一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]膜分離技術(shù)是以壓力為推動(dòng)力，將大分子與小分子分離為目的。鑒于其無相變、不帶來新的物質(zhì)，對(duì)環(huán)境友好且運(yùn)行成本較低。故在工業(yè)上，特別是污廢水處理與回用等方面，占據(jù)極大的優(yōu)勢(shì)。保護(hù)水資源已經(jīng)成為一種常識(shí)，膜法處理已經(jīng)開始普及。但是，一些比較苛刻的工況條件，例如高溫、高濃度的酸、高濃度的堿等環(huán)境下，膜根本無法使用。這些工況下的廢水，要么處理成本極高，甚至無法處理。以紡織廢水為例，某一工序的廢水氫氧化鈉含量高達(dá)20%以上。無機(jī)膜成本高，且孔徑偏大，達(dá)不到處理效果。我們測(cè)試自產(chǎn)的聚偏氟乙烯膜、聚氯乙烯膜，聚偏氟乙烯膜在PH值12，浸泡1個(gè)月即變色；聚氯乙烯膜在氫氧化鈉濃度為5% (即PH值約14)浸泡1個(gè)月無變化，但在氫氧化鈉濃度為20%的溶液中，1小時(shí)即變棕。同行的工作中，如CN201110404082.2耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿有機(jī)管式膜及其制備方法和所用鑄膜液，所發(fā)明的組件，耐受PH值在0 —14之間；CN201410041578.1/5 一種耐堿纖維素膜及其制備方法，至少可短期耐受22%的氫氧化鈉，但未公布長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的情況；CN201310473035.2/6乙烯-四氟乙烯共聚物多孔膜及其制備方法，雖未公布具體濃度但理論上可在高濃度堿環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，但制造工藝復(fù)雜，設(shè)備投入大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷，而提供一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，該方法用來解決含高濃度的強(qiáng)堿的廢水的處理問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005]一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行:
(1)按質(zhì)量比計(jì)，高分子聚合物:溶劑:添加劑=15-30:30-60:10-60比例投料，于80°C條件下攪拌24小時(shí)溶解均勻形成鑄膜液；(2)過濾后靜置48小時(shí)脫泡，并冷卻至45°C; (3)將鑄膜液按現(xiàn)有干濕法紡絲；(4)將步驟(3)所制得的膜絲經(jīng)流動(dòng)水洗0.5-48小時(shí)老化脫溶劑；(5)將步驟⑷中膜絲在45— 100°C的水中浸泡0.5—48小時(shí)進(jìn)一步脫溶劑；(6)將步驟(5)中的膜絲浸泡在質(zhì)量濃度為20— 40%的45— 100°C氫氧化鈉溶液中，浸泡0.5—48小時(shí)定型，做成膜組件。
[0006]所述的高分子聚合物原材料滿足:在100°C的40%的氫氧化鈉溶液中浸泡0.5小時(shí)，材料性能無顯著變化。
[0007]所述高分子聚合物原材料為聚醚砜。
[0008]所述的添加劑能與水混溶，且分子量在2000以下。
[0009]所述的添加劑為甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙烯醇400、聚乙烯醇200、二甘醇、三甘醇、三聚甘油、五聚甘油中的一種或二種以上的混合物。
[0010]步驟(5)中，溶出物的質(zhì)量總濃度控制在1%以下。
[0011 ] 所述膜組件運(yùn)行在以氫氧化鈉重量計(jì)，強(qiáng)堿總含量不大于40 %的水體系中。
[0012]所述膜組件室溫澆注定型后，澆注層在60_80°C加強(qiáng)固化4一 12小時(shí)。
[0013]通過適配灌封材料、殼體、連接件，膜組件運(yùn)行的溫度為溶液冰點(diǎn)至95°C。
[0014]本發(fā)明的制備方法中，首先挑選具備耐堿能力的高分子聚合物作為制膜原材料，制得的膜絲，由于溶劑、添加劑的存在，耐化學(xué)腐蝕能力遠(yuǎn)低于原材料。通過一次水洗大量洗脫后，再高溫加強(qiáng)洗脫。最后在接近工況溫度和堿濃度的條件下處理，將膜絲的形變穩(wěn)定下來，避免直接使用時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力斷絲或?qū)沧拥亩嗣胬荨Ｏ鄳?yīng)的，澆注過程中，后固化也有降低應(yīng)力的作用。
