本發(fā)明涉及復(fù)合膜，具體涉及一種復(fù)合中空纖維膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、超濾和微濾膜的孔徑大小和孔的抗變形能力，以及膜的親水性能是水凈化過(guò)程中的重要指標(biāo)。目前常用的膜材料聚偏二氟乙烯(pvdf)在正常的應(yīng)用溫度下是一種疏水性橡膠態(tài)高分子材料，因而孔的大小對(duì)溫度和壓力敏感，水通量隨使用時(shí)間下降。從微觀(guān)結(jié)構(gòu)看，如果分子鏈的運(yùn)動(dòng)能得到約束，上述指標(biāo)就可以得到改善。而無(wú)機(jī)納米顆粒的介入就是限制分子鏈運(yùn)動(dòng)的一種手段，前提是無(wú)機(jī)顆粒必須足夠小，到達(dá)納米級(jí)別，因而可以提供足夠過(guò)多的作用點(diǎn)。這些納米顆粒必須與膜中的至少一種物質(zhì)具有足夠強(qiáng)的相互作用；否則無(wú)機(jī)納米顆粒將因?yàn)樽陨肀砻婺馨l(fā)生自團(tuán)聚，此時(shí)膜的性能不但得不到改善，反而變得更差。

2、由于納米顆粒的團(tuán)聚，而導(dǎo)致膜失去氣體分離功能一直是這一領(lǐng)域的難題。高分子-無(wú)機(jī)納米復(fù)合水處理膜的制備遠(yuǎn)比氣體膜復(fù)雜，因?yàn)檫@類(lèi)復(fù)合型水處理膜制備的化學(xué)環(huán)境更加復(fù)雜。

3、目前通常對(duì)二氧化硅顆粒進(jìn)行預(yù)處理以達(dá)到增強(qiáng)與pvdf的相互作用，但得到的是無(wú)機(jī)物顆粒不能穩(wěn)定分散存在于高分子內(nèi)的復(fù)合膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種復(fù)合中空纖維膜及其制備方法，無(wú)機(jī)物顆粒穩(wěn)定的分散在復(fù)合中空纖維膜上，改善水分離效果。

2、本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合中空纖維膜的制備方法，包括以下步驟：分別獲得第一混合液和第二混合液，其中，所述第一混合液包含二甲基乙酰胺和硅酸乙酯，第二混合液包含二甲基乙酰胺和聚偏氟乙烯，第一混合液或第二混合液還包含聚乙烯基吡咯烷酮；將第一混合液和第二混合液混合，獲得鑄膜液；將所述鑄膜液脫泡后，制成復(fù)合中空纖維膜。

3、優(yōu)選的，所述第一混合液的制備方法包括：

4、在常溫下攪拌加入二甲基乙酰胺、硅酸乙酯和水，攪拌后加入聚乙二醇；

5、第二混合液的制備方法包括：

6、在溫度80℃以下攪拌加入二甲基乙酰胺、聚偏氟乙烯，攪拌至完全溶解。

7、優(yōu)選的，所述鑄膜液中還添加有氨水。

8、優(yōu)選的，第一混合液中各成分的含量為：

9、56-60wt％二甲基乙酰胺、20-27wt％硅酸乙酯、以及10-20wt％聚乙二醇或者聚乙烯基吡咯烷酮；

10、第二混合液中各成分的含量為：

11、70-75wt％二甲基乙酰胺、20-28wt％聚偏氟乙烯、以及5-10wt％聚乙烯基吡咯烷酮。

12、優(yōu)選的，第一混合液制備：在常溫下攪拌加入57.1wt％二甲基乙酰胺，26.2wt％硅酸乙酯，2.6wt％純凈水，攪拌30分鐘后加入14.1wt％聚乙二醇，攪拌2-3小時(shí)；

13、第二混合液制備：在溫度80℃下攪拌加入72.9％二甲基乙酰胺，22.0％聚偏氟乙烯，5.1％聚乙烯基吡咯烷酮，攪拌至聚偏氟乙烯和聚乙烯基吡咯烷酮完全溶解；

14、第一混合液和第二混合液以重量比0.35：1的比例混合，在50-60℃下繼續(xù)攪拌至少4小時(shí)，獲得鑄膜液。

15、優(yōu)選的，第一混合液制備：在常溫下攪拌加入56.6％二甲基乙酰胺，26.4％硅酸乙酯,2.7％純凈水，14.3％聚乙烯基吡咯烷酮，加入鹽酸調(diào)整酸度至ph2.3，攪拌2-3小時(shí)；

