CN103933879B - 一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法，其特征在于按以下步骤进行：以PES为膜材料，NMP为溶剂，PEG200、LiCl、PEG400、K17、K30、K60、K90中的一种或二种以上的混合物为第一添加剂，强致凝剂为第二添加剂，按照质量比膜材料：溶剂：添加剂=20-25:40-60:15-40的比例投料，于80℃条件下搅拌24小时溶解均匀形成铸膜液；过滤后静置48H脱泡，并冷却至45℃；将铸膜液按现有的干湿法纺丝；所制得的膜丝经流动水洗6小时老化脱溶剂；将膜丝保湿晾干后制备常规的大通量超滤膜组件。由此制备的膜组件，纯水通量大于150L/㎡·H，0.1MPa，25℃，过滤市政自来水，内毒素检测小于0.25EU/ml。能用于医药注射用水、家庭净水等，在保证过滤效果的同时保障过滤效率。

Description

一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法

技术领域

本发明涉及一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在1－100nm之间。工业方面，超滤膜被大量用于水处理工程。超滤技术在反渗透预处理、饮用水处理、中水回用等领域发挥着越来越重要的作用。超滤技术在酒类和饮料的除菌与除浊，药品的除热原以及食品及制药物浓缩过程中均起到关键作用。民用方面，超滤技术开始逐步进入直饮水环节，家庭净水环节。在超滤技术中，膜孔径与膜通量是一对矛盾的存在。当膜孔径变小截留效果上升时，膜通量即过滤效率是下降的。目前主流的截留内毒素的超滤膜，切割分子量为6000，膜的纯水通量为60-100L/㎡·H，0.1MPa，25℃。其孔径较常用的切割分子量8万、10万的小，同时通量也小，工程上膜使用数量较多。在民用方面，能截留内毒素的超滤膜由于通量较低，更是很少使用，一般是倾向通量更大随之孔径更大的膜产品。这些大通量大孔径的产品，能够有效的截留细菌，无法有效的截留内毒素，同样也无法截留与内毒素大小类似的外毒素。外毒素是引起腹泻等异常和核心因素。故理论上大孔径膜存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题及缺陷，而提供一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法，该方法用来解决当前能截留内毒素的超滤膜通量较小，难以兼顾过滤效果、过滤效率的问题。

本发明的技术方案为：

一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法，其特征在于按以下步骤进行：1）以聚醚砜树脂（PES）为膜材料，N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，聚乙二醇200（PEG200）、LiCl、聚乙二醇400（PEG400）、聚乙烯吡咯烷酮PVP－K17（K17）、聚乙烯吡咯烷酮PVP－K30（K30）、聚乙烯吡咯烷酮PVP－K60（K60）、聚乙烯吡咯烷酮PVP－K90（K90）中的一种或二种以上的混合物为第一添加剂，强致凝剂为第二添加剂，按照质量比膜材料：溶剂：添加剂=20-25:40-60:15-40的比例投料，于80℃条件下搅拌24小时溶解均匀形成铸膜液；2）过滤后静置48H脱泡，并冷却至45℃；3）将铸膜液按现有的干湿法纺丝；4）步骤（3）所制得的膜丝经流动水洗6小时老化脱溶剂；5）将步骤（4）的膜丝保湿晾干后制备常规的大通量超滤膜组件。

所述步骤（3）干湿法纺丝中纺丝时凝固浴温度为0-15℃，第一洗槽温度为15-45℃，第二洗槽温度为35-60℃。

所述步骤（3）干湿法纺丝中纺丝时凝固浴温度为10-15℃，第一洗槽20-35℃，第二洗槽40-55℃。

所述的强致凝剂为水、甘油、乙二醇、醋酸中一种或二种以上的混合物。

本发明制得的组件纯水通量大于150L/㎡·H，0.1MPa，25℃。在膜配方中，第二添加剂采用强致凝剂使皮层较厚，孔致密，第一添加剂在合适的范围内是膜通量达到最大；而在生产工艺中，低温凝固浴使膜孔足够小，较高温度的第二洗槽是促使膜丝中的溶剂、致孔剂等快速脱出而形成连续贯穿的孔，使膜丝通量最大化。

以本方法制备的膜组件，在常规截留内毒素的工况条件下使用，因为通量更大可减少膜使用数量而节省成本。在民用净水方面，能截留与内毒素大小类似的外毒素，安全性更好，有初步的使用价值。

具体实施方式

以下结合实例对发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

以质量比计，PES：NMP：K30：K90：PEG400：H₂O=23:50:1:1:21:4的比例配置铸膜液，于80℃下搅拌24小时溶解均匀形成铸膜液，过滤后静置48H脱泡，并冷却至45℃；按现有的干湿法纺丝；凝固浴、芯液为水，凝固浴为15℃，第一洗槽为25℃，第二洗槽为55℃；所制得的膜丝经流动水洗6小时老化脱溶剂；将脱溶剂后的膜丝保湿晾干后制成常规的大通量超滤膜组件后测试，组件有效膜面积4㎡，通量为600L/H，0.1MPa，25℃。以自来水做原水，过滤后取产液，按照凝胶法检测内毒素，结果小于0.25EU/ml。

