[发明专利]一种耐温超疏水有机/无机中空复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐温超疏水有机/无机中空复合膜的制备方法，先采用将全氟聚合物水分散乳液、粘合剂、溶剂混溶解解，恒温真空脱泡后得到纺丝铸膜液；采用浸渍‑涂覆复合纺丝技术将金属网置于铸膜液中，利用微震荡方法使得铸膜液均匀复合于金属网外表面，得到初生平板复合膜；将初生平板复合膜在热箱中干燥后，在热处理装置中进行烧结处理，得到平板复合膜；将复合平板膜通过压边卷绕法制得中空复合膜。所制备的有机/无机中空复合膜壁薄、耐热、耐油污、耐化学试剂、分离精度高且力学性能良好，解决了有机/无机材料兼容性差，加工性能差和难回收等制膜与应用过程关键技术瓶颈问题，该方法绿色环保，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及中空膜技术领域，具体为一种耐温超疏水有机/无机中空复合膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术兼有浓缩、分离、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环境友好、操作简便、易于控制、可与其他技术集成等特征，目前广泛应用于水处理过程。另一方面，随着油品质量的不断升级，以及安全生产和环保要求的日益严格，膜分离技术在油品净化、废油再生以及重度复杂特种废水(高温、酸碱、有机废水)等领域的研究与开发应用也愈加受到关注。

在各种分离膜相关技术中，中空膜(中空纤维膜，中空管式膜)技术具有对进水预处理要求低、抗污染能力强、分离精度高、化学清洗简单、操作维护简单、易于与其他技术集成、运行费用抵等特点。就中空管式膜而言，目前市面上多为无机管式膜，具有较强的耐热性和耐化学药剂性，但其支撑层较厚、脆性大、刚性强极易发生堵塞，且反洗效果不明显，故运行周期短、维护复杂是阻碍无机管式膜推广的主要原因之一。因此，选用超薄支撑层受到大家广泛关注，在保证膜力学性能的前提下能有效缓解污染物对膜通道造成不可逆的堵塞。但无机管式膜还存在分离精度低的问题，如无机陶瓷膜孔径只能达到微滤级别，这是另一个制约无机管式膜推广因素。

相对于无机膜，有机膜材料材质比较广泛，常用聚合物膜材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜等，具有良好的耐氧化和加工性能，制膜种类繁多、分离精度高、可满足不同用膜需求，但其耐热、耐化学试剂性能较差。

美誉为“塑料王”的聚四氟乙烯(PTFE)是全氟化直链聚合物，C-F键能高且键长短，F原子稠密排布在C-C大分子主链周围，使PTFE表现出优异的化学稳定性、耐腐蚀性、热稳定性、高润滑不粘性、电绝缘性等，而被广泛应用到苛刻环境条件下液体、气体及微粒核心过滤部件。但也正是由于PTFE化学稳定性极强，不仅使其加工性能很差，并且也使各种废弃PTFE材料的回收利用成为难题。PTFE难以像聚偏氟乙烯、聚烯烃等那样采用熔融或溶液纺丝法制成中空纤维超滤膜，只能采用挤出拉伸法制备平均孔径较大的微滤膜；废弃PTFE只能采用焚烧、填埋或储置等消极方式处理。

为克服PTFE加工性能差、回收难的不足，开发可熔融加工的热塑性全氟聚合物一直受到人们的高度重视，其中，聚全氟乙丙烯(FEP)和四氟乙烯-全氟丙基乙烯基酶共聚物(PFA)是两种最具代表性的热塑性全氟聚合物。

针对油品净化、废油再生以及重度复杂特种废水(高温、酸碱、有机废水)领域的现状和环保需求，发挥全氟聚合物化学稳定性和热稳定性、高润滑不粘性等优势，制备耐热、耐油污、耐化学试剂和良好力学性能的增强型全氟聚合物中空膜具有重要意义。

目前，增强型中空膜研究多集中于采用纤维编织管或多孔基膜作为增强体，表面复合常见的成膜聚合物如醋酸纤维素、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等制备增强型中空纤维超/微滤膜(例如CN104815563A，CN103111194A，US2012/0276294Al等)。但按照现有方法制备的增强型中空膜力学性能较差，且由于全氟聚合物(FEP、PFA)成膜性较差，现有方法所制备的中空膜往往太厚，无法满足使用需求。

另外，制备方法上，仍采用传统纺丝工艺(相转化法)，需要大量的有毒溶剂和稀释剂，因而制膜过程会产生大量有毒废水，且通量较低、对进水预处理要求较高、易污染、清洗频繁。

发明内容