專利名稱：利用纖維素基樹脂的水處理用中空纖維膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中空纖維膜的制備方法，并且更具體地，涉及水處理用中空纖維膜的制備方法。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，中空纖維膜指厚度大約2mm且中間空心的纖維形式的膜，并且具有通過其膜壁選擇性地濾出特定物質(zhì)的特性。有利的是，這種中空纖維膜在單位體積的高膜表面積方面比其它類型的膜更為有利，并由此在寬泛的應(yīng)用范圍中使用，如水凈化、污水/廢水處理、血液透析以及所有種類的工業(yè)用途。中空纖維膜的常規(guī)制備方法包括:利用基于溶劑和非溶劑的擴(kuò)散速率的相轉(zhuǎn)化工序的擴(kuò)散致相分離(DIPS)方法(參考日本專利特開平7-173323號(hào)公報(bào)和特開平1-22003號(hào)公報(bào))， 或利用熱交換和相分離技術(shù)來(lái)將聚合物加熱至超過其熔化溫度的溫度并且由熔融態(tài)聚合物來(lái)制備膜的熱致相分離(TIPS)方法(參考日本特許2899903號(hào)公報(bào))。然而,每一種制備方法都具有如下所述的利弊，并由此不利的是無(wú)法單獨(dú)使用。例如，通過相轉(zhuǎn)化工序形成膜的方法的有利之處是，簡(jiǎn)單控制膜表面上的孔徑和孔分布并且容易形成膜，而弊處是，膜形成溶液難以通過在規(guī)定溶劑中增加聚合物的含量來(lái)制備，從而在獲取更高抗斷強(qiáng)度或更高抗張強(qiáng)度的中空纖維膜方面具有難度。而且，用于利用相分離工序來(lái)制備中空纖維膜的方法的有利之處在于，膜形成溶液可以在高溫下制備，使得可以在溶劑中溶解更高含量的聚合物，并由此獲取具有比相轉(zhuǎn)化工序情況下更高強(qiáng)度的膜。利用相分離工序的制備方法還面臨關(guān)于低滲透流量和難于控制膜表面上的孔徑和孔分布的某些問題。相分離工序的另一缺點(diǎn)是復(fù)雜的制備工序和較差的重復(fù)性。常規(guī)地講，為了改變膜表面的特性，已經(jīng)在形成中空纖維膜時(shí)使用了雙頭噴嘴，或者使用了在分離膜上涂敷具有不同特性的聚合物的涂覆技術(shù)。然而，使用雙頭噴嘴的必要條件是，用作支承體的聚合物與要涂覆在支承聚合物上的聚合物之間存在相關(guān)性。如果這兩種聚合物之間既不存在相互作用，也不存在物理或化學(xué)相關(guān)性，則這兩種聚合物易于彼此分離。這導(dǎo)致針對(duì)分離膜的致命后果，使得中空纖維膜無(wú)法用作分離膜。利用雙頭噴嘴的這種分離方法導(dǎo)致難于控制膜厚度并且花費(fèi)太多時(shí)間。對(duì)于涂覆具有不同特性的兩種聚合物的技術(shù)來(lái)說(shuō)，必須向支承體提供足夠強(qiáng)度并且保證足夠高的滲透流量。更不利的是，這種制備方法涉及及其復(fù)雜且耗時(shí)的工序，因?yàn)樾枰獔?zhí)行多步過程來(lái)制備分離膜。而且，可能采用后處理工序，以便改變所制備分離膜的特性或貯藏分離膜。在后處理工序中，使分離膜在預(yù)定溫度下經(jīng)受預(yù)定時(shí)長(zhǎng)的熱處理或熱水處理，然后利用濕潤(rùn)劑或儲(chǔ)液貯藏。必須執(zhí)行這個(gè)工序，直到完成分離膜模塊為止。然而，該處理需要太多時(shí)間來(lái)完成，從而被認(rèn)為僅當(dāng)提供有許多設(shè)施時(shí)方可實(shí)行。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種利用纖維素基樹脂制備水處理用中空纖維膜的方法，以便克服或改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)問題，并且通過新方法來(lái)解決這些問題。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種利用纖維素基樹脂的水處理用中空纖維膜的制備方法，該方法包括以下步驟:制備紡絲組合物，該紡絲組合物包括纖維素基樹脂、不良溶劑、增塑劑以及有機(jī)溶劑；并且將所述紡絲組合物吐出(spin)至非溶劑中，以形成中空纖維膜。在這點(diǎn)上，所述纖維素基樹脂可以包括選自由纖維素乙酸酯、纖維素三乙酸酯，以及纖維素丁酸酯組成的組中的至少一種。所述不良溶劑優(yōu)選為乙二醇單己醚，且所述增塑劑是乙二醇。所述有機(jī)溶劑是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，且所述非溶劑更優(yōu)選為水。優(yōu)選的是,所述紡絲組合物包括30重量％ 40重量％的所述纖維素基樹脂、5重量％ 15重量％的所述不良溶劑、5重量％ 15重量％的所述增塑劑，以及余量的所述有機(jī)溶劑。

