[发明专利]聚醚砜中空纤维超滤膜及其加工装置和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚醚砜中空纤维超滤膜及其加工装置和制备方法。

背景技术

在生物化工领域，高效低耗的分离纯化技术，对发展安全清洁、绿色低碳、集约集聚、创新高效的绿色生物化工有着重要作用。膜分离技术因其无相变、占地少、成本低、无二次污染和不破坏产品结构等优点而广泛应用于生物化工中的微生物发酵液、蛋白、酶等热敏性物系的分离、纯化或浓缩。然而，这些物系中大量存在的蛋白质、多糖等会造成严重的膜污染，迅速衰减膜通量，不得不通过反复清洗或不断更换膜组件来维持过滤效率，使得生产中膜投资和维护成本较高。

目前用于水处理领域的高分子膜材料主要有聚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯晴、聚醚砜等，其中聚醚砜(PES)具备耐高温、耐盐酸、稀硫酸、冰醋酸、硝酸、氢氧化钠、氯化钾、氢氧化钾等强腐蚀介质，而且可以溶解于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等溶剂，适于应用相转化法来制备超滤膜，同时又由于其分子链中含有大量醚键，使得该材料具有很好的韧性，尤其适于制备具备自支撑结构的中空纤维超滤膜。在同系列的聚合物中，PES成本相对较低，更有市场竞争潜力，但是聚醚砜的亲水性差，杂质大量吸附在膜的表面，膜污染严重，通量衰减快，膜难以清洗。

现有的有机高分子超滤膜内径较小，在不使用基膜的情况下，难以生产内径较大的有机高分子超滤膜，如果使用现有的装置生产大孔径的中空纤维膜，易导致生产出的膜较扁平，无法正常使用；当有机高分子超滤膜内径较小时，在高粘度的物料分离、高悬浮物浓度分离过程中容易发生膜丝堵塞，造成膜组件无法正常使用。

一般的有机高分子超滤膜包括有效分离层和支撑层，当有效分离层和支撑层为不同材料时，存在粘结不牢的现象；且一般的有机高分子超滤膜在超过50℃的环境中使用时，膜组件无法正常使用。

现有的加工中空纤维膜的装置，喷丝板的出丝口距离导丝轮都有一段空气间隙，即从喷丝板喷出的膜丝总是先经过空气，再进入凝固浴，而纺丝时空气的温度、湿度不稳定，外界的温湿度对膜结构影响较大，造成膜丝质量不稳定，保持恒定的空气温湿度需要较高的费用；且若初生态膜丝先经过一段空气然后进入凝固浴，初生态膜丝外壁在空气中会发生相转化，形成致密皮层，这样的膜丝水通量小。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种在悬浮物浓度过高的原水水质或者粘度较大的物料分离中，能够降低浓差极化，减少膜丝内孔的堵塞，提高膜丝的水通量，减少超滤膜使用过程中的清洗次数，具有耐高温、分离效果好、抗污染的聚醚砜中空纤维超滤膜。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种聚醚砜中空纤维超滤膜，其铸膜液配方以质量百分比计：聚醚砜14～30％，溶剂35～80％，有机大分子添加剂0.5～10％，有机小分子添加剂1～15％，无机盐添加剂：0.5～5％，表面活性剂1～10％，各组分之和为100％；

所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺溶剂中的至少一种；

所述有机大分子添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇等中的至少一种；

所述有机小分子添加剂为乙二醇、丙醇、丙酸、丁酮、乙二醇甲醚中的至少一种；

所述无机盐添加剂为氯化锂、氯化锌、硝酸锂、碳酸钙、氯化钙中的至少一种；

所述表面活性剂为：吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、司盘20、司盘60、司盘80中的至少一种；

其芯液配方以质量百分比计：二甲基甲酰胺1～50％，二甲基乙酰胺20～60％，水10～79％，各组分之和为100％；

其凝固浴配方以质量百分比计：二甲基甲酰胺：1～30％，二甲基乙酰胺1～60％，吐温10～60％，氯化锂1～10％，水10～70％，各组分之和为100％。

进一步，所述聚醚砜中空纤维超滤膜的内径为3～10mm，壁厚为350～3000μm。

进一步，所述超滤膜包括支撑层和设置在支撑层内外两侧的有效分离层，所述支撑层和有效分离层为同一种物质。

进一步，所述聚醚砜的分子量为5～10万。