荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜的制備方法。所述荷正電型PVC中空纖維納濾膜具有荷正電致密皮層和電中性多孔支撐層的雙層結(jié)構(gòu)，致密皮層微孔孔徑為1nm-5nm，多孔支撐層微孔孔徑為10nm-100nm，膜外徑為1.5mm-3.0mm，膜內(nèi)徑為0.5mm-2mm。其中，所述荷正電致密皮層主要組分為聚氯乙烯和陽離子共聚物；電中性多孔支撐層主要組分為聚氯乙烯和無機(jī)填料。所述荷正電型PVC中空纖維納濾膜的制備方法為：將荷正電致密皮層制膜液和電中性多孔支撐層制膜液按雙層環(huán)狀共擠出，經(jīng)干-濕紡絲工藝進(jìn)行中空纖維固化成型。制備的中空纖維納濾膜具有截留性能易控，強(qiáng)度高，制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，是一種高性能、低成本、長壽命的水處理用納濾膜材料。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于膜分離
，特別涉及一種荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜的制備方法。
技術(shù)介紹
膜分離技術(shù)因?yàn)榫哂行矢摺⒃O(shè)備簡單、操作方便、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域顯示出極大的應(yīng)用潛力，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到生物、醫(yī)藥、環(huán)保、能源、海水淡化、廢水處理等領(lǐng)域。納濾(Nanofiltration，簡稱NF)是介于反滲透(RO)和超濾(UF)之間的一種膜分離技術(shù)，是目前世界水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。納濾膜對溶質(zhì)的截留性能介于反滲透膜和超濾膜之間。納濾膜屬于壓力驅(qū)動膜，可在很低的操作壓力下高效地脫除二價離子和分子量高于200的溶質(zhì)，而對一價離子和低分子量物質(zhì)的截留只有50%，因而達(dá)到對物質(zhì)選擇性分離的目的。使其在食品工業(yè)，化工醫(yī)藥業(yè)，飲用水行業(yè)，廢水處理等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前商品化納濾膜的材質(zhì)主要是聚酰胺(PA)、聚乙烯醇(PVA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)、殼聚糖衍生物等，多數(shù)帶有負(fù)電荷。其中的PVA、SPES, SPS等由于原料相對較高導(dǎo)致膜的制造成本較高。另外，現(xiàn)有的商品化納濾膜多采用平板復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)，步驟比較復(fù)雜，而且采用卷式膜組件容易污染，并且不易清洗。因此，從材料選擇和成膜方法兩方面出發(fā)尋找并實(shí)現(xiàn)低成本、高性能納濾膜的制備是納濾膜技術(shù)發(fā)展的主要出路。眾所周知，聚氯乙烯是產(chǎn)量最大的三大合成樹脂(聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯)中僅次于聚乙烯的第二位通用塑料，其來源豐富，價格低廉，是一種化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高的傳統(tǒng)高分子材料。由于聚氯乙烯同時也具備分離膜材料必需的耐菌、耐酸堿、耐化學(xué)侵蝕等優(yōu)點(diǎn)，聚氯乙烯分離膜材料的潛在意義已經(jīng)引起人們的重視。目前，關(guān)于聚氯乙烯作為膜材料及其制備方法的研究國內(nèi)外均有報道。比較有代表性的有中國專利(CN 1579600A)中報道了一種聚氯乙烯/氯乙烯一醋酸乙烯一馬來酸酐三元共聚物合金中空過濾膜及其制備方法。中國專利(CN 101195084A)報道了 PVC合金超濾膜表面自組裝親水化改性方法，PVC膜經(jīng)過通量達(dá)到1000 L/m2h。中國專利(CN 200810062570. 8)公開了一種親水性聚氯乙烯合金超濾膜的制備方法。通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合方法合成了聚氯乙烯的兩親性接枝共聚物，以此為親水改性劑與聚氯乙烯共混通過溶液相轉(zhuǎn)化法制備了結(jié)構(gòu)可控、 親水性、抗污染、大通量、高截留率的聚氯乙烯合金超濾膜。但PVC作為納濾膜的基材的研究還沒有報道涉及。另外關(guān)于納濾膜制備工藝的報道也非常多，多數(shù)采用涂覆或浸潤后輻照的方法制備平板膜，涉及到中空纖維納濾膜的報道非常少，中國專利(CN 01105581. 2)報道一種中空纖維納濾膜及其制備方法將三醋酸纖維素、聚丙烯酰胺和環(huán)丁砜的混合物料由擠出機(jī)在合適的溫度下，通過具有充氮?dú)獾闹锌蛰S的噴絲板擠出，在空氣浴中發(fā)生相分離，并在凝固浴中進(jìn)一步使膜凝固。中國專利(CN 200510110158. 5)公開了一種聚合物中空纖維復(fù)合納濾膜的制備方法，包括如下步驟將基膜浸入水相溶液，取出，然后浸入油相溶液反應(yīng)，取出陰干，再浸入水相溶液，重復(fù)上述過程，然后在50-90°C下加熱處理0. 5-5小時，獲得本專利技術(shù)的聚合物中空纖維復(fù)合納濾膜。本專利技術(shù)的制備方法工藝穩(wěn)定，操作方便，運(yùn)行成本低，非常易于工業(yè)化應(yīng)用。采用本專利技術(shù)技術(shù)，以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)等高分子材料中空纖維超濾膜為基膜，所制中空纖維復(fù)合納濾膜對Zg/L—1的硫酸鈉截留率大于90%，對Zg/L—1的氯化鈉截留率小于35%。