[发明专利]一种改性PTFE中空纤维膜以及制备方法和装置

说明书

本发明涉及中空纤维膜改性技术领域，尤其是一种改性PTFE中空纤维膜以及制备方法和装置，其是采用糊料推压‑拉伸‑烧结的方法制备表面形成过滤孔的PTFE中空纤维膜，在过滤孔内填充有碳纳米管，所述碳纳米管在过滤孔内填充后形成层叠结构，改性后的PTFE中空纤维膜中的碳纳米管能够有效对PTFE中空纤维膜中较大的孔径进行填充，从而使孔径大小趋于均一化，有利于提高其油水分离效率；进入PTFE中空纤维膜内部孔隙的碳纳米管可以发挥破乳的功能，有利于提升PTFE中空纤维膜的油水分离性能。具有较好的抗污染性能，更具有应用价值。

技术领域

本发明涉及中空纤维膜改性技术领域，尤其是一种改性PTFE中空纤维膜以及制备方法和装置。

背景技术

膜分离技术具有能耗低、无污染、分离效率高等优点，其应用领域也在不断扩展，目前广泛应用于海水淡化、污水净化、油水分离和空气过滤等领域。在众多有机膜材料中，PTFE凭借其优异的化学稳定性、耐腐蚀性和良好的机械强度等优点，成为当前极具吸引力的膜材料。

目前制备PTFE中空纤维膜，主要难点在于微孔结构的控制和成型，制备PTFE中空纤维膜的方法主要包括糊料推压-拉伸-烧结法和载体纺丝法。

膜分离是当前处理含油废水最有效的技术之一，目前，应用到油水分离膜的材料主要包括聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)等，关于PTFE中空纤维膜在油水分离领域的研究较少。同时，采用糊料推压-拉伸-烧结法制备的PTFE中空纤维膜存在孔径大小不匀的问题，导致其油水分离性能较差。因此，为提升PTFE中空纤维膜在油水分离领域上的应用，对PTFE中空纤维膜进行改性探究，进一步提升其油水分离性能具有重要的意义。

通常条件下，废水中的油滴主要是以游离态、分散态、乳化态和溶解态的形式存在。传统的油水分离方法有原位燃烧、离心分离、过滤、中和、生物及吸附等，这些方法在一定程度上会起到油水分离的作用，但是又特别容易造成二次污染。因此，需要寻找一种高效处理油水分离的方法。

目前应用到油水分离领域的膜材料种类有很多，但无论是有机膜、无机膜、平板膜、中空纤维膜，几乎所有的油水分离膜都存在抗污染性能较差、分离性能有限等问题。为此，目前国内外有很多学者采用多种表面改性方法对分离膜进行处理，以进一步提升分离膜的机械性能、分离性能、抗污染等性能。

为提升油水分离膜的机械性能、分离性能、抗污染等性能，目前国内外学者对油水分离膜的改性进行了大量研究，主要包括表面改性和共混改性两大类。

目前，用于油水分离的PTFE中空纤维膜大多采用糊料推压-拉伸-烧结方法制备，用该方法制备的PTFE中空纤维膜具有强力高，耐用性好的优点，但也存在孔径不够均匀等问题，在进行油水分离时，由于大孔径的存在，会降低其油水分离效率，影响其油水分离性能。目前已有的改性方法无法有效解决这一问题。因此，欲有效提升PTFE中空纤维膜油水分离性能必须针对其结构特点，创新改性方法。

纳米粒子具有极高的比表面积和尺寸微小等优点，碳纳米管作为无机纳米粒子之一，具有典型的层状中空结构，且具有较高的表面比和机械强度，尽管碳纳米管具有优异的物理化学性能，但由于其具有较大的长径比，表面能高，在溶液中不能长期分散，静置时间过长容易造成团聚，这极大的限制了其应用范围。超声波技术可以有效减少碳纳米管的团聚，以便达到分散均匀的效果。

基于此，本申请提出一种改性PTFE中空纤维膜，并研发了相应的改性方法和装置。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，提出了一种改性PTFE中空纤维膜以及制备方法和装置，碳纳米管能够有效对PTFE中空纤维膜中较大的孔径进行填充，从而使孔径大小趋于均一化，有利于提高其油水分离效率；进入PTFE中空纤维膜内部孔隙的碳纳米管可以发挥破乳的功能，有利于提升油水分离性能。具有较好的抗污染性能，更具有应用价值。