疏水亲油中空纤维复合膜及其制备方法_2

文档序号:9360594阅读:来源:国知局
合膜的增强体,断裂强度为158.3MPa ;
[0028]2)制备表面分离层铸膜液:先将占铸膜液体系总质量72.7wt.%的乂 N-二甲基乙酰胺、8wt.%的邻苯二甲酸二丁酯和0.3wt.%的石墨烯混合,经超声波处理4h后,再将占铸膜液体系总质量15wt.%的聚偏氟乙稀树脂和4wt.%的疏水性二氧化娃(粒径40nm)加入,于50°C水浴中搅拌4h至形成均一溶液,再经真空脱泡,即得表面分离层铸膜液;
[0029]3)增强体预处理:将步骤I)制得的增强体用质量分数为2wt.%的氢氧化钠水溶液,在90°C条件下浸润2h后,用蒸馏水洗涤去除残留氢氧化钠,干燥至恒重;得到处理后的增强体;
[0030]4)涂覆:采用共挤出复合纺丝工艺,将所述处理后的增强体与步骤2)得到的表面分离层铸膜液通过喷丝头共挤出,令所述表面分离层铸膜液均匀涂覆在所述处理后的增强体表面形成初生膜,在导丝棍(卷绕速度70cm/min)的牵引下,初生膜经过20cm长的空气浴后,浸入20°C的水中固化成形,随后将其依次浸泡于水中8h、无水乙醇中24h得到第一涂覆膜;
[0031]5)多次涂覆制备疏水亲油中空纤维复合膜:将第一涂覆膜表面附着的液体除去后,将其替换步骤4)中的增强体,进行共挤出复合纺丝,重复步骤4)两次,得到疏水亲油中空纤维复合膜。
[0032]本发明使用电子万能材料试验机测定疏水亲油中空纤维复合膜的断裂强度,其中夹持距离为5cm,拉伸速率为20mm/min。
[0033]本发明通过实验室自制水通量测试仪,采用外压法测定疏水亲油中空纤维复合膜的水渗透压。测试压力从0.0lMpa开始,逐步加压,步长为0.0lMpa,每个压力测试30min,直到有水滴从膜空腔流出,记录此时压力即为疏水亲油中空纤维复合膜的水渗透压。
[0034]本发明采用死端过滤法测试疏水亲油中空纤维膜的油水分离性能。将疏水亲油中空纤维膜组件置于油水界面处,在-0.1MPa下测试其油水分离性能,连续运行8h,油通量按公式⑴计算:
[0035]J = V/(A*t)(I)
[0036]式中,J为油通量(L/m2.h) ;V为分离出的油品体积(L) ;A为膜有效面积(m2) ;t为获得V体积油品时所需的时间(h)。每次测试完成后,用无水乙醇对膜组件进行清洗,晾干,再次进行测试。
[0037]油通量恢复率按下式(2)计算:
[0038]ε = J2/ J1(2)
[0039]式中,J1第一次测试中Ih时的油通量;J2为用无水乙醇对膜清洗后,再次测试中Ih时的油通量。
[0040]本发明按照疏水亲油中空纤维复合膜的油水分离性能的测试方法,连续测试油水分离特性72h后,用无水乙醇清洗后,测定水渗透压(参照上述水渗透压测试方法),用来评定疏水亲油中空纤维复合膜疏水性的稳定性。
[0041]本实施例制得的疏水亲油中空纤维复合膜断裂强度为153.6MPa,水渗透压达到0.44MPa,在-0.1MPa下测得分离煤油-水混合物时的油通量为42.5L/m2 *h,油通量恢复率为98.6%,连续测试油水分离特性72h后的水渗透压为0.44MPa。
[0042]实施例2
[0043]I)制备增强体:采用二维编织技术将聚酯纤维编织成外径为2mm的中空编织管,将其作为疏水亲油中空纤维复合膜的增强体,断裂强度为158.3MPa ;
[0044]2)制备表面分离层铸膜液:先将占铸膜液体系总质量70.5wt.%的11 二甲基乙酰胺、8wt.%的邻苯二甲酸二辛酯和0.5wt.%的石墨烯混合,经超声波处理4h后,再将占铸膜液体系总质量17wt.%的聚偏氟乙稀树脂和4wt.%的疏水性二氧化钛(粒径10nm)加入,于60°C水浴中,搅拌4h形成均一溶液,再经真空脱泡,即得表面分离层铸膜液;
[0045]3)增强体预处理:将步骤I)制得的增强体用质量分数为5wt.%的氢氧化钠溶液,在70°C条件下浸润2h后,用蒸馏水洗涤去除残留氢氧化钠,干燥至恒重,得到处理后的增强体;
