一种内支撑中空纤维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CN106076127A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610466321.X(22)申请日2016.06.24(71)申请人盐城海普润膜科技有限公司地址224300江苏省盐城市射阳县射阳港经济区金海大道东侧纬二路北侧(72)发明人刘必前(51)Int.Cl.B01D71/34(2006.01)B01D71/30(2006.01)B01D71/68(2006.01)B01D69/10(2006.01)B01D69/08(2006.01)B01D67/00(2006.01)C02F1/44(2006.01)C02F3/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页(54)发明名称一种内支撑中空纤维膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种内支撑中空纤维膜，是以中空编织绳为内支撑材料，将基体聚合物、金属有机骨架材料和成孔剂混合在一起用溶剂溶解而制得铸膜液，将铸膜液涂覆在中空编织绳上，再经凝固成形而制得。使用的金属有机骨架材料可提高内支撑膜的孔隙率和水通量；通过控制铸膜液中金属有机骨架材料与成孔剂的适当比例，利用各个组分的有机配合、协同作用，可以有效控制铸膜液与凝固浴的界面润湿性，易于凝固剂与铸膜液中溶剂在界面的扩散渗透，再利用铸膜液配方和成孔条件的有效组合，可以纺制出不同孔径，不同截留性能的内支撑中空纤维膜；制得的内支撑中空纤维膜可用于MBR和浸没式超滤组件中，降低断丝和堵污的可能性，延长膜片的使用寿命。CN106076127ACN106076127A权利要求书1/2页1.一种内支撑中空纤维膜，其特征在于，该内支撑中空纤维膜是以中空编织绳为内支撑材料，将基体聚合物、金属有机骨架材料和成孔剂混合在一起用溶剂溶解而制得铸膜液，将铸膜液涂覆在中空编织绳上，再经凝固成形而制得。2.根据权利要求1所述的一种内支撑中空纤维膜，其特征在于，所述中空编织绳的材料为聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯或者玻璃纤维中的一种或几种的混合物；所述中空编织绳内径为0.5～2.2mm，外径为1.2～3.2mm。3.根据权利要求1所述的一种内支撑中空纤维膜，其特征在于，所述基体聚合物材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜或者聚砜中的一种。4.根据权利要求1所述的一种内支撑中空纤维膜，其特征在于，所述金属有机骨架化合物为MOF-177、ZIF-8、ZIF-8-NH2、ZIF-8-(NH2)2、MIL-101或MIL-101s中的一种。5.一种内支撑中空纤维膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：1)在30～80℃的条件下，用质量浓度为10～30％氢氧化钠水溶液浸泡处理中空编织绳0.5～1h以去除表面的油污，拿出水洗晾干待用；2)配制铸膜液：基体聚合物、金属有机骨架材料、成孔剂、溶剂按以下质量百分比：先将金属有机骨架材料在超声条件下均匀分散在溶剂中，在30～90℃、搅拌条件下将成孔剂和基体聚合物在金属有机骨架材料/溶剂的混合溶液中溶解，过滤、静置脱泡得到12～40％的铸膜液；3)配制凝固浴液：将乙醇或者丙酮作为凝固浴液；4)用步骤2)制得的铸膜液涂覆经步骤1)处理过的中空编织绳，直接经步骤3)凝固成型或者在温度为10～80℃，相对湿度为30～99％RH的环境下放置1～200s后经步骤3)凝固成型；5)将在步骤4)中制得的内支撑中空纤维膜在10～40℃的去离子水中浸泡12～24h，以除去铸膜液体系中的溶剂及部分成孔剂，晾干即得内支撑中空纤维膜。6.根据权利要求2所述的一种内支撑中空纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述成孔剂为无机成孔剂或有机成孔剂中的一种或者两种的混合物，所述有机成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或者两种的混合物，聚乙烯吡咯烷酮型号选自K12、K17、K25、K30、K60、K90，聚乙二醇分子量为200-20000，所述无机成孔剂为无水氯化锂、氧化铝、氯化钙、二氧化硅中的一种或两种的混合物。7.根据权利要求2所述的一种内支撑中空纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的混合物。8.根据权利要求2所述的一种内支撑中空纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的混合物。2CN106076127A权利要求书2/2页9.根据权利要求2所述的一种内支撑中空纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述涂覆温度为20～80℃，所述凝固温度为20～50℃，凝固时间为20～300s。10.一种内支撑中空纤维膜在MBR和浸没式超滤组件中的应用。3CN106076127A说明书1/4页一种内支撑中空纤