中空纤维纳米级分离膜及其制备工艺 本发明涉及一种可广泛应用于医药、化工、纺织等多领域的能够达到分离、提纯等目的的中空纤维纳米级分离膜及其制备工艺，属新型分离膜材料及制造领域。
膜分离技术是指用半透膜作为选择性障碍层，凭借外部能量或化学位差，使混合体系中某些组分透过，而保留其它部分，从而达到分级、分离、提纯、富集等目的的技术。这里所指的膜不同于一般意义上的地膜、薄膜等，而是指位于一种液体相内或两种流体间的一层薄的凝聚相部分，并能使这两部分之间产生传质作用的一种物质。膜分离技术建立于60年代，我国研制中空纤维膜起始于70年代，它具有良好的优点，应用非常广泛，其制作的材料也有很多，尤其用于人工肾血液透析器中。最早用于人工肾血液透析器的中空膜是粘胶法中空纤维膜，随后又开发出新溶剂纤维素中空纤维、改性聚丙烯腈中空纤维等，它们在原材料、制备工艺及使用性能上均与本发明的技术方案有较大差距。
本发明的目的是提供一种可广泛应用于医药、化工、纺织等领域，尤其是用于组装腹水超滤浓缩器、人工肾血液透析器的由纤维素与聚醚砜二组份共混经纺丝原液制取、纺丝等工艺制备的中空纤维纳米级分离膜及其制备工艺，为推广和应用膜分离技术提供一种新的膜材料及其制备工艺。
本发明目的是采用如下技术方案来实现的：
中空纤维纳米级分离膜制备工艺，包括纺丝原液制取、纺丝及后处理工艺，其特征在于：将纤维素与聚醚砜两种成份按1～5％∶95～98％的重量百分比加入溶剂和添加剂至溶解设备中进行溶胀，直至完全溶解成为原液，经过滤、脱泡后制成纺丝原液，再将纺丝原液经干喷湿纺法制成中空纤维膜，经保孔处理后再水洗、风干，使膜结构定型为成品。
溶胀工序中加入溶解设备中的溶剂是二甲基亚砜DMSO，添加剂是重量百分比为1～30％的亚硫酸钠Na2SO3的水溶液。
保孔处理工艺中的保孔剂是重量百分比为20～50％地醇的水溶液。
用本方法制备的中空纤维纳米级分离膜具有优良的分离性能。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
附图为本发明实施例一的工艺流程图。
实施例一：
纺丝原液的制取工艺：
取纤维素和聚醚砜两种物质按重量百分比为1～5％∶95～98％，取二甲基亚砜DMSO为溶剂，取重量百分比为1％的稀Na2SO3的水溶液作为添加剂，将上述物质投入溶解设备中使其溶解，在40℃、剧烈机械搅拌下进行溶胀，直至完全溶解后在0.2MPa压力下经过滤设备过滤除去固体杂质，经真空装置进行除气泡制成纺丝原液，真空度＜-0.1MPa。
通常情况下，纺丝原液温度控制在40～60℃，过滤压力在0.2～0.4MPa。
纺丝及后处理工艺：
将制得的纺丝原液经干喷湿纺法纺丝而纺制成中空纤维纳米级分离膜，拉伸后使初生膜中的溶剂部分挥发完成溶液预蒸发，再把初生膜浸入含有重量百分比浓度为2％的DMSO水溶液中，通过双扩散而冻胶化完成丝条的凝固，再进行保孔处理后，经水洗、风干工序除去膜中的溶剂和凝固剂，使膜结构定型为成品。其中流涎温度为40℃，湿度60％；溶剂预蒸发时间为10秒，温度为20℃；凝固浴温度10℃；保孔剂为乙二醇的水溶液，重量百分比浓度为20％；拉伸倍数为1.7倍；喷丝时采用同心圆插入管式喷丝头。
