聚氯乙烯中空纤维膜的制造方法.pdf

本发明公开了一种耐冲击高韧性、高通量、高抗污染的聚氯乙烯中空纤维膜的制造方法，具体包括如下步骤：将聚氯乙烯、溶剂和添加剂搅拌溶解后得到膜液，膜液与内凝胶介质同时通过喷头进入有外凝胶介质的凝胶浴中成膜，即可以得到高韧性的聚氯乙烯中空纤维膜。此中空纤维膜具有非常高的空隙率，膜丝伸长率可以达到100％以上，在实际应用中不会因为水压或气压的冲击而断裂使膜失去使用价值。因此这种中空纤维膜在石油化工、食品医药、生物工程、环保等诸多领域都有非常广阔的应用前景。

1.  一种聚氯乙烯中空纤维膜的制造方法，其特征在于：该制造方法包括以下步骤：
(1)膜液的制备
将聚氯乙烯、溶剂和添加剂搅拌混合后得到膜液，其中，
聚氯乙烯质量百分比含量为9％-23％；
溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮的一种或几种，质量百分比含量为62％-90％；
添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、正丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、5％的氯化锂溶液和水的一种或几种，质量百分比含量为0.5％-15％；
(2)中空纤维膜的制备
先配制内凝胶介质，内凝胶介质为1％-80％的二甲基甲酰胺水溶液、二甲基乙酰胺水溶液或N-甲基吡咯烷酮水溶液中的一种或几种，水采用脱盐水；
外凝胶介质也是1％-80％的二甲基甲酰胺水溶液、二甲基乙酰胺水溶液或N-甲基吡咯烷酮水溶液中的一种或几种，水采用脱盐水；
膜液温度为10-50℃，内凝胶介质温度为5-35℃，外凝胶介质温度为10-40℃；
将由步骤(1)制得的膜液和内凝胶介质按照质量百分比8-95％，同时通过喷头注入到装有外凝胶介质的凝胶浴中成膜，即可制得高韧性聚氯乙烯中空纤维膜。

2.  按权利要求1所述的聚氯乙烯中空纤维膜的制造方法，其特征在于：上述膜液的制备中，所选原料聚氯乙烯的聚合度为700～2300。

3.  按权利要求1所述的聚氯乙烯中空纤维膜的制造方法，其特征在于：上述纤维膜的制备中，通过喷头注入膜液和内凝胶介质时，其喷头与凝胶浴液面之间的距离为10～100mm。

