[发明专利]一种中空纤维复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种中空纤维复合膜及其制备方法。

背景技术

中空纤维分离膜呈自支撑结构，组件制备工艺简单，放大效应小，在单位体积内可提供更大的膜面积，它是一种实用性很强的膜结构形式。其堆积密度比管式膜大，预处理和维护都比卷式膜更为简单。1974年，Henis和Tripodi发明了外涂硅橡胶的聚砜中空纤维膜，制成能耐高压，而且透析量大的氢气分离器。从此开启了中中纤维复合膜的新一研究领域。

中空纤维复合膜结合了中空纤维和复合膜的诸多优点：(1)它将两种不同性能的材料符合到一起，用多孔支撑层提供必需的机械强度，而用结构致密的超薄表层提供分离性能。复合表层的厚度在1μm以下，极大地降低传质阻力，实现了高通量和高选择性的结合；(2)一些质地较脆但具有很好的透过性和选择性的材料可以被用来制备复合膜；(3)柔性复合层在一定程度上缓解了流体冲击压力，也弥补了多孔支撑层上的个别缺陷，减少了应力集中的危害；(4)功能层厚度的降低也降低了复合膜的成本。

根据中空纤维复合膜的功能层所在的位置可将中空纤维复合膜分为内涂膜和外涂膜。中空纤维外涂工艺简单，并能够得到较大的膜面积，透过量也会显著提高，但是，外涂膜的制备工序多，如用较高浓度胶液涂膜，成膜后中空纤维易粘连，且外涂膜在组装和使用中，由于中空丝间的摩擦等原因，易造成功能层的破损，影响膜的正常分离功能；内涂膜避免了制备和使用过程中对功能层的伤害，但涂层工艺有一定的限制。

中空纤维复合膜的基膜一般为通用的高分子多孔膜，如聚砜(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、醋酸纤维素(CA)等，但这些材料的性价比普遍较低，在一定程度上制约了膜的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种中空纤维复合膜及其制备方法，该方法操作简单且成本较低。

一种中空纤维复合膜，包括：基膜与复合于基膜内表面的活性层；所述基膜为聚氯乙烯中空纤维微孔膜；所述活性层由羟乙基纤维素经交联剂形成。

优选的，所述基膜的内径为0.4～3mm，外径为0.8～5mm。

优选的，所述活性层的厚度为0.01～1mm。

优选的，所述交联剂为二醛类交联剂。

优选的，所述交联剂为乙二醛和/或戊二醛。

本发明还提供了一种中空纤维复合膜的制备方法，包括：

A)将羟乙基纤维素、交联剂、水与无机酸混合，得到混合溶液；

B)将所述混合溶液流过聚氯乙烯中空纤维微孔膜内腔，加热进行反应，得到中空纤维复合膜。

优选的，所述羟乙基纤维素的质量为混合溶液质量的0.1％～1.0％。

优选的，所述交联剂的质量为混合溶液质量的0.2％～1.0％。

优选的，所述混合溶液的pH值为1～3。

优选的，所述步骤B)具体为：

B1)将所述混合溶液流过聚氯乙烯中空纤维微孔膜内腔，加热进行反应，得到膜丝；

B2)将所述混合溶液流过所述膜丝的内腔，加热进行反应，得到中空纤维复合膜。

本发明提供了一种中空纤维复合膜及其制备方法，该方法包括：A)将羟乙基纤维素、交联剂与无机酸混合，得到混合溶液；B)将所述混合溶液自下而上流过聚氯乙烯中空纤维微孔膜内腔，沥干后，加热进行反应，得到中空纤维复合膜。与现有技术相比，本发明以聚氯乙烯中空纤维微孔膜为基膜，羟乙基纤维素分子结构中富含羟基，经交联剂交合后，在基膜内表面形成交联网络结构为活性层从而得到中空纤维复合膜，成本较低且制备方法简单，同时，由于该复合膜的活性层具有致密网络结构，因此对小分子具有良好的截留效果。

实验结果表面，本发明中空纤维复合膜对1000mg/L PEG-1000的截留率可达83.0％。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种中空纤维复合膜，包括：基膜与复合于基膜内表面的活性层；所述基膜为聚氯乙烯中空纤维微孔膜；所述活性层由羟乙基纤维素经交联剂形成。