通常情况下，流涎温度为40～50℃，湿度60～70％；溶剂预蒸发时间为10～60秒，温度为20～40℃；凝固浴组成为二甲基亚砜DMSO水溶液，重量百分比浓度2～40％，温度10～30℃；拉伸倍数为1.7～1.9倍；保孔剂一般为乙二醇的水溶液，重量百分比浓度20～50％。
其工艺流程见附图。
成品中空纤维纳米级分离膜物检指标 检测项目 规定指标(合格品) 检测结果 耐压力Mpa 0.1±0.02 0.09 外径μm 200～1000 290 壁厚μm 50～200 100 分离膜孔径nm ＜＝100 98实施例二：工艺及流程同实施例一，具体工艺参数如下：纤维素含量：2.5％聚醚砜含量：96％溶剂：二甲基亚砜DMSO添加剂(稀Na2SO3水溶液)量：20％纺丝原液温度：50℃过滤压力：0.3Mpa真空度：＜-0.1MPa喷丝头：同心圆插入管式流涎温度：45℃流涎室湿度：65％溶剂预蒸发时间：30秒溶剂预蒸发温度：30℃凝固浴组成：二甲基亚砜DMSO水溶液凝固浴浓度：25％凝固浴温度：20℃拉伸倍数：1.8倍保孔剂：乙二醇的水溶液浓度：30％
成品中空纤维纳米级分离膜物检指标 检测项目 规定指标(合格品) 检测结果 耐压力Mpa 0.1±0.02 0.09 外径μm 200～1000 290 壁厚μm 50～200 100 分离膜孔径nm ＜＝100 95
实施例三：工艺及流程同实施例一，具体工艺参数如下：
纤维素含量：5％
聚醚砜含量：98％
溶剂：二甲基亚砜DMSO
添加剂(稀Na2SO3水溶液)量：30％
铸膜液温度：60℃
过滤压力：0.4Mpa
真空度：＜-0.1MPa
喷丝头：同心圆插入管式
流涎温度：50℃
流涎湿度：70％
溶剂预蒸发时间：60秒
溶剂预蒸发温度：40℃
凝固浴组成：二甲基亚砜DMSO水溶液
凝固浴浓度：40％
凝固浴温度：30℃
拉伸倍数：1.9倍
保孔剂：乙二醇的水溶液
浓度：50％
成品中空纤维纳米级分离膜物检指标 检测项目 规定指标(合格品) 检测结果 耐压力Mpa 0.1±0.02 0.1 外径μm 200～1000 400 壁厚μm 50～200 150 分离膜孔径nm ＜＝100 80
通过本发明方法制备的中空纤维纳米级分离膜，通过电径分析可确定该中空纤维纳米级分离膜可达到纳米级且非常均匀。根据试验，用这种膜组装成的膜装置，在海水的淡化，饮用水的净化及工业废水的处理等领域试用都取得了良好的效果，尤其在人工肾方面，它能有效地把血液中的肌肝、尿素等有毒物质清除，而把血液中的有用成分保留，可使尿素下降率为92％以上，肌肝下降率大于91％，在腹水超滤浓缩器使用上，能使蛋白截留率平均达86.31％，最高达98％，临床效果非常好。以用于血液透析器为例，透析是一种以扩散控制的，以浓度梯度为驱动力的膜分离方法，在透析过程中，被分离的溶质从高浓度溶液一侧穿过分离膜，进入浓度较低的溶液中。本发明中空纤维纳米级分离膜的外径一般为200～1000微米，壁厚50～200微米，把几千或几万根中空纤维纳米级分离膜直接或弯成U型装入圆柱形耐压容器中，纤维素的两端或U型纤维的端口的纤维用环氧树脂密封，如用于医疗或食品，饮用水组件，是需用无毒的聚氨酯封装，待处理的溶液自原液进口进入组件，并流入中空纤维纳米级分离膜的内腔，渗透部分透过纤维壁而进入中空纤维纳米级分离膜间，并从渗透液出口流出组件，而浓缩后的原液则自中空纤维纳米级分离膜内腔的另一端流出组件。