16、第二混合液制備：在溫度80℃下攪拌加入70.7％二甲基乙酰胺，21.3％聚偏氟乙烯，8.0％聚乙烯基吡咯烷酮，攪拌至聚偏氟乙烯和聚乙烯基吡咯烷酮完全溶解；

17、第一混合液和第二混合液以重量比0.35：1的比例混合，在50-60℃下繼續(xù)攪拌至少4小時(shí)，獲得鑄膜液；

18、脫泡后，在中空纖維膜紡絲設(shè)備上，將鑄膜液制成帶增強(qiáng)型內(nèi)襯的中空纖維膜。

19、優(yōu)選的，第一混合液制備方法包括：在常溫下攪拌下加入52.4％二甲基乙酰胺，22.0％硅酸乙酯，3.6％純凈水，加入鹽酸調(diào)整至ph?2.5，攪拌1小時(shí)后加入22.0％聚乙烯基吡咯烷酮，攪拌5-6小時(shí)；

20、第二混合液制備方法包括：在溫度為85℃下攪拌加入72.9％二甲基乙酰胺，27.1％聚偏氟乙烯，攪拌至聚偏氟乙烯完全溶解；

21、第一混合液和第二混合液以液重量比0.4的比例混合，攪拌20分鐘后加入0.43％氨水，在80℃下繼續(xù)攪拌至少4小時(shí)，獲得鑄膜液。

22、優(yōu)選的，脫泡條件為：30-80℃脫泡12-36小時(shí)。

23、本發(fā)明還提供一種由上述制備方法所制備的復(fù)合中空纖維膜。

24、優(yōu)選的，復(fù)合中空纖維膜的氧化硅重量百分含量為0-4.85％；拉伸斷裂強(qiáng)度為1.4-2.3n。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：通過(guò)原位形成的硅氧化物與pvp本身特殊官能團(tuán)的相互作用對(duì)pvp的分子鏈運(yùn)動(dòng)施加附加的約束，同時(shí)對(duì)pvdf高分子鏈的分子運(yùn)動(dòng)施加約束，可改變膜的水過(guò)濾性能；無(wú)機(jī)顆粒可穩(wěn)定分散在膜上，具有高度親水，在正常的水環(huán)境下帶負(fù)電，可對(duì)流體分離中提供親水和電性作用，到達(dá)改善分離的效果。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合中空纖維膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一混合液的制備方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鑄膜液中還添加有氨水。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，第一混合液中各成分的含量為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，第一混合液制備方法包括：在常溫下攪拌下加入52.4wt％二甲基乙酰胺，22.0wt％硅酸乙酯，3.6wt％純凈水，加入鹽酸調(diào)整至ph?2.5，攪拌1小時(shí)后加入22.0wt％聚乙烯基吡咯烷酮，攪拌5-6小時(shí)；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，脫泡條件為：30-80℃脫泡12-36小時(shí)。

9.一種權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述制備方法所制備的復(fù)合中空纖維膜。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合中空纖維膜，其特征在于，氧化硅重量百分含量為0-4.85％；拉伸斷裂強(qiáng)度為1.4-2.3n。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合中空纖維膜及其制備方法，屬于復(fù)合膜技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括以下步驟：分別獲得第一混合液和第二混合液，第一混合液包含二甲基乙酰胺和硅酸乙酯，第二混合液包含二甲基乙酰胺和聚偏氟乙烯(PVDF)，第一混合液或第二混合液還包含聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)；將第一混合液和第二混合液混合，獲得鑄膜液；將鑄膜液脫泡后，制成復(fù)合中空纖維膜。通過(guò)原位形成的硅氧化物與PVP本身特殊官能團(tuán)的相互作用，對(duì)PVP的分子鏈運(yùn)動(dòng)施加附加的約束，同時(shí)對(duì)PVDF高分子鏈的分子運(yùn)動(dòng)施加約束，可改變膜的水過(guò)濾性能；無(wú)機(jī)顆粒可穩(wěn)定分散在膜內(nèi)，具有高度親水，在正常的水環(huán)境下帶負(fù)電，可對(duì)流體分離中提供親水和電性作用，到達(dá)改善分離的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：胡慶春,廖建
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波建嶸特種分離膜技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6