[发明专利]闪蒸纺丝梯度孔结构管式超滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种闪蒸纺丝梯度孔结构管式超滤膜及其制备方法，所述管式超滤膜包括超滤功能层、过渡层和支撑层，所述超滤功能层通过闪蒸纺丝法纺制在管芯上，所述过渡层通过闪蒸纺丝法纺制在超滤功能层外表面，所述支撑层采用熔喷法纺制在过渡层外表面，再经热定型脱除管芯而制得；所述管式超滤膜从内表面到外表面孔径不断增大，具有梯度孔结构。本发明的管式超滤膜功能层和过渡层由闪蒸纺丝法制得，闪蒸纺丝法纺制的功能层孔径均一、截留率高；纺制的过渡层具有梯度孔结构，孔隙率大、水通量高。本发明制备的管式超滤膜易于反向冲洗，避免膜污染问题；工艺条件简单，是一种全新的管式超滤膜及其制备方法。

技术领域

本发明涉及水处理分离膜制备技术领域，尤其涉及一种闪蒸纺丝梯度孔结构管式超滤膜及其制备方法。

背景技术

随着各国工业的高速发展，水资源的污染日益严重，全球淡水资源匮乏，尤其是日用水资源的紧缺以及健康问题越来越严重，由此，对水资源的净化处理就越来越重要。膜分离技术是利用外界的能量差、压力差或电位差为推动力，通过膜的孔径选择实现对混合物质的分离、分级、提纯和富集。因具有操作简单、能耗低、分离效率高等优点，在医疗卫生、工业废水处理、饮用水纯化等领域具有广泛的应用。

超滤膜是一种介于微滤、纳滤之间重要的膜分离技术，其以较小的压力为推动力，利用膜表面的孔结构实现对细菌、胶体、蛋白质以及大分子的分离，截留的分子量大于500g/mol，孔径大小为0.002～0.1μm。根据在使用过程中对象不同、运行条件的不同，超滤膜可以分为管式膜、平板膜和中空纤维膜。相比于中空纤维膜，管式膜的直径一般是5～30mm，而中空纤维膜的直径一般小于5mm，管式膜相比中空纤维膜具有更大的操作压力和更大的通量。管式膜一般采用涂覆方式制备过滤功能层，但是制得的过滤功能层孔径比较致密，容易导致膜孔堵塞，造成膜污染。

闪蒸纺丝是通过高压使溶液气化，在喷丝头处材料固化成丝，是制备超细纤维的一种有效方法。但至今还未见以该法纺制超滤管式膜的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用闪蒸纺丝技术制备具有梯度孔结构超滤管式膜，该管式超滤膜功能层薄、截留率高，而且梯度孔结构利于反洗，防止浓差极化，具有良好的抗污染能力。

为达到上述目的，本发明的闪蒸纺丝梯度孔结构管式超滤膜，所述管式超滤膜包括超滤功能层、过渡层和支撑层，所述超滤功能层通过闪蒸纺丝法纺制在管芯上，所述过渡层通过闪蒸纺丝法纺制在超滤功能层外表面，所述支撑层采用熔喷法纺制在过渡层外表面，再经热定型脱除管芯而制得；所述管式超滤膜从内表面到外表面孔径不断增大，具有梯度孔结构。

本发明的再一目的在于提供一种闪蒸纺丝梯度孔结构管式超滤膜的制备方法，该方法制备的管式超滤膜截留率高、通量大，其超滤功能层纤维直径小，孔径易于控制，截留率大；过渡层孔径大，通量高且具有较高的强度。

本发明的一种闪蒸纺丝梯度孔结构管式超滤膜的制备方法，包括以下步骤：

S1配置超滤功能层纺丝液：在30～200℃下，将高分子材料、溶剂、助溶剂、功能材料在高压釜中混合搅拌并溶解；

S2配置过渡层纺丝液：在30～200℃下，将高分子材料、溶剂、助溶剂、功能材料在高压釜中混合搅拌并溶解；

S3超滤功能层的制备：采用闪蒸纺丝法将所述超滤功能层纺丝液纺制在管芯上；

S4 过渡层的制备：采用闪蒸纺丝法将所述过渡层纺丝液纺制在所述超滤功能层外表面上；

S5 支撑层的制备：采用熔喷方式将热塑性树脂熔体纺制在所述过渡层外表面；

S6 管式超滤膜的制备：将所述超滤功能层、过渡层和支撑层热定型脱除管芯而制得。

根据本发明，步骤S1或步骤S2中所述高分子材料为聚偏氟乙烯（PVDF），乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。