所述紡絲組合物可以包括40重量％ 50重量％的所述有機(jī)溶劑。本發(fā)明還可以包括對(duì)所述中空纖維膜進(jìn)行熱水處理。本發(fā)明還可以包括將所述中空纖維膜浸入堿溶液或酸溶液中，以進(jìn)行表面改性。在這點(diǎn)上，所述堿溶液或酸溶液優(yōu)選地具有范圍為IOOOppm 8000ppm的濃度。本發(fā)明還可以包括將經(jīng)表面改性的所述中空纖維膜浸入甘油溶液或聚乙烯醇(PVA)溶液中。本發(fā)明還可以包括將經(jīng)表面改性的所述中空纖維膜浸入混合溶液中，該混合溶液包括選自由甘油、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PE0)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)以及聚丙烯酸(PAA)組成的組中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供了一種水處理用中空纖維膜，該中空纖維膜包括基于纖維素基樹脂的中空纖維。 這些實(shí)施方式的其它具體內(nèi)容包括在下面的詳細(xì)描述和附圖中。有利效果本發(fā)明的中空纖維膜的特征在于，因使用具有耐氯性的纖維素基樹脂而使其耐氯性較高，這種耐氯性無(wú)法利用商業(yè)可獲的如聚偏二氟乙烯、聚砜或聚酰胺膜等常規(guī)膜來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，該中空纖維膜具有堅(jiān)固的支承層，從而表現(xiàn)出良好的抗張強(qiáng)度。而且，該中空纖維膜易于通過表面改性進(jìn)行親水化或疏水化處理的影響，并且能夠通過后處理控制孔徑。因此，本發(fā)明克服了中空纖維膜的常規(guī)制備方法的缺陷，并由此提供了一種用于納米過濾(NF)或反滲透(RO)的水處理用中空纖維膜，其容易增強(qiáng)水處理用分離膜的特性，并且以低成本保證高重復(fù)性和高效率。如通過本發(fā)明制備的具有耐氯性的纖維素基NF或RO中空纖維膜具有足夠的高強(qiáng)度從而即使在苛刻環(huán)境條件下也可容易實(shí)行，并且在高滲透流量下保證高脫鹽率，因而可以將其用于寬泛的應(yīng)用范圍中。而且，控制粒徑和分布的容易性使其可以更方便地制備實(shí)用的水處理用中空纖維膜。而且，制備該中空纖維膜可在不需要任何特殊設(shè)備的情況下實(shí)行，以降低生產(chǎn)成本并且確保一致的膜性能，從而提供具有穩(wěn)定性有保證的處理性能的膜。


圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的、利用纖維素基樹脂制備水處理用中空纖維膜的方法的流程圖。圖2是示出在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中制備的中空纖維膜的橫截面的SEM圖像。圖3是示出在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中制備的中空纖維膜的表面的SEM圖像。
具體實(shí)施例方式雖然本發(fā)明的示例性實(shí)施方式可進(jìn)行各種修改例和另選形式，但對(duì)其具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)明白，不是旨在將本發(fā)明的示例性實(shí)施方式限制成所公開的特定形式，而相反，本發(fā)明的示例性實(shí)施方式要覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改例、等同物和另選例。在本發(fā)明的說(shuō)明中，在認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)的詳細(xì)描述會(huì)不必要地掩蓋本發(fā)明的要點(diǎn)時(shí)可以省略現(xiàn)有技術(shù)的詳細(xì)描述。