中空纤维超滤膜及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113600027A(43)申请公布日2021.11.05(21)申请号202110905698.1(22)申请日2021.08.06(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人林亚凯汪林王晓琳(74)专利代理机构北京同立钧成知识产权代理有限公司11205代理人杨泽臧建明(51)Int.Cl.B01D69/08(2006.01)B01D67/00(2006.01)C02F1/44(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图2页(54)发明名称中空纤维超滤膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种中空纤维超滤膜及其制备方法和应用，中空纤维超滤膜包括膜本体，所述膜本体围设成中空结构，所述膜本体包括微孔主体层、以及位于所述微孔主体层正反两个表面的致密层，所述致密层的平均孔径为5‑50nm，所述微孔主体层的平均孔径为100‑2000nm。本发明提供的中空纤维超滤膜中微孔主体层与双致密层结构的构筑，使得中空纤维超滤膜同时具备较高截留率和耐污染能力，尤其对20nm二氧化硅粒子的截留率可以达到99.5％以上，可应用于水体净化和蛋白质分离等方面。CN113600027ACN113600027A权利要求书1/1页1.一种中空纤维超滤膜，其特征在于，包括膜本体，所述膜本体围设成中空结构，所述膜本体包括微孔主体层、以及位于所述微孔主体层正反两个表面的致密层，所述致密层的平均孔径为5‑50nm，所述微孔主体层的平均孔径为100‑2000nm。2.根据权利要求1所述的中空纤维超滤膜，其特征在于，所述致密层的厚度为0.05‑5μm；和/或，所述微孔主体层的厚度为50‑500μm。3.根据权利要求1所述的中空纤维超滤膜，其特征在于，所述中空纤维超滤膜包括以下组分：聚砜50‑99重量份、亲水性聚合物1‑50重量份。4.根据权利要求3所述的中空纤维超滤膜，其特征在于，所述亲水性聚合物包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸、乙烯‑马来酸酐共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、聚(N‑异丙基丙烯酰胺)、聚乙烯亚胺、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。5.根据权利要求1所述的中空纤维超滤膜，其特征在于，所述中空纤维超滤膜的水接触角小于60°；和/或，所述中空纤维超滤膜的拉伸强度大于4.0MPa。6.权利要求1‑5任一项所述的中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚合物和稀释剂混合均匀得到混合物；(2)将所述混合物进行熔融、混炼处理后，通过喷丝板制成中空纤维，其中所述喷丝板中的芯液包括水和/或聚砜的非溶剂，其中所述芯液温度为40‑80℃，所述聚砜的非溶剂为不溶解聚砜的溶剂；(3)使所述中空纤维在冷却浴中冷却，实现固化成膜，得到中空纤维膜前体；(4)除去所述中空纤维膜前体中的稀释剂，得到所述中空纤维超滤膜。7.根据权利要求6所述的中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物在混合物中的质量分数为13％‑45％，所述稀释剂在混合物中的质量分数为55％‑87％。8.根据权利要求6所述的中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，所述稀释剂包括第一溶剂、具有水溶性的第二溶剂，其中第一溶剂在稀释剂中的质量分数为35％‑99％，第二溶剂在稀释剂中的质量分数为1％‑65％；所述第一溶剂包括二苯甲酸二聚丙二醇酯、二苯甲酸二甘醇酯、二苯甲酸三甘醇酯、二苯甲酸新戊二醇酯、三苯甲酸甘油酯、四苯甲酸季戊四醇酯、环丁砜、二苯砜、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、N‑甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述第二溶剂包括1,2‑丙二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、聚乙二醇、三乙酸甘油酯、柠檬酸三乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、乙二胺四乙酸、PolarClean、己二胺、间苯二胺中的至少一种。9.根据权利要求6所述的中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，将所述混合物制成所述中空纤维的过程包括：将所述混合物加入双螺杆挤出机中，在100‑200℃下熔融、混炼后经喷丝板挤出形成中空纤维状，得到所述中空纤维；其中，所述喷丝板的温度为60‑90℃，所述挤出的挤出速度为35～100m/min。10.权利要求1‑5任一项所述的中空纤维超滤膜在水体净化方面的应用。2CN113600027A说明书1/9页中空纤维超滤膜及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及高分子膜技术领域，具体涉及一种中空纤维超滤膜及其制备方法和应用背景技术[0002]超滤是一种广泛应用于水处理、生物医药、食品等行业的压力驱动型膜分离技术。超滤膜孔径一般在1‑100nm之间，通过对超滤膜孔道尺寸的设计，可实现对大分子物质的截留或不同尺寸大小物质的分离，因此超滤膜