本发明专利技术公开了一种亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜及其制备方法。选择酚酞基聚芳醚酮与高分子量的聚乙烯吡咯烷酮作为制膜主体材料，采用溶液共混的方法配制铸膜液，通过干-湿相转化工艺制备中空纤维超滤膜，此后经亲水持效化后处理，获得具有持久亲水性的聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜。本发明专利技术工艺简单，操作便捷，对设备无特殊要求，有利于实现工业化生产及应用。以此方法制备的聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，不仅耐高温、耐化学溶剂和酸碱腐蚀，而且具有长期稳定的优异亲水性。处理含油废水时膜通量明显提高，除油效果显著，耐油污染能力较强，适用于多种含油废水的高效处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超滤膜分离领域，特别涉及一种。
技术介绍
随着工业经济的迅猛发展，石油加工、钢铁冶炼和机械制造等众多行业的生产过程中都会产生大量的含油废水，如不经处理直接排放，将对自然环境和生态平衡造成严重危害。传统处理含油废水的方法包括化学破乳、重力分离、溶气气浮等，不仅投资大、能耗高、工艺冗长，而且易造成二次污染，都难以得到理想的处理效果。针对目前含油废水的工业化处理这一世界性难题，采用液体分离膜技术(尤其是超滤膜技术)则克服了传统处理方法的诸多缺陷，具有低能耗、分离效率高、过程简单、操作方便、不污染环境等突出优点，特别针对废水中稳定难降解的乳化油分离效果良好，因而在油水分离领域展示了巨大的应用潜力。然而现阶段，膜在使用过程中的污染问题仍然是制约超滤膜技术在含油废水处理领域规模化应用的最大瓶颈。由于现有的高分子膜材料多为疏水性材料，如聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯等，去除油中少量水杂质的效果良好，且膜机械强度高，受表面活性剂影响小，但是当处理含有少量油的含油废水时，疏水性膜材料表面与水的亲和力差，极易造成油滴和其他杂质的大量吸附，产生浓差极化效应，甚至堵塞膜孔，使膜被严重污染。从而导致膜通量急剧衰减，分离效率降低，清洗频率增加，运行成本大幅提高。为降低膜污染、提高膜通量，采用亲水性、耐污染的超滤膜进行含油废水的深度处理被公认为是解决这一问题切实可行的措施。然而，由于天然亲水的高分子如纤维素、聚乙烯醇等，通常存在易溶胀，机械强度低，耐温性能差等弱点，难以实现工业化应用。因此研制开发耐高温、耐化学溶剂、分离性能良好同时兼具持久稳定的亲水性和优异耐污染能力的超滤膜材料已成为科研界和产业界的重要课题。其中，对疏水性的膜材料进行亲水改性是实现这一目的的有效途径，也是众多国内外学者研究和关注的热点。目前，超滤膜材料的亲水改性方法主要包括化学改性和物理改性两大类 (I)化学改性可以通过共聚、接枝、等离子体表面聚合以及界面缩聚等方法来实现，然而通过实践证实化学改性方法存在诸多局限性包括成膜与亲水改性不能同步进行；反应条件往往较为苛刻，成本高昂；化学反应对多孔膜结构和强度易产生影响等。(2)物理改性包括高分子共混技术和表面涂覆改性等。表面涂覆改性是物理改性方法中极为常见的一种，其方法简单，易操作，但通过物理吸附形成的亲水层容易与底层材料剥离甚至脱落，导致膜材料的亲水性难以持久，并且脱落的化学物质会污染分离介质。高分子共混是指两种或两种以上的聚合物通过共同混合而形成宏观上均匀、连续的新的复合材料。高分子共混不仅可保留原有材料的优良性能，还可克服原有材料的各自缺陷，从而实现优势互补，改善膜材料性能；同时具有简单便捷，成本低廉、易于控制的特点。采用高分子共混技术进行超滤膜的亲水改性，其突出的优点体现在共混材料可以兼具疏水性与亲水性高分子各自优异的性能；亲水改性与成膜过程同步进行；亲水改性均匀覆盖到膜的表面以及膜孔内壁；由于是物理改性方法，改性后膜的结构和性能都保持稳定。目前已公开的中国专利技术专利中，有关用于含油废水处理的超滤膜专利包括ZL200710021959. 3以及CN200910242075. X等，这两项专利分别采用在醋酸纤维素底膜涂覆聚乙烯醇以及添加无机纳米二氧化硅颗粒的方法，提高膜材料的耐污染能力和分离性能，但是上述两篇专利所涉及的均为平板式超滤膜，虽然膜分离性能和抗污染能力有所提高，但由于平板膜占地面积大，相对费用高，不适于大规模的含油废水处理。中空纤维膜与平板膜相比，其突出的优势在于占地面积小，膜组件装填密度高，水处理量大，工艺简单。此外，可采用反向清洗方式，便捷经济，运行费用低。因此，在大规模的水处理工程领域中空纤维超滤膜得到迅速的推广和应用，也是极具发展潜力和实用价值的膜技术。含酚酞侧基的聚芳醚酮(PEK-C)是我国首先开发成功并已投入批量生产的新型高性能工程塑料，其特点是耐高温(玻璃化转变温度高达230°C )、机械强度高(拉伸强度可达102MPa，弯曲强度达到132MPa)、耐酸碱和化学溶剂的腐蚀，同时还具有良好的电性能、尺寸稳定性等优越的综合性能，可以和聚醚醚酮相媲美。而且具有聚醚醚酮所不具备的优良的可溶解加工性能，因此可直接用于超滤膜的制备。研究表明酚酞基聚芳醚酮是一种疏水性较强的高分子材料，若要在实际应用中保持材料原有的耐热性、化学稳定性和较高的机械强度等优点，又要克服其易造成膜污染的缺陷，就必须对膜材料进行亲水改性。中国专利CN. 1308060C公开了含酚酞侧基的聚芳醚砜或聚芳醚酮中空纤维超滤膜的制备方法，通过相转化工艺制备了酚酞基聚芳醚酮中空纤维超滤膜，并由实施例证实其具有耐高温、耐溶剂、耐酸碱腐蚀的优良性能。中国专利CN. 101036862A公开了一种酚酞基聚芳醚砜和聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜及其制备方法。