[发明专利]一种中空纤维纳滤膜的制备方法及中空纤维纳滤膜

说明书

本发明提供了一种中空纤维纳滤膜的制备方法，包括将中空纤维超滤基膜依次浸泡于多元酰氯有机溶液A、多元胺水溶液及多元酰氯有机溶液B。本发明所述的制备方法得到的中空纤维纳滤膜具有良好的水通量和脱盐率及优异的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种中空纤维纳滤膜的制备方法及中空纤维纳滤膜。

背景技术

当前，高性能纳滤透膜朝着低压大通量和抗污染方向发展，研究表明这些性能与膜元件内部膜填充面积以及进水流道开放性紧密相关。主流膜元件采用卷式构型(在平板基膜表面通过界面聚合反应复合一层超薄分离层，再将膜片卷制成膜组件)，该构型在内部空间设计和流道分布上存在局限性，容易导致：1)因元件内部的隔网、集水管等部件占用空间，限制膜填充面积，产水通量很难再提高，只能通过提高压力补偿，增加运行能耗；2)膜间的隔网阻碍流体流动，影响流道开放性，长期运行时造成膜污染，引起的膜性能不可逆衰减问题。鉴于当前卷式膜产品性能已接近极限，只有通过膜材料与元件构型的突破创新，才能开发出兼具超低压、高通量和良好抗污染性的纳滤膜。

中空纤维膜元件是由大量具有分离性能的中空状细纤维丝组装而成，相较于传统卷式构型，中空纤维构型的优势主要体现在：1)无需外加支撑隔网的自支撑膜结构，最大限度提高膜填充面积(比同体积卷式膜高50％～80％)，低压下水通量明显提高；2)中空纤维膜进水流道更加开放，污染物容易随浓水一同排出，抗污染性明显强化。由于中空纤维膜高填充率和开放流道结构优势恰好满足当前纳滤膜高通量、抗污染的性能发展需求，已成为膜技术重要的发展方向之一。

虽然中空纤维形式的分离膜具有以上优点，但长期运行后分离层与中空纤维基膜容易发生分离，这是由于基膜与分离层的界面弧度很大，应力没有得到释放，而传统界面聚合制膜法通过弱物理作用将分离层锚钉在基膜表面，二者的结合力不足，导致分离层易于从基膜脱落。

发明内容

本公开的一个实施例提供一种中空纤维纳滤膜的制备方法，包括将中空纤维超滤基膜依次浸泡于多元酰氯有机溶液A、多元胺水溶液及多元酰氯有机溶液B。本发明所述的制备方法得到的中空纤维纳滤膜具有良好的水通量和脱盐率及优异的稳定性。

本发明中，多元胺水溶液向多元酰氯有机溶液A或多元酰氯有机溶液B中扩散的速度远远大于多元酰氯有机溶液A或多元酰氯有机溶液B向多元胺水溶液扩散的速度，因此，本发明中发生的界面聚合反应主要发生在多元酰氯有机溶液A或多元酰氯有机溶液B区域。

本发明利用非传统的工艺，先将中空纤维超滤基膜浸泡于多元酰氯有机溶液A中使中空纤维超滤基膜的微孔中浸入多元酰氯有机溶液A；然后将上述微孔中浸有多元酰氯有机溶液A的中空纤维超滤基膜浸泡于多元胺水溶液中，利用水相溶液中的单体总是主动向有机溶液中扩散的特点，多元胺水溶液会扩散浸入中空纤维超滤基膜的微孔中，并在中空纤维超滤基膜微孔中与多元酰氯有机溶液A发生酰胺化反应得到一层中间层；然后，将得到有中间层的中空纤维超滤基膜浸泡于多元酰氯有机溶液B中，中间层中剩余未反应的多元胺和多元酰氯有机溶液B发生酰胺化反应得到纳滤分离层。本发明得到的中间层不仅深入基膜的内部(即中空纤维超滤基膜微孔中)，而且非常薄，显著加强后续形成的纳滤分离层与中空纤维超滤基膜的结合力。同时，本发明所述的中间层和纳滤分离层的组分是一致的，解决了中间层和纳滤分离层不相容的问题。

作为一种实施方式，所述多元酰氯有机溶液A中多元酰氯的质量百分含量低于多元酰氯有机溶液B中多元酰氯的质量百分含量。

本发明中，若多元酰氯有机溶液A中多元酰氯的质量百分含量高于多元酰氯有机溶液B，过量的多元酰氯有机溶液A中的酰氯单体进入基膜的微孔中，会部分堵塞中空纤维超滤基膜的膜孔，降低得到的中空纤维纳滤膜的水通量。所以，本发明优选多元酰氯有机溶液B中多元酰氯的质量百分含量高于多元酰氯有机溶液A中多元酰氯的质量百分含量。