[发明专利]一种耐压型中空纤维反渗透膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及中空纤维膜技术领域，具体是一种耐压型中空纤维反渗透膜及其制备方法。

背景技术

反渗透技术是以膜两侧压力差为推动力，使溶剂(通常是水)选择透过膜而实现溶剂、溶质分离的过程，具有不涉及相变、能耗低、占地面积小、操作简单、适应性强、环境污染少等优点，在海水苦咸水淡化、超纯水制备等方面发挥着重要作用。随膜分离技术应用领域的不断扩大，对膜材料的要求越来越高。中空纤维分离膜具有自支撑结构，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，堆积密度比管式膜大，预处理和维护比卷式膜更为简单。

现有中空纤维膜反渗透材料主要以醋酸纤维素为主，特别是三醋酸纤维素。三醋酸纤维素(CTA)作为反渗透膜材料具有耐氯性能良好、机械性能高、脱盐性能好等优点，同时其价格低廉，来源广泛，已被广泛应用于纳滤/正渗透/反渗透膜。已报道的三醋酸纤维素中空纤维膜主要有螺杆挤出冻胶纺丝法和熔融纺丝法。以上两种纺丝方法虽制备膜强度较高，但三醋酸纤维素反渗透膜在高操作压力下易被压实，造成膜渗透通量的衰减。若通过增加膜壁厚提高耐压性，则会严重影响了膜渗透通量，且需要更大操作压力，增加了运行成本。

目前，增强型中空纤维膜研究多集中于采用增强基体、长丝纤维或编织管增强法制备增强型中空纤维超/微滤膜，关于增强型中空纤维反渗透膜的制备方法至今未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种耐压型中空纤维反渗透膜及其制备方法。采用中空编织管作为增强体，使得该中空纤维反渗透膜同时兼具了壁薄与耐压的优点，解决三醋酸纤维素中空纤维反渗透膜渗透通量低、易压实及运行成本高的问题，提高其耐压性能，保证膜稳定的渗透通量，降低操作压力，节省运行成本，便于工业实施。

本发明解决所述中空纤维反渗透膜技术问题的技术方案是，提供一种耐压型中空纤维反渗透膜，其特征在于该中空纤维反渗透膜包括外层的三醋酸纤维素分离层和内层的中空编织管增强层；所述三醋酸纤维素分离层的厚度为50-400μm，中空编织管增强层的厚度为500-1100μm；中空纤维反渗透膜的渗透通量为5-50L·m^-2·h^-1·MPa，脱盐率为90-99％。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，提供一种耐压型中空纤维反渗透膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、中空编织管的制备：采用二维编织技术将纤维长丝编织成中空编织管；

B、成膜体系的制备：将三醋酸纤维素、增塑剂和添加剂共混得到成膜体系；所述三醋酸纤维素：增塑剂：添加剂的质量比为3-6:2-5:1-3；

C、中空纤维反渗透膜的制备：将成膜体系经螺杆挤出机熔融挤出并通过环形喷丝头将熔体均匀涂覆于中空编织管外表面，再牵伸至凝固浴中冷却成型，得到耐压型中空纤维反渗透膜。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)采用中空编织管作为增强体，使得该中空纤维反渗透膜同时兼具了壁薄与耐压的优点，解决三醋酸纤维素中空纤维反渗透膜渗透通量低、易压实及运行成本高的问题，提高其耐压性能，保证膜稳定的渗透通量，降低操作压力，节省运行成本，便于工业实施。

(2)采用熔融纺丝法将熔融状态的铸膜液直接与中空编织管增强体结合，避免了增强型材料热力学相容性差的缺陷，同时相比于常见湿法增强方式，简化了步骤。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种耐压型中空纤维反渗透膜，其特征在于该中空纤维反渗透膜包括外层的三醋酸纤维素分离层和内层的中空编织管增强层；所述三醋酸纤维素分离层的厚度为50-400μm，中空编织管增强层的厚度为500-1100μm；中空纤维反渗透膜的渗透通量为5-50L·m^-2·h^-1·MPa，脱盐率为90-99％。

本发明同时提供了一种耐压型中空纤维反渗透膜的制备方法(简称方法)，其特征在于包括以下步骤：

A、中空编织管的制备：采用二维编织技术将纤维长丝编织成中空编织管，形成内层网状结构，并以该中空编织管作为中空纤维反渗透膜的增强层；

所述纤维长丝采用耐高温纤维(在较长时间经受180℃以上温度能保持其原有的物理机械性能的纤维)，具体是聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或聚丙烯纤维中的至少一种；