一种同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法，该制备方法的工艺步骤是：1.中空编织管增强体的制备：采用二维编织技术，将醋酸纤维长丝制成直径为1-2mm的中空编织管，并以其作为增强体；2.制备醋酸纤维素铸膜液，其质量分数组成为：醋酸纤维素4-18%，成孔剂2-20%，非溶剂0-4%，溶剂58-94%；3.中空纤维膜的制备：将所述铸膜液通过共挤出喷丝头均匀涂覆在中空编织管的表面，然后在导丝辊牵引下，经过2-20cm的空气间隙，浸入10-50℃的凝固浴中成形，即得到所述中空纤维膜；该中空纤维膜具有较好的力学性能和界面结合状态，废弃后易处理，且制备方法简单。
【专利说明】一种同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于膜制备【技术领域】，具体为一种同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]醋酸纤维素(CA)是一种常见的膜材料，早已用于超滤(UF)膜、反渗透(RO)和纳滤(NF)膜。与其他材料相比，醋酸纤维素来源广泛、价格低廉、具有一定的生物相容性和相对稳定的物化性质，耐氯性和抗氧化性好。
[0003]目前，醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法主要有两种:(1).溶液相转化法。专利US5403485A公开了一种用于渗析的醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法。该方法使用醋酸为溶剂，溶解醋酸纤维素制成纺丝液，通入氮气以形成连续的中空结构，由喷丝头挤出，进入醋酸溶液组成的凝固浴中成形。(2).熔融挤出法。Kim等(Sung-Soo Kim, etal.Morphological studies of cellulose acetate hollow fiber membranes [J].Journal ofmembrane science, 1988, 37 (2): 113-129)以醋酸纤维素为基质,聚乙二醇为添加剂,采用熔融纺丝工艺制备了醋酸纤维素中空纤维膜。溶液相转化法制膜存在固含量较低的问题，制得的中空纤维膜机械强度较差；而熔融挤出法制得的醋酸纤维素中空纤维膜强度有一定的提高，但膜的分离精度低，纺丝能耗大，工艺复杂，控制条件苛刻。因此，由这两种方法制得的醋酸纤维素中空纤维膜均不能完全适应膜分离技术应用发展的需要。
[0004]膜生物反应器(MBR)现在已被广泛应用于水处理领域，将中空纤维膜应用于MBR要求膜具有优异的力学性能，以保证在曝气抖动等条件下的可靠性。针对MBR开发的内衬增强型中空纤维膜主要由增强体和分离层组成，同时兼具高分离精度和高强度的优点。表面分离层的成膜原理与浸没式相转化法制膜技术一致。专利US4061821、US5472607、US7306105、CN1829597A、CN1864828、CN101239281A等公开了管状编织物增强型中空纤维膜的制备方法。目前异质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜在MBR技术处理污水方面已有很多应用，但由于表面分离层与增强体为不同物质组成，存在相容性的差异，在实际使用中容易出现膜丝破裂或分离层与增强体相互剥离的现象，出水水质受到较大影响，严重制约了该膜广品使用寿命的提闻。
[0005]专利CN102580577A公开了一种同质编织管增强型聚丙烯腈中空纤维膜的制备方法，使制备的增强型聚丙烯腈中空纤维膜兼具优良力学性能和较高界面结合强度。但就 申请人:所知，目前同质增强型中空纤维膜材料仅有聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和聚氯乙烯(后两者采用熔融挤出法同质基膜作为增强体)，其生物相容性差，废弃后不易自然降解，易对环境造成二次污染。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法。该制备方法采用同质增强的方式，使制备的增强型醋酸纤维素中空纤维膜兼具优良力学性能和较高界面结合强度，并具有工艺简单，操作方便，适于工业化生产等特点。
[0007]本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，设计一种同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺步骤:
[0008](I).中空编织管增强体的制备:采用二维编织技术将醋酸纤维素长丝编织成直径为l_2mm的中空编织管，并以该中空编织管作为中空纤维膜的增强体；
[0009](2).铸膜液的制备:铸膜液由醋酸纤维素、成孔剂和非溶剂在60-90°C下混合于溶剂中，搅拌3-5小时溶解得到，铸膜液的质量分数组成为:
[0010]
【权利要求】
1.一种同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法，该制备方法采用以下工艺步骤: (1)中空编织管增强体的制备:采用二维编织技术将醋酸纤维素长丝编织成直径为1-2mm的中空编织管，并以该中空编织管作为中空纤维膜的增强体； (2)铸膜液的制备:铸膜液由醋酸纤维素、成孔剂和非溶剂在60-90°C下混合于溶剂中，搅拌3-5小时溶解得到，铸膜液的质量分数组成为: 醋酸纤维素 4-18% ； 成孔剂2-20% ； 非溶剂0-4% ； 溶剂58-94%，各组分之和为100%， 其中，所述醋酸纤维素的乙酰基含量为38-41.5%，分子量为30000-50000 ;所述成孔剂为水溶性组分，选用占体系总质量2-18%的聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮与占体系总质量0-2%的吐温-80混合物；所述非溶剂为水；所述溶剂为醋酸纤维素的良溶剂，选用N，N- 二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、冰乙酸或四氢呋喃中的一种或者两种任意比例的混合物； (3)中空纤维膜的制备:采用导丝辊牵引涂覆技术，将步骤(2)制备的铸膜液通过共挤出喷丝头均匀涂覆在步骤(I)得到的中空编织管增强体的表面，然后在导丝辊的牵引下，经过2-20cm的空气间隙，浸入10-50°C的凝固浴中成形，即得到所述同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜；所述铸膜液的纺丝温度为30-70°C ;所述导丝辊的牵引速度为20-100m/h ；所述凝固浴介质为所述溶剂的水溶液，溶剂的质量分数为0-50%。
2.一种同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜，该中空纤维膜根据权利要求1所述同质增强型醋酸纤维素中空纤维膜的制备方法制备而得。
【文档编号】B01D67/00GK104001428SQ201410208920
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】肖长发, 凡祖伟, 刘海亮, 黄庆林 申请人:天津工业大学