[发明专利]一种超亲水梯度孔中空纤维膜及其制备方法

权利要求书

1.一种超亲水梯度孔中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜及梯度孔的表面含有两亲性嵌段聚醚改性有机硅材料，所述梯度孔为孔径沿所述中空纤维膜径向截面从外表层到内表层梯度增大的微纳珠状网络结构。

2.如权利要求1所述的超亲水梯度孔中空纤维膜，其特征在于，所述的超亲水梯度孔中空纤维膜的超低压或零过膜压通量为3000 mL/min·m²以上，过滤自来水5000 L后水通量保留率为50%以上。

3.如权利要求1所述的一种超亲水梯度孔中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜外表层的孔径为0.01～2.0 μm，内表层与外表层的孔径之比为10:1～200:1，孔隙率为40~80%。

4.如权利要求1所述的一种超亲水梯度孔中空纤维膜，其特征在于：所述的两亲性嵌段聚醚改性有机硅为Si-C键的连接型，结构式如下所示：

R₁：CH₃或   

R₂：   

式中，n、m、p为大于1的整数。

5.如权利要求4所述的一种超亲水梯度孔中空纤维膜，其特征在于，所述结构式中n为500～10000的任意一个整数， m和p选自600、900、2000中的任意一个整数。

6.权利要求1所述的超亲水梯度孔中空纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）铸膜液的制备：将膜用聚合物树脂、两亲性嵌段聚醚改性有机硅材料、致孔剂、水和有机溶剂按一定比例混合，50～80℃下进行搅拌溶解12～24h，然后脱泡12～24h即得到铸膜液备用；其中，所述的膜用聚合物树脂用量为12～25 wt%，两亲性嵌段聚醚改性有机硅用量为5～15 wt%，致孔剂用量为5～20 wt%，水用量为1～10 wt%，有机溶剂用量为45～65 wt%；

（2）将步骤（1）制得的铸膜液在500 kPa～2MPa下与芯液一同从喷丝头挤出浸入外凝胶液中进行纺丝，控制芯液温度和外凝胶液温度分别为30～80℃，铸膜液在芯液和外凝胶液作用下形成初生纤维，然后将其在纯水中漂洗24～48 h，取出晾干，即制得超亲水梯度孔中空纤维聚合物分离膜。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的膜用聚合物树脂选自聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯或聚丙烯腈中的任意一种。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的致孔剂为PEG400、PEG600、PEG800、PEG1000、PEG2000、PVP-K17、PVP-K30和 PVP-K90中的任意一种或两种的任意比例混合物。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的芯液为二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的任意两种有机溶剂与水的混合溶液，所述的两种有机溶剂与水的比例为10～60 wt%:10～60 wt%:20～40 wt%；外凝胶液为二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的任意两种有机溶剂与水的混合溶液，所述的两种有机溶剂与水的比例为10～50 wt%:10～50 wt%: 30～60 wt%。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述芯液中有机溶剂的浓度始终比外凝胶液中有机溶剂的浓度高5～40 wt%，芯液温度始终与外凝胶液温度相差5～30℃。