[发明专利]单皮层中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明是有关一种单皮层中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：铸膜液制备步骤:配方比的原料液经溶解均质制得；纺制步骤:利用干湿纺丝设备在设定的纺丝速度下纺制初生态的中空纤维膜丝，铸膜液和芯液分别从喷丝板的环形孔中和喷丝板的内插管中喷出形成初生态的中空纤维膜丝；相转化成膜步骤:初生态的中空纤维膜丝依次经过空气段、凝胶液进行相转化，形成中空纤维膜丝；以及后处理步骤:其中所述芯液为第一介质液和所述凝胶液为第二介质液或所述芯液为第二介质液和所述凝胶液为第一介质液，所述第二介质液在凝胶过程中使中空纤维膜不凝胶或凝胶速度降低。本发明避免制备过程中不良因素的影响，使单皮层中空纤维膜的制备可以工业化生产。

技术领域

本发明涉及分离膜领域的中空纤维膜制备方法，尤其涉及一种单皮层中空纤维膜的制备方法。

背景技术

目前常用的中空纤维膜基本是双皮层中空纤维膜，支撑层多为指状孔结构，海绵体中空纤维膜大多采用热致相分离(Thermally Induced Phase Separation，TIPS)技术制备，制备的中空纤维膜具有双连续的网络结构，增大了中空纤维膜的抗拉伸强度，但是该工艺方法需要消耗大量的能源因此制约了其工业化应用；非溶剂致相分离(NonsolventInduced Phase Separation，NIPS)技术制备海绵体结构在保证膜性能的同时也降了成本从而可以工业化生产。

NIPS技术中湿法相转化制得的中空纤维膜通常表面会有一层较致密的分离皮层，分离阻力主要来自分离皮层。双皮层中空纤维膜有内外两个表面分离层,所以分离阻力较大，若能将其中之一消除掉，将会减小阻力，提高通量，因此单皮层中纤维超滤膜具有高通量、抗污染和易清洗等特点，人们非常重视单皮层中空纤维膜的研发。

双皮层中空纤维膜的制备通常是把聚合物、溶剂、添加剂于一定温度下在搅拌釜中形成铸膜液，通过气压把铸膜液输送给纺丝泵，纺丝泵以恒定速率把铸膜液送到喷丝头，从环形孔中喷出；与此同时，芯液从喷丝头内插管内挤出，使初生态中空纤维膜内表面开始凝胶，整个中空纤维膜经过一段空气段后，进入外凝胶槽，使中空纤维膜外部开始凝胶，当中空纤维膜从凝胶液牵引出后，中空纤维膜已基本凝胶固化完全，然后被绕丝轮缠绕收丝成成品。

中科院大连化学物理研究所秦建军等(聚砜中空纤维超滤膜的结构形态研究，膜科学与技术1991，6VOL11，No.12)通过调节初生态中空纤维膜内、外两个表面上溶剂与沉淀剂的交换速率,对内、外凝胶浴采用混合溶剂，制备出单外、内皮层的中空纤维海绵状孔或指状孔超滤膜，但其铸膜液粘度(1020cp～850cp)太低，空气段(560mm)偏长，导致实际纺丝时单皮层中空纤维膜丝有很多缺陷，很难得到水通量、强度和截留率性能都较好的单皮层中空纤维膜丝，只能在实验室用于理论研究，无法稳定生产，很难产业化。浙江大学材料与化工学院侯同刚等(制膜液黏度对单皮层PVDF中空纤维膜纺制的影响，高分子学报2008,12Dec.,2008No.12)采用溶剂内凝胶浴法制得了单外皮层的PVDF中空纤维膜，但其聚合物浓度仅有15％，膜的强度很低，水通量也仅有9.1-26.8L/m²·h；而且铸膜液配方中，采用水作添加剂，在室温下，膜液不稳定，很容易使铸膜液凝胶，纺丝速度(2.6m/min)也较慢，同时生产出的中空纤维膜丝有缺陷，易断丝，也不适宜工业化生产单内皮层中空纤维膜。