聚砜中空纤维膜及其制备方法与流程

聚砜中空纤维膜及其制备方法
1.技术领域
2.本发明涉及中空纤维膜及其制备方法的技术领域，尤其涉及适于药物提纯分离应用的聚砜中空纤维膜及其制备方法。
3.

背景技术：

4.目前，膜分离技术已经得到迅猛发展，目前，几乎所有的膜技术都依赖于合成的有机高分子化合物膜。聚砜树脂（ps）是一种特种工程塑料，由于其优异的物化稳定性，由聚砜制成的中空纤维膜被广泛运用于水及生物医药制品过滤和纯化分离等领域。目前，聚砜中空纤维膜以内压膜丝为主，在运行过程中容易产生污堵且不易清洗，而且，膜丝内部结构多为指状孔结构，膜丝纺制过程需要内置芯液形成内孔，过程要求较高，膜丝过滤效果多数在60000道尔顿分子量以上，过滤精度不理想，在饮用水、食品和生物制药提纯分离过程中容易出现分离效果不理想、污堵快、不易清洗等问题。
5.

技术实现要素：

6.为克服上述缺陷，本发明提供一种新的聚砜中空纤维膜及其制备方法将是有利的。
7.为此，根据本发明的一个方面，提供一种聚砜中空纤维膜，其是由聚砜制膜液通过采用非溶剂相分离法纺丝工艺制备而成，该聚砜制膜液包括如下重量百分数的组分：聚砜树脂28～45%，非极性小分子成孔剂4～8%，有机高分子成孔剂8～22%，极性溶剂43～60%。
8.进一步，有机高分子成孔剂的重量百分比为10～20%。
9.再进一步，非极性小分子成孔剂为水、乙二醇、异丙醇、甘油中的一种或几种的组合，有机高分子成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙二醇、聚乙烯醇中一种或几种的组合，极性溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n
‑
甲基吡咯烷酮中一种或几种的组合。
10.更再进一步，上述聚砜中空纤维膜构成为具有纯海绵状孔结构的外压式过滤膜。
11.又再进一步，外压式过滤膜的膜丝的外径为0.2～0.8mm，壁厚0.08～0.2mm，并且，外压式过滤膜在25℃与1大气压下的纯水通量为20～100l/m2.h，且对6000道尔顿分子量聚乙二醇水溶液截留率在90%以上。
12.进一步，聚砜制膜液是将上述组分的物料在纺丝罐中在40～70℃下搅拌溶解10～24小时混合均匀、并在40～70℃下脱泡后再进行上述非溶剂相分离法纺丝工艺。
13.根据本发明的另一个方面，提供一种聚砜中空纤维膜的制备方法，其包括如下步骤：1）按照上述聚砜制膜液的组分的重量百分比称取物料；2）将这些物料加入纺丝罐中，在40～70℃下搅拌溶解10～24小时，制成混合均匀
的聚砜制膜液，并将聚砜制膜液在40～70℃下脱泡；3）通过采用非溶剂相分离法纺丝工艺制备聚砜中空纤维膜。
14.本发明相比现有技术具有如下的优势：1）纺丝过程不需要内置芯液来形成内孔，简单方便，制造方法适合工业化大规模生产；2）本发明的聚砜中空纤维膜具有纯海绵状孔结构，对6000道尔顿分子量聚乙二醇水溶液截留率在90%以上；3）运行过程为外压式过滤，过滤精度高，在饮用水、食品和生物制药提纯分离过程中分离效果理想，污堵慢，污堵后容易清洗。
15.通过参考下面所描述的实施例，本发明的上述这些方面和其他方面将会得到更清晰地阐述。
16.附图说明
17.本发明的结构以及进一步的优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解：图1是根据本发明的实施例一的聚砜中空纤维膜的截面电镜扫描图；图2是根据本发明的实施例二的聚砜中空纤维膜的截面电镜扫描图。
18.具体实施方式
