一种净水器中空纤维超滤膜及其制备方法.pdf

一种净水器中空纤维超滤膜，由如下质量百分数的组分组成：聚醚砜树脂10-20％、聚氯乙烯5-10％、极性溶剂30-55％、极性小分子成孔剂8-15％、亲水剂6-10％。本发明通过聚氯乙烯与聚醚砜树脂按一定的比例混合制备的中空纤维超滤膜，相对它们单独使用的情况下，亲水性较好，通量大增，韧性较高。由于两者之间存在了协同的作用，得出的中空纤维超滤膜具有更加优异的性能。

权利要求书
1.  一种净水器中空纤维超滤膜，其特征在于，由如下质量百分数的组分组成：
聚醚砜树脂10-20％
聚氯乙烯5-10％
极性溶剂40-65％
极性小分子成孔剂8-25％
亲水剂5-10％。

2.  根据权利要求1所述的净水器中空纤维超滤膜，其特征在于：所述极性溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或二甲亚砜。

3.  根据权利要求1所述的净水器中空纤维超滤膜，其特征在于：所述极性小分子成孔剂为水、乙醇、乙二醇、异丙醇、甘油或丁醇。

4.  根据权利要求1所述的净水器中空纤维超滤膜，其特征在于：所述亲水剂为丙烯腈、苯乙烯中的一种或两种混合。

5.  根据权利要求1所述的净水器中空纤维超滤膜，其特征在于：所述中空纤维超滤膜的膜表面孔径0.02-0.05μm，壁厚0.05-0.2mm，内径0.2-0.6mm，截留率＞99％，膜丝外径0.8-2.0mm，膜丝的拉断强度为7.0-10.0MPa，膜丝的耐压强度＞1.0MPa。

6.  根据权利要求1所述的净水器中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：按照权利要求1所述的配方称取各组分，将各组分投放于纺丝釜中，在75-95℃下搅拌溶解8-10小时，制成混合均匀的纺丝铸膜液，真空静止脱泡并保持于所需要的纺丝温度40–95℃；
步骤二：铸膜液经过纺丝机纺丝成真空纤维膜，然后浸入30-60℃去离子水凝固浴中，得到中空纤维超滤膜；纺制出中空纤维超滤膜进行拉伸；
步骤三：步骤二制备的聚醚砜与聚氯乙烯混合中空纤维膜超滤膜粗品在稀的无机酸中浸泡除去膜丝中的极性小分子成孔剂，然后用65-75℃水中清洗除去残留的有机溶剂，最后，依次在乙醇和正己烷溶液中浸泡后，在70℃烘干。

7.  根据权利要求6所述的净水器中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：所述极性小分子成孔剂为水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、异丙醇、甘油或丁醇。

8.  根据权利要求6所述的净水器中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：所述凝固浴包括外凝固液和内凝固液；所述外凝固液为纯水，或是纯水与乙醇、异丙醇或乙二醇的混合液，且水的重量百分含量不小于75％；所述内凝固液为纯水，或纯水与极性溶剂二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或二甲亚砜的混合液，所述混合液中水的重量百分比含量为50-70％。

