親水性中空纖維膜及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及中空纖維膜領域，特別涉及一種親水性中空纖維膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 膜分離技術是一種綠色高效的新型分離技術，超濾在水凈化、化工分離以及生物 分離領域具有廣闊前景。而中空纖維超濾膜是一種應用廣泛的過濾介質，它能去除的物質 包括生物分子、高分子聚合物、膠體物質，可實現回收、濃縮、萃取等工藝過程。由于聚偏氟 乙烯（PVDF)中空纖維超濾膜具有良好的耐腐蝕性、耐溶劑性和耐溫性以及易于制備等特 點，被大量應用于污水治理。但是，目前廣泛使用的聚偏氟乙烯中空纖維超濾膜因為聚偏氟 乙烯等疏水膜表面具有疏水性，因此容易受到有機物的污染，不易清洗、通量衰減快、使用 壽命短等缺點，限制了聚偏氟乙烯（PVDF)中空纖維超濾膜的應用。
[0003] 實際使用時，不僅僅是聚偏氟乙烯（PVDF)中空纖維超濾膜，其他的中空纖維超濾 膜也同樣會具有上述問題。
[0004] 而為解決上述問題，出現了利用親水性物質的技術方案，即在中空纖維超濾膜材 料中添加親水性物質或者后期吸附親水性物質的方式；最終形成的中空纖維超濾膜在一定 程度上解決了易污染難清洗的問題；但是，添加親水性物質會對膜本身的機械性能產生不 良影響，而后期吸附則會影響膜的通量，從而影響中空纖維超濾膜的使用效果。
[0005] 因此，需要一種親水性中空纖維膜，具有較強的親水性，保證中空纖維超濾膜所具 有的機械性能，具有較好的且能夠長期保持的通過能力，提高耐污染性能，從而保證中空纖 維超濾膜的壽命和使用效果。
【發明內容】
[0006] 有鑒于此，本發明的目的是提供一種親水性中空纖維膜及其制備方法，具有較強 的親水性，保證中空纖維超濾膜所具有的機械性能，具有較好的且能夠長期保持的通過能 力，提高耐污染性能，從而保證中空纖維超濾膜的壽命和使用效果。
[0007] 本發明的親水性中空纖維膜，中空纖維膜內添加引發劑，并且表面具有通過引發 劑接枝的低分子量的親水性物質。
[0008] 進一步，中空纖維膜為聚偏氟乙烯中空纖維超濾膜，所述引發劑為偶氮二乙丁腈 和偶氮二乙庚腈中的一種或二者混合物；所述低分子量的親水性物質為醋酸乙烯酯、丙烯 酸、甲基丙烯酸或烯基磺酸鈉中的一種或兩種以上混合物；
[0009] 進一步，中空纖維膜由以下重量份原料配制成的制膜液制備而成：
[0010] 聚偏氟乙烯 10-30; 引發劑 0.1-0.5 溶劑 70-90 添加劑 1-10；
[0011] 進一步，所述溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、 磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、六甲基磷酸銨、四甲基尿、四氫呋喃和丙酮中的一種或兩種以上 的混合物；添加劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化鋰、高氯酸鋰、丙三醇、乙二醇、甲醇、 乙醇、水、甲酸和乙酸乙酯中的一種或兩種以上的混合物；
[0012] 進一步，中空纖維膜由以下重量份原料配制成的制膜液制備而成：
[0013] 聚偏氟乙烯 10; 引發劑 0.2 溶劑 70 添加劑 1。
[0014] 本發明還公開了一種親水性中空纖維膜的制備方法，包括下列步驟：
[0015] a.將聚偏氟乙烯、引發劑、溶劑和添加劑混合攪拌，配制制膜液；
[0016] b.將步驟a的制膜液進行紡絲并形成中空纖維膜；
[0017] c.將步驟b中空纖維膜絲浸入到低分子量的親水性物質溶液中獲得親水性中空 纖維膜。
[0018] 進一步，步驟c中，所述低分子量的親水性物質溶液為醋酸乙烯酯、丙烯酸、甲 基丙烯酸和烯基磺酸鈉中的一種或兩種以上的混合物溶于水形成的溶液，質量濃度為 5% -30% ；
