一种中空纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备中空纳滤膜的方法，所述方法包括：在循环加热下使用含胺类单体和保孔剂的水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理，浸泡处理完成后，将膜与含酰氯类单体的油相溶液接触反应，然后进行热处理，得到所述中空纳滤膜；其中，所述保孔剂包括甘油和任选的氯化钙。本发明专利技术通过使用保孔剂结合加热循环使得在烘干的过程中超滤基膜的膜孔结构和聚酰胺分离层的完整性得到了有效保护，从而很好地维护了膜通量和脱除率。维护了膜通量和脱除率。

【技术实现步骤摘要】
一种中空纳滤膜的制备方法


[0001]本专利技术属于高分子分离膜的制备及改性领域，特别涉及一种中空纳滤膜的制备方法。

技术介绍

[0002]污水资源化兼具节水和减排双重功能，是适合我国缺水问题的必然策略。随着国家关于污水资源化政策的陆续出台，膜分离技术以其能耗低、占地小、精准分离等优势成为水资源循环中不可或缺的一环在工业领域，近年来，随着市场成本与环保政策的双驱动，使得近零排放成为越来越热门的工艺之一。在这其中，纳滤膜以其特有的对小分子有机物以及一二价盐的选择分离而越发受到重视，广泛应用于硬水软化、染料浓缩及纯化等工业领域。
[0003]目前商业化的纳滤膜结构主要是由平板膜封装成的卷式膜。相比卷式纳滤膜，中空纳滤膜具有单位装填面积更大的优点，而且中空纳滤膜具有更宽的进水流道，有效提高了膜的抗污染能力。
[0004]界面聚合反应制备纳滤膜的绝大部分工艺都包括水相浸泡、去除残余水相、油相浸泡、去除过量油相溶剂、后处理、烘干收卷的步骤。工业上通常采用烘干的方式去除过量油相溶剂，原因在于通过烘干的方式去除过量的油相溶剂相比其余处理方式更加有效，在产业化过程中可控性更强，废气更易于处理，同时烘干的过程也促进界面聚合过程的进一步完善，从而对膜的脱除率提高起到积极的作用。但超滤基膜在烘干去除过量油相溶剂的过程中膜孔因失水而容易发生塌陷，使得膜结构发生改变，进而导致通量和表面结构发生不可逆变化。
[0005]而且，烘干去除过量油相溶剂的过程对于中空纤维纳滤膜的影响要显著大于平板纳滤膜。这是由于平板膜通常含有无纺布等支撑材料，而中空纤维膜只能靠自支撑结构，界面聚合法制备的中空纤维纳滤膜在烘干去除油相溶剂的过程中，超滤基膜会发生收缩而导致脱盐层龟裂或部分剥落，使得膜性能下降显著，同时中空纤维膜的圆柱面难于有效保持多元胺水溶液在膜表面的充分均匀分布。
[0006]因此，本领域需要一种在制备过程中超滤基膜的膜孔结构不易变化、脱盐层完整性高的中空纤维纳滤膜的制备方法。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术提供一种中空纳滤膜的制备方法。本专利技术通过使用保孔剂结合加热循环使得在烘干的过程中超滤基膜的膜孔结构和聚酰胺分离层的完整性得到了有效保护，从而很好地维护了膜通量和脱除率。
[0008]具体而言，本专利技术提供一种制备中空纳滤膜的方法，所述方法包括：在循环加热下使用含胺类单体和保孔剂的水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理，浸泡处理完成后，将膜与含酰氯类单体的油相溶液接触反应，然后进行热处理，得到所述中空纳滤膜；其中，所
述保孔剂包括甘油和任选的氯化钙。
[0009]在一个或多个实施方案中，所述水相溶液中，所述保孔剂的质量为水相溶液总质量的5
‑
40％。
[0010]在一个或多个实施方案中，所述水相溶液中，甘油的质量为水相溶液总质量的5
‑
30％、优选15
‑
25％。
[0011]在一个或多个实施方案中，所述水相溶液中，氯化钙的质量为水相溶液总质量的0
‑
15％、优选2
‑
10％。
[0012]在一个或多个实施方案中，使用水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理时，中空纤维基膜在水相溶液中的停留时间为30
‑
150s，例如60
‑
90s。
[0013]在一个或多个实施方案中，使用水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理时，水相溶液的温度为30
‑
50℃，例如40
‑
45℃。
[0014]在一个或多个实施方案中，使用水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理时，水相溶液的循环量为20
‑
100L/min，例如30
‑
60L/min。
[0015]在一个或多个实施方案中，所述水相溶液中，胺类单体的质量为水相溶液总质量的0.15
‑
2％，例如0.2
‑
0.5％。
[0016]在一个或多个实施方案中，所述胺类单体为哌嗪。
[0017]在一个或多个实施方案中，使用水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理后，先除去膜表面的水相溶液液滴，再将膜与含酰氯类单体的油相溶液接触反应。
[0018]在一个或多个实施方案中，所述油相溶液中，酰氯类单体的质量为油相溶液总质量的0.05
‑
0.5％，例如0.1
‑
0.25％。