本文使用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述特定實(shí)施方式的目的，而不是旨在對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行限制。如在此使用的，單數(shù)形式“一”、以及“該/所述”同樣旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外進(jìn)行了明確指示。還應(yīng)明白，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和/或“具有”當(dāng)在此使用時(shí)，指定存在申明的特征、整數(shù)、步驟、操作、部件和/或組件，而非排除存在或增加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、部件、組件和/或其組合。雖然包括諸如“第一”和“第二”這樣的序數(shù)的術(shù)語(yǔ)可以被用于描述各種組件，但這種組件不限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅被用于區(qū)別一個(gè)組件與其它組件的目的。圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的中空纖維膜的制備方法的流程圖。下面，參照?qǐng)D1，對(duì)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的中空纖維膜的制備方法進(jìn)行描述。本發(fā)明的特征在于，利用具有高耐氯性的纖維素基樹脂來(lái)制備中空纖維形式的膜，并且為此，在纖維素基樹 脂中制備紡絲組合物，該紡絲組合物包括不良溶劑、增塑劑以及有機(jī)溶劑。首先，本發(fā)明包括:制備紡絲組合物，該紡絲組合物包含纖維素基樹脂、不良溶劑、增塑劑以及有機(jī)溶劑(在SlO中)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該纖維素基樹脂基本上具有高耐氯性。該特別優(yōu)選的纖維素基樹脂表現(xiàn)出高耐氯性。例如，該纖維素基樹脂可以是纖維素酯基材料。更具體地說(shuō)，纖維素基樹脂可以包括選自纖維素乙酸酯、纖維素三乙酸酯或纖維素丁酸酯中的至少一種。由聚酰胺基樹脂構(gòu)成的傳統(tǒng)反滲透膜必須通過支承體上的界面聚合來(lái)制備，因而難以制成中空纖維的形式。為克服這個(gè)問題，本發(fā)明使用具有耐氯性特性的纖維素基樹脂，并且在纖維素基樹脂中添加不良溶劑、增塑劑以及有機(jī)溶劑，來(lái)制備紡絲組合物，并由此利用纖維素基材料來(lái)形成中空纖維形式的膜。與聚酰胺基反滲透膜相比，纖維素基樹脂分離膜(即反滲透膜)不利的是具有較低的單位面積滲透流量，但在采用中空纖維而非平面膜的形式制備時(shí)其橫截面積可以具有較大的增加，從而保證足夠高的流動(dòng)水平。該不良溶劑不溶解聚合物，而是用來(lái)增強(qiáng)中空纖維膜的特性，并且在形成中空纖維膜時(shí)，在成型工序期間保持聚合物的最佳粘度，使得該聚合物容易成型為中空纖維形式。例如，該不良溶劑可以包括:烷基酮、酯、乙二醇酯或具有中等鏈長(zhǎng)的有機(jī)碳酸脂，如環(huán)己酮、異佛爾酮、Y-丁內(nèi)酯、甲基異戊基酮、鄰苯二甲酸二甲酯、丙二醇甲醚、碳酸丙烯酯、雙丙酮醇或三乙酸甘油酯，它們可以單獨(dú)使用或者作為混合物使用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該不良溶劑優(yōu)選為酯，更優(yōu)選為乙二醇單己醚，即正己基卡必醇。增塑劑要解決紡絲組合物的下述問題，即更高的聚合物含量導(dǎo)致聚合物間粘度增力口，并由此使聚合物凝聚，這使得難以將聚合物形成為中空纖維。添加增塑劑還為了防止紡絲組合物凝固，因?yàn)榧徑z組合物對(duì)空氣或微量的水敏感，并且易受相分離影響。例如，增塑劑可以包括:乙二醇(EG)、聚乙二醇(PEG)、鄰苯二甲酸二辛酯(D0P)、己二酸二辛酯(D0A)、磷酸三甲苯酯(TCP)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等，它們可以單獨(dú)使用或者作為混合物使用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，增塑劑優(yōu)選為二醇，其有益于確保聚合物溶液的成形性和粘度的穩(wěn)定性。