一种应用于物料分离的聚醚砜中空纤维膜孔径调节方法与流程

1.本发明涉及中空纤维膜分离技术领域，特别涉及一种应用于物料分离的聚醚砜中空纤维膜孔径调节方法。


背景技术：

2.中空纤维膜是指外形像纤维状，具有自支撑作用的膜。中空纤维膜是以聚砜、二甲基乙酰胺为原料加工成中空内腔的纤维丝，再除以高渗透性聚合物，具有选择性渗透特性。由于水蒸气、氢、氨和二氧化碳渗透较快,而甲烷、氮、氩、氧和一氧化碳等渗透较慢,这样就使渗透快的与渗透慢的分离。
3.聚醚砜(polyethersulfone ,pes)又称聚苯醚砜或聚芳醚矾，是一种综合性能优异的热塑性高分子材料。因为其分子结构中不存在脂肪族等结构，所以表现出优良的热稳定性能和抗氧化性能，其玻璃化温度为230 ℃，连续使用温度可以达到180℃
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200℃，并且可耐150℃
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180℃的高温环境，耐高温性能可与聚酰亚胺媲美，而其成本却低于后者。聚醚砜分子中含有so2官能团以及与so2相连的苯环结构，这个刚性结构使之具有很好的化学稳定性、振动稳定性和机械强度。聚醚砜还具有较好的成膜性，所以也被开发为一种常用的膜材料。
4.然而，聚醚砜中空纤维膜存在机械强度不高、疏水性较强、渗透性能差，分离效率不高等缺陷限制它的进一步发展。如何利用优异的热稳定性能和抗氧化性能，制备不同过滤孔径的聚醚砜中空纤维膜从而扩大其在物料分离领域的应用是行业内的难点之一。现提出一种技术方案，其以丙酮、二缩三乙二醇中的一种或多种为孔径调节剂，制备出不同过滤孔径聚醚砜中空纤维膜。


技术实现要素：

5.本发明提出了一种应用于物料分离的聚醚砜中空纤维膜孔径调节方法，其方法步骤如下：（1）配制铸膜液，以聚醚砜和磺化聚醚砜为主材，以n
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甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜其中的一种为溶剂，以一缩二乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮与聚乙二醇中的一种或多种为致孔剂，以丙酮、二缩三乙二醇中的一种或多种为孔径调节剂，以吐温
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20、吐温
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80中的一种或多种为表面活性剂，将上述各组分按照比例投加入到含有搅拌器的恒温（70
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90℃）加热容器，充分搅拌均匀，再经过过滤、脱泡处理后制得透明均一的铸膜液；（2）配置芯液，将纯水加热至30
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50℃作为芯液备用；（3）铸膜液和芯液分别通过各自的计量泵，经过两个同心圆的中空喷头挤出，初生纤维在空气中经过1
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10cm的距离后于30
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50℃的水浴中发生相分离并凝固成型；（4）经水洗后再经收丝轮牵伸卷绕得到中空纤维膜丝；（5）将制得的中空纤维膜丝水洗1
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2天，热风干燥处理后得到聚醚砜中空纤维膜。
6.具体地，在步骤（1）中，在步骤（1）中，各组分的质量百分比分别为：主材20%
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50%，溶剂:30%
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70%，致孔剂:4%
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10%，孔径调节剂:5%
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30%，表面活性剂:1
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5%。
7.在一个实施例中，按照各组分的质量百分比：聚醚砜为35%、聚乙烯吡咯烷酮为10%、丙酮为5%、吐温
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20为5%、n
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甲基吡咯烷酮45%，配制铸膜液，以纯水为芯液，纺丝、水洗并干燥处理所得膜丝，测定膜丝孔径，即得平均孔径为20nm的聚醚砜中空纤维膜。
8.在一个实施例中，按照各组分的质量百分比：磺化聚醚砜为30%、一缩二乙二醇为8%、丙酮为20%、吐温
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20为5%、二甲基乙酰胺37%，配制铸膜液，以纯水为芯液，纺丝、水洗并干燥处理所得膜丝，测定膜丝孔径，即得平均孔径为80nm的聚醚砜中空纤维膜。
9.在一个实施例中，按照各组分的质量百分比：聚醚砜为25%、聚乙二醇为5%、二缩三乙二醇为30%、吐温
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80为1%、二甲基甲酰胺39%，配制铸膜液，以纯水为芯液，纺丝、水洗并干燥处理所得膜丝，测定膜丝孔径，即得平均孔径为200nm的聚醚砜中空纤维膜。
10.本发明有益效果：本发明在铸膜液配方中以丙酮、二缩三乙二醇中的一种或多种为孔径调节剂，能够制备不同过滤孔径的聚醚砜中空纤维膜，扩展了中空纤维膜在物料分离领域的应用范围。
附图说明
11.图1是本发明的方法步骤图。
具体实施方式
12.本发明的优选实施例对于发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例。然而本发明也可以各种不同的形式实现，因此本发明不限于下文中描述的实施例。
13.本实施例提供一种应用于物料分离的聚醚砜中空纤维膜孔径调节方法，其方法步骤如下：（1）配制铸膜液，以聚醚砜和磺化聚醚砜为主材，以n
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜其中的一种为溶剂，以一缩二乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮与聚乙二醇中的一种或多种为致孔剂，以丙酮、二缩三乙二醇中的一种或多种为孔径调节剂，以吐温
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20、吐温
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80中的一种或多种为表面活性剂，将上述各组分按照比例投加入到含有搅拌器的恒温（70
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90℃）加热容器，充分搅拌均匀，再经过过滤、脱泡处理后制得透明均一的铸膜液；其中各组分的质量百分比分别为：主材20%
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50%，溶剂:30%
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70%，致孔剂:4%
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10%，孔径调节剂:5%
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30%，表面活性剂:1
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5%；（2）配置芯液，将纯水加热至30
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50℃作为芯液备用；（3）铸膜液和芯液分别通过各自的计量泵，经过两个同心圆的中空喷头挤出，初生纤维在空气中经过1
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10cm的距离后于30
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50℃的水浴中发生相分离并凝固成型；（4）经水洗后再经收丝轮牵伸卷绕得到中空纤维膜丝；（5）将制得的中空纤维膜丝水洗1
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2天，热风干燥处理后得到聚醚砜中空纤维膜。
14.此处提供了三个实施例方案，分别对应平均过滤孔径为20nm、80nm、200nm。
15.实施例一
按照各组分的质量百分比：聚醚砜为35%、聚乙烯吡咯烷酮为10%、丙酮为5%、吐温
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20为5%、n
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甲基吡咯烷酮45%，配制铸膜液，以纯水为芯液，纺丝、水洗并干燥处理所得膜丝，测定膜丝孔径，即得平均孔径为20nm的聚醚砜中空纤维膜。
16.实施例二按照各组分的质量百分比：磺化聚醚砜为30%、一缩二乙二醇为8%、丙酮为20%、吐温
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20为5%、二甲基乙酰胺37%，配制铸膜液，以纯水为芯液，纺丝、水洗并干燥处理所得膜丝，测定膜丝孔径，即得平均孔径为80nm的聚醚砜中空纤维膜。
17.实施例三按照各组分的质量百分比：聚醚砜为25%、聚乙二醇为5%、二缩三乙二醇为30%、吐温
‑
80为1%、二甲基甲酰胺39%，配制铸膜液，以纯水为芯液，纺丝、水洗并干燥处理所得膜丝，测定膜丝孔径，即得平均孔径为200nm的聚醚砜中空纤维膜。
18.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。