[0013]进一步地，步骤一中，溶液A中带电短纤的质量占比为0.1～5.0％，溶液B中骨架型高分子的质量占比为20～40％。
[0014]进一步地，步骤二中，所述纺丝在温度为15～30℃的条件下进行。
[0015]进一步地，步骤二中，纺丝的干程为10～40cm，挤出速度为0.1～4cm/s。
[0016]进一步地，步骤二中，所述纺丝的芯液和凝固浴为水。
[0017]进一步地，步骤三中，所述干燥温度为10～80℃，干燥时间为12～48h。
[0018]上述方法制备的具有高强度带电中空纤维膜主要应用领域为MABR工艺。
[0019]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0020]1.本专利技术采用一步法即非溶剂诱导相转化法制备方法操作简单，对试剂要求简单，易于实现生产量化。
[0021]2.本专利技术制备的高强度带电的中空纤维膜具有较好的传氧特性，在MABR中可以充当良好的传氧载体。
[0022]3.本专利技术制备的高强度带电的中空纤维膜对微生物具有电荷吸引力，可以提高微生物的挂膜能力，提高MABR在污水处理过程中的负荷，提高污水处理效果。
[0023]4.本专利技术制备的高强度带电的中空纤维膜具有高强度和良好的抗拉压的能力，在MABR组件中可以减少因膜丝断裂造成MABR部分漏损，导致出水水质不达标的可能性。
[0024]综上，本专利技术的制备方法无需多次涂覆干燥，工艺简单。制备的中空纤维膜具有较高强度，良好的传氧效果以及生物亲和性，在MABR工艺中具有良好的应用前景。
附图说明
[0025]图1是实施例1中高强度带电的中空纤维膜的应力应变曲线图；
[0026]图2是实施例1中高强度带电的中空纤维膜的膜表面扫描电镜图；
[0027]图3是实施例1中高强度带电的中空纤维膜的膜丝内侧水接触角照片；
[0028]图4是实施例1中高强度带电的中空纤维膜的膜丝外侧水接触角照片；
[0029]图5是实施例1中高强度带电的中空纤维膜的通氧能力变化图；
[0030]图6是实施例1中pH与高强度带电的中空纤维膜电位关系图；
[0031]图7是实施例1中高强度带电的中空纤维膜的孔径分布图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，
均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0033]实施例1：
[0034]一种应用于MABR的高强度带电中空纺丝纤维膜的制备方法，所述方法按以下步骤进行：
[0035]一、将0.35g聚酰胺加入到49.65g N，N
‑
二甲基甲酰胺中，于常温下磁力搅拌30min，超声30min，得到带电短纤溶液。将15g聚偏氟乙烯聚合物加入到35gN，N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，在60～80℃水浴条件下，磁力搅拌分散4h，得到骨架型高分子溶液。在60～80℃水浴条件下，将带电短纤溶液与聚偏氟乙烯溶液混合，机械搅拌超声1h，得到均一的铸膜液。
[0036]二、在对铸膜液经过脱气处理后，加入到带有内插管的喷丝头，内插管注入适当的水作为芯液，内插管的直径为0.10～0.30mm，铸膜液挤入凝固浴，控制纺丝的干程为10～40cm，挤出速度为0.1～4cm/s，得到高强度带电中空纤维膜；
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述方法步骤为：步骤一：配制铸膜液：铸膜液中含有两种高分子和一种溶剂，其中：两种高分子分别为骨架型高分子聚合物和带电短纤，溶剂为非质子溶剂；步骤二：一步法生成膜材料：将铸膜液经过脱气处理后，加入到喷丝头里，在喷丝头的内插管中注入适当芯液，将铸膜液挤入凝固浴，发生相转化，得到中空纤维膜；步骤三：将获得的膜丝放置于烘箱中烘干或常温干燥，除去膜表面残留的有机溶剂和水分。2.根据权利要求1所述的一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：步骤一中，铸膜液的具体配制方法为：将带电短纤分散到非质子溶剂中，通过物理手段充分混合形成溶液A；将骨架型高分子分散到非质子溶剂中，通过物理手段形成溶液B；将溶液A与溶液B以1：1的比例混合，通过物理手段充分混合，得到均一的乳浊液。3.根据权利要求2所述的一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述物理手段为水浴加热、磁力搅拌、机械搅拌、超声或震荡中的一种。4.根据权利要求1或2所述的一种应用于MABR的高强度带电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述骨架型高分子聚合物为聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醋酸酰胺酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氨酯中的一种；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威，姚锦鑫，张秀莲，钟玲玲，侯豪情，安柳茜，韩宇，马佳香，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：