[发明专利]含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜及其制备方法

说明书

本发明所述含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜，由管状支撑网和覆盖在管状支撑网内壁并与内壁结合成一体的内表面分离层及覆盖在管状支撑网外壁并与外壁结合成一体的外表面分离层构成，所述管状支撑网由丝线编织而成，所述内表面分离层和外表面分离层由有机聚合物形成。本发明还提供了上述含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜的制备方法，该方法基于本发明提供的一种新的喷丝头。本发明可提高中空纤维超滤膜的机械强度和对污水的截留性能。

技术领域

本发明属于膜技术领域，涉及一种中空纤维超滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是水处理方法之一，因其分离效率高、能耗低、处理过程简单以及绿色环保等优点受到高度重视。决定膜分离效果主要因素的是膜的物理结构，膜孔的形状和大小。按照膜孔孔径可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。其中超滤膜可以截留蛋白质和病毒等一类的污染物，广泛用于工业污水处理、食品工业、血液处理以及超纯水制备等领域。超滤膜按结构可分为板框式(板式)、中空纤维式、纳米膜表超滤膜、卷式等多种结构。水处理设备的核心部件是中空纤维超滤膜，提高中空纤维超滤膜的性能对污水处理和解决水污染问题具有重大意义。

中空纤维超滤膜的制备方法有三种，即溶液纺丝法、熔融纺丝-拉伸法和热致相分离法。现有的中空纤维超滤膜通常是由溶液纺丝法纺制而成。溶液纺丝法是将铸膜液加压通过喷丝头挤出，进入凝固浴，铸膜液中的溶剂与凝固浴中的非溶剂发生双扩散，使铸膜液变成热力学不稳定状态，发生液-液或固-液相分离，膜结构发生凝胶过程，形成皮层，随着双扩散的进一步进行，铸膜液内部的组成不断变化，当达到临界浓度时，膜完全固化从凝固浴中沉析出来，最终得到中空纤维超滤膜；铸膜液中的聚合物富相固化构成膜的主体，聚合物贫相则变成孔结构。但上述方法制备的中空纤维超滤膜为自支撑结构的单层膜，因而机械强度不高，使用过程中反冲洗时容易出现膜丝拉伸断丝的问题，影响使用效果，且对污水的截留率也有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜及其制备方法，以提高中空纤维超滤膜的机械强度和对污水的截留性能。

本发明所述含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜，由管状支撑网和覆盖在管状支撑网内壁并与内壁结合成一体的内表面分离层及覆盖在管状支撑网外壁并与外壁结合成一体的外表面分离层构成，所述管状支撑网由丝线编织而成，所述内表面分离层和外表面分离层由有机聚合物形成。

上述含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜，所述丝线为聚丙烯丝线、尼龙丝线、聚酯丝线、聚乙烯丝线中的一种。

上述含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜，所述管状支撑网的内径为1.0mm～1.9mm，外径为1.2mm～2.3mm；所述内表面分离层的厚度为0.10mm～0.20mm，外表面分离层的厚度为0.10mm～0.20mm，且优选内表面分离层和外表面分离层的厚度相同。

上述含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜，所述有机聚合物为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚砜、聚丙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚醚砜中的一种。

本发明所述含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜的制备方法，工艺步骤如下：

(1)制备铸膜液

将有机聚合物、添加剂和有机溶剂在60℃～80℃搅拌混合，直至有机聚合物、添加剂完全溶于有机溶剂中形成溶液并混合均匀，所述溶液中，有机聚合物的质量浓度为15％～25％，添加剂的质量浓度为1％～10％，将所得溶液在60℃～80℃静置脱泡12小时～48小时，得铸膜液；

(2)制备含管状支撑网的双分离层中空纤维超滤膜