該有機(jī)溶劑具有溶解纖維素基樹脂的功能。例如，該有機(jī)溶劑可以包括N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)和二甲亞砜(DMSO)等。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該有機(jī)溶劑優(yōu)選為N-甲基-2-吡咯烷酮。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，該紡絲組合物優(yōu)選地包括大約30重量％ 40重量％的纖維素基樹脂、大約5重量％ 15重量％的不良溶劑、大約5重量％ 15重量％的增塑齊U，以及余量 的所述有機(jī)溶劑。更優(yōu)選的是，該紡絲組合物包括40重量％ 50重量％的有機(jī)溶劑。如可以在后述實(shí)施例中看出，當(dāng)該紡絲組合物包括處于上述限定含量范圍內(nèi)的各個(gè)成分時(shí)，該中空纖維膜具有優(yōu)異的滲透流量、脫鹽率以及抗張強(qiáng)度。為制備該紡絲組合物，由纖維素樹脂、有機(jī)溶劑、不良溶劑和增塑劑制成混合物，并接著在充滿諸如氮?dú)獾榷栊詺怏w的反應(yīng)器中攪動(dòng)達(dá)預(yù)定時(shí)長(zhǎng)。該攪動(dòng)工序可以在例如80°C 200°C范圍的高溫下執(zhí)行。隨后，將該紡絲組合物在相同溫度和氣氛條件下轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定化槽中，并且貯藏達(dá)預(yù)定時(shí)長(zhǎng)以穩(wěn)定化。這樣獲得的紡絲溶液在25°C可以具有IOOcps 50，OOOcps的粘度。在使用之前，控制該紡絲溶液的粘度，以便該紡絲溶液根據(jù)使用其的處理類型而具有適當(dāng)?shù)哪ぬ匦?。其次，將該紡絲組合物吐出在非溶劑(S卩，凝固用溶液)中，以形成中空纖維膜(在S20 中)。該紡絲工序可以采用常規(guī)紡絲裝置。更具體地說(shuō)，將紡絲組合物從紡絲溶液噴嘴的出口排出到空氣中，以導(dǎo)致在中心形成空腔，并且供給到包含凝固溶液的凝固浴中，因而，紡絲溶液快速凝固，以完成具有空腔的中空纖維膜。按這種方式，從噴絲頭排出的聚合物樹脂溶液在依次穿過氣隙和凝固溶液的同時(shí)發(fā)生固化。該氣隙主要是空氣層或惰性氣體層，并且其長(zhǎng)度可以處于0.1cm 15cm的范圍中。用于相變的非溶劑可以包括純水，純水與預(yù)定部分的溶劑、二醇或醇的混合物。例如，非溶劑可以包括:乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、甘油、戊醇、苯胺、甲苯、二甲苯、苯甲醇、水、I，3- 丁二醇、2，3- 丁二醇、I，4- 丁二醇、環(huán)己醇、I，4- 二噁烷、乙醇、乙二醇二乙酸酯、乙二醇二乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇單芐醚、乙二醇單丁基醚、乙二醇單乙基醚(、乙二醇單甲醚、乙二醇單苯醚、乙二醇單己醚，以及月桂醇，它們可以單獨(dú)使用或者作為混合物使用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，非溶劑優(yōu)選為普遍可得且不昂貴的純水，并且有助于減少環(huán)境污染。
為去除剩余的溶劑和非溶劑，通過上述工序制備的中空纖維膜優(yōu)選地在加熱至水的沸點(diǎn)溫度以下的水槽中進(jìn)行熱水處理，直到在中空纖維膜的表面上沒有溶劑痕跡(smell)為止(在S30中)。通常，熱水處理時(shí)間適宜為6小時(shí)以上。在熱水處理之后，為了進(jìn)行表面改性，將纖維素基中空纖維膜更優(yōu)選地浸入具有預(yù)定濃度的酸溶液或堿溶液中(在S40中)。該酸溶液或堿溶液具有范圍優(yōu)選為IOOOppm 8000ppm的濃度，更優(yōu)選為3000ppm 7000ppm,最優(yōu)選為大約5000ppm。在所限定濃度范圍之外,如在后述實(shí)施例中所示，脫鹽率和抗張強(qiáng)度趨于劣化。