[发明专利]一种具有抑菌性的PVC中空纤维膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种高强度PVC中空纤维膜的制备方法，具体地说是一种具有抑菌性的高强度PVC中空纤维膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术是水处理范畴内发展潜力最大的技术之一，在膜表面具有微米或纳米级孔径，利用孔径截留水中的悬浮物，有机污染物和细菌、病毒等。现阶段膜法处理污水在国内得到了越来越广泛的应用，分离膜按膜组件的形式分为板框式、管式、卷式和中空纤维式等多种类型。其中，中空纤维式膜组件能极大提高单位体积膜组件的过滤面积，应用更为广泛。

但用于水处理中的中空纤维膜还存在许多待完善之处。该种膜组件目前面临的问题之一是膜的生物污染问题，因为在膜的过滤过程中，水中的微生物会在膜材料表面附着滋生，导致膜孔径堵塞。目前，一般有机膜材料只具有截留细菌的功能而没有抑菌或杀菌性能；中空纤维膜面临的问题之二是膜的强度差，常用的中空纤维膜直径一般在几毫米范围内，在运行中，不断进水水力扰动及气水冲刷会容易导致膜丝断裂，使膜失去截留能力，提高膜的强度，是保证膜丝不断裂的重要保障；中空纤维膜存在的问题之三为，膜的成本仍然较高，这使膜分离技术仍然是一种“昂贵”的技术或“用不起”的技术，寻找廉价的制膜材料是解决该问题的方法之一，目前可用于制膜的材料包括聚偏氟乙烯（PVDF）膜、聚乙烯（PE）膜、聚丙烯（PP）膜、聚氯乙烯（PVC）膜、聚丙烯腈（PAN）膜等，其中，PVC膜具有化学性质稳定、价格低廉的优点，但目前，PVC膜还存在着上述抗生物污染能力差，强度差等缺点。

在已有的中空纤维膜制备方法中，公开号为CN101623604A的专利文件中公开了由热塑性聚氨酯、氟橡胶、铁盐、聚乙二醇，氯化铝等作为添加剂来改性聚氯乙烯中空纤维膜而得到一种性能较好的膜材料，但是该方法所用添加剂组分较多，制备过程复杂，膜的水通量会随着添加剂的流失而下降。公开号为CN100562356C的专利文件中公开了用纳米二氧化硅或铝粉来改性聚氯乙烯中空纤维膜而得到一种具有良好亲水性的膜，但是通过该方法得到的膜丝强度比较差，在反冲洗等过程中易发生断裂破损。美国专利US7909177B2与中国专利CN1864828A的专利文件中均公开了一种网状纤维增强型中空纤维膜的制备方法，所得到的膜丝强度高，但其没有进行抑菌性改性，在长时间运行的情况下容易受生物污染，从而降低了膜的通量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种所制成的中空纤维膜具有抑菌性强、强度高、抗污染性能优良、价廉等特点的具有抑菌性的PVC中空纤维膜的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

a、在超声条件下，将纳米银粒子溶于溶解聚氯乙烯的溶剂中分散15min；

b、将事先称量好的聚氯乙烯树脂粉末、成孔剂、Tween-80缓慢地加入到盛有步骤a所得溶剂的纺丝罐中，在密封条件下搅拌24h；

c、混合物抽真空静置脱泡24h；

d、调节纺丝罐氮气压力为0.3MPa，滤除杂质得到铸膜液；

e、铸膜液经计量泵注入喷丝头，同时涤纶丝线程通过牵引也被通入喷丝头并与铸膜液一同流出，铸膜液均匀的涂覆在支撑层涤纶丝线程外表面上；

f、经过凝固浴发生相转化过程制成增强抑菌性中空纤维膜；

其中各组分的重量百分数组成为：聚氯乙烯8％－13％、溶解聚氯乙烯的溶剂60％－90％、纳米银1%、成孔剂2％－8％、Tween-801%。

所述的溶解聚氯乙烯溶剂为N-N二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或丙酮。

所述的成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或高氯酸盐。

在铸膜液均匀的涂覆在支撑层涤纶丝线程外表面上的过程中，利用张力机在膜丝前端调节膜丝的松弛度。

所述混合物抽真空静置脱泡在60±1℃、-0.08MPa条件下进行。

本发明针对目前中空纤维膜存在的膜生物污染严重、强度差，膜材料造价较高这些问题，首先选取廉价的PVC树脂作为制膜材料，降低膜的成本，并将高强度涤纶丝管复合在中空纤维膜内部，起到膜丝增强的作用，提高膜丝的抗剪切力的能力，进而对膜表面进行抑菌性和亲水性改性，提高膜的抗污染性能。经过大量的实验研究证明该方法制备的中空纤维膜具有能抑制细菌滋生、高强度、高通量、价格低廉的特点。

本发明的优点是：

1.采用相对廉价的PVC高分子树脂作为膜涂覆层的制备原料；降低膜制备成本；