[发明专利]一种重金属离子吸附型PS中空纤维超滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜技术领域，特别是涉及一种重金属离子吸附型PS中空纤维超滤膜及其制备方法。

背景技术

随着冶金工业和化学工业的发展，来自电镀液以及金属冶炼等过程中产生的含有铅、铜、铬、汞等重金属离子的废水污染日趋严重，关系人们的健康。目前，重金属污染已经成为严重的环境问题，甚至上升为社会与生态和谐发展所亟需解决的问题。在近几十年来，膜技术发展迅速，已被广泛应用于污水处理、海水淡化、医疗保健和节能环保等领域，膜产业己成为独立的高新技术产业。与传统的分离技术相比，膜技术的分离效率高、分离过程较简单、能耗低和绿色环保，更适合现代工业的需要。膜的研究、开发和利用与节能环保、水源开发利用和污水的处理紧密联系，在能源紧缺、生态环境污染严重，尤其是水污染严重的今天，膜与膜技术越来越受世界各国研究人员的青睐和关注。

聚砜PS具有好的化学稳定性、耐水性、耐热性、尺寸稳定性以及较好的成膜性和机械强度，在微滤、反渗透、超滤、电渗析、气体分离、生物工程和医疗等方面得到了广泛的应用。用聚砜PS制成的中空纤维超滤膜已广泛应用于浓缩、分离、提纯、精制、回收等领域。大量研究表明，相对于反渗透膜和其他种类的膜，中空纤维超滤膜具有突出的优势和特点，主要表现为无需支撑体，膜组件可做成任意大小和形状，且膜组件内的装填密度大，单位体积的膜面积大、通量大，可有效去除水中胶体、悬浮微粒、细菌、铁锈、泥沙等杂质。这使得设备小型化，结构简单化，因此在生物技术、气体分离、大规模工业和医药等多领域得到广泛应用。然而，在现有技术中，超滤膜技术的功能主要基于物理机械筛分，而无法去除重金属离子，应用于水处理时，往往要辅以其它多种净水工艺，如吸附、离子交换、电渗析等，因此对设备投资、占地空间方面均要求较高，且实施效果不理想。如CN102527261A公开的一种重金属离子吸附型PVDF中空纤维膜，其中含有改性凹凸棒土，PVDF与改性凹凸棒土的质量比为1∶0.01～1∶0.1，该技术方案的不足之处在于，原料的可选择范围小，对重金属离子尤其是铜、铅、镍、铬离子的吸附能力不强。

可见，目前国内缺乏一种中空纤维超滤膜对重金属离子吸附力能力强且制备方法简单的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重金属离子吸附型PS中空纤维超滤膜及其制备方法，解决现有技术中的PS中空纤维超滤膜对重金属离子吸附能力不强，用于水处理时工艺复杂且效果不理想的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种重金属离子吸附型PS中空纤维超滤膜，是配制纺丝液后以干-湿法纺丝方法制备中空纤维超滤膜，所述纺丝液质量百分比配方为：

聚砜PS10-25%；

添加剂1-20%；

溶剂60-80%；

致孔剂1-20%；

所述添加剂为离子交换型树脂、壳聚糖、海泡石、介孔二氧化硅、分子筛、凹凸棒石、膨润土任一种或等质量的任两种；

所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）、二甲基亚砜（DMSO）任一种或等质量的任两种；

所述致孔剂为PEG1000、PEG2000、PEG6000、PEG10000、PVP K15、PVPK30中的任一种。

一种重金属离子吸附型PS中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）纺丝液的配制：按质量百分配比将聚砜PS、添加剂、溶剂和致孔剂倒入容器中，然后在50-80℃加热3h，充分搅拌和超声处理获得均匀分散的纺丝液；

（2）纺丝：

将纺丝液倒入干-湿机反应釜内，温度控制在20-40℃，真空脱泡60min；

打开出料阀，向釜内通入氮气加压至0.2MPa，然后打开纺丝泵，转速控制在15-40r/min，芯液泵转速控制在10-20r/min；

开始纺丝，喷丝头挤出的中空纤维经过20℃的凝固浴后卷绕在收卷辊上，收卷速度控制在10-30r/min；

（4）纺丝后处理：

纺丝结束后，从绕丝机上取下中空纤维超滤膜，然后置于反渗透水中浸泡2天，之后在质量浓度为50%的甘油水溶液中浸泡2天，最后室温干燥得到重金属离子吸附型PS中空纤维超滤膜。

所述芯液为水溶液、NMP水溶液、DMF水溶液、DMAC水溶液、甘油水溶液的任一种。

所述凝固浴液为水溶液、NMP水溶液、DMF水溶液、DMAC水溶液、甘油水溶液的任一种。

本发明重金属离子吸附型中空纤维膜用于分离去除污水中的重金属离子的应用。