例如，該酸溶液或堿溶液可以是NaOH或HCl溶液，并且可以將中空纖維膜浸入該溶液中達(dá)0.5小時(shí) 24小時(shí)。隨后，該中空纖維膜可以利用甘油或聚乙烯醇(PVA)處理(在S50中)。更具體地，甘油處理可以單獨(dú)使用甘油或者與另一成分組合使用。在這點(diǎn)上，要與甘油混合的化合物可以包括:丙二醇、乙酸甘油(glycerin acetate)、糖醇(例如，山梨糖醇、木糖醇或麥芽糖醇等)、聚葡萄糖、皂樹皮提取物、乳酸、脲、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PE0)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)和聚丙烯酸(PAA)等。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該混合溶液可以是甘油(80重量％ 100重量％)和聚乙烯醇(PVA)的水溶液(0 20重量％)的混合溶液；或者甘油(80重量％ 100重量％)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的水溶液(0 20重量％)的混合溶液。在室溫 100°C的溫度下浸入該混合溶液達(dá)0.1小時(shí) 24小時(shí)之后，該中空纖維膜更優(yōu)選地在室溫 100°C的溫度下干燥達(dá)0.1小時(shí) 24小時(shí)。在本發(fā)明另一方面，提供了一種水處理用中空纖維膜，其特征在于，包括基于纖維素樹脂的中空纖維。傳統(tǒng)地，已經(jīng)存在一些水處理用中空纖維膜的商業(yè)化實(shí)例。特別地，利用纖維素基樹脂作為基本材料(base)的這種中空纖維膜從未被提出。優(yōu)選的是，這種水處理用中空纖維膜通過上述制備方法來(lái)制備。
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優(yōu)選的是，如在后述實(shí)施例中可見，該中空纖維具有范圍為0.1iim IOiim的直徑。在該水處理用中空纖維膜中，可以將多個(gè)中空纖維密排為具有空腔的筒狀束。更優(yōu)選地，這種中空纖維筒狀束可以具有0.1mm 5.0mm的外徑和0.08mm 4.8mm的內(nèi)徑。而且，本發(fā)明可以是這樣的水處理用中空纖維膜，即其具有ION以上的抗張強(qiáng)度、lL/m2hr (3kgf/cm2)以上的純水滲透流量，以及對(duì)MgSO4為50%以上的脫鹽率。根據(jù)本發(fā)明，可以克服中空纖維膜的常規(guī)制備方法的問題，并由此提供一種用于納米級(jí)過濾(NF)或反滲透(RO)的水處理用中空纖維膜，其容易增強(qiáng)水處理用分離膜的特性,并且以低成本保證高重復(fù)性和高效率。實(shí)施例下面，參考具體實(shí)施例和比較例，描述根據(jù)本發(fā)明的水處理用中空纖維膜的制備方法。實(shí)施例1利用35重量％的纖維素基聚合物、作為有機(jī)溶劑的45重量％的N-甲基_2_吡咯烷酮(NMP)、作為不良溶劑的10重量％的二乙二醇單己醚(己基卡必醇，HC)以及作為增塑劑的10重量％的乙二醇來(lái)制成混合物。在180°C下，在充滿氮?dú)獾姆磻?yīng)器中攪動(dòng)12小時(shí)之后，在相同條件下，將該混合物轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定化槽中并且進(jìn)行穩(wěn)定化達(dá)12小時(shí)，以制備紡絲組合物。隨后，將該紡絲組合物通過噴嘴排出并且形成中空纖維，接著將其浸入放置在內(nèi)凝固浴(即相變槽)中的非溶劑中，以完成中空纖維膜。在這點(diǎn)上，該非溶劑是純水，該內(nèi)凝固浴的定量泵送速率為4.5ml/分鐘，并且溫度為25°C。為轉(zhuǎn)移該紡絲溶液，確定排出壓力，以將反應(yīng)器中的氮?dú)鈮毫υO(shè)置為5kgf/cm2或更高，同時(shí)將溶液轉(zhuǎn)移泵送速率設(shè)置成30rpm，并且噴嘴與相變槽的非溶劑之間的距離固定為10cm。實(shí)施例2將實(shí)施例1中制備的中空纖維膜在室溫下浸入具有5000ppm濃度的NaOH水溶液中達(dá)12小時(shí)，以獲取表面改性。實(shí)施例3將實(shí)施例2中經(jīng)表面改性的中空纖維膜浸入包含30重量％的甘油的水溶液中達(dá)I小時(shí)，并接著在室溫下干燥達(dá)24小時(shí)，以完成中空纖維膜。實(shí)施例4將實(shí)施例2中經(jīng)表面改性的中空纖維膜浸入包含0.5重量％的聚乙烯醇的水溶液中達(dá)I小時(shí)，并接著在室溫下干燥達(dá)24小時(shí)，以完成中空纖維膜。實(shí)施例5將實(shí)施例2中經(jīng)表面改性的中空纖維膜浸入包含30重量％的甘油的水溶液和包含0.5重量％的聚乙烯醇的水溶液的1:1混合溶液中達(dá)I小時(shí)，并接著在室溫下干燥達(dá)24小時(shí)，以完成中空纖維膜。實(shí)施例6·
