[发明专利]一种内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于中空纤维膜技术领域，具体涉及一种内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法。

背景技术

由于膜法处理污水有着传统工艺无法比拟的优势，如处理速度快，处理精度高等，已经越来越广泛的在国内被应用。而污水处理用的膜也多种多样，现已经广泛应用于污水处理中的膜按形状分有平板膜、卷式膜、中空纤维膜等。随着膜分离技术在水处理中的大规模应用，对膜强度的要求也越来越高。平板膜通常是膜与基底材料相结合，中空纤维膜是自支撑膜。为提高中空纤维膜的强度，可采用编织管与膜结合的方法制成内支撑中空膜。

聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有良好的化学稳定性、耐辐射性、耐热性和易成膜而成为目前首选的膜材料之一。尽管如此，有两个关键的因素限制了PVDF膜材料的进一步发展和应用，特别是在水溶液体系如饮用水生产、污水处理及生物分离等领域的应用：(1)PVDF的表面能极低，其中PVDF、-CF₂-和-CH₂-的表面张力分别是25mN/m、18mN/m和31mN/m，有极强的憎水性，因而导致了其膜的纯水通量比较低。(2)有极强的憎水性的PVDF膜在用于含有机物水体净化时膜容易受到污染。以蛋白质水体系为例，蛋白质容易吸附到膜表面或堵塞表面膜孔，降低膜的渗透性能及膜最终分离性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜。

本发明的另一目的在于提供上述内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜，其铸膜液由如下重量百分比的组分组成：

上述有机-无机复配添加剂由无机纳米添加剂和有机亲水成孔剂以0.1～4∶3～12的重量比复配而成，其中无机纳米添加剂为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铝中的至少一种，有机亲水成孔剂为聚乙二醇和/或聚乙烯吡咯烷酮。

在本发明的一个优选实施方案中，所述聚偏氟乙烯的聚合度为150000～250000。

在本发明的一个优选实施方案中，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

上述内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按相应的重量百分比和的重量比称取各组分配制所述铸膜液，于40～85℃搅拌均匀并静置以脱除气泡；

(2)将上述铸膜液通过纺丝喷丝头涂覆在经过氢氧化钠水溶液处理干燥、经过电晕增加粗糙度的内支撑管表面，在空气中垂直向下行走3～40cm后，进入凝固浴中凝固成型，得成型件，凝固浴为水或者水与所述有机溶剂的混合物；

(3)将步骤(2)所得的成型件在15～35℃的纯水中浸泡40～60h后，再将其置于水与甘油的混合液体中浸泡12小时，而后晾干膜丝即得所述内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜。

在本发明的一个优选实施方案中，所述内支撑管的内径为0.5～2.2mm、外径为1.2～3.2mm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述凝固浴的温度控制在20～50℃。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的混合液体中甘油的含量为10～35wt％。

本发明的有益效果：本发明中的聚氧乙烯聚丙烯醚嵌段共聚物的作用渗透、乳化作用，在铸膜液中改善有机相与无机相两相界面的相容性，调节铸膜液中高分子连续相与无机分散相两相界面的相容性，使得无机添加剂分散相在铸膜液中均匀分布并稳定存在，改善聚偏氟乙烯膜的亲水性能，提高聚偏氟乙烯膜的抗污染性，同时降低聚偏氟乙烯膜生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例制得的内支撑聚偏氟乙烯中空纤维膜的电镜图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

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