[发明专利]一种亲水性PVB共混中空纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其是一种用聚乙烯醇缩丁醛与其它亲水性高分子聚合物来制备亲水性共混中空纤维膜的方法。

背景技术

随着环境污染的加剧和水资源的枯竭，人们对水的循环再利用、深度处理的呼声和要求越来越高，如何尽可能多地回收利用现有的水资源已成为人们关注的焦点，废水作为一种资源的观点也逐渐被公众所接受。膜分离技术作为一种新型的分离技术，由于分离效率高、无相变、节能环保、设备简单、操作简便等特点，已广泛应用于饮用水处理和废水处理等领域，包括石油、化工、纺织、食品加工、造纸、医药、机械加工等行业的废水处理。膜技术既能对废水进行有效的净化，且一般不用再添加其他的化学药剂，又能回收有用物质，其在水处理领域中的广泛应用正给人类带来了巨大的环境和经济效益。

目前用于水处理领域的高分子膜主要有聚砜(PSF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚酮(PEK)、聚醚砜(PES)等膜。这些膜虽然具有耐热性、耐化学稳定性、耐细菌侵蚀和较好机械强度等优点，但因具有较强的疏水性，在用于废水处理中，由于被分离物质在疏水膜表面产生吸附等原因，易造成膜污染，导致膜通量下降、膜使用寿命缩短等一系列问题。而最为广泛用于工业水处理的亲水膜主要是醋酸纤维素(CA)膜，CA膜虽然具有亲水性好又具有一定的机械强度，但其pH适用范围小、不耐高温、不耐微生物腐蚀、易生物降解、抗化学腐蚀性差、易被酸碱水解、抗压实性差、易被压密等缺点。一般来说，提高膜的亲水性，可增加膜的透水量，但亲水性过高，膜不仅易溶解，而且会失去机械强度，如高度亲水的聚乙烯醇(PVA)膜的机械强度较差。本发明采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为主要膜材，通过与其它亲水性高分子聚合物共混制备中空纤维膜，所制备的PVB共混中空纤维膜既具有较高的机强度又具有优良的亲水性能，本发明具有制膜工艺简单，膜孔径易于控制等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种亲水性聚乙烯醇缩丁醛(PVB)共混中空纤维膜及其制备方法。本发明采用聚乙烯醇与丁醛的缩聚物-聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作主要膜材，它不仅具有较高的亲水性，还具有耐光、湿度的变化、细菌和微生物、碱和稀酸以及耐低温等优良性能。PVB在安全夹层玻璃以及表面处理方面有广泛的应用，但国内外尚没有用PVB来制备中空纤维膜的相关专利报道，也没有PVB商业膜。这种新型的亲水性膜可克服传统的蔬水性膜在使用过程中的膜污染问题，同时又避免了高亲水性膜在机械强度较差等缺点。为了获得具有不同亲水性的PVB共混中空纤维膜，本发明采用不同亲水性材料对PVB进行共混制膜，可进一步增加膜的亲水性能或透水性能。

本发明提供一种制备这种亲水性共混中空纤维膜的方法，本发明是将聚乙烯醇缩丁醛(其中聚乙烯醇缩丁醛中乙烯醇质量百分含量为10％～20％，乙烯丁酯的质量百分含量为0％～3％)、亲水性高分子聚合物与稀释剂混合；亲水性高分子聚合物为聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸-乙烯醇共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物(商品名为Pluronic)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)或者为以上高分子聚合物的混合物。聚合物(PVB与共混聚合物)的质量分数为12％～45％，稀释剂为二甘油单丁醚、二甘醇、十三醇、聚乙二醇，N-甲基-2-吡咯烷酮等有机溶剂或者以上有机溶剂的混合物，稀释剂所占的质量分数为55％～88％。混合物在搅拌速度为10rpm～200rpm下搅拌并加热到140℃～200℃，以使聚合物完全溶解，并形成均相溶液，然后静置脱泡30min～100min。加热挤出头及喷丝头到140℃～200℃，在0～0.5MPa压力下或者用齿轮泵或螺杆泵挤出聚合物溶液，经喷丝头，进入凝结浴、洗涤浴后经卷丝机卷丝而成。

用本发明方法制备PVB共混中空纤维膜具有制备工艺简单、容易控制，所制备的PVB膜既具有较好的亲水性同时也具有较好的机械强度。在制膜过程中尤其是进入凝固浴与洗涤浴时有少量亲水性共混聚合物可能扩散而进入凝固浴与洗涤浴，加上亲水性的改变，所以在同样聚合物浓度与制膜工艺下所制备的共混中空纤维膜相比PVB中空纤维膜在截留性能基本不变的条件下具有更高的产水量。

下面用具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例1：