[0019]在一个或多个实施方案中，所述酰氯类单体选自均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯中的一种或两种。
[0020]在一个或多个实施方案中，所述油相溶液的溶剂为异构烷烃。
[0021]在一个或多个实施方案中，膜与含酰氯类单体的油相溶液接触的时间为20
‑
120s，例如30
‑
120s、30
‑
45s。
[0022]在一个或多个实施方案中，热处理的温度为80
‑
120℃，例如90
‑
110℃。
[0023]在一个或多个实施方案中，热处理的时间为30
‑
150s，例如30
‑
120s、80
‑
90s。
[0024]在一个或多个实施方案中，所述中空纤维基膜为中空纤维超滤膜。
[0025]在一个或多个实施方案中，所述中空纤维基膜的材质选自聚砜和聚醚砜中的一种或两种。
[0026]在一个或多个实施方案中，所述中空纤维基膜由铸膜液和芯液经过喷丝、凝固浴液固化、漂洗而制得。
[0027]在一个或多个实施方案中，所述铸膜液包括高分子聚合物、高分子成孔剂、非溶剂和溶剂。
[0028]在一个或多个实施方案中，所述芯液包括非溶剂和任选的溶剂。
[0029]在一个或多个实施方案中，所述凝固浴液包括非溶剂和任选的溶剂。
[0030]在一个或多个实施方案中，所述高分子聚合物选自聚砜和聚醚砜中的一种或两种。
[0031]在一个或多个实施方案中，所述高分子成孔剂选自聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮中
的一种或两种。
[0032]在一个或多个实施方案中，所述非溶剂选自水、乙醇、丙三醇和二甘醇中的一种或多种。
[0033]在一个或多个实施方案中，所述溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0034]在一个或多个实施方案中，以所述铸膜液的总质量计，所述铸膜液中，高分子聚合物的含量为15
‑
30wt％，例如17
‑
22wt％、18
‑
20wt％，高分子成孔剂的含量为1
‑
10wt％，例如1.5
‑
8.2wt％、7
‑
8wt％，非溶剂的含量为0.8
‑
12.5wt％，例如1.5
‑
6.5wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备中空纳滤膜的方法，其特征在于，所述方法包括：在循环加热下使用含胺类单体和保孔剂的水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理，浸泡处理完成后，将膜与含酰氯类单体的油相溶液接触反应，然后进行热处理，得到所述中空纳滤膜；其中，所述保孔剂包括甘油和任选的氯化钙。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水相溶液中，所述保孔剂的质量为水相溶液总质量的5
‑
40％。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水相溶液中，甘油的质量为水相溶液总质量的5
‑
30％、优选15
‑
25％，氯化钙的质量为水相溶液总质量的0
‑
15％、优选2
‑
10％。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：使用水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理时，中空纤维基膜在水相溶液中的停留时间为30
‑
150s；使用水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理时，水相溶液的温度为30
‑
50℃；使用水相溶液对中空纤维基膜进行浸泡处理时，水相溶液的循环量为20
‑
100L/min。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：所述水相溶液中，胺类单体的质量为水相溶液总质量的0.15
‑
2％；所述胺类单体为哌嗪；所述油相溶液中，酰氯类单体的质量为油相溶液总质量的0.05
‑
0.5％；所述酰氯类单体选自均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯中的一种或两种；所述油相溶液的溶剂为异构烷烃；膜与含酰氯类单体的油相溶液接触的时间为20
‑
120s；热处理的温度为80
‑
120℃，热处理的时间为30
‑
150s。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：所述中空纤维基膜为中空纤维超滤膜；所述中空纤维基膜的材质选自聚砜和聚醚砜中的一种或两种；所述中空纤维基膜由铸膜液和芯液经过喷丝、凝固浴液固化、漂洗而制得。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：所述铸膜液包括高分子聚合物、高分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭良，吕朋朋，周婷玉，
申请(专利权)人：中化宁波润沃膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：