[发明专利]一种用于饮用水处理的内压式中空纤维合金膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于饮用水处理的内压式中空纤维合金膜的制备方法，尤其涉及一种热致相分离法（简称热法）制备聚偏氟乙烯（PVDF）与聚砜（PSF）共混的中空纤维膜，用于市政饮用水处理，属于膜分离和饮用水处理技术领域。

背景技术

我国现有水源普遍受到有机物的污染，部分地区出现高有机物、高浊度等复合污染。传统的混凝—沉淀—过滤—消毒工艺过滤精度低，消毒剂和混凝剂使用量高，对水质影响大，处理后的水不能满足新国标106项饮用水标准的要求。膜分离技术是当今进行饮用水深度净化，保障水质安全的重要新技术。以超滤膜为核心的水处理工艺已经发展成为第三代饮用水净化工艺，它与其它技术的组合工艺，可以有效地对微污染水源进行处理，生产优质的饮用水。

传统的非溶剂制相法（简称湿法）生产的中空纤维膜、强度低、韧度差，使用中易断丝、寿命短、不适于在大型饮用水处理工程中应用。迫切需要开发适于市政饮用水处理的大通量、高强度、抗污染、低成本的中空纤维超滤膜。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于饮用水处理的内压式中空纤维合金膜的制备方法，制备高强度、高韧度、大通量的中空纤维膜，并使其具有较强的抗污染能力，有更高的性价比，为市政饮用水处理工程提供产品保障。

本发明提出的用于饮用水处理的内压式中空纤维合金膜的制备方法，包括下列步骤：

（1）将聚偏氟乙烯和聚砜分别在烘干机中进行干燥，烘干的温度80～90℃，烘干时间为24～36小时；

（2）制备用于制膜的共混高聚物溶液：

共混高聚物溶液中各组分的质量百分比为：

将聚偏氟乙烯、聚砜、二甘醇乙醚、磷酸三乙酯和天然辣素按上述比例称量后，置于搅拌釜中，在120～133℃的温度下进行搅拌、溶解，搅拌时间为14～16小时，搅拌转速90～110转/分，制成均匀的共混高聚物溶液；

（3）中空纤维膜的挤出和成形，具体过程包括以下步骤：

（3-1）将上述步骤（2）得到的共混高聚物溶液通过纺丝泵送入双螺杆挤出机中，原料的加料速度为15～20Kg/小时，挤出机6个区段的温度相同，为120～133℃，挤出温度为120～133℃，螺杆转速为90～120转/分；

（3-2）共混高聚物溶液经双螺杆挤出机挤出后，依次经过滤器和纺丝泵，从纺丝机的环形口模中挤出，形成中空的初生纤维，所述的环形口模的外径为5毫米，内径为4.2毫米，环形口模中心通入芯液，芯液为水和二甘醇乙醚的混合液，水与二甘醇乙醚的质量比为0～1；

（3-3）上述中空初生纤维在温度为15～25℃的空气中降温，空走的距离为30～45厘米，然后进入冷萃液槽中经冷萃液冷却固化，经收卷机收卷，制成中空纤维膜中间体，收卷机的收卷速度为15～20米/分，所述的冷萃液为水和二甘醇乙醚的混合液，冷萃混合液中水的质量百分比浓度为0～100wt%，二甘醇乙醚的质量百分比浓度为0～100wt%，冷萃混合液的温度为40～60℃；

（4）将（3）得到的中空纤维膜中间体浸入超纯水中，脱除膜中的第一稀释剂和第二稀释剂的混合物，超纯水水温为35～45℃，浸取时间为8～12小时，超纯水的电导率为10μS/cm；

（5）将（4）中脱除稀释剂的中空纤维在室温下晾干，晾干后得到内压式中空纤维合金膜。

上述制备方法中，所述的共混高聚物溶液中各组分的质量比为：

聚砜/聚偏氟乙烯=1/7～1/4，

二甘醇乙醚/磷酸三乙酯=5/8～1/1，

（聚偏氟乙烯+聚砜）/（聚偏氟乙烯+聚砜+二甘醇乙醚+磷酸三乙酯+天然辣素）=0.24～0.4，

天然辣素/（聚偏氟乙烯+聚砜）=0.021～0.041。

上述制备方法中，聚偏氟乙烯的重均分子量为370000，聚砜的重均分子量为70000。

本发明提出的用于饮用水处理的内压式中空纤维合金膜的制备方法，其优点是：

1、本发明方法中，制备内压式中空纤维合金膜所采用原料，安全卫生，绿色环保，具有较高的耐热性和化学稳定性，突出的耐候性、耐臭氧、耐紫外光辐射及耐化学腐蚀性，是性能优良的高端饮用水处理用膜材料。