[0019] 進一步，步驟c中，浸入親水性物質溶液后的中空纖維膜絲在醇液中進行醇解；
[0020] 進一步，步驟c中，醇解后的中空纖維膜絲依次放入水中浸泡完成固化、放入到丙 三醇溶液中浸泡保孔后獲得親水性中空纖維膜；
[0021] 進一步，步驟a中，聚偏氟乙烯、引發劑、溶劑和添加劑混合攪拌溫度為50-85°C ; 對混合攪拌形成的制膜液依次進行過濾、抽真空脫泡后進入步驟b。
[0022] 本發明的有益效果是：本發明的親水性中空纖維膜及其制備方法，采用在中空纖 維膜內添加引發劑，利用引發劑接枝在膜表面形成低分子量的親水性物質，使得中空纖維 膜具有較強的親水性，保證中空纖維超濾膜所具有的強度等機械性能，具有較好的且能夠 長期保持的通過能力，提高耐污染性能，從而保證中空纖維超濾膜的壽命和使用效果。
【具體實施方式】
[0023] 本發明的親水性中空纖維膜，中空纖維膜內添加引發劑，并且表面具有通過引發 劑接枝的低分子量的親水性物質；中空纖維膜可以是現有的任何可使用的中空纖維超濾 膜，引發劑指的是能與中空纖維膜相互協調并不影響膜本身性能的成分，并可與低分子量 的親水性物質接枝；避免親水性物質摻雜進中空纖維膜內而造成性能的改變，也避免了吸 附所造成的降低通量的問題。
[0024] 本實施例中，中空纖維膜為聚偏氟乙烯中空纖維超濾膜，所述引發劑為偶氮二乙 丁腈和偶氮二乙庚腈中的一種或二者混合物；所述低分子量的親水性物質為醋酸乙烯酯、 丙烯酸、甲基丙烯酸或烯基磺酸鈉中的一種或兩種以上混合物；本實施例的引發劑參雜在 聚偏氟乙烯中空纖維超濾膜內，對膜本身性能沒有不利影響，并與特定的低分子量的親水 性物質形成接枝，不會堵塞空隙，保持良好的通過率。
[0025] 本實施例中，中空纖維膜由以下重量份原料配制成的制膜液制備而成：
[0026] 聚偏氟乙烯 10-30; 引發劑 0.1-0.5 溶劑 70-90 添加劑 1-10;
[0027] 該成分組成以及配比能夠保證各個組成成分之間的良性影響，保證最終產品的機 械性能，同時，可實現良好的接枝分布，以實現良好的親水性。
[0028] 本實施例中，所述溶劑為二甲基甲酰胺（DMF)、二甲基乙酰胺（DMAC)、二甲基亞 砜（DMSO)、N-甲基吡咯烷酮（NMP)、磷酸三乙酯（TEP)、磷酸三甲酯（TMP)、六甲基磷酸銨 (HMPA)、四甲基尿（TMU)、四氫呋喃（THF)和丙酮中的一種或兩種以上的混合物；添加劑為 乙烯吡咯烷酮（PVP)、聚乙二醇（PEG)、氯化鋰（LiCl)、高氯酸鋰（LiClO 4)、丙三醇、乙二醇、 甲醇、乙醇、水、甲酸和乙酸乙酯中的一種或兩種以上的混合物；本實施例的成分之間具有 良性的相互協調和相互作用，與引發劑實現良好的均相。
[0029] 本實施例中，中空纖維膜由以下重量份原料配制成的制膜液制備而成：
[0030] 聚偏氟乙烯 10; 引發劑 0 2 溶劑 70 添加劑 1。
[0031] 本發明還公開了一種親水性中空纖維膜的制備方法，包括下列步驟：
[0032] a.將聚偏氟乙烯、引發劑、溶劑和添加劑混合攪拌，配制制膜液；
[0033] b.將步驟a的制膜液進行紡絲并形成中空纖維膜；
[0034] c.將步驟b中空纖維膜絲浸入到低分子量的親水性物質溶液中獲得親水性中空 纖維膜。
[0035] 本實施例中，步驟c中，所述低分子量的親水性物質溶液為醋酸乙烯酯、丙烯酸、 甲基丙烯酸和烯基磺酸鈉中的一種或兩種以上的混合物溶于水形成的溶液，質量濃度為 5% -30% ;本實施例的物質以及濃度范圍能夠保證低分子量的親水性物質與引發劑良好接 枝并保證膜的通量，且不影響膜本身的性能。
[0036] 本實施例中，步驟c中，浸入親水性物質溶液后的中空纖維膜絲在醇液中進行醇 解，使接枝在中空纖維表面和在壁上的親水性物質聚合后官能團封閉，防止親水性物質聚 合后分子量過大導致孔堵塞；醇解過程屬于現有技術的工藝，在此不再贅述。
[0037] 本實施例中，步驟c中，醇解后的中空纖維膜絲依次放入水中浸泡完成固化、放