中國專利(CN 200810059988. 3) 報道了一種以聚烯烴類中空纖維微孔基膜為支撐層，以聚乙烯醇類聚合物為過渡層，以由多元胺溶液與多元酰鹵溶液進(jìn)行界面縮聚反應(yīng)得到的聚酰胺皮層為納濾分離層的高強(qiáng)度外壓式中空纖維納濾復(fù)合膜。以上報道的空纖維納濾膜雖然已經(jīng)在抗污染，組件裝填量方面優(yōu)于平板膜，但其制備工藝仍采用多個步驟，原料的成本依然比較高。不同于已有的納濾膜材料及其制備技術(shù)，本專利技術(shù)公開了一種荷正電型PVC中空纖維納濾膜及其制備方法。所公開的荷正型電PVC中空纖維納濾膜，具有截留性能易控、強(qiáng)度高、韌性好、結(jié)構(gòu)與性能穩(wěn)定，抗污染，容易清洗等優(yōu)點(diǎn)，適合于多種膜法水處理設(shè)備與工程，所公開的制備方法，具有制備過程中膜結(jié)構(gòu)與性能可控性強(qiáng)、工藝簡單，制造成本低、可實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)等特點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜的制備方法。荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜包括荷正電的致密皮層和電中性多孔支撐層構(gòu)成雙層膜結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯中空纖維納濾膜；荷正電的致密皮層的微孔孔徑為 lnm-5nm,電中性多孔支撐層的微孔孔徑為IOnm-IOOnm ；聚氯乙烯中空纖維納濾膜外徑為 1. 5mm-3. 0mm，聚氯乙烯中空纖維納濾膜內(nèi)徑為0. 5mm-2mm。所述的荷正電的致密皮層的組分為重量百分比為50-90%的聚氯乙烯和重量百分比為10-50%的陽離子共聚物，所述的陽離子共聚物選自三甲基烯丙基氯化銨-氯乙烯共聚物、甲基丙烯酰氧乙基氯化銨-氯乙烯共聚物、二甲基二烯丙基氯化銨-氯乙烯共聚物、 丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨-氯乙烯共聚物、三丁基-2-丙烯基氯化磷-氯乙烯共聚物、烯丙基三苯基氯化膦-氯乙烯共聚物或烯丙基三苯基溴化膦-氯乙烯共聚物。所述的電中性多孔支撐層的組分為重量百分比為90-99. 5%的聚氯乙烯和 0. 5-10%的無機(jī)填料，所述的無機(jī)填料選自粒徑為10-500nm的二氧化硅、二氧化鈦、硅藻土、硅酸鈣、云母、氮化硅或氮化鋁。荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜的制備方法的步驟如下1)將重量百分比為20-30%的聚氯乙烯、重量百分比為3.33-20%的陽離子共聚物、重量百分比為1-5%的孔徑調(diào)節(jié)劑、重量百分比為0. 1-1%的熱穩(wěn)定劑與重量百分比為M-75% 的溶劑混合，在50-70°C下攪拌溶解成均勻的荷正電的致密皮層的制膜液；所述的孔徑調(diào)節(jié)劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或甘油，聚乙烯吡咯烷酮的數(shù)均分子量為1 X IO3-I X 104、 聚乙二醇的數(shù)均分子量為1 X IO2-I X IO3 ；2)將重量百分比為15-25%的聚氯乙烯、重量百分比為1-5%的孔徑調(diào)節(jié)劑、重量百分比為0- 的無機(jī)填料、重量百分比為0. 1-1%的熱穩(wěn)定劑與重量百分比為67-84%的溶劑混合，在50-70°C下攪拌溶解成均勻的電中性多孔支撐層的制膜液；所述的孔徑調(diào)節(jié)劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或甘油，聚乙烯吡咯烷酮的數(shù)均分子量為5X IO3-IX 106、聚乙二醇的數(shù)均分子量為2 X IO2-I X IO5;3)將芯液通過一芯雙層結(jié)構(gòu)噴絲頭的中心管，荷正電的致密皮層的制膜液通過一芯雙層結(jié)構(gòu)噴絲頭的內(nèi)環(huán)或外環(huán)，電中性多孔支撐層的制膜液通過一芯雙層結(jié)構(gòu)噴絲頭的外環(huán)或內(nèi)環(huán)，芯液、荷正電的致密皮層的制膜液和電中性多孔支撐層的制膜液同時擠出形成雙層管狀液膜，液膜經(jīng)過0-20厘米的空氣間隙后進(jìn)入凝固浴中固化成中空纖維膜；4)將步驟3)中凝固浴中固化得到的中空纖維膜經(jīng)10-30°C水浸泡清洗40-60小時、得到荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜。所述的聚氯乙烯的聚合度為600-3600，陽離子共聚物的數(shù)均分子量為 5X 103-5X本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種荷正電型聚氯乙烯中空纖維納濾膜，特征在于它包括荷正電的致密皮層和電中性多孔支撐層構(gòu)成雙層膜結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯中空纖維納濾膜；荷正電的致密皮層的微孔孔徑為１ｎｍ－５ｎｍ，電中性多孔支撐層的微孔孔徑為１０ｎｍ－１００ｎｍ；聚氯乙烯中空纖維納濾膜外徑為１．５ｍｍ－３．０ｍｍ，聚氯乙烯中空纖維納濾膜內(nèi)徑為０．５ｍｍ－２ｍｍ。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王納川，朱寶庫，肖玲，陳良剛，陳清，趙斌，
申請(專利權(quán))人：海南立昇凈水科技實(shí)業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：66