说明书一种净水器中空纤维超滤膜及其制备方法
技术领域
本发明属于净水器中过滤高分子材料技术领域，具体涉及一种净水器中空纤维超滤膜及其制备方法。
背景技术
膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离技术。膜分离技术作为新型分离技术已广泛应用于气体分离、物料分离和水处理，其中水处理领域对膜产品的需求量最大，它与传统过滤的不同在于膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜分离技术发展迅速，已经广泛应用于许多领域，并且不断扩大，应用领域越来越广泛。在膜分离应用领域中，聚氯乙烯(PVC)具有优良的耐酸碱、耐高温、耐菌类、价格低廉、原材料易购等优点，可制成中空纤维微滤膜和中空纤维超滤膜；聚氯乙烯膜(PVC)的过滤方式分有内压式和外压式，也可灌封成中空纤维管式膜组件和MBR帘布式膜组件。虽然聚氯乙烯(PVC)应用领域广泛，具有诸多优点，但聚氯乙烯(PVC)膜亲水性差，通量较低，韧性较差等问题限制了其在超滤膜、微滤膜领域的进一步发展。
聚醚砜树脂(PES)是一种特种工程塑料，由于其玻璃化温度高，物化稳定性好，可制备的超滤膜耐压，耐热，耐氧化性均较高，生物相溶性也较其它的膜材料好。近几年来，膜分离技术发展迅猛，由聚醚砜(PES)制成的中空纤维膜已被广泛地应用于工业，民用水处理和水净化，以及生物医药制品的过滤。特别是饮用水，饮料，酒类和各种生物医药制品的净化和纯化，分离等方面的应用。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明提出一种净水器中空纤维超滤膜及其制备方法，解决了现有聚氯乙烯制成的超滤膜亲水性较差，通量较低，韧性较差的难题，通过聚氯乙烯与聚醚砜树脂按一定的比例制成超滤膜，得到性能比两者单独使用更优异的超滤膜。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种净水器中空纤维超滤膜，由如下质量百分数的组分组成：
聚醚砜树脂 10-20％
聚氯乙烯 5-10％
极性溶剂 30-55％
极性小分子成孔剂 8-15％
亲水剂 6-10％
优选的，所述极性溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或二甲亚砜。
优选的，所述极性小分子成孔剂为水、乙醇、乙二醇、异丙醇、甘油或丁醇。
优选的，所述亲水剂为丙烯腈、苯乙烯中的一种或两种混合。
优选的，所述中空纤维超滤膜的膜表面孔径0.02-0.05μm，壁厚0.05-0.2mm，内径0.2-0.6mm，截留率＞99％，膜丝外径0.8-2.0mm，膜丝的拉断强度为7.0-10.0MPa，膜丝的耐压强度＞1.0MPa。
一种净水器中空纤维超滤膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按照权利要求1所述的配方称取各组分，将各组分投放于纺丝釜中，在75-95℃下搅拌溶解8-10小时，制成混合均匀的纺丝铸膜液，真空静止脱泡并保持于所需要的纺丝温度40–95℃；
步骤二：铸膜液经过纺丝机纺丝成真空纤维膜，然后浸入30-60℃去离子水凝固浴中，得到中空纤维超滤膜；纺制出中空纤维超滤膜进行拉伸；
步骤三：步骤二制备的聚醚砜与聚氯乙烯混合中空纤维膜超滤膜粗品在稀的无机酸中浸泡除去膜丝中的极性小分子成孔剂，然后用65-75℃水中清洗除去残留的有机溶剂，最后，依次在乙醇和正己烷溶液中浸泡后，在70℃烘干。
优选的，所述极性小分子成孔剂为水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、异丙醇、甘油或丁醇。
优选的，所述凝固浴包括外凝固液和内凝固液；所述外凝固液为纯水，或是纯水与乙醇、异丙醇或乙二醇的混合液，且水的重量百分含量不小于75％；所述内凝固液为纯水，或纯水与极性溶剂二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或二甲亚砜的混合液，所述混合液中水的重量百分比含量为50-70％。
本发明有益效果是:本发明通过聚氯乙烯与聚醚砜树脂按一定的比例混合制备的中空纤维超滤膜，相对它们单独使用的情况下，亲水性较好，通量大增，韧性较高。由于两者之间存在了协同的作用，得出的中空纤维超滤膜具有更加优异的性能。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
