一种高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法

• 摘要：

  本发明公开了一种高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,包括(1)将纤维长丝加捻成S捻纱或Z捻纱,得到加捻纱线;(2)CTA分离层成膜体系的制备;(3)反渗透基膜的制备;(4)将粘合剂与GO均匀分散于溶剂中,得到超薄GO外分离层成膜体系;(5)将步骤3)得到的反渗透基膜与步骤4)得到的成膜体系从圆形喷丝头中共挤出,使得超薄GO外分离层成膜体系均匀涂覆到反渗透基膜的外表面,然后固化成膜.本方法在基膜外表面构建超薄GO外分离层,提高水分子在膜中溶解扩散效率,以克服膜trade‑off效应,反渗透膜具有高渗透通量和高脱盐率.而且GO直接嵌在基膜外表面,形成水分子通道,不易在外力下脱落,延长了反渗透膜的使用寿命.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN201911277739.6

• 申请日期：

  2019.12.11

• 公开/公告号：

  CN110917878A

• 公开/公告日：

  2020-03-27

• 发明人：

  肖长发 凌浩洋 陈凯凯 储智勇 张泰

• 申请人：

  天津工业大学

• 主分类号：

  B01D61/02(2006.01),B,B01,B01D,B01D61

• 分类号：

  B01D61/02(2006.01),B01D69/08(2006.01),B01D67/00(2006.01),C02F1/44(2006.01),B,C,B01,C02,B01D,C02F,B01D61,B01D69,B01D67,C02F1,B01D61/02,B01D69/08,B01D67/00,C02F1/44

• 主权项：

  1.一种高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于该方法包括以下步骤: (1)加捻纱线的制备:将纤维长丝加捻成S捻纱或Z捻纱,得到加捻纱线; (2)CTA分离层成膜体系的制备:将CTA、增塑剂和添加剂共混得到CTA分离层成膜体系;CTA:增塑剂:添加剂的质量比为3-6:2-5:1-3; (3)反渗透基膜的制备:将步骤2)得到的成膜体系经螺杆挤出机熔融挤出并通过环形喷丝头将熔体均匀涂覆于步骤1)得到的加捻纱线的外表面,再牵伸至凝固浴A中冷却成型,得到纤维增强型CTA反渗透基膜; (4)超薄GO外分离层成膜体系的制备:将粘合剂与GO均匀分散于溶剂中,得到超薄GO外分离层成膜体系;粘合剂:溶剂:GO的质量比为5-20:85-89:0.1-10; (5)反渗透膜的制备:采用同心圆涂覆纺丝工艺,将步骤3)得到的反渗透基膜与步骤4)得到的成膜体系从圆形喷丝头中共挤出,以围绕圆形喷丝头中心周围形成管状液膜的形式牵引涂敷,使得超薄GO外分离层成膜体系均匀涂覆到反渗透基膜的外表面,然后牵伸至凝固浴B中固化成膜,再除去溶剂,得到GO沿牵引方向均匀排列的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜. 2.根据权利要求1所述的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于步骤1)中,所述纤维长丝是聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或聚丙烯纤维中的至少一种. 3.根据权利要求1所述的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于步骤2)中,所述增塑剂为环丁砜;所述添加剂为乙二醇、聚乙二醇-200、苯甲酸或马来酸中的至少一种. 4.根据权利要求1所述的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于步骤3)中,所述凝固浴A由环丁砜、乙二醇或聚乙二醇-200与水构成;环丁砜:乙二醇或聚乙二醇-200:水的质量比为30-40:5-6:55-65. 5.根据权利要求1所述的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于步骤3)中,螺杆挤出机为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机. 6.根据权利要求1所述的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于步骤4)中,粘合剂为二醋酸纤维素或CTA. 7.根据权利要求1所述的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于步骤4)中,溶剂为N-甲基二吡咯烷酮或环丁砜. 8.根据权利要求1所述的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于步骤5)中,凝固浴B由N-甲基二吡咯烷酮和水构成;N-甲基二吡咯烷酮和水的质量比为3-6:1-5;凝固浴B的温度为50-80℃. 9.根据权利要求1所述的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜的制备方法,其特征在于步骤5)中,收集速度为5-20r/s. 10.一种由权利要求1-9任一所述方法得到的高通量高脱盐率的中空纤维反渗透膜,其特征在于该反渗透膜由外至内依次包括超薄GO外分离层、CTA分离层和加捻纱线增强层;超薄GO外分离层的厚度为50-200nm,CTA分离层的厚度为20-200μm,加捻纱线增强层的厚度为100-500μm;反渗透膜的渗透通量为50-500L·m-2·h-1·MPa,脱盐率为97-99.99％.