[发明专利]一种有机/无机中空纤维复合膜的组装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机/无机中空纤维复合膜的组装方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

近年来，有机聚合物膜由于其具有良好的分离性能和低廉的价格而取得广泛应用。其中，聚电解质是一类用途非常广泛的膜材料，可广泛用于分离膜、生物传感器、表面修饰、医学等领域。层层自组装法是制备聚电解质复合物膜的一种有效方法，该法利用聚阳离子和聚阴离子的静电吸附作用实现多层膜的灵活组装。目前，这种方法已被广泛的应用在有机多孔膜基底上的组装。

我们前期提出的一种单内皮层中空纤维渗透汽化膜的制备方法(中国专利号：ZL 200810113780.5.)。采用动态层层自组装法成功制备了以有机聚合物中空纤维为基底的聚电解质多层膜，并将其用于有机物脱水，取得了较好的分离效果，但是其渗透通量还有待进一步提高，且基于静电吸附多层膜在酸、碱、盐、氧化剂等存在的复杂体系下其性能会发生劣化，因此其机械强度、热稳定性和化学稳定性在工业应用中面临极大挑战。

无机陶瓷膜具有机械强度大、耐溶剂和耐高温等许多独特优势。然而，无机陶瓷膜由于孔径较大难以直接作为渗透汽化膜，因此在其表面复合致密均匀的分离层是赋予其渗透汽化功能的关键。尤其对于中空纤维陶瓷膜而言，如何在其表面形成稳定性强的致密分离层更加困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机/无机中空纤维复合膜的组装方法，可以发挥有机膜和无机膜各自的优势，在保证分离因子的前提下提高渗透通量，同时提高复合膜的机械强度、热稳定性和化学稳定性。

本发明提供了有机/无机中空纤维复合膜的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将聚阴离子电解质和聚阳离子电解质分别溶解在溶剂中，配成制膜液，静置脱泡；

(2)对无机多孔膜进行预处理，使其表面带有可以与聚电解质发生静电作用的官能团；将中空纤维无机多孔膜浸入带有氨基的硅烷偶联剂乙醇溶液中进行预处理；

(3)在-0.02～-0.09MPa的负压作用下，将步骤(1)聚阴离子制膜液或聚阳离子制膜液在预处理过的无机多孔膜表面动态过滤一段时间，使聚阴离子或聚阳离子沉积在无机多孔膜的外层；

(4)取出步骤(3)的无机多孔膜漂洗干净，在0～100℃范围内吹干；

(5)在-0.02～-0.09MPa的负压作用下，对应地将聚阳离子制膜液或聚阴离子制膜液在步骤(4)无机多孔膜表面动态过滤一段时间，使聚阳离子或聚阴离子沉积在无机多孔膜的外层；

(6)取出无机多孔膜漂洗干净，在0～100℃范围内吹干；

(7)重复(3)到(6)就可以实现无机多孔膜上聚电解质复合物多层膜的组装；

(8)将制备好的有机/无机复合膜在100～300℃范围内真空加热交联0.1～4h。

在本发明中，所述的一段时间为10s～3600s，所述溶剂可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，四氢呋喃，呋喃等。

所述的聚阴离子电解质和聚阳离子电解质，包括聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯胺、壳聚糖、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚丙烯酸等。在本发明中，所述的无机多孔膜为纳滤膜、超滤膜或微滤膜，所述的无机多孔膜的膜材料为Al₂O₃，TiO₂，ZrO₂和SiO₂氧化物，所述的无机多孔膜的膜孔径为1纳米到100微米之间。无机多孔膜进行预处理，优选将无机多孔膜浸入带有胺基的硅烷偶联剂溶液中进行预处理，使其带有功能性基团。

本发明技术方案的原理是：将无机陶瓷膜浸入带有胺基的硅烷偶联剂乙醇溶液中进行预处理0.1～4h，使其带有功能性基团，从而可以与聚电解质通过静电作用实现层层自组装，实现在陶瓷中空纤维膜表面制备聚电解质多层膜，进一步通过热交联使多层膜层间形成化学键，提高其稳定性，改善其对有机/水体系有较好的分离性能。利用此法制得的有机/无机中空纤维复合膜渗透通量，机械强度，热稳定性和化学稳定性都有较大程度的改善。

具体实施方式

下面给出具体实例对本发明作详细的说明。

实施例1