將實(shí)施例1中制備的中空纖維膜在室溫下浸入具有10，OOOppm濃度的NaOH水溶液中達(dá)12小時(shí)，以獲取表面改性。實(shí)施例7將實(shí)施例2中經(jīng)表面改性的中空纖維膜浸入包含100重量％的甘油的溶液中達(dá)I小時(shí)，并接著在室溫下干燥達(dá)24小時(shí)，以完成中空纖維膜。實(shí)施例8將實(shí)施例2中經(jīng)表面改性的中空纖維膜浸入包含20重量％的聚乙烯醇的水溶液中達(dá)I小時(shí)，并接著在室溫下干燥達(dá)24小時(shí)，以完成中空纖維膜。比較例I以與實(shí)施例1中描述相同的方式進(jìn)行制備過程，不同之處在于利用包含35重量％的纖維素基聚合物和65重量％的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的紡絲組合物來(lái)制備中空纖維膜。比較例2以與實(shí)施例1中描述相同的方式進(jìn)行制備過程，不同之處在于利用包含35重量％的纖維素基聚合物、55重量％的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和10重量％的二乙二醇單己醚(己基卡必醇，HC)的紡絲組合物來(lái)制備中空纖維膜。比較例3以與實(shí)施例1中描述相同的方式進(jìn)行制備過程，不同之處在于利用包含35重量％的纖維素基聚合物、55重量％的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和10重量％的乙二醇的紡絲組合物來(lái)制備中空纖維膜。圖2是示出通過本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式(實(shí)施例1)制備的中空纖維膜的橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM，Hitachi S-2140)圖像，而圖3是示出通過本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式(實(shí)施例I)制備的中空纖維膜的表面的SEM圖像。如可以從該圖示看出，如通過上述制備方法制備的本發(fā)明的水處理用中空纖維膜包括由纖維素基樹脂構(gòu)成的中空纖維。該中空纖維具有范圍為0.1 10 的直徑。如圖2所示，將多個(gè)中空纖維密排為具有空腔的筒狀束。這種筒狀束具有0.1mm 5.0mm的外徑和0.08mm 4.8mm的內(nèi)徑。換句話說(shuō),將多個(gè)中空纖維密排構(gòu)成如圖2所示的筒狀束，由此，完成根據(jù)本發(fā)明的水處理用中空纖維膜。因此，根據(jù)本發(fā)明的水處理用中空纖維膜的橫截面包括如圖2所示的具有空腔的筒狀束，并且采取所謂的“海綿”結(jié)構(gòu)的形狀。另外，利用微力測(cè)試儀，對(duì)在實(shí)施例1 8和比較例1、2和3中得到的中空纖維膜進(jìn)行抗張強(qiáng)度的測(cè)量。為確定水滲透流量(3kgf/cm2，IL/分鐘純水)和脫鹽率(MgSO4,250ppm)，制備并測(cè)試具有預(yù)定長(zhǎng)度和預(yù)定股數(shù)的中空纖維膜的加壓模塊。所測(cè)量的特性呈現(xiàn)在下表I中。[表 I]

權(quán)利要求