[0015]本發(fā)明通過對(duì)膜絲、澆注兩方面的處理優(yōu)化而制備的膜組件，可以在以氫氧化鈉重量計(jì)，強(qiáng)堿總含量不大于40%，溫度為溶液冰點(diǎn)至95°C的水體系中穩(wěn)定運(yùn)行。特別適用于含高濃度的強(qiáng)堿的廢水的處理。。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合實(shí)例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]實(shí)施例1
[0018]各物質(zhì)以質(zhì)量比計(jì)，聚醚砜:二甲基乙酰胺:聚乙烯醇400 = 15:30:60的比例配置鑄膜液，于80°C下攪拌24小時(shí)溶解均勻形成鑄膜液，過濾后靜置48小時(shí)脫泡，并冷卻至45°C ;按現(xiàn)有的干濕法紡絲；所制得的膜絲經(jīng)過如下處理:流動(dòng)水洗12小時(shí)老化脫溶劑一一60°C的水中浸泡4小時(shí)進(jìn)一步脫溶劑一一在20 %的60°C氫氧化鈉溶液中，浸泡4小時(shí)定型；得到的膜絲用來做膜組件；以環(huán)氧樹脂做灌封材料，室溫固化12小時(shí)定型后再以60°C后固化6小時(shí)，切割后制得直徑200毫米，內(nèi)膜面積25 m2的膜組件。
[0019]該實(shí)驗(yàn)組件于60 V的20 %的氫氧化鈉溶液中模擬運(yùn)行半年時(shí)間，按HY/T112-2008超濾膜及其組件的6.8和6.9檢測(cè)膜組件的完整性和是否滲漏，組件完好。
[0020]對(duì)比例1
[0021]取消“60°C的水中浸泡4小時(shí)進(jìn)一步脫溶劑一一在20%的60°C氫氧化鈉溶液中，浸泡4小時(shí)定型”其余與實(shí)施例1相同，以此方法制得的對(duì)比膜組件，運(yùn)行1天即出現(xiàn)斷絲。
[0022]實(shí)施例2
[0023]各物質(zhì)以質(zhì)量比計(jì)，聚醚砜:二甲基乙酰胺:甘油=30:60:10的比例配置鑄膜液，于80°C下攪拌24小時(shí)溶解均勻形成鑄膜液，過濾后靜置48小時(shí)脫泡，并冷卻至45°C ;按現(xiàn)有的干濕法紡絲；所制得的膜絲經(jīng)過如下處理:流動(dòng)水洗48小時(shí)老化脫溶劑一一45°C的水中浸泡48小時(shí)進(jìn)一步脫溶劑一一在40 %的45°C氫氧化鈉溶液中，浸泡48小時(shí)定型。得到的膜絲用來做膜組件。以環(huán)氧樹脂做灌封材料，室溫固化12小時(shí)定型后再以60°C后固化12小時(shí)，切割后制得直徑60毫米，內(nèi)膜面積0.4 m2的膜組件。
[0024]該實(shí)驗(yàn)組件于45°C的40%的氫氧化鈉溶液中運(yùn)行1周時(shí)間，檢測(cè)其截留率，無顯著差異。
[0025]實(shí)施例3
[0026]各物質(zhì)以質(zhì)量比計(jì)，聚醚砜:甲基吡咯烷酮:乙醇=20:60:20的比例配置鑄膜液，于80°C下攪拌24小時(shí)溶解均勻形成鑄膜液，過濾后靜置48小時(shí)脫泡，并冷卻至45°C;按現(xiàn)有的干濕法紡絲；所制得的膜絲經(jīng)過如下處理:流動(dòng)水洗16老化脫溶劑一一45°C的水中浸48小時(shí)進(jìn)一步脫溶劑一一在30%的100°C的氫氧化鈉溶液中，浸泡0.5小時(shí)定型。得到的膜絲用來做膜組件。以環(huán)氧樹脂做灌封材料，室溫固化12小時(shí)定型后再以80°C后固化4小時(shí)，切割后制得直徑250毫米的膜組件。
[0027]該實(shí)驗(yàn)組件于常溫下40 %的氫氧化鈉溶液中運(yùn)行1個(gè)月時(shí)間，按HY/T112-2008超濾膜及其組件的6.8和6.9檢測(cè)膜組件的完整性和是否滲漏，組件完好。
[0028]實(shí)施例4
[0029]各物質(zhì)以質(zhì)量比計(jì)，聚醚砜:甲基吡咯烷酮:聚乙烯醇200:五聚甘油=20:55:20:5的比例配置鑄膜液，于80°C下攪拌24小時(shí)溶解均勻形成鑄膜液，過濾后靜置48小時(shí)脫泡，并冷卻至45°C ;按現(xiàn)有的干濕法紡絲；所制得的膜絲經(jīng)過如下處理:流動(dòng)水洗24老化脫溶劑一一100°C的水中浸0.5小時(shí)進(jìn)一步脫溶劑一一在20%的100°C的氫氧化鈉溶液中，浸泡0.5小時(shí)定型。得到的膜絲用來做組件。以環(huán)氧樹脂做灌封材料，室溫固化12小時(shí)定型后再以70°C后固化6小時(shí)，切割后制得直徑90毫米的組件。
