一种中空纤维纳滤膜及其制备方法 本发明涉及一种高性能的合金纳滤膜,该膜具有通量大,对二价离子和氯仿等有机物的脱除率高及运行压力低的特点。
膜技术已经广泛地应用于食品工业、制药工业、电子工业、医务处理、水处理等领域中,近年来在化工领域的应用也得到重视和开发,尤其是纳滤膜的研究开发更是近年来的研究热点。目前制成纳滤膜的材料是:纤维素类、聚酰胺类、聚丙烯腈类、聚碳酸酯类和聚砜类等,在纤维素类树脂构成的纳滤膜中,目前有报导的仅见二醋酸纤维素和三醋酸纤维的合金纳滤膜,但由于较低的水透过性,在应用时需要更多的膜模量,导致使用大尺寸的设备而增加了处理费用。
更由于二醋酸纤维素和三醋酸纤维素纳滤膜的强度低而导致了构成的膜组件地结构缺点,使得其稳定性降低。
本发明针对上述的二种缺点,提供了现有的技术中没有公开的一种纳滤膜的组成纳滤膜的组成及生产方法,使得其通量上升,强度提高并能在相当低的压力下工作(0.2MPa)。
本发明的一个目的是,提供一种具有高强度的、透水率高的能在超低压力下工作的纳滤膜。
本发明的另一个目的是:提供一种制备上述高性能的纳滤膜的成份及配比和制作方法。
本发明的纳滤膜的结构具有以下特点:
膜表层的网络孔和相分离所产生的孔径分布均匀而合理,膜中不具有孔径尺寸大于10×10-9m的缺陷孔,是一种具有海棉状支撑层的不对称活性膜。
本发明制备纳滤膜的方法为: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。
如上所述,本发明的配方由三种组分构成:三醋酸纤维素、聚丙烯酰胺和环丁砜。
三种物料组成比例为:
三醋酸纤维素:65-75%
聚丙烯酰胺:5-15%
环丁砜:10-25%例一:三醋酸纤维素:65%
聚丙烯酰胺:15%
环丁砜:20%例二:三醋酸纤维素:75%
聚丙烯酰胺:15%
环丁砜:10%例三:三醋酸纤维素:70%
聚丙烯酰胺:5%
环丁砜:25%
三种组分可以根据对过滤物质的需要来调整比例,以达成通过调节铸膜液中溶剂和溶质的相容性差异来影响膜表层网络孔、胶束聚集体及相分离孔的孔径大小及分布而制出不同过滤孔径的纳滤膜的目的。而通过调整聚丙烯酰胺的比例又可进一步调节透水量。
为了使得膜的结构更稳定,在喷丝口的部位用圆筒来圈住空气通道,使其保持恒定的温度和湿度。
为了使丝束的强度更好,适当地调整拉伸的比率在2-5倍之间;为了使调整不对称结构,要调节凝固浴的温度在10℃-50℃之间,以产生不同的支撑层。
本发明实施例1(对照上述例一)
将重量比为65%的三醋酸纤维素和重量比为15%的聚丙烯酰胺均匀混和,然后加入20%的环丁砜,进一步混匀。
将挤出机加热到熔融温度,将混合好的料加入挤出机,通过30cm长的空气通道,在35℃的空气浴中,纺出中空丝。设定凝固浴的温度为35℃,拉伸比率为4倍,得到中空纤维丝束。将丝束置于35℃的纯水中24小时以去除膜中的残余环丁砜。然后将丝束置于50℃的热水中进行后处理2小时。
实施例二、例三与例一相同。
得到膜的性能见表1: 例一 例二 例三 内径(μm) 360 350 350 外径(μm) 900 900 900 透水性(m3/D/ft2) 35 31 28 一价离子脱盐率 40% 43% 41% 二价离子脱盐率(0.2MPa) 88% 85% 92% CCl4的脱除率 99% 99% 99% 断丝伸长,(%) 35% 40% 42%
上述的实例只是实施本发明的可能之一,并不代表本发明的全部,混合物中物料的比例可以在其合适的范围内变动,挤出纺丝时的工艺参数也可根据实际需要来调节,并不限定于例中所述。
上述三种成分中并不特定一定的分子量,可以是可能的任何分子量的聚合物。
本发明的实用性:
本发明的膜具有高的强度、高的透水性、选择性过滤及高的过滤可靠性、相当低的操作压力(0.2MPa),适用于水处理领域,或者在溶液中回收有效物质及浓缩提纯等工业应用。