背景技術
中空纖維膜是有自支撐作用的非對稱膜，具有高的裝填密度和良好的滲透性能，且制備工藝簡單，可顯著降低膜裝備體積和生產成本。無機陶瓷中空纖維膜因其耐高溫、高壓以及較強的耐腐蝕性能等特點受到人們廣泛關注。然而，該類膜材料也存在著強度低、韌性差、易斷裂等問題，制約了中空纖維膜的工業應用進程。
多孔金屬膜相較于開發較早的有機膜以及傳統的無機陶瓷膜，由于具備機械強度、韌性好，能承受高壓，易于焊接和密封，熱穩定性好等優點而有明顯優勢。片式和管式是多孔金屬膜最普遍的形態，其中管式膜有較好的商業化應用，但是管式膜仍然存在著一定缺陷，如裝填密度不高，分離效率較低，導致分離設備的投資成本的大大增加；另外，膜壁較厚，膜通量較低。因此，多孔金屬中空纖維膜的制備和研究使其不僅有中空纖維膜的優勢同時也能有效解決陶瓷材料的脆性問題。
不銹鋼膜是技術較為成熟的多孔金屬膜材料，GKN,Mott,Pall等公司均是比較有名的不銹鋼管式膜供應商。但是關于不銹鋼中空纖維膜的研究很少，申請號為200910184917.0的中國專利公開了一種金屬陶瓷復合纖維膜管的制備方法，提出以相轉化法制備不銹鋼氧化鋁復合纖維膜并在還原性氣氛或真空條件下燒結，以解決陶瓷纖維膜密封困難的問題。該法采用的粉體是金屬粉體與陶瓷粉體的混合來獲得陶瓷和金屬的特性，但是粉體燒結的適宜條件取決于粉體的特性，不同類型的粉體，顆粒熔融的溫度點不同，因此在選擇燒結條件時難免顧此失彼。
鈦鋁合金膜也是一種極具有潛力的金屬膜。鈦鋁多孔材料兼具鈦鋁與泡沫材料的性能，使得鈦鋁合金多孔材料在極為苛刻的條件下仍能使用。目前對于該材料研究僅限于片式膜和管式膜，申請號為200410003039.5的中國專利公開了一種粉末反應合成制備鈦鋁金屬間化合物過濾的方法，是以模壓成型和冷等靜壓成型的方法將粉體制成片狀和管坯狀，通過低溫預反應和高溫短時反應燒結制得鈦鋁合金膜，該方法制備工藝復雜，操作條件難以控制且得到是裝填密度較小的管狀膜。因此轉變制備工藝，優化操作條件制備出性能更好的鈦鋁合金中空纖維膜是極具應用前景的。
具有內容
提供一種多孔金屬中空纖維膜，本發明的另一目的是提供上述多孔金屬中空纖維膜的制備方法，旨在克服陶瓷中空纖維膜的脆性，提高多孔中空纖維膜在苛刻體系中運行的穩定性。
采用的技術方案如下:一種多孔金屬中空纖維膜，其特征在于:外徑為2±0.5mm，壁厚0.2～0.6mm，孔隙率為15%～45%;材質為多孔不銹鋼中空纖維膜或多孔鈦鋁合金中空纖維膜。
提供了上述的多孔金屬中空纖維膜的方法，其具體步驟如下:
(1)干/濕法紡絲工藝:將1-甲基-2-吡咯烷酮(12wt%～25wt%)、聚醚砜聚合物(3wt%～10wt%)、聚乙烯卩比咯燒酮(O～3wt%)、水(O～2wt%)均勻混合組成聚合物溶液,力口入金屬粉體出0被％～85wt%)，攪拌混合均勻制成紡絲液；真空脫泡后，由氣壓推動經計量泵和紡絲頭擠出成形，經過一段空氣間距進入外凝固浴中；膜絲在內/外凝固浴作用下進行溶劑與非溶劑的交換，凝固成型，浸泡后自然風干；
(2)燒結工藝:風干后的金屬生坯在高溫氣氛管式爐中進行焙燒，制備得到多孔金屬中空纖維膜。
優選所述的金屬粉體為不銹鋼粉或鈦鋁合金粉；粉體粒徑為6～35μm。
優選以0.05～0.25MPa空氣或氮氣作為驅動氣壓；計量泵轉速為5～25r/min；紡絲液擠出料流量為2～8ml/min。
優選內凝固浴為去離子水；外凝固浴為自來水；內凝固浴的溫度均為15～25V；內凝固浴的流量為10～30ml/min。
優選紡絲空氣間距為O～15cm。優選紡絲頭的內徑為0.5～2.5mm,夕卜徑為1.8～3.0min
優選高溫氣氛管式爐的氣氛為高純的惰性氣體或還原性氣體。更優選高溫氣氛管式爐的氣氛為氮氣、氦氣、気氣、二氧化碳或氫氣。
優選焙燒過程為:以0.5～3°C/min的升溫速率加熱到400～600°C，保溫60～120min，再以0.5～3°C/min的升溫速率加熱到1050～1300°C，保溫60～120min，然后自
然冷卻。
有益效果:
原理在于使用相轉化法一步成型制備出金屬中空纖維生坯，高溫燒結制得多孔金屬中空纖維膜。相較于現今金屬管式膜的制備，其工藝簡單、方便操作，制備的中空纖維膜性能更好。燒結過程主要是為除去有機相中殘留的溶劑，使有機聚合物受熱分解，金屬粒子燒結成型。而金屬粒子在空氣中燒結易于氧化，使得膜強度下降，故燒結過程應在保護氣氛下進行。
本發明制備出的金屬中空纖維膜不僅具有中空纖維膜裝填密度大、分離效率高的優點，同時機械性能較高，能有效解決陶瓷材料的脆性問題。
附圖說明
圖1、圖2為實施例1所得多孔不銹鋼中空纖維膜照片；
圖3為實施例1所得多孔不銹鋼中空纖維膜的載荷-位移曲線圖；
圖4為實施例2所得多孔不銹鋼中空纖維膜斷面SEM圖:(a)為斷面整體，(b)為膜壁；
圖5為實施例2所得多孔不銹鋼中空纖維膜表面SEM圖。