1.一種利用纖維素基樹脂的水處理用中空纖維膜的制備方法，該制備方法包括以下步驟: 制備紡絲組合物，所述紡絲組合物包括纖維素基樹脂、不良溶劑、增塑劑和有機(jī)溶劑；以及 將所述紡絲組合物吐出至非溶劑，以形成中空纖維膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述纖維素基樹脂包括選自由纖維素乙酸酯、纖維素三乙酸酯和纖維素丁酸酯組成的組中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述不良溶劑是乙二醇單己醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述增塑劑是乙二醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述有機(jī)溶劑是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述非溶劑是水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述紡絲組合物包括30重量％ 40重量％的所述纖維素基樹脂、5重量％ 15重量％的所述不良溶劑、5重量％ 15重量％的所述增塑劑，以及余量的所述有機(jī)溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，所述紡絲組合物包括40重量％ 50重量％的所述有機(jī)溶劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述制備方法還包括以下步驟: 對(duì)所述中空纖維膜進(jìn)行熱水處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述制備方法還包括以下步驟: 將所述中空纖維膜浸入堿溶液或酸溶液中，以進(jìn)行表面改性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，所述堿溶液或酸溶液具有范圍為IOOOppm 8000ppm 的濃度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，所述制備方法還包括以下步驟: 將經(jīng)表面改性的所述中空纖維膜浸入甘油溶液或聚乙烯醇(PVA)溶液中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，所述制備方法還包括以下步驟: 將經(jīng)表面改性的所述中空纖維膜浸入混合溶液中，所述混合溶液包括選自由甘油、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)和聚丙烯酸(PAA)組成的組中的至少一種。
14.一種水處理用中空纖維膜，所述中空纖維膜包括基于纖維素基樹脂的中空纖維。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的中空纖維膜，其中，所述中空纖維具有范圍為0.1 IOiim的直徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的中空纖維膜，其中，將多個(gè)所述中空纖維密排形成具有空腔的筒狀束。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的中空纖維膜，其中，所述筒狀束具有0.1mm 5.0mm的外徑和0.08mm 4.8mm的內(nèi)徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的中空纖維膜，其中，所述中空纖維膜具有ION以上的抗張強(qiáng)度、lL/m2hr (3kgf/cm2)以上的純水滲透流量、以及對(duì)MgSO4為50%以上的脫鹽率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水處理用中空纖維膜的制備方法，其中，該中空纖維膜通過以下步驟來(lái)制備制備紡絲組合物，該紡絲組合物包括纖維素基樹脂、不良溶劑、增塑劑以及有機(jī)溶劑；并且將所述紡絲組合物吐出至非溶劑中。本發(fā)明克服了中空纖維膜的常規(guī)制備方法的缺陷，即能夠容易地增加水處理用分離器的物理特性，顯示出容易的重復(fù)性，并能夠提供一種用于納米級(jí)過濾(NF)和反滲透(RO)的水處理用空纖維膜，其能夠以低成本獲取高效率。
文檔編號(hào)B01D71/16GK103237594SQ201180058250
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者李昌鎬, 金玟廷, 吳晛煥, 樸柱榮, 李秀珉 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社