[发明专利]抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜材料制造技术领域，具体地指一种抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法。

背景技术

膜生物反应器，Membrane Bio-Reactor缩写为MBR，作为一种新型高效的污水处理技术，日益受到各国研究者的关注。MBR膜是膜生物反应器系统的核心部件，其作用是实现精密、高效的固液分离，而膜污染、膜成本高是制约MBR膜生物反应器推广应用的主要原因。因此，为了使MBR技术在水处理领域得到更加广泛的应用，就需要进一步开发与研制低成本、高性能的耐污染、高通量的MBR膜。

目前用于浸没式膜生物反应器的性能较好的膜材料主要是聚偏氟乙烯。聚偏氟乙烯是一种氟化聚合物，有较强的物理强度和化学稳定性。但聚偏氟乙烯超滤膜组件在使用过程中仍存在一些问题，如：较强的疏水性易使膜孔阻塞、使膜体受到污染，膜清洗困难。因此提高聚偏氟乙烯膜的亲水性能，防止膜污染对于聚偏氟乙烯膜的进一步的推广与应用显得尤为重要。在膜的制备中，对膜进行改性研究，通过添加多种辅材在膜表面引入亲水基团，或用复合膜手段复合一层亲水性分离层等可以有效改善膜污染状况。

通过从现有膜材料间的共混来开发新的MBR膜材料是一种理想的选择。共混改性是聚偏氟乙烯超滤膜改性技术中常用的方法。改性物质主要有无机物和有机物两类。改性后的聚偏氟乙烯共混膜与聚偏氟乙烯纯膜相比，膜孔结构及膜的性能都发生了明显变化。如通过材料共混，可改善膜的化学稳定性，可提高膜的机械强度。

常见的聚偏氟乙烯材料韧性高，冲击和耐磨性能也都较好，同时还具有极好的耐气和化学稳定性，在室温下不受酸、碱等强氧化剂素等腐蚀，制膜时易于流延成膜，因而使其成为有机高分子膜材料中的佼佼者，从而受到众多研究者的青睐。但其缺点是疏水性强，易造成膜污染，因此需对其进行亲水改性，以提高其抗污染性。与之相反，另一应用广泛的乙酸纤维素材料制成的膜不耐酸碱等强氧化剂腐蚀，易被许多霉菌和细菌所降解，但该膜具有亲水性好、抗污染性能强等优点。实践表明，当将乙酸纤维素与聚偏氟乙烯共混时能消除彼此性能上的弱点，达到取长补短均衡各聚合物组分性能的目的，从而最终可改善聚偏氟乙烯膜的亲水性。因此，选用适当的聚合物体系并采用物理共混是改善聚偏氟乙烯膜性能的简便、有效的一种方法。

聚偏氟乙烯与乙酸纤维素进行共混制得的共混膜，确实很大程度地改善了聚偏氟乙烯膜的许多性能，但也同时引入了一些问题，膜的耐酸性、抗氧化性、韧性等性能较纯聚偏氟乙烯膜都有所下降。因此，为了尽量减小共混后膜的化学稳定性能的影响，需要严格控制乙酸纤维素的加入量，但若乙酸纤维素的加入量过小，则会影响共混膜亲水性的改善。因此，在共混膜中引入另一种制膜材料，聚丙烯腈。聚丙烯腈制膜容易、价格低廉、具有较好的化学稳定性，热稳定性，但其成膜较脆，在应用上受到限制。聚丙烯腈的亲水性能界于聚偏氟乙烯与乙酸纤维素之间，聚偏氟乙烯的加入在保证共混膜亲水性能的同时，减少乙酸纤维素的加入量，同时也减少了由于乙酸纤维素的加入对共混膜化学稳定性的影响。此外，聚丙烯腈价格低廉，能降低共混膜的成本，使其在水处理的应用中更具优势。

因此，聚偏氟乙烯/聚丙烯腈/乙酸纤维素共混膜具有良好抗污染性能、良好的化学稳定性，价格低廉等优点，为膜技术大规格的推广应用提供了技术上的可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法，通过将亲水性强的乙酸纤维素、聚丙烯腈与聚偏氟乙烯共混来制备聚偏氟乙烯/聚丙烯腈/乙酸纤维素共混中空纤维膜来提高聚偏氟乙烯的亲水性及抗污染性能。

本发明的技术方案：抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法，包括以下步骤：将质量比为6～10:0.5～2:0.5～2的聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素混合搅拌，用二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮作为溶剂溶解得到质量浓度为10～20%的混合溶液，然后向混合溶液中加入增溶添加剂促使其溶解得到制膜液，再对制膜液进行脱泡处理，纺丝制膜。

作为优选方案，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素的质量比为8:1:1。

作为优选方案，所述的混合溶液的质量浓度为12%。