一種PVA提高親水性的超濾膜及其製備方法與流程

2023-09-18 09:17:55 3

本發明屬於超濾膜領域，尤其是涉及一種PVA提高親水性的超濾膜及其製備方法。

背景技術：

聚碸是目前工業上應用極其廣泛的超濾膜材料,它具有價廉易得,機械強度、抗壓密性、穩定性、耐熱性良好及寬的pH使用範圍(pH值為2～12)等優點,但它的憎水性也是人所皆知的,其危害主要表現在疏水溶質易在膜表面產生吸附和沉積,使膜孔受阻,造成膜汙染,使膜的性能降低,使用壽命縮短。

聚碸類膜的製備中，為了適應不同膜過程的要求,常需在制膜液中加入一定量的添加劑來調整制膜液的配方,從而得到不同的膜結構和性能。PVA，也即聚乙烯醇，是一種白色片狀、絮狀或粉末狀固體有機化合物，無味，溶於水，不溶於絕大多數有機溶劑，微溶於二甲基亞碸。PVA-1799，其聚合度為1700，醇解度為99％，常溫下難溶於水，能溶於90℃以上熱水，因其富含親水基團羥基，可作為添加劑使用，提高膜的親水性。

因此，採用PVA作為之一製備PSF超濾膜，改善其親水性勢在必行。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明旨在提出一種PVA提高親水性的超濾膜，以解決現有聚碸膜親水性較差的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種PVA提高親水性的超濾膜，包括如下重量份數的各組分，PVA 0.5～3份；溶解助劑10～20份；PSF 10～35份；溶劑60～80份；添加劑10～30份。

優選的，所述溶解助劑為二甲基亞碸。

優選的，所述溶劑為二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺或混合溶液，且所述混合溶液由二甲基乙醯胺和/或二甲基甲醯胺與四氫呋喃混合組成。

優選的，所述添加劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、吐溫-80、span-80、氯化鈉溶液中的一種或兩種以上。

本發明的另一目的在於提出一種製備如上所述PVA提高親水性的超濾膜的方法，以製備如上所述PVA提高親水性的超濾膜。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種製備如上所述的PVA提高親水性的超濾膜的方法，先將PVA溶解於溶解助劑中，在60～90℃下攪拌1～3h，待其溶解完全後，再加入溶劑和添加劑，繼續攪拌1～2h，混合均勻後，加入PSF，攪拌10～18h；將攪拌後的料液放置到中空纖維膜紡絲機的儲料罐中，真空脫泡2～5h，脫泡後的料液在液氮提供的恆壓作用下由儲料罐輸送至噴絲頭，同時芯液亦在恆壓源下從噴絲頭的中心空穴進入中空纖維的空腔作為支撐和內凝固浴；紡絲細流離開噴絲頭，經過幹紡程，進入凝固槽，在凝固槽中經凝固，進入繞絲槽，纏繞在繞絲輪上，凝固完全後即形成中空纖維膜；所述恆壓源為液氮；所述幹紡程為噴絲頭和凝固槽之間的空氣間隙。

優選的，所述芯液為蒸餾水和溶劑的混合液，混合比例為1∶1。

優選的，所述幹紡程的高度為10～25cm。

優選的，所述脫泡後的料液在0.05MPa～0.5MPa恆壓下由儲料罐輸送至噴絲頭，且料液的溫度為50℃～70℃；優選的，所述脫泡後的料液在0.2MPa～0.45MPa恆壓下由儲料罐輸送至噴絲頭。

優選的，所述芯液在0.05MPa～0.2MPa的恆壓下從噴絲頭的中心空穴進入中空纖維的空腔，且芯液的溫度為40℃～60℃；優選的，所述芯液在0.07MPa～0.18MPa的恆壓下從噴絲頭的中心空穴進入中空纖維的空腔，且芯液的溫度為45℃～55℃。

優選的，所述繞絲輪的線速度為5～15m/min；所述凝固槽與繞絲槽的溫度為35℃～55℃；優選的，所述凝固槽與繞絲槽的溫度為38℃～52℃。

相對於現有技術，本發明所述的一種PVA提高親水性的超濾膜具有以下優勢：

本發明所述的一種PVA提高親水性的超濾膜，在PSF超濾膜中引入含多羥基的PVA，可有效提高膜的親水性，汙染之後相對容易清洗；此外，PVA作為高分子聚合物，可提高膜的強度。

所述一種製備如上所述的PVA提高親水性的超濾膜的方法與上述一種PVA提高親水性的超濾膜相對於現有技術所具有的優勢相同，在此不再贅述。

具體實施方式

除非另外說明，本文中所用的術語均具有本領域技術人員常規理解的含義，為了便於理解本發明，將本文中使用的一些術語進行了下述定義。

所有的數字標識，例如溫度、時間、濃度，包括範圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數字標識之前都加上術語「約」。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領域已知的。

在本發明的實施例中所提到的DMSO是指二甲基亞碸；DMAC是二甲基乙醯胺；DMF是二甲基甲醯胺；THF是四氫呋喃；PEG是聚乙二醇；PVP為聚乙烯吡咯烷酮。

下面結合實施例來詳細說明本發明。

對比例

一種PSF超濾膜，包括如下重量份數的各組分，PSF 18份；DMAC 72份；PEG 10份。

其製備方法為：先將PEG溶解於DMAC中，在50℃下攪拌1h，再加入PSF，攪拌8h；將攪拌後的料液放置到中空纖維膜紡絲機的儲料罐中，真空脫泡3h，脫泡後的料液在液氮提供的恆壓0.1MPa作用下由儲料罐輸送至噴絲頭，且料液的溫度為70℃，同時芯液亦在恆壓源提供的0.15MPa下從噴絲頭的中心空穴進入中空纖維的空腔作為支撐和內凝固浴，且芯液的溫度為45℃；紡絲細流離開噴絲頭，經過幹紡程，進入凝固槽，在凝固槽中經凝固，進入繞絲槽，纏繞在繞絲輪上，凝固完全後即形成中空纖維膜。所述幹紡程為噴絲頭和凝固槽之間的空氣間隙；所述芯液為蒸餾水，所述恆壓源為液氮。所述幹紡程高度為5cm；繞絲輪的線速度為10m/min；凝固槽與繞絲槽的溫度均為42℃。