[0046]4) 一次涂覆:采用共挤出复合纺丝工艺,将所述处理后的增强体与步骤2)得到的表面分离层铸膜液通过喷丝头共挤出,令所述表面分离层铸膜液均匀涂覆在所述处理后的增强体表面形成初生膜,在导丝棍(卷绕速度45cm/min)的牵引下,初生膜经过20cm长的空气浴后,浸入30°C的5wt.%的N,N- 二甲基乙酰胺水溶液中固化成形,随后将其依次浸泡于水中8h、无水乙醇中24h,得到第一涂覆膜;
[0047]5) 二次涂覆制备疏水亲油中空纤维复合膜:将第一涂覆膜表面附着的液体除去后,将其替换步骤4)中的增强体,再次进行共挤出复合纺丝,得到疏水亲油中空纤维复合膜。
[0048]参照实施例1所述测试方法,本实施例制得的疏水亲油中空纤维复合膜断裂强度为154.1MPa,水渗透压达到0.4IMPa,在-0.1MPa下测得分离煤油-水混合物时的油通量为
40.3L/m2.h,通量恢复率为98.2%,连续测试油水分离特性72h后的水渗透压为0.4IMPa0
[0049]实施例3
[0050]I)制备增强体:采用二维编织技术将聚酯纤维编织成外径为2mm的中空编织管,将其作为疏水亲油中空纤维复合膜的增强体,断裂强度为158.3MPa ;
[0051]2)制备表面分离层铸膜液:先将占铸膜液体系总质量71.8wt.%的N,N—二甲基甲酰胺、6wt.%的甲基丙烯酸丁酯和1.2wt.%的石墨烯混合,经超声波处理4h后,再将占铸膜液体系总质量18wt.%的聚偏氟乙稀树脂和3wt.%的疏水性二氧化娃(粒径40nm)加入,于60°C水浴中,搅拌4h形成均一溶液,再经真空脱泡,即得表面分离层铸膜液;
[0052]3)增强体预处理:将步骤I)制得的增强体用质量分数为2wt.%的氢氧化钠溶液,在90°C条件下浸润2h后,用蒸馏水洗涤去除残留氢氧化钠,干燥至恒重;得到处理后的增强体;
[0053]4) 一次涂覆:采用共挤出复合纺丝工艺,将所述处理后的增强体与步骤2)得到的表面分离层铸膜液通过喷丝头共挤出,令所述表面分离层铸膜液均匀涂覆在所述处理后的增强体表面形成初生膜,在导丝棍(卷绕速度40cm/min)的牵引下,初生膜经过20cm长的空气浴后,浸入30°C的5wt.%的N,N- 二甲基甲酰胺水溶液中固化成形,随后将其依次浸泡于水中8h、无水乙醇中24h,得到第一涂覆膜;
[0054]5) 二次涂覆制备疏水亲油中空纤维复合膜:将第一涂覆膜表面附着的液体除去后,将其替换步骤4)中的增强体,再次进行共挤出复合纺丝,得到疏水亲油中空纤维复合膜。
[0055]参照实施例1所述测试方法,本实施例制得的疏水亲油中空纤维复合膜断裂强度为153.6MPa,水渗透压达到0.42MPa,在-0.1MPa下测得分离煤油-水混合物时的油通量为
41.6L/m2.h,通量恢复率为98.3%,连续测试油水分离特性72h后的水渗透压为0.42MPa。
[0056]实施例4
[0057]I)制备增强体:采用二维编织技术将聚酯纤维编织成外径为2mm的中空编织管,将其作为疏水亲油中空纤维复合膜的增强体,断裂强度为158.3MPa ;
[0058]2)制备表面分离层铸膜液:先将占铸膜体系总质量76.3wt.%的N,N—二甲基乙酰胺、8wt.%的邻苯二甲酸二壬酯和0.7wt.%的石墨烯混合,经超声波处理4h后,再将占铸膜液体系总质量1wt.%的聚偏氟乙稀树脂和5wt.%的疏水性二氧化钛(粒径10nm)加入,于50°C水浴中,搅拌4h形成均一溶液,再经真空脱泡,即得表面分离层铸膜液;
[0059]3)增强体预处理:将步骤I)制得的增强体用质量分数为3wt.%的氢氧化钠溶液,在80°C条件下浸润2h后,用蒸馏水洗涤去除残留氢氧化钠,干燥至恒重;得到处理后的增强体;
[0060]4) 一次涂覆:采用共挤出复合纺丝工艺,将所述处理后的增强体与步骤2)得到的表面分离层铸膜液通过喷丝头共挤出,令所述表面分离层铸膜液均匀涂覆在所述处理后的增强体表面形成初生膜,在导丝棍(卷绕速度120cm/min)的牵引下,初生膜经过15
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