[发明专利]制备中空纤维膜的方法

说明书

本发明提供制备中空纤维膜的方法，其从提高膜内表面孔间的贯通性考虑，可在一定程度上降低添加剂的含量，从而降低废液的产生量。所述方法包括的步骤为：制备铸膜液；制备芯液；将芯液起泡，然后供至喷丝头，将铸膜液经过滤器后由喷丝头挤出形成初生纤维，同时喷丝头中心接入芯液；初生纤维通过一段空气程后在凝固浴中成型，通过含超声振动装置的凝固浴，通过超声振动以使含气泡的芯液在初生纤维内部发生聚并和破碎，以提高膜丝内表面疏松性进而传导至膜壁中；以及将成型后的纤维通过漂洗槽后，经卷绕机收丝。

技术领域

本发明涉及制备中空纤维膜的方法。

背景技术

膜分离技术以其低能耗、无相变和高分离效率等优点，已成为解决水资源、能源和环境等领域的共性技术之一，在提倡节能减排的今天，膜分离技术在人民日常工作和生活中已体现出其极大的优势。为此，多国政府将膜技术作为21世纪的重要高新研发技术。水处理膜技术可以大幅降低制水成本保障水安全，同时实现市政污水回用保障环境可持续发展。

超滤膜作为水处理膜材料的重要组成部分，在污水综合治理、废水资源化等方面体现其特有的分离优势而得到广泛的应用。由于现有的高分子膜材料如聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈等等多为疏水性材料，一方面该膜材料所得超滤膜在工业废水应用中较为稳定，另一方面也使得水分子透过膜内阻力增大，所得膜产品的通量相对较低。

对于中空纤维膜而言，目前产业化的制备方法主要是热致相分离法和非溶剂相转化法以及二者之间存在的一些其他方法，但总体原理目前还是基于二者的基础。热致相分离法由于采用稀释剂体系的高温溶解低温分相的原理，因此所得膜的整体拉伸强度较高，但所得膜表面孔径较大，膜通量远高于非溶剂相转化法。CN106582323A通过调整二元混合稀释剂体系的变化，得到支撑层为球粒结构，内外皮层多孔的结构，显著了提高了中空纤维膜的通量，可达1000LMH以上。但是该法对于制造设备及温度区间的调控精密度较高，多且大的表面膜孔对于污水的实际适应性还是存在一定的问题。而对于非溶剂相转化法成膜来说，对于疏水的成膜原料，增加膜通量的方法主要也是通过共混、接枝亲水聚合物等手段，对膜本体或表面结构进行改进降低表面能，以期提高膜丝的通量。CN108579473B提供了一种改性中空膜，通过共混无机纳米粒子以及降解壳聚糖的方法，不但提高了膜的水通量，同时还提高了膜对尿素等物质的清除率，该膜具有优异的生物相容性。CN106178974B提供了一种高通量、抗污染膜，其通过接枝的钛酸四丁酯水解得到改性二氧化钛的方式在中空纤维管表面涂层进行迁移，从而使得膜孔更加均匀，通量得到提高。CN 105521715A通过对聚偏氟乙烯接枝聚并烯酰吗啉和阿加曲班共聚物的方法在溶于聚偏氟乙烯铸膜液后纺丝成膜，所得膜通量提高，膜的抗污性和血液相容性也得到提升。

共混的方法可以较好的维持住膜的通量，但一般共混的方法所采用的基膜材质与亲水物质(有机或无机亲水物质)在热力学上相容性不是很高，二者间较难存在化学键的键连，随着膜丝在污水中的运行，后期再化学清洗的过程中较难长期维持。而接枝交联等手段在膜丝成型后又会对基膜已得的性能产生较大的影响，不可避免的产水堵塞原有膜孔通道的问题，尽管其膜表面的亲水性有显著的增加，且二者的键合作用也较大。

此外还有别的一些提高膜通量的方法，如CN 102512987A通过将气体致孔剂共混于铸膜液内，待膜丝成型后，利用内外凝胶浴介质以及化学处理液与气体致孔剂之间从化学反应，对膜进行强化致孔，从而提高膜丝通量。CN 2018126540A公开了一种大通量编织管增强型中空纤维膜及其制备方法，该方法通过对铸膜液进行加压的方法，使得铸膜液中分布微小气泡，在固化成型过程中形成发糕结构的形式，来提高膜丝的通量。但铸膜液中的大量气泡在实际的成型过程中仅通过涂膜厚度的增加并不能完全避免膜表面的缺陷，实际控制较难产业化。相比于接枝的改变膜表面结构，尽管其他方法也都存在自身的问题，但其旨在提高膜内部孔道的贯通性来提升膜通量的方法相对更加有效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备中空纤维膜的方法，其从提高膜内表面孔间的贯通性考虑，可在一定程度上降低添加剂的量，从而降低废液的产生量。