一种净水器中空纤维超滤膜，由如下质量百分数的组分组成：
聚醚砜树脂 20％
聚氯乙烯 10％
极性溶剂 55％
极性小分子成孔剂 8％
亲水剂 7％
具体的方法，包括如下步骤：
步骤一：按上述的配方称取各组分，将各组分投放于纺丝釜中，在95℃下搅拌溶解10小时，制成混合均匀的纺丝铸膜液，真空静止脱泡并保持于所需要的纺丝温度95℃；
步骤二：铸膜液经过纺丝机纺丝成真空纤维膜，然后浸入60℃去离子水凝固浴中，得到中空纤维超滤膜；纺制出中空纤维超滤膜进行拉伸；凝固浴包括外凝固液和内凝固液，外凝固液为纯水与乙醇的混合液，且水的重量百分含量为80％；内凝固液为纯水与极性溶剂二甲基乙酰胺的混合液，所述混合液中水的重量百分比含量为50％；
步骤三：步骤二制备的聚醚砜与聚氯乙烯混合中空纤维膜超滤膜粗品在稀的无机酸中浸泡除去膜丝中的极性小分子成孔剂，然后用70℃水中清洗除去残留的有机溶剂，最后，依次在乙醇和正己烷溶液中浸泡后，在70℃烘干。
实施例2
一种净水器中空纤维超滤膜，由如下质量百分数的组分组成：
聚醚砜树脂 16％
聚氯乙烯 8％
极性溶剂 54％
极性小分子成孔剂 12％
亲水剂 10％
具体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按上述的配方称取各组分，将各组分投放于纺丝釜中，在80℃下搅拌溶解8小时，制成混合均匀的纺丝铸膜液，真空静止脱泡并保持于所需要的纺丝温度80℃；
步骤二：铸膜液经过纺丝机纺丝成真空纤维膜，然后浸入50℃去离子水凝固浴中，得到中空纤维超滤膜；纺制出中空纤维超滤膜进行拉伸；凝固浴包括外凝固液和内凝固液；外凝固液为纯水异丙醇的混合液，且水的重量百分含量为75％；内凝固液为纯水与极性溶剂二甲基甲酰胺的混合液，混合液中水的重量百分比含量为70％；
步骤三：步骤二制备的聚醚砜与聚氯乙烯混合中空纤维膜超滤膜粗品在稀的无机酸中浸泡除去膜丝中的极性小分子成孔剂，然后用65℃水中清洗除去残留的有机溶剂，最后，依次在乙醇和正己烷溶液中浸泡后，在70℃烘干。
实施例3
一种净水器中空纤维超滤膜，由如下质量百分数的组分组成：
聚醚砜树脂 10％
聚氯乙烯 10％
极性溶剂 65％
极性小分子成孔剂 10％
亲水剂 5％
具体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按上述的配方称取各组分，将各组分投放于纺丝釜中，在75℃下搅拌溶解9小时，制成混合均匀的纺丝铸膜液，真空静止脱泡并保持于所需要的纺丝温度90℃；
步骤二：铸膜液经过纺丝机纺丝成真空纤维膜，然后浸入50℃去离子水凝固浴中，得到中空纤维超滤膜；纺制出中空纤维超滤膜进行拉伸；凝固浴包括外凝固液和内凝固液；所述外凝固液为纯水与乙二醇的混合液，且水的重量百分含量为85％；所述内凝固液为纯水与极性溶剂二甲亚砜的混合液，混合液中水的重量百分比含量为60％；
步骤三：步骤二制备的聚醚砜与聚氯乙烯混合中空纤维膜超滤膜粗品在稀的无机酸中浸泡除去膜丝中的极性小分子成孔剂，然后用65℃水中清洗除去残留的有机溶剂，最后，依次在乙醇和正己烷溶液中浸泡后，在70℃烘干。
实施例4
一种净水器中空纤维超滤膜，由如下质量百分数的组分组成：
聚醚砜树脂 10％
聚氯乙烯 5％
极性溶剂 60％
极性小分子成孔剂 20％
亲水剂 5％
具体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按上述的配方称取各组分，将各组分投放于纺丝釜中，在85℃下搅拌溶解8小时，制成混合均匀的纺丝铸膜液，真空静止脱泡并保持于所需要的纺丝温度85℃；
步骤二：铸膜液经过纺丝机纺丝成真空纤维膜，然后浸入40℃去离子水凝固浴中，得到中空纤维超滤膜；纺制出中空纤维超滤膜进行拉伸；凝固浴包括外凝固液和内凝固液；外凝固液为纯水与乙二醇的混合液，且水的重量百分含量为85％；内凝固液为水与极性溶剂二甲亚砜的混合液，所述混合液中水的重量百分比含量为60％；
步骤三：步骤二制备的聚醚砜与聚氯乙烯混合中空纤维膜超滤膜粗品在稀的无机酸中浸泡除去膜丝中的极性小分子成孔剂，然后用75℃水中清洗除去残留的有机溶剂，最后，依次在乙醇和正己烷溶液中浸泡后，在70℃烘干。
对上述4个实施例进行性能检测，结果如下表1：

由上表的结果可以看出，聚醚砜树脂与聚氯乙烯的质量配比采用2：1能得到较优异性能的超滤膜。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。