[0030]該實(shí)驗(yàn)組件于常溫下40 %的氫氧化鈉溶液中運(yùn)行1個(gè)月時(shí)間，按HY/T112-2008超濾膜及其組件的6.8和6.9檢測(cè)膜組件的完整性和是否滲漏，組件完好。以自來水將膜沖洗至中性后過濾自來水，測(cè)試SDI < 3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行:(I)按質(zhì)量比計(jì)，高分子聚合物:溶劑:添加劑=15-30:30-60:10-60比例投料，于80°C條件下攪拌24小時(shí)溶解均勻形成鑄膜液；(2)過濾后靜置48小時(shí)脫泡，并冷卻至45°C; (3)將鑄膜液按現(xiàn)有干濕法紡絲；(4)將步驟(3)所制得的膜絲經(jīng)流動(dòng)水洗0.5-48小時(shí)老化脫溶劑；(5)將步驟(4)中膜絲在45— 100°C的水中浸泡0.5—48小時(shí)進(jìn)一步脫溶劑；(6)將步驟(5)中的膜絲浸泡在質(zhì)量濃度為20— 40%的45— 100°C氫氧化鈉溶液中，浸泡0.5—48小時(shí)定型，做成膜組件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于:所述的高分子聚合物原材料滿足:在100°C的40%的氫氧化鈉溶液中浸泡0.5小時(shí)，材料性能無顯著變化。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于:所述高分子聚合物原材料為聚醚砜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于:所述的添加劑能與水混溶，且分子量在2000以下。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于:所述的添加劑為甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙烯醇400、聚乙烯醇200、二甘醇、三甘醇、三聚甘油、五聚甘油中的一種或二種以上的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于:步驟(5)中，溶出物的質(zhì)量總濃度控制在1%以下。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于:所述膜組件運(yùn)行在以氫氧化鈉重量計(jì)，強(qiáng)堿總含量不大于40%的水體系中。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于:所述膜組件室溫澆注定型后，澆注層在60-80°C加強(qiáng)固化4一 12小時(shí)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，其特征在于:通過適配灌封材料、殼體、連接件，膜組件運(yùn)行的溫度為溶液冰點(diǎn)至95°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在高濃度堿溶液中使用的膜組件的制造方法，按以下步驟進(jìn)行：(1)按質(zhì)量比計(jì)，高分子聚合物：溶劑：添加劑＝15-30:30-60:10-60比例投料，于80℃條件下攪拌24小時(shí)溶解均勻形成鑄膜液；(2)過濾后靜置48小時(shí)脫泡，并冷卻至45℃；(3)將鑄膜液按現(xiàn)有干濕法紡絲；(4)將步驟(3)所制得的膜絲經(jīng)流動(dòng)水洗0.5—48小時(shí)老化脫溶劑；(5)將步驟(4)中膜絲在45—100℃的水中浸泡0.5—48小時(shí)進(jìn)一步脫溶劑；(6)將步驟(5)中的膜絲浸泡在質(zhì)量濃度為20—40％的45—100℃氫氧化鈉溶液中，浸泡0.5—48小時(shí)定型，做成膜組件。由此制備的膜組件，能在以氫氧化鈉重量計(jì)，強(qiáng)堿總含量不大于40％，溫度為溶液冰點(diǎn)至95℃的水體系中穩(wěn)定運(yùn)行，特別適用于含高濃度的強(qiáng)堿的廢水的處理。
【IPC分類】B01D71/68, C02F1/44, B01D67/00
【公開號(hào)】CN104888630
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510304188
【發(fā)明人】陳泉學(xué), 郝艷杰, 龐兵
【申請(qǐng)人】湖北中泉環(huán)保技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月4日