对比例1-1

取消第一洗槽，其余与实施例1相同，膜丝表面出现突起等不良。

对比例1-2

取消第二洗槽，其余与实施例1相同，制成组件后测试。组件有效膜面积4㎡，通量为320L/H，0.1MPa，25℃。以自来水做原水，过滤后取产液，按照凝胶法检测内毒素，结果小于0.25EU/ml。

实施例2

以质量比计，PES：NMP：K17：K30：PEG200：甘油=22:50:1:1:20:6的比例配置铸膜液，于80℃下搅拌24小时溶解均匀形成铸膜液，过滤后静置48H脱泡，并冷却至45℃；按现有的干湿法纺丝；芯液为水，凝固浴为40%的NMP的水溶液，凝固浴为10℃，第一洗槽为20℃，第二洗槽为50℃；所制得的膜丝经流动水洗6小时老化脱溶剂；将脱溶剂后的膜丝保湿晾干后制成常规的大通量超滤膜组件后测试，组件有效膜面积4㎡，通量为800L/H，0.1MPa，25℃。以自来水做原水，过滤后取产液，按照凝胶法检测内毒素，结果小于0.25EU/ml。

对比例2-1

膜丝配方为PES：NMP：K17：K30：PEG200=22:50:1:1:26，其余与实施例2一样。制成组件后测试。组件有效膜面积4㎡，通量为900L/H，0.1MPa，25℃。以自来水做原水，过滤后取产液，按照凝胶法检测内毒素，检测试剂凝胶，不合格。

对比例2-2

膜丝配方为PES：NMP：K17：K30：PEG200：甘油=22:50:1:1:14:12，其余与实施例2一样。制成组件后测试。组件有效膜面积4㎡，通量为500L/H，0.1MPa，25℃。以自来水做原水，过滤后取产液，按照凝胶法检测内毒素，结果小于0.25EU/ml。

实施例3

以质量比计，PES：NMP：K17：K60：PEG200：乙二醇=20:60:1.5:0.5:20：18的比例配置铸膜液，静止脱泡后按现有的干湿法纺丝，凝固浴、芯液为水，凝固浴为12℃，第一洗槽为35℃，第二洗槽为40℃，所制得的膜丝经流动水洗6小时老化脱溶剂；将脱溶剂后的膜丝保湿晾干后制成常规的大通量超滤膜组件后测试。组件有效膜面积4㎡，通量为700L/H，0.1MPa，25℃。以自来水做原水，过滤后取产液，按照凝胶法检测内毒素，结果小于0.25EU/ml。

实施例4

以质量比计，PES：NMP：LiCl：PEG200：醋酸=25:40:1.0:10：4的比例配置铸膜液，静止脱泡后按现有的干湿法纺丝，凝固浴、芯液为水，凝固浴为15℃，第一洗槽为25℃，第二洗槽为50℃，所制得的膜丝经流动水洗6小时老化脱溶剂；将脱溶剂后的膜丝保湿晾干后制成常规的大通量超滤膜组件后测试。组件有效膜面积4㎡，通量为750L/H，0.1MPa，25℃。以自来水做原水，过滤后取产液，按照凝胶法检测内毒素，结果小于0.25EU/ml。

Claims (3)

1.一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法，其特征在于按以下步骤进行：1）以聚醚砜树脂PES为膜材料，N-甲基吡咯烷酮NMP为溶剂，聚乙二醇200、LiCl、聚乙二醇400、聚乙烯吡咯烷酮PVP－K17、聚乙烯吡咯烷酮PVP－K30、聚乙烯吡咯烷酮PVP－K60、聚乙烯吡咯烷酮PVP－K90中的一种或二种以上的混合物为第一添加剂，强致凝剂为第二添加剂，按照质量比膜材料：溶剂：添加剂=20-25:40-60:15-40的比例投料，于80℃条件下搅拌24小时溶解均匀形成铸膜液；2）过滤后静置48h脱泡，并冷却至45℃；3）将铸膜液按现有的干湿法纺丝，膜丝依次经凝固浴、第一洗槽、第二洗槽，且凝固浴温度为0-15℃，第一洗槽温度为15-45℃，第二洗槽温度为35-60℃；4）步骤（3）所制得的膜丝经流动水洗6小时老化脱溶剂；5）将步骤（4）的膜丝保湿晾干后制备常规的大通量超滤膜组件。

2.根据权利要求1所述的一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）干湿法纺丝中纺丝时凝固浴温度为10-15℃，第一洗槽20-35℃，第二洗槽40-55℃。

3.根据权利要求1所述的一种能截留内毒素的大通量超滤膜组件的生产方法，其特征在于：所述的强致凝剂为水、甘油、乙二醇、醋酸中一种或二种以上的混合物。