本對比例所製備的超濾膜親水夾角為59°，單絲通量為237L/m2·h。其中，親水夾角用親水角測定儀測定，單絲通量參照「中空纖維超濾膜測試方法HYT 050-1999」。

實施例1

一種PVA提高親水性的超濾膜，包括如下重量份數的各組分，PVA 1份；DMSO 10份；PSF 15份；DMAC 62份；PEG 12份。

通過如下方法，製備得超濾膜：先將PVA溶解於DMSO中，在63℃下攪拌2h，待其溶解完全後，再加入DMAC和PEG，繼續攪拌1h，混合均勻後，加入PSF，攪拌10h；將攪拌後的料液放置到中空纖維膜紡絲機的儲料罐中，真空脫泡3h，脫泡後的料液在液氮提供的0.2MPa恆壓作用下由儲料罐輸送至噴絲頭，且料液的溫度為50℃，同時芯液亦在恆壓源提供的0.07MPa下從噴絲頭的中心空穴進入中空纖維的空腔作為支撐和內凝固浴，且芯液的溫度為45℃；紡絲細流離開噴絲頭，經過幹紡程，進入凝固槽，在凝固槽中經凝固，進入繞絲槽，纏繞在繞絲輪上，凝固完全後即形成中空纖維膜。所述芯液為蒸餾水和DMAC的混合溶液，混合比例為1:1；所述恆壓源為液氮。所述幹紡程為噴絲頭和凝固槽之間的空氣間隙。所述幹紡程高度為12cm；繞絲輪的線速度為8m/min；凝固槽與繞絲槽的溫度均為38℃。

本實施例所製備的超濾膜親水夾角為52°，單絲通量為245L/m2·h。其中，親水夾角用親水角測定儀測定，單絲通量參照「中空纖維超濾膜測試方法HYT 050-1999」。

實施例2

一種PVA提高親水性的超濾膜，包括如下重量份數的各組分，PVA 1.5份；DMSO 12份；PSF 15份；DMAC 35份；DMF 27份；PVP 9.5份。

通過如下方法，製備得超濾膜：先將PVA溶解於DMSO中，在65℃下攪拌1.5h，待其溶解完全後，再加入DMAC、DMF和PVP，繼續攪拌1h，混合均勻後，加入PSF，攪拌10h；將攪拌後的料液放置到中空纖維膜紡絲機的儲料罐中，真空脫泡3h，脫泡後的料液在液氮提供的0.32MPa恆壓作用下由儲料罐輸送至噴絲頭，且料液的溫度為58℃，同時芯液亦在恆壓源提供的0.12MPa下從噴絲頭的中心空穴進入中空纖維的空腔作為支撐和內凝固浴，且芯液溫度為51℃；紡絲細流離開噴絲頭，經過幹紡程，進入凝固槽，在凝固槽中經凝固，進入繞絲槽，纏繞在繞絲輪上，凝固完全後即形成中空纖維膜。所述芯液為蒸餾水和溶劑(DMAC和DMF)的混合溶液，混合比例為1：1；所述恆壓源為液氮。所述幹紡程為噴絲頭和凝固槽之間的空氣間隙。所述幹紡程高度為19cm；繞絲輪的線速度為12m/min；凝固槽與繞絲槽的溫度均為43℃。

本實施例所製備的超濾膜親水夾角為46°，單絲通量為281L/m2·h。其中，親水夾角用親水角測定儀測定，單絲通量參照「中空纖維超濾膜測試方法HYT 050-1999」。

實施例3

一種PVA提高親水性的超濾膜，包括如下重量份數的各組分，PVA 2份；DMSO 15份；PSF 20份；DMAC 30份；DMF 17份；THF 8份；土溫-80 8份。

通過如下方法，製備得超濾膜：先將PVA溶解於DMSO中，在70℃下攪拌3h，待其溶解完全後，再加入DMAC、DMF、THF和土溫-80，繼續攪拌1.5h，混合均勻後，加入PSF，攪拌10h；將攪拌後的料液放置到中空纖維膜紡絲機的儲料罐中，真空脫泡4h，脫泡後的料液在液氮提供的0.45MPa恆壓作用下由儲料罐輸送至噴絲頭，且料液的溫度為70℃，同時芯液亦在恆壓源提供的0.18MPa下從噴絲頭的中心空穴進入中空纖維的空腔作為支撐和內凝固浴，且芯液的溫度為55℃；紡絲細流離開噴絲頭，經過幹紡程，進入凝固槽，在凝固槽中經凝固，進入繞絲槽，纏繞在繞絲輪上，凝固完全後即形成中空纖維膜。所述芯液為蒸餾水和溶劑(DMAC、DMF和THF)的混合溶液，混合比例為1：1；所述恆壓源為液氮。所述幹紡程為噴絲頭和凝固槽之間的空氣間隙。所述幹紡程高度為22cm；繞絲輪的線速度為14m/min；凝固槽與繞絲槽的溫度均為52℃。

本實施例所製備的超濾膜親水夾角為41°，單絲通量為263L/m2·h。其中，親水夾角用親水角測定儀測定，單絲通量參照「中空纖維超濾膜測試方法HYT 050-1999」。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。