[发明专利]一种增强型中空纤维纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种增强型中空纤维纳滤膜的制备方法，包括：采用二维编织技术将纤维长丝编织成中空编织管，并经热定型处理；将三醋酸纤维素、溶剂和添加剂在70‑90℃下混合溶解，经恒温脱泡后得到铸膜液；采用化学纤维皮/芯复合纺丝技术，将制备的铸膜液经环形喷丝头均匀涂覆于中空编织管的外表面，再牵伸至凝固浴中冷却成型，得到增强型初生中空纤维纳滤膜；制备由溶剂、添加剂和水组成的后处理溶液，在温度为60‑80℃条件下，对初生中空纤维纳滤膜热处理10‑40min，得到增强型中空纤维纳滤膜。该方法制备的中空纤维纳滤膜同时兼具了壁薄和耐压的优点，其渗透通量高，降低了操作压力，节省了运行成本，便于工业实施。

技术领域

本发明涉及中空纤维膜技术领域，具体涉及一种增强型中空纤维纳滤膜及其制备方法。

背景技术

苦咸水口感苦涩，很难直接饮用，其中的超标盐类和杂质对人体危害很大，如果人们长期饮用这种高矿化度的苦咸水，会引起腹泻、腹胀等消化系统疾病和皮肤过敏，还可能诱发肾结石及各类癌症，严重影响生活质量和身体健康。此外，苦咸水对工农业生产也存在很大危害：在工业生产方面，由于苦咸水中所含有的各类可溶性无机盐的化学性质都较活跃，那些以水为重要生产原料的化工工业、饮食工业、电子工业等的发展将受到严重限制；在农业灌溉方面，苦咸水会使土壤的团粒结构变坏，影响土壤的透气性能、保水性能，同时，长期灌溉苦咸水，会造成农作物不能正常生长、甚至死亡。

纳滤(NF)作为一项新兴的膜分离技术正逐渐应用于苦咸水淡化，它在最大程度地去除原水中有毒有害物质的同时，保留了适量对人体有益的微量元素和矿物质，因而在饮用水处理中较其它方法(蒸馏法、电渗析法、反渗透法等)更加具有优越性。目前，商用纳滤膜主要为卷式膜，与卷式膜相比，中空纤维式具有自支撑结构，组件制备工艺简单，放大效应小，在单位体积内可提供更大的膜面积，堆积密度比管式膜大，预处理和维护比卷式膜更为简单。

现有报道中空纤维纳滤膜材料主要以聚酰胺类为主，通过多孔支撑体及界面聚合工艺制备，一步成型要求条件高，且稳定性较低。三醋酸纤维素(CTA)具有耐氯性能良好、机械性能高、脱盐性能好等优点，同时其价格低廉，来源广泛，已被应用于纳滤/正渗透/反渗透膜。

已报道的三醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法主要有螺杆挤出冻胶纺丝法和熔融纺丝法。以上两种纺丝方法制备的膜虽然强度较高，但三醋酸纤维素膜在一定操作压力下易被压实，造成膜渗透通量的衰减。若通过增加膜壁厚提高耐压性，则会严重影响膜的渗透通量，且需要更大操作压力，增加了运行成本。

目前，增强型中空纤维膜研究多集中于采用增强基体、长丝纤维或编织管增强法制备中空纤维超/微滤膜，关于一步成型制备增强型中空纤维纳滤膜的方法至今未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明一个目的是提供一种兼具壁薄和耐压优点的增强型中空纤维纳滤膜。

本发明的另一目的是提供一种由上述增强型中空纤维纳滤膜的制备方法。

为此，本发明的技术方案如下：

一种增强型中空纤维纳滤膜，包括外层的三醋酸纤维素分离层和内层的中空编织管支撑层；所述三醋酸纤维素分离层的厚度为10-200μm，所述中空编织管支撑层的外径为500-1500μm；所述增强型中空纤维纳滤膜的渗透通量为20-100L·m^-2·h^-1·bar，二价盐脱除率＞92％。

一种上述增强型中空纤维纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

S1，中空编织管的制备：采用二维编织技术将纤维长丝编织成中空编织管，并经热定型处理；

S2，铸膜液的制备：将三醋酸纤维素、溶剂和添加剂在70-90℃下混合溶解，并经恒温脱泡后得到铸膜液，其中：所述三醋酸纤维素含量为15-25wt.％；所述溶剂含量为70-85wt.％；所述添加剂用量为3-10wt.％；