然而，上述两项专利只提出了制备酚酞基聚芳醚酮中空纤维超滤膜的基本方法，对膜材料的亲水性未进行表述，应用于实际分离体系的耐污染能力也未涉及。目前，通过高分子共混方式制备亲水性、耐污染的酚酞基聚芳醚酮中空纤维超滤膜的研究鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型亲水性、耐污染的聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜及其制备方法。该方法操作简单易控，对设备无特殊要求，有利于实现工业放大及规模化应用。以此方法制备的中空纤维超滤膜，具有持久稳定的优异亲水性。处理含油废水时水通量明显提高，除油效果显著，耐油污染能力较强，在含油废水的高效处理领域具有良好的应用潜力。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是 一种亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，含有如下重量份的酚酞基聚芳醚酮10-30份、聚乙烯吡咯烷酮O. 1-25份。所述亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜含有如下重量份的酚酞基聚芳醚酮15-25份、聚乙烯吡咯烷酮1-10份。所述亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜还含有重量份的溶剂25-90份，所述溶剂选自N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中至少一种。优化为，所述亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜含有重量份的溶剂55-83.5份。所述亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜还含有重量份的添加剂0-20份，所述添加剂为纯水、聚乙二醇、草酸、氯化锂、硝酸锂中的至少一种。优化为，所述亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜含有重量份的添加剂0.5-10份。所述的聚乙烯吡咯烷酮为？￥ (1(85)、？￥ 0(90)、？￥ 0(120)中的至少一种。亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜的制备方法，包括如下顺序进行的步骤: (1)铸膜液的配制:取所述重量份配比的酚酞基聚芳醚酮、聚乙烯吡咯烷酮、溶剂及添力口剂，在20 90°C下搅拌12 48小时，经过滤、真空脱泡或静置脱泡后，制得聚芳醚酮共混高分子铸膜液； (2)干一湿法纺制中空纤维超滤膜:采用干一湿相转化工艺制备中空纤维超滤膜，将步骤(I)中制得的铸膜液用计量泵经喷丝头挤出，经过0.5 IOOcm的空气间隙后，垂直浸入5 60°C的凝胶浴分相固化,再经卷绕速度为5 20m/min的绕丝轮导入收丝槽中，其中芯液组成为纯水或含质量浓度为5 90%有机溶剂的水溶液，形成初生态的中空纤维超滤膜； (3)超滤膜定型、清洗:将步骤(2本文档来自技高网...
【技术保护点】
亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，其特征在于，含有如下重量份的酚酞基聚芳醚酮10?30份、聚乙烯吡咯烷酮0.1?25份。
【技术特征摘要】
1.亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，其特征在于，含有如下重量份的酚酞基聚芳醚酮10-30份、聚乙烯吡咯烷酮0.1-25份。2.根据权利要求1所述的亲水性聚芳醚酮中空纤维超滤膜，其特征在于，含有如下重量份的酚酞基聚芳醚酮15-25份、聚乙烯吡咯烷酮1-10份。3.根据权利要求1或2所述的亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，其特征在于，还含有重量份的溶剂25-90份，所述溶剂选自N，N- 二甲基乙酰胺、N, N- 二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中至少一种。4.根据权利要求3所述的亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，其特征在于，含有重量份的溶剂55-83.5份。5.根据权利要求1或2所述的亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，其特征在于，还含有重量份的添加剂0-20份，所述添加剂为纯水、聚乙二醇、草酸、氯化锂、硝酸锂中的至少一种。6.根据权利要求5所述的亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，其特征在于，含有重量份的添加剂0.5-10份。7.根据权利要求1或2所述的亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜，其特征在于，所述的聚乙烯吡咯烷酮为PVP(K85)、PVP(K90)、PVP(K120)中的至少一种。8.根据权利要求1-7任意一项所述的亲水性聚芳醚酮共混中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下顺序进行的步骤: (1)铸膜液的配制:取所述重量份配比的酚酞基聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛洁，杨凤林，尹中升，徐俊峰，张桂花，
申请(专利权)人：天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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