荷正电型聚氯乙烯中空纤维纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种荷正电型聚氯乙烯中空纤维纳滤膜的制备方法。所述荷正电型PVC中空纤维纳滤膜具有荷正电致密皮层和电中性多孔支撑层的双层结构，致密皮层微孔孔径为1nm-5nm，多孔支撑层微孔孔径为10nm-100nm，膜外径为1.5mm-3.0mm，膜内径为0.5mm-2mm。其中，所述荷正电致密皮层主要组分为聚氯乙烯和阳离子共聚物；电中性多孔支撑层主要组分为聚氯乙烯和无机填料。所述荷正电型PVC中空纤维纳滤膜的制备方法为：将荷正电致密皮层制膜液和电中性多孔支撑层制膜液按双层环状共挤出，经干-湿纺丝工艺进行中空纤维固化成型。制备的中空纤维纳滤膜具有截留性能易控，强度高，制备工艺简单等优点，是一种高性能、低成本、长寿命的水处理用纳滤膜材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于膜分离
，特别涉及一种荷正电型聚氯乙烯中空纤维纳滤膜的制备方法。
技术介绍
膜分离技术因为具有效率高、设备简单、操作方便、节能环保等优点，在工业领域显示出极大的应用潜力，其应用范围已扩展到生物、医药、环保、能源、海水淡化、废水处理等领域。纳滤(Nanofiltration，简称NF)是介于反渗透(RO)和超滤(UF)之间的一种膜分离技术，是目前世界水处理领域研究的热点之一。纳滤膜对溶质的截留性能介于反渗透膜和超滤膜之间。纳滤膜属于压力驱动膜，可在很低的操作压力下高效地脱除二价离子和分子量高于200的溶质，而对一价离子和低分子量物质的截留只有50%，因而达到对物质选择性分离的目的。使其在食品工业，化工医药业，饮用水行业，废水处理等领域有着广阔的应用前景。目前商品化纳滤膜的材质主要是聚酰胺(PA)、聚乙烯醇(PVA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)、壳聚糖衍生物等，多数带有负电荷。其中的PVA、SPES, SPS等由于原料相对较高导致膜的制造成本较高。另外，现有的商品化纳滤膜多采用平板复合技术生产，步骤比较复杂，而且采用卷式膜组件容易污染，并且不易清洗。因此，从材料选择和成膜方法两方面出发寻找并实现低成本、高性能纳滤膜的制备是纳滤膜技术发展的主要出路。众所周知，聚氯乙烯是产量最大的三大合成树脂(聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯)中仅次于聚乙烯的第二位通用塑料，其来源丰富，价格低廉，是一种化学稳定性好，机械强度高的传统高分子材料。由于聚氯乙烯同时也具备分离膜材料必需的耐菌、耐酸碱、耐化学侵蚀等优点，聚氯乙烯分离膜材料的潜在意义已经引起人们的重视。目前，关于聚氯乙烯作为膜材料及其制备方法的研究国内外均有报道。比较有代表性的有中国专利(CN 1579600A)中报道了一种聚氯乙烯/氯乙烯一醋酸乙烯一马来酸酐三元共聚物合金中空过滤膜及其制备方法。中国专利(CN 101195084A)报道了 PVC合金超滤膜表面自组装亲水化改性方法，PVC膜经过通量达到1000 L/m2h。中国专利(CN 200810062570. 8)公开了一种亲水性聚氯乙烯合金超滤膜的制备方法。通过原子转移自由基聚合方法合成了聚氯乙烯的两亲性接枝共聚物，以此为亲水改性剂与聚氯乙烯共混通过溶液相转化法制备了结构可控、 亲水性、抗污染、大通量、高截留率的聚氯乙烯合金超滤膜。但PVC作为纳滤膜的基材的研究还没有报道涉及。另外关于纳滤膜制备工艺的报道也非常多，多数采用涂覆或浸润后辐照的方法制备平板膜，涉及到中空纤维纳滤膜的报道非常少，中国专利(CN 01105581. 2)报道一种中空纤维纳滤膜及其制备方法将三醋酸纤维素、聚丙烯酰胺和环丁砜的混合物料由挤出机在合适的温度下，通过具有充氮气的中空轴的喷丝板挤出，在空气浴中发生相分离，并在凝固浴中进一步使膜凝固。中国专利(CN 200510110158. 5)公开了一种聚合物中空纤维复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤将基膜浸入水相溶液，取出，然后浸入油相溶液反应，取出阴干，再浸入水相溶液，重复上述过程，然后在50-90°C下加热处理0. 5-5小时，获得本专利技术的聚合物中空纤维复合纳滤膜。本专利技术的制备方法工艺稳定，操作方便，运行成本低，非常易于工业化应用。采用本专利技术技术，以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)等高分子材料中空纤维超滤膜为基膜，所制中空纤维复合纳滤膜对Zg/L—1的硫酸钠截留率大于90%，对Zg/L—1的氯化钠截留率小于35%。