一种内压式中空纤维超滤膜及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115245755A(43)申请公布日2022.10.28(21)申请号202110445981.0C02F1/44(2006.01)(22)申请日2021.04.25B01D61/14(2006.01)(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司北京化工研究院(72)发明人刘轶群李煜乔金樑郦和生奚振宇潘国元张新妙(74)专利代理机构北京知舟专利事务所(普通合伙)11550专利代理师鲜莹(51)Int.Cl.B01D69/08(2006.01)B01D67/00(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图1页(54)发明名称一种内压式中空纤维超滤膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种同时具有窄孔径分布的小孔结构分离层和双连续高度贯通孔结构子层的非对称内压式中空纤维聚合物超滤膜及其制备方法和应用。所述超滤膜包括增强体和复合在增强体外侧的聚合物层，其中所述聚合物层包括分离层和子层，所述分离层具有窄孔径分布的小孔结构，所述子层在聚合物层的外侧、且具有双连续高度贯通的三维网络多孔结构。所述超滤膜是由两种或者两种以上聚合物溶液通过干‑湿法纺丝工艺结合雾化预处理辅助非溶剂诱导相转化法制备得到。本发明制备的超滤膜有优异的渗透截留性能，制备工艺方便简单，可实现连续化制备，容易工业化，在水处理、生物、医药、能源等领域有广泛的使用，极具工业应用前景。CN115245755ACN115245755A权利要求书1/2页1.一种内压式中空纤维超滤膜，包括增强体和复合在增强体外侧的聚合物层，其中所述聚合物层包括分离层和子层，所述分离层具有窄孔径分布的小孔结构，所述子层在聚合物层的外侧、且具有双连续高度贯通的三维网络多孔结构。2.根据权利要求1所述的内压式中空纤维超滤膜，其特征在于：所述增强体的材质为聚烯烃、聚酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯中的至少一种；和/或，所述聚合物层的聚合物为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚丙烯腈、醋酸纤维素、聚丙烯酸、聚乳酸、聚酰胺、壳聚糖、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚三氟氯乙烯、聚氯乙烯、有机硅树脂、聚酰亚胺、丙烯腈‑苯乙烯共聚物以及它们的改性聚合物中的至少一种。3.根据权利要求1所述的内压式中空纤维超滤膜，其特征在于：所述分离层贴近增强体一侧的表面的平均孔径为10～100nm。4.根据权利要求1所述的内压式中空纤维超滤膜，其特征在于：所述聚合物层的孔隙率为40～90％，优选为60～90％。5.根据权利要求1所述的内压式中空纤维超滤膜，其特征在于：所述中空纤维超滤膜的外径为1～2mm，所述中空纤维超滤膜的内径为0.2～0.6mm。6.根据权利要求1～5之任一项所述的内压式中空纤维超滤膜，其特征在于：所述中空纤维超滤膜通过干‑湿法纺丝工艺结合雾化预处理辅助非溶剂诱导相分离法制备得到。7.一种根据权利要求1～6之任一项所述的内压式中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将包含聚合物的组分溶解于溶剂中配制铸膜液；(2)将铸膜液与增强体共同挤出，使铸膜液均匀涂覆在增强体表面，得到中空纤维膜体；(3)将中空纤维膜体进行雾化预处理，雾化预处理为让膜体在雾化的液滴浴中停留；(4)浸入凝固浴中固化得到中空纤维超滤膜；(5)将中空纤维超滤膜进行洗涤，浸入甘油水溶液中，干燥。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述铸膜液中聚合物的固含量为6～20wt％，优选为8～18wt％；和/或，所述溶剂选自聚合物的良溶剂。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述液滴浴中液滴的尺寸为1～50μm，优选为5～18μm；和/或，液滴为聚合物的不良溶剂；和/或，单位膜面积所需的雾化量为2.5～20L/m2·h，优选为10～17L/m2·h；和/或，雾化预处理时间为1s～60s，优选为2s～30s。10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述固化的温度为常温；和/或，所述固化的时间为30～60s，优选为40～50s；和/或，所述凝固浴为聚合物的不良溶剂。11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，2CN115245755A权利要求书2/2页所述甘油水溶液中甘油浓度为30～50wt％。12.根据权利要求8～10之任一项所述的制备方法，其特征在于：所述聚合物的良溶剂选自N,N‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、丙酮、N‑甲基‑2‑吡咯烷酮、二甲基亚砜、四甲基亚砜、四氢呋喃、二氧六环、乙腈、氯仿、polarclean溶剂、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯、六甲基磷酸铵、四甲基脲、乙腈、甲苯、己烷、辛烷中的至少一种；所述聚合物的