[发明专利]一种中空纤维分离膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中空纤维分离膜的制备方法，包括：步骤A，提供铸膜液；步骤B，采用气体作为内凝固介质将所述铸膜液通过喷丝头喷出，以得到中空纤维膜丝；步骤C，将所述中空纤维膜丝经过空气浴后引入装有第一外凝固介质的冷却装置中进行初步固化；步骤D，将初步固化后的中空纤维膜丝引入到第二外凝固介质的凝固浴中进行进一步固化。本发明使用气体作为芯液，采用冷却装置对中空纤维进行初步固化，操作简便，容易实现。

技术领域

本发明属于膜材料制备方法领域，具体涉及一种中空纤维分离膜及其制备方法。

背景技术

中空纤维膜是应用最广泛的分离膜类型之一，根据孔径大小分为微滤和超滤，目前在工业污水处理，市政污水处理，海水淡化，饮用水，食品和医药等行业应用的规模在逐步扩大，膜产品市场也在逐年提升。中空纤维膜主要制备方法是相转化法，包括浸没沉淀法(NIPS)和热致相分离(TIPS)法。NIPS法是目前工业膜组件中采用的最多的方法，生产过程中使用大量水溶性有机溶剂来溶解聚合物，在成型过程中利用水来清洗去除膜中的有机溶剂，并且常用含溶剂水溶液作为芯液，因而产生了大量的含有机溶剂的污水，带来环保压力。而TIPS法制备中空纤维膜的过程中往往难以采用水溶性溶剂，因而需要使用有机液体作为凝固浴和芯液，凝固浴一般采用水槽，纺制的膜丝经过一段空气浴后垂直进入凝固浴一定深度，初步凝固后通过导丝轮折返，在凝固浴中再经过一段时间进一步固化后收丝。在此过程中若垂直进入凝固浴深度不够则会初步凝固不足，通过导丝轮折返时膜丝会受力变形，如果凝固浴过深就需要使用大量有机液体，也不便于操作。另外一方面，如果采用气体作为芯液，膜丝在空气浴和凝固浴中受到的压力区别较大，尤其是膜丝内部为气体，外部为液体状态垂直进入凝固浴一定深度，膜丝还未固化时受到液体压力随着深度加深而增大，容易造成芯液气体鼓泡，严重影响膜丝的均匀性，如果膜丝不垂直进入凝固浴，仅在凝固浴表面进行固化，则与凝固浴接触面和与空气接触面冷却速率存在较大差异，造成膜丝形状不规则，影响中空纤维膜性能。

中国专利CN106621866A和CN106731878A公开的技术采用了液体芯液和普通凝固槽，消耗大量芯液液体和较多外凝固浴介质，后处理过程中需要排出芯液，产生较多废液，不利于实现环保要求，成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种中空纤维分离膜及其制备方法，有效解决了中空纤维分离膜制备过程中使用液体芯液带来萃取难度加大问题，使用气体芯液有效控制了膜丝均匀性。

为此，本发明第一方面提供了一种中空纤维分离膜的制备方法，包括：

步骤A，提供铸膜液；

步骤B，采用气体作为内凝固介质将所述铸膜液通过喷丝头喷出，以得到中空纤维膜丝；

步骤C，将所述中空纤维膜丝经过空气浴后引入装有第一外凝固介质的冷却装置中进行初步固化；

步骤D，将初步固化后的中空纤维膜丝引入到第二外凝固介质的凝固浴中进行进一步固化。

根据本发明的优选实施方式，所述内凝固介质选自空气、氮气和氩气中的一种或多种。

根据本发明的优选实施方式，所述第一外凝固介质和第二外凝固介质相同或不同，选自水、液体石蜡、豆油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂、二苯醚、棕榈蜡、牛脂胺、乙酰柠檬酸三丁酯、三乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、柠檬酸三丁酯、碳酸丙烯酯、己二酸二辛酯、己二酸二异辛酯、蓖麻油、碳酸二苯酯、丙三醇、二苯甲酮、聚乙二醇和1,2-丙二醇中的一种或多种。

根据本发明的优选实施方式，所述冷却装置由容器和位于所述容器内的中央通道，所述冷却装置位于凝固浴上方；优选的，所述冷却装置中流动的所述外凝固介质从所述凝固浴中进入所述冷却装置，再从所述冷却装置中通过所述中央通道进入凝固浴。