19.下面将结合实施例和附图详细介绍本发明的聚砜中空纤维膜及其制备方法：实施例一聚砜树脂36%，二甲基甲酰胺48%，乙二醇8%，聚乙烯吡咯烷酮8%。溶解过程首先将二甲基甲酰胺，乙二醇慢慢加入反应釜后，再将聚乙烯吡咯烷酮在高速搅拌先下，加入反应釜，最后将聚砜树脂缓慢加入反应釜，搅拌温度升至70℃，搅拌溶解一天后，温度逐渐降至60℃，维持此温度静置脱泡一天，得到混合均匀纺丝液，纺丝过程无芯液辅助形成内孔结构，采用非溶剂相分离法纺丝工艺纺丝，形成外径0.6mm,壁厚0.08mm中空纤维膜，本实施例的聚砜中空纤维膜截面电镜扫描图如图1所示，可以清晰看到呈海绵状孔结构，形成的孔径更为均匀，在25℃与1大气压下的纯水通量为90l/m2.h，对6000道尔顿分子量聚乙二醇水溶液截留率91%，运行过程为外压式过滤。这样截留效果更加理想，膜污染累积在膜表面，不易发生膜深层次污染，污染后也易清洗恢复。
20.实施例二聚砜树脂38%，二甲基甲酰胺43%，甘油6%，聚乙二醇13%。溶解过程首先将二甲基甲酰胺，乙二醇慢慢加入反应釜后，再将聚乙烯吡咯烷酮在高速搅拌先下，加入反应釜，最后将聚砜树脂缓慢加入反应釜，搅拌温度升至70℃，搅拌溶解一天后，温度逐渐降至60℃，维持此温度静置脱泡一天，得到混合均匀纺丝液，纺丝过程无芯液辅助形成内孔结构，采用非溶剂相分离法纺丝工艺纺丝。形成外径0.6mm,壁厚0.08mm中空纤维膜，在25℃与1大气压下的纯水通量为60l/m2.h中空纤维膜膜具有纯海绵状孔结构，对6000道尔顿分子量聚乙二醇水溶液截留率95%，运行过程为外压式过滤。本实施例的聚砜中空纤维膜截面电镜扫描图如
图2所示，可以清晰看到呈海绵状孔结构，形成的孔径更为均匀，这样截留效果更加理想，膜污染累积在膜表面，不易发生膜深层次污染，污染后也易清洗恢复。
21.表1是本发明的实施例三至实施例八的聚砜中空纤维膜的各组分及其重量百分比、聚砜中空纤维膜的制备方法所涉及的温度、膜丝的外径和厚度、25℃与1大气压下的纯水通量以及对6000道尔顿分子量聚乙二醇水溶液截留率。
22.表1 实施例三实施例四实施例五实施例六实施例七实施例八聚砜树脂30%41%45%28%28%30%极性溶剂二甲基甲酰胺55%二甲基甲酰胺45%二甲基乙酰胺43%二甲基乙酰胺60%二甲基甲酰胺43%二甲基甲酰胺43%非极性小分子成孔剂乙二醇5%甘油6%甘油4%异丙醇4%甘油7%甘油7%有机高分子成孔剂聚乙烯吡咯烷酮10%聚乙二醇8%聚乙二醇8%聚乙二醇8%聚乙烯吡咯烷酮22%聚乙二醇20%搅拌溶解温度50℃65℃70℃40℃70℃65℃脱泡温度50℃60℃70℃40℃50℃60℃膜丝外径0.8mm0.7mm0.5mm0.6mm0.65mm0.6mm膜丝壁厚0.2mm0.15mm0.1mm0.1mm0.15mm0.1mm25℃与1大气压下的纯水通量80l/m2.h50l/m2.h40l/m2.h75l/m2.h35l/m2.h55l/m2.h对6000道尔顿分子量聚乙二醇水溶液截留率90%94%92%91%95%93%
本发明的聚砜中空纤维膜具有纯海绵状孔结构，对6000道尔顿分子量聚乙二醇水溶液截留率在90%以上，运行过程为外压式过滤，过滤精度高，在饮用水、食品和生物制药提纯分离过程中分离效果理想，污堵慢，污堵后容易清洗。制造方法适合工业化大规模生产。
23.本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，包括这里单独披露的或要求保护的技术特征的组合，以及明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。