[发明专利]一种中空纤维纳滤膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种抑制分离层缺陷产生的方法，即降低界面聚合反应时有机相的温度，从而抑制界面聚合反应的速率，减少分离层生长过程中的缺陷。并通过向水相溶液中添加尿素降低水的冰点，防止水相溶液接触有机相时发生结冰从而影响水相和有机相界面发生的生成分离层的聚合反应，最终在中空纤维膜表面生成均匀有序的分离层，从而提高中空纤维纳滤膜的分离选择性。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种中空纤维纳滤膜的制备方法。

背景技术

纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的膜分离过程，具有操作压力低、分离效率高、设备投资和运行成本少的优点。目前被广泛地应用在生活用水供给(水的纯化与硬水软化等)、污水处理(印染废水、造纸废水及垃圾渗透液等)、制药(氨基酸的提取、功能糖的分离生产和生物发酵类制药的提取等)和食品(乳品加工、制糖业和果汁饮料的生产等)等行业，具有广阔的应用前景。

当前商用纳滤膜通常采用界面聚合法制备，即在平板式超滤膜表面复合一层选择性分离层(多为聚酰胺材料)，再卷制成膜元件，一般称为平板卷式纳滤膜。类似的，中空纤维膜表面也能进行聚酰胺分离层的聚合，而且中空纤维纳滤膜属于自支撑结构，没有支撑器件占用膜元件内部空间，且纤维可以做到很细，膜丝的填充密度很高，产水效率相比于平板卷式膜有明显提高。此外，中空纤维结构对压力的耐受性好，可以经受较强的冲击清洗，抗污染能力更佳。

虽然中空纤维形式的纳滤膜具有以上多种优点，但目前几乎没有成熟的中空纤维纳滤膜产品，其中一个重要的技术难点是，分离层在中空纤维膜的弧形界面上聚合生长时容易产生缺陷，而且界面聚合反应速度极快(通常在10-60s内完成)，缺乏有效方法控制缺陷的形成过程，这严重影响了中空纤维纳滤膜的分离选择性。综上所述，迫切需要开发一种新方法，能够克服分离层生长过程中产生缺陷的问题，从而开发出高性能的中空纤维纳滤膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制分离层缺陷产生的方法，从而提高中空纤维纳滤膜的分离选择性。

为实现本发明目的所采用的技术方案是：

1.一种中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将尿素、多元胺单体与去离子水混合，得到水相溶液；将多元酰氯单体与有机溶剂混合得到混合溶液，控制混合溶液的温度在-10～5℃；

(2)提供一种基膜，将所述基膜浸入水相溶液中，后取出并去除多余水分；

(3)将步骤(2)得到的基膜浸入低温的混合溶液中，后取出并干燥，得到中空纤维纳滤膜。

作为一种实施方式，所述中空纤维纳滤膜由基膜和分离层组成。所述分离层由多元胺单体和多元酰氯单体经界面聚合反应形成并包覆于基膜表面。

作为一种实施方式，所述多元胺单体选自哌嗪、间苯二胺、对苯二胺和乙二胺中至少一种。

作为一种实施方式，所述多元酰氯单体选自均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯中至少一种。

作为一种实施方式，所述有机溶剂选自戊烷，己烷，环己烷和庚烷中至少一种。

作为一种实施方式，所述步骤1)水相溶液中尿素的含量为0.1～10％(w/v)，多元胺单体的含量为0.2～2％(w/v)。作为一种实施方式，所述步骤1)水相溶液中尿素的含量为1～5％(w/v)，多元胺单体的含量为0.4～1.5％(w/v)。

本发明中通过在水相溶液中添加尿素，可以有效解决基膜表面的水相在接触低温有机相时结冰从而导致水相中多元胺无法扩散到有机相中与多元酰氯发生界面聚合反应的问题，利用尿素在低温下有效破坏水相中氢键的性质，可以降低水的冰点。本发明中含有尿素和多元胺的水溶液为水相，含有多元酰氯的混合溶液为有机相。