[发明专利]中空纤维膜制造方法及中空纤维膜

说明书

技术领域

与相关申请的相互引用

本申请主张基于2015年6月3日的韩国专利申请第10-2015-0078769号的优先权的利益，而公开于该韩国专利申请文献的所有内容作为一部分包含在本说明书中。

本发明涉及中空纤维膜制造方法及中空纤维膜，尤其涉及具有高强度和优秀的耐化学性，并实现高的水通量，从而可进行稳定有效的水处理的中空纤维膜及该中空纤维膜的制造方法。

背景技术

1962年Loeb和Sourirajan开发的非对称膜(Asymmetric membrane)现在广泛用于气体及水产业中。非对称膜由上部密集层(Dense layer)和下部多孔支撑层(Porous support layer)构成，相较于对称模具有物质传递能力好，寿命长的优点。一般而言，非对称膜的制造工艺中具有代表性的是干-湿(Dry-wet)相变法。干-湿(Dry-wet)制造工艺将聚合物物质与溶剂或稀释剂相混合制备均匀的聚合物粘稠溶液，经通过喷嘴将制得的聚合物粘稠溶液喷射至空气中的干燥(Dry)过程沉淀于凝固槽(Wet)中，在凝固槽中通过相变形成分离膜。制得的分离膜经过洗涤、干燥、后续处理最终制成中空纤维膜。

一般而言，非对称膜在表面具有密集层(Dense layer)，这是粘稠溶液内的聚合物物质的浓度增加并固化(Solidification)形成的。在纺丝过程中，粘稠溶液内的聚合物物质的浓度变高的情况有：第一、粘稠溶液的溶剂因在空隙(Air gap)挥发的情况；第二、在非溶剂凝固槽中，因聚合物溶液的溶剂快速泄露，聚合物浓度瞬间在界面增加的情况；第三、使用较之聚合物物质具有高的表面张力的溶剂的情况。通过所述各种情况，在表面形成薄的密集层(Dense layer)。

但是，分离膜表面密集层(Dense layer)在气体分离中起到活性层的作用，但在水处理用途方面，对水通量(Flux)起到不利的作用。最近作为抑制水处理中空纤维膜表面密集层(Dense layer)的研究，开展在粘稠溶液中添加多个气孔形成剂或更换凝固槽非溶剂或减少空隙等研究。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于提供一种具有高强度和优秀的耐化学性，并实现高的水通量，从而可进行稳定有效的水处理的中空纤维膜。

另外，本发明涉及一种具有高强度和优秀的耐化学性，并实现高的水通量，从而可进行稳定有效的水处理的中空纤维膜的制造方法。

解决问题的技术方案

在本说明书中，提供一种中空纤维膜的制造方法，所述方法包括将纺丝液吐出至湿式凝固槽的步骤，其中所述纺丝液，包含：用于基体形成的聚合物树脂组合物，其包含基于偏二氟乙烯的聚合物树脂、良好溶剂及不良溶剂；用于表面涂布的聚合物树脂组合物，其包含基于偏二氟乙烯的聚合物树脂、良好溶剂及氧化石墨烯；及孔(bore)溶液，其包含非溶剂及选自由N-甲基吡咯烷酮及二甲基乙酰胺组成的组的一种溶剂。

另外，在本说明书中，提供一种中空纤维膜，所述中空纤维膜包含：中空型聚合物基体，其包含基于偏二氟乙烯的聚合物树脂；及多孔表面涂层，其形成于所述中空型聚合物基体上并包含基于偏二氟乙烯的聚合物树脂及氧化石墨烯；其中，所述中空纤维膜具有500μm～5,000μm的外径及50μm～500μm的厚度。

下面，结合发明的具体实施例对中空纤维膜的制造方法及中空纤维膜进行详细说明。

如上所述，根据本发明的一实施例，提供一种中空纤维膜的制造方法，所述方法包括将纺丝液吐出至湿式凝固槽的步骤，其中所述纺丝液，包含：用于基体形成的聚合物树脂组合物，其包含基于偏二氟乙烯的聚合物树脂、良好溶剂及不良溶剂；用于表面涂布的聚合物树脂组合物，其包含基于偏二氟乙烯的聚合物树脂、良好溶剂及氧化石墨烯；及孔(bore)溶液，其包含非溶剂及选自由N-甲基吡咯烷酮及二甲基乙酰胺组成的组的一种溶剂。

本发明人进行了关于中空纤维膜制造的研究，通过实验确认使用包含基于偏二氟乙烯的聚合物树脂、良好溶剂及氧化石墨烯的用于涂布的聚合物树脂组合物来制造的双层结构的中空纤维膜可实现较高的机械性质和高的水通量，从而可实现稳定有效的水处理，以此完成了本发明。

尤其是，通过使用所述氧化石墨烯，在制造的中空纤维膜的多孔表面涂层可促进聚合物树脂的结晶度及结晶速度，并使晶体大小细微化，从而提高中空纤维膜的强度及耐化学性等，而且，因氧化石墨烯的高的亲水性，可以提高水通量及水处理效率。