聚氯乙烯中空纤维膜的制造方法
技术领域
本发明涉及多孔膜制造方法，特别是具有非对称结构的高韧性、高通量、高抗污染聚氯乙烯中空纤维膜的制造方法。
背景技术
目前，膜分离技术已经得到迅猛的发展，膜法分离已经成熟运用于石油化工、食品医药、生物工程、环保等诸多领域。用于过滤的多孔膜主要有以下几种材料：(一)醋酸纤维素多孔膜，它的耐酸碱性比较差，PH值范围为4-9，使用的范围比较窄，容易被细菌和微生物侵蚀；(二)聚丙烯腈多孔膜，它的耐碱性也不好，PH值范围为2-10，另外，聚丙烯腈材质的中空纤维膜大多是采用湿法或干-湿法制备的，这种材质的中空纤维膜都比较脆，在使用过程中，尤其是反冲洗时容易产生断丝的问题，很难保证过滤效果；(三)聚砜和聚醚砜多孔膜，聚砜和聚醚砜材料大多依靠国外进口，来源有限，限制了其大规模的应用，对于普通应用领域，原料成本相对较高；(四)聚丙烯多孔膜，它的空隙率较低，通常不超过60％，纯水通量较低，只能通过熔融拉伸纺丝法制膜，能耗和生产成本相对较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本较低、性能较好的高韧性、高通量、高抗污染的聚氯乙烯中空纤维多孔膜的制备方法，以克服膜受压后膜丝容易断裂等缺点。
本发明的技术方案：
本发明所述的高韧性、高通量、高抗污染聚聚乙烯中空纤维的制造方法包括如下步骤：
(1)膜液的制备
将聚氯乙烯、溶剂和添加剂搅拌混合后得到膜液，其中，
聚氯乙烯的质量百分比含量为9％-23％；
溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮的一种或几种，质量百分比含量为62％--90％；
添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、正丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、5％的氯化锂溶液和水的一种或几种，质量百分比含量0.5％--15％。
(2)中空纤维膜的制备
先配置内凝胶介质，内凝胶介质为1％--80％的二甲基甲酰胺水溶液、二甲基乙酰胺水溶液或N-甲基吡咯烷酮水溶液中的一种或几种，水采用脱盐水；
外凝胶介质也是1％--80％的二甲基甲酰胺水溶液、二甲基乙酰胺水溶液或N-甲基吡咯烷酮水溶液中的一种或几种，水采用脱盐水；
膜液温度为10-50℃，内凝胶介质温度为5-35℃，外凝胶介质温度为10-40℃；
将由步骤(1)制得的膜液和内凝胶介质按照质量百分比8-95％，同时通过喷头注入到装有外凝胶介质的凝胶浴中成膜，即可制得高韧性聚氯乙烯中空纤维膜。
上述聚氯乙烯的聚合度为700～2300。
上述喷头与凝胶浴液面之间的距离为10-100mm。
采用以上方法所制备的中空纤维膜具有非常好的性能，空隙率达到85％以上，膜丝伸长率达到100％以上，具有很高的韧性，通量高达400-1000L/H*m²，膜丝同时具备良好的亲水性，在具体应用中有非常好的抗污染性能。除此之外聚氯乙烯膜是一种新材质的多孔膜，它与醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜等材料相比有如下优点：
1)材料容易采购，可以国产化，制造成本相对较低；
2)化学稳定性好，耐酸碱性优良，耐微生物分解，耐侯性好，不易老化；
3)室温下能长期在PH为1-12范围内工作。
根据本发明可以生产出不同应用领域和不同截留性能的分离膜，具有广阔的工业和民用应用空间。例如污水处理和回用、油水分离、生物发酵分离与精制、电泳漆的回收利用、各种酒类的除浊处理等。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明予以进一步说明：
实施例1
按以下重量百分比称取原材料，PVC(1000)：13.5％；二甲基乙酰胺：75.5％；乙二醇：8％和聚乙烯吡咯烷酮：3％配制成膜液，具体顺序是在75.5％的二甲基乙酰胺中加入13.5％的PVC(1000)，搅拌溶解后一起加入3％的聚乙烯吡咯烷酮和8％的乙二醇，搅拌好后将膜液过滤脱泡，然后将膜液和内凝胶介质分别用计量泵输入喷头喷出，然后进入外凝胶介质，再经过水洗后，以20米/分钟的速度卷绕成丝束。膜液温度控制在30℃，内凝胶介质为5％的二甲基乙酰胺溶液，内凝胶介质的温度控制在25℃，外凝胶介质为脱盐水，外凝胶介质温度为35℃。
实施例2
按实施例1所述的制备过程和条件，PVC(1000)：13％；二甲基甲酰胺：77％；丙三醇：5％和聚乙烯吡咯烷酮：5％配制成膜液，将内凝胶改为脱盐水，外凝胶改为5％的二甲基甲酰胺溶液，其他工艺条件都与实施例1相同，即可制成中空纤维膜。
实施例3
按实施例1所述的制备过程和条件，PVC(1300)：14％；二甲基甲酰胺：73％；正丁醇：8％和聚乙烯吡咯烷酮：5％配制成膜液，将内凝胶改为脱盐水，外凝胶也是脱盐水，其他工艺条件都与实施例1相同，即可制成中空纤维膜。
实施例4
按实施例1所述制备过程和条件，PVC(1300)：15％；N-甲基吡咯烷酮：81％：聚乙烯吡咯烷酮：3％和水：1％和配制成膜液，将内凝胶改为脱盐水，外凝胶也是脱盐水，其他工艺条件都与实施例1相同，即可制成中空纤维膜。
实施例5
按实施例1所述制备过程和条件，PVC(1300)：14％；N-甲基吡咯烷酮：41％；二甲基乙酰胺：41％；5％的氯化锂溶液：4％配制成膜液，将内凝胶改为脱盐水，外凝胶也是脱盐水，其他工艺条件都与实施例1相同，即可制成中空纤维膜。