[发明专利]一种PTFE中空纤维膜的亲水性改性方法及中空纤维膜

说明书

本发明提供了一种PTFE中空纤维膜的亲水性改性方法及中空纤维膜，包括：预处理：清洗PTFE膜，以去除膜表面杂质，并将清洗过后的PTFE膜自然风干；改性处理：将预处理之后的PTFE中空纤维膜制作为简易测试组件；对所述组件进行加压改性处理。本发明的改性方法能够制备出具有较强较稳定的亲水性能的PTFE中空纤维膜，本发明的膜丝纯水通量可达400～450L/㎡*h，水接触角仅为50‑65°。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体而言，涉及一种PTFE中空纤维膜的亲水性改性方法及中空纤维膜。

背景技术

近年来随着市场对分离技术的要求越来越高，膜分离技术也随之发展起来，所谓膜分离技术是指使用特殊的材料及方法制造出具有选择透过性的薄膜，通过外力使得混合物进行分离的方法，是混合物透过半透膜的过程中能够在分子水平上对分子粒径进行筛选的一种选择性分离的技术。该技术包括中空纤维膜、卷膜、平板膜等多种组装方式，其中以中空纤维膜的优点最为突出，包括单位体积填装密度大、分离效率高、设备占地小、结构简单，操作简便等优点，由于其性能方面突出的优异性，使得中空纤维膜在微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、膜生物反应器(MBR)等分离技术中都得到了广泛的应用。

聚四氟乙烯(PTFE)具有杰出的优良综合性能，其中优异化学稳定性、耐高温、耐腐蚀、不粘、自润滑、耐有机溶剂以及良好的力学性能，使得其在原子能、国防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼等工业中广泛应用，因此聚四氟乙烯也被冠以“塑料王”的美誉。另外，由于中空纤维膜本身所具有的优点：有效面积大，水通量大、组件结构紧凑、填充密度高、占地面积小、易清洗的优点，因此以聚四氟乙烯为原材料的中空纤维膜将在膜分离领域具有很好的市场前景。但是，由于PTFE材料本身极低的表面能和极强的疏水性，使得PTFE膜的润湿性很差，这使得纯水通量相较预期非常的低，在MBR系统的实际运行中，反洗的效果微乎其微，甚至达不到初始通量的1％，必须通过化学清洗才能恢复，而这其中产生的维护以及系统运行费用是我们所不想看到的，因此PTFE中空纤维膜在用于水处理之前，通常都要进行改性处理，使其具有亲水性。

当前PTFE中空纤维膜已经较为成熟的亲水性改性方法主要有低温等离子法、湿法化学处理法、辐射接枝法、填充改性法、高温熔融法等。通过这些化学和物理的方法改性，能够使得膜表面的接触角从130°将至70°左右，使膜的亲水性得到了提高，但在改性中仍然存在着一些不足，其中，高温熔融处理法会在其处理过程中，使PTFE会释放一种有毒物质全氟异丁烯，并且易发生形变；化学处理法处理之后，PTFE膜表面会明显变色，并且使得膜材料的其他性能受到一定程度的影响，处理过程中产生的溶液为有害废液，操作危险系数较高；高温辐射枝接法中PTFE膜会由于高温使得基膜收到破坏，导致其力学性能降低。这些改性方法虽然能够提升PTFE 膜的亲水性，但都不尽人意，破坏基膜结构、改性效果不持久、操作步骤繁琐、对仪器设备要求偏高等缺点，局限着PTFE膜在污水处理中的应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种PTFE中空纤维膜的亲水性改性方法，该改性方法通过将浸渍法和加压法相结合，使得溶液能够接触到膜丝内外两侧以及膜孔表面，并且在压力条件下强化了基团之间的交联作用，提高了膜的亲水性能，同时提高了膜通量的抗衰减能力，改性之后的膜丝纯水通量可达450～400L/㎡*h，水接触角为50-65°。

本发明的第二目的在于提供上述处理方法的处理系统，该处理系统规模较小，成本较低，适用的水质范围广。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种PTFE中空纤维膜的亲水性改性方法，包括：

预处理：清洗PTFE膜，以去除膜表面杂质，并将清洗过后的PTFE 膜自然风干；