中国专利(CN 200810059988. 3) 报道了一种以聚烯烃类中空纤维微孔基膜为支撑层，以聚乙烯醇类聚合物为过渡层，以由多元胺溶液与多元酰卤溶液进行界面缩聚反应得到的聚酰胺皮层为纳滤分离层的高强度外压式中空纤维纳滤复合膜。以上报道的空纤维纳滤膜虽然已经在抗污染，组件装填量方面优于平板膜，但其制备工艺仍采用多个步骤，原料的成本依然比较高。不同于已有的纳滤膜材料及其制备技术，本专利技术公开了一种荷正电型PVC中空纤维纳滤膜及其制备方法。所公开的荷正型电PVC中空纤维纳滤膜，具有截留性能易控、强度高、韧性好、结构与性能稳定，抗污染，容易清洗等优点，适合于多种膜法水处理设备与工程，所公开的制备方法，具有制备过程中膜结构与性能可控性强、工艺简单，制造成本低、可实现清洁化生产等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种荷正电型聚氯乙烯中空纤维纳滤膜的制备方法。荷正电型聚氯乙烯中空纤维纳滤膜包括荷正电的致密皮层和电中性多孔支撑层构成双层膜结构的聚氯乙烯中空纤维纳滤膜；荷正电的致密皮层的微孔孔径为 lnm-5nm,电中性多孔支撑层的微孔孔径为IOnm-IOOnm ；聚氯乙烯中空纤维纳滤膜外径为 1. 5mm-3. 0mm，聚氯乙烯中空纤维纳滤膜内径为0. 5mm-2mm。所述的荷正电的致密皮层的组分为重量百分比为50-90%的聚氯乙烯和重量百分比为10-50%的阳离子共聚物，所述的阳离子共聚物选自三甲基烯丙基氯化铵-氯乙烯共聚物、甲基丙烯酰氧乙基氯化铵-氯乙烯共聚物、二甲基二烯丙基氯化铵-氯乙烯共聚物、 丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-氯乙烯共聚物、三丁基-2-丙烯基氯化磷-氯乙烯共聚物、烯丙基三苯基氯化膦-氯乙烯共聚物或烯丙基三苯基溴化膦-氯乙烯共聚物。所述的电中性多孔支撑层的组分为重量百分比为90-99. 5%的聚氯乙烯和 0. 5-10%的无机填料，所述的无机填料选自粒径为10-500nm的二氧化硅、二氧化钛、硅藻土、硅酸钙、云母、氮化硅或氮化铝。荷正电型聚氯乙烯中空纤维纳滤膜的制备方法的步骤如下1)将重量百分比为20-30%的聚氯乙烯、重量百分比为3.33-20%的阳离子共聚物、重量百分比为1-5%的孔径调节剂、重量百分比为0. 1-1%的热稳定剂与重量百分比为M-75% 的溶剂混合，在50-70°C下搅拌溶解成均勻的荷正电的致密皮层的制膜液；所述的孔径调节剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或甘油，聚乙烯吡咯烷酮的数均分子量为1 X IO3-I X 104、 聚乙二醇的数均分子量为1 X IO2-I X IO3 ；2)将重量百分比为15-25%的聚氯乙烯、重量百分比为1-5%的孔径调节剂、重量百分比为0- 的无机填料、重量百分比为0. 1-1%的热稳定剂与重量百分比为67-84%的溶剂混合，在50-70°C下搅拌溶解成均勻的电中性多孔支撑层的制膜液；所述的孔径调节剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或甘油，聚乙烯吡咯烷酮的数均分子量为5X IO3-IX 106、聚乙二醇的数均分子量为2 X IO2-I X IO5;3)将芯液通过一芯双层结构喷丝头的中心管，荷正电的致密皮层的制膜液通过一芯双层结构喷丝头的内环或外环，电中性多孔支撑层的制膜液通过一芯双层结构喷丝头的外环或内环，芯液、荷正电的致密皮层的制膜液和电中性多孔支撑层的制膜液同时挤出形成双层管状液膜，液膜经过0-20厘米的空气间隙后进入凝固浴中固化成中空纤维膜；4)将步骤3)中凝固浴中固化得到的中空纤维膜经10-30°C水浸泡清洗40-60小时、得到荷正电型聚氯乙烯中空纤维纳滤膜。所述的聚氯乙烯的聚合度为600-3600，阳离子共聚物的数均分子量为 5X 103-5X本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种荷正电型聚氯乙烯中空纤维纳滤膜，特征在于它包括荷正电的致密皮层和电中性多孔支撑层构成双层膜结构的聚氯乙烯中空纤维纳滤膜；荷正电的致密皮层的微孔孔径为１ｎｍ－５ｎｍ，电中性多孔支撑层的微孔孔径为１０ｎｍ－１００ｎｍ；聚氯乙烯中空纤维纳滤膜外径为１．５ｍｍ－３．０ｍｍ，聚氯乙烯中空纤维纳滤膜内径为０．５ｍｍ－２ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王纳川，朱宝库，肖玲，陈良刚，陈清，赵斌，
申请(专利权)人：海南立昇净水科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：66