[发明专利]一种增强强度的抗菌中空纤维分离膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强强度的抗菌中空纤维分离膜的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展和人口的增长，水资源短缺作为一个全球化的问题，已成为制约我国经济和社会发展的重要因素，也因此迫切需要发展各种新型、高效的废水深度处理及回用技术。膜分离技术因其具有分离效率高、设备简单、操作方便和无二次污染等优点，是解决当代能源、资源和环境问题的重要高新技术，并将对21世纪的工业技术改造起着深远的影响。最早研制出的膜式醋酸纤维素和硝酸纤维素的混合膜，之后相继开发出聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类、硅橡胶类等材质的膜。随着膜技术的广泛应用，对膜材料的品种和性能提出了新的要求，现有膜材料已经远远不能满足使用要求。通过对现有膜材料的纺丝原液添加一定成分的添加剂，可以把多种材料的优点结合起来，是扩大膜材料行之有效的方法。

相转化法制膜对制膜液组成依赖程度大，其中由非溶剂添加剂构成的铸膜液多元体系对微孔膜的结构和性能有决定性的影响，研究和开发性能优异的铸膜液添加剂是生产高质量的微滤膜的关键。常用的添加剂，无论是无机添加剂(如氯化锂、高氯酸镁、高氯酸锂)，还是小分子有机物(如甘油、二甘醇、乙醇、草酸等)与高分子溶液的相容性较差，加入到制膜液中会导致高聚物分子链段发生强烈卷曲收缩，形成相互独立的微相分离，制得的微孔膜强度较差，而且导致铸膜液体系不稳定，甚至自动产生沉淀相分离，给铸膜液的保存与使用带来诸多不便。日本特公昭62-017614中，记载了混合聚偏氟乙烯、高分子成孔剂聚乙二醇、表面活性剂土温80，然后相转化成膜的方法。该方法所获得的产品破裂强度不足，纯水的透过速度慢，无法满足要求。而美国专利No.5514461试图通过在聚偏氟乙烯溶液中加入三氯化乙烯、乙烯等共聚单体得到性能较好的膜材料。由于其添加剂是通过物理共混添加的，所以膜的水通量随着添加剂的流失而下降，通常五个月后下降到原来的10％-30％。日本特公昭3-71168中记载了加入7.2wt％的聚乙二醇为添加剂的制膜方法，但仍未获得高透过通量的膜。

聚醚砜(PES)是一种综合性能优良的膜材料，具有较高的拉伸强度和优良的化学稳定性、血液相容性、耐热性、耐压力，耐腐蚀等性能；常作为超滤、纳滤膜的材料，更可作为复合膜的底膜，用于反渗透和气体分离膜。随着膜技术的发展，聚醚砜膜已经越来越广泛地应用于水处理、血液净化、食品制造等领域。

但由于聚醚砜膜材料的疏水性，在膜分离过程中易与物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子发生吸附作用，滞留于膜相中而造成膜污染。譬如，细菌和微生物很容易吸附到膜的表面形成生物膜，并进一步生长、繁殖形成生物污垢，造成膜的生物污染，这不仅造成膜通量的下降，还会破坏膜的内部结构，影响膜的分离性能和使用寿命。另外在用作人体的生物高分子材料时，也易出现细菌性感染，将会带来巨大的经济损失和重大的医疗事故。

针对聚醚砜膜抗污染性的不足，目前研究者通常采取对材料及膜的亲水化改性来解决问题，如：吴开芬等将PES和磺化聚砜混合制膜，混合膜的亲水性提高，截留分子量变小；Han等在原有PES分子上引入了酞基，形成PES-C结构，提高了膜材料的亲水性；吴开芬，李书申，韩式荆.聚醚砜-磺化聚砜共混膜的研究[J].环境化学，1993.12(6):458～462.//Han S.Membranes&membranes process[M].New York：Plenum Press，1986.143。但通过制备具有抗菌性能的功能高分子膜以提高其抗污染性的研究却鲜有报道。

对于PES膜除了考虑其抗菌问题，还必须考虑其机械强度问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种增强强度的抗菌中空纤维分离膜的制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种增强强度的抗菌中空纤维分离膜的制备方法，该分离膜的制备方法包括：

(1)铸溶液的配制

将聚醚砜、热塑型聚胺酯、聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、氯化锂、有机溶剂，按重量比，10-30∶1-6∶2-12∶1-2∶1-20∶60-90于反应釜中混合，然后升温热搅拌溶解，时间为10-12小时；上述原料溶解后，静置待温度达到室温后，加入一定量的季铵盐-丙烯腈共聚物；开动搅拌，混匀，再将所得溶液进行过滤、脱泡净化；

(2)中空纤维膜的制作

将步骤(1)制得的制膜液通过计量泵将制膜液挤入喷丝头，通过计量泵将芯液定量挤入喷丝头的内针；通过喷丝头纺丝，在牵引轮的作用下，纺丝依次通过凝固浴冷却凝固和拉伸槽的后处理，得到中空纤维膜。