[发明专利]异形中空纤维超滤膜的制备方法、异形PVDF中空纤维超滤膜及其应用

权利要求书

1.一种异形中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

将适量的有机溶剂、聚偏氯乙烯树脂、聚合物成孔剂、单层氧化石墨烯溶液、添加剂依次加入到反应釜中，在反应釜中的温度为50℃-85℃，50rpm-200rpm条件下搅拌12h-36h，真空脱泡12h-24h，制得铸膜液；

在反应釜压力3bar-6bar，50℃-85℃条件下，将铸膜液与芯液经喷丝头一同挤出，形成中空纤维膜雏形，再经凝固浴，由绕丝装置牵引、绕卷成型，制得初步成型的中空纤维超滤膜；其中，铸膜液通过第一计量泵形成不均匀出料，从而使铸膜液进入喷丝头时形成不均匀进料，以此使初步成型的异形中空纤维超滤膜的外表面呈凹凸形状，芯液通过第二计量泵形成均匀出料，从而使芯液进入喷丝头时形成均匀进料，以此使初步成型的异形中空纤维超滤膜的内表面呈直线形状；

将初步成型的异形中空纤维超滤膜经二氧化氯溶液与甘油溶液浸泡处理后，恒温恒湿晾干，得到成品，即PVDF中空纤维超滤膜。

2.根据权利要求1所述的异形中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，所述第一计量泵的转速为23-27Hz；

所述第一计量泵具有大小相等的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮均由宽轮齿与窄轮齿组成，且宽轮齿与窄轮齿的数量比为1:1，所述宽轮齿的齿厚为5mm，所述窄轮齿的齿厚为3mm，宽轮齿和窄轮齿的齿宽均为10mm；

其中，宽轮齿和窄轮齿间隔排布，宽轮齿与相邻的两个窄轮齿之间分别形成宽齿槽和窄齿槽，所述宽齿槽与窄齿槽间隔排布，且第一齿轮的宽齿槽与第二齿轮的宽轮齿进行啮合，第一齿轮的窄齿槽与第二齿轮窄轮齿进行啮合，从而使第一齿轮和第二齿轮相互啮合，所述宽齿槽的槽宽为5.5mm-6mm，所述窄齿槽的槽宽为3.5mm-4mm；

通过间隔排布的宽轮齿和窄轮齿，使铸膜液通过第一计量泵形成不均匀出料，从而在铸膜液进入喷丝头时形成不均匀进料。

3.根据权利要求2所述的异形中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，所述第二计量泵的转速为13-17Hz，其中，所述第二计量泵的齿轮由均匀排布的所述窄轮齿组成，且相邻窄轮齿之间均形成窄齿槽，通过均匀排布的窄轮齿，使芯液通过第二计量泵形成均匀出料，从而使芯液进入喷丝头时形成均匀进料。

4.根据权利要求1所述的异形中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜液包含如下质量百分比的各物质：10％-25％聚偏氟乙烯树脂，10％-25％聚合物成孔剂，30％-60％有机溶剂，5％-15％氧化石墨烯溶液，1％-5％添加剂。

5.根据权利要求4所述的异形中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，丙酮，磷酸三乙酯的一种或多种；

所述聚合物成孔剂为聚乙二醇，聚维酮、丙三醇的一种或多种；

所述添加剂为EDTA，吐温80，氯化锂，碳酸锂，苯磺酸钠，纳米氧化钛、纳米氧化硅的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的异形中空纤维超滤膜的制备方法，其特征在于，所述芯液包含如下质量百分比的各物质：20-50％有机溶剂，20-50％纯水，5-20％甲醇，5-10％丙酮；

其中，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，丙酮，磷酸三乙酯的一种或多种。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制备得到的异形PVDF中空纤维超滤膜。

8.根据权利要求7所述的异形PVDF中空纤维超滤膜，其特征在于，包括PVDF中空膜主体，所述PVDF中空膜主体中含有单层氧化石墨烯材料；

其中，PVDF中空纤维超滤膜的外表面和内表面的截面均为圆形，外表面具有凹凸形状，从而使PVDF中空纤维超滤膜具有大小不一致的外径，所述凹凸形状沿长度方向上呈周期性变化，凹凸形状的最大高度幅度为0.15mm，凹凸的间隔长度为3.3-10mm；

内表面呈直线形状，且PVDF中空纤维超滤膜具有大小一致的内径。