废弃PVDF中空纤维膜处理及回用方法技术

本发明专利技术公开了一种废弃PVDF中空纤维膜处理及回用方法，该废弃PVDF中空纤维膜的处理方法包括如下步骤：将废弃PVDF中空纤维膜粉碎成小节，利用柠檬酸或者次氯酸钠水溶液在强力搅拌条件下清洗，烘干，得到初料I；然后将其溶解，静置分层，取上清液，利用过滤设备加压过滤，收集滤过液，得到初料II；将初料II置于蒸馏水中充分分相，而后收集固化物，烘干，粉碎，得到PVDF再生料。其回用方法是将处理方法得到的PVDF再生料利用溶液纺丝法、干‑湿法纺丝制备中空纤维膜。该方法可将废弃PVDF中空纤维膜在处理后直接应用于PVDF分离膜制备，降低回用成本40％以上。

Waste PVDF hollow fiber membrane treatment and reuse method

The invention discloses a waste PVDF hollow fiber membrane treatment and reuse method, the processing method of waste PVDF hollow fiber membrane comprises the following steps: the waste PVDF hollow fiber membrane is crushed into sections, using citric acid or sodium hypochlorite solution cleaning, in strong mixing conditions of initial drying, and then the material I; dissolution, layering, supernatant, pressure filtration by filter equipment, collecting filtrate, the original material II; the initial material II in distilled water and then collect sufficient phase, curing, drying, crushing, PVDF renewable materials. The recycling method of PVDF regeneration treatment will get the material dry hollow fiber membranes were prepared by wet spinning solution spinning. The method can be applied to the preparation of PVDF separation membrane after the treatment of the waste PVDF hollow fiber membrane, and the reuse cost is reduced by more than 40%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜
，特别是涉及一种废弃PVDF中空纤维膜处理及回用方法。
技术介绍
随着全球需水量的增加，膜行业越来越受到人们重视。膜分离技术作为一种分离、纯化和浓缩混合物的新型分离技术，在水净化方面吸引了越来越多的关注。聚砜(缩写为PSF)、聚醚砜(缩写为PES)、聚丙烯(缩写为PP)、聚偏氟乙烯(缩写为PVDF)、聚四氟乙烯(缩写为PTFE)等是常见的分离膜材料。其中PVDF因其优异的热稳定性、耐化学性和力学性能已被广泛应用于膜蒸馏、气体分离、超滤等膜分离领域。目前，PVDF分离膜在膜生物反应器(缩写为MBR)应用的十分广泛。至2014年，全球已经至少有50家MBR膜供应商和数百家大规模MBR工厂(处理能力大于10000m3/d)。随着MBR技术的不断发展，PVDF分离膜使用量也急剧增长，几乎已经占据了一半商用微滤膜和超滤膜市场。在MBR水处理过程中，PVDF分离膜受到膜污染影响，性能下降，分离效果降低，增加了操作成本。由于膜污染的不可避免性，在运行一定时间后，必须对PVDF分离膜进行膜清洗，以保证其分离效果。目前，膜清洗方法有专利CN1931419A等公开的物理清洗方法和CN103041710A等公开的化学清洗方法。但是使用时受到长时间高压水流冲击，频繁反洗后膜丝表面易于发生破损，甚至出现断丝现象，影响出水品质、减少膜组件使用寿命，降低生产率，增加生产成本；并且物理方法或化学方法等进行膜清洗，发现两种方法都无法去除不可逆污染，并且多次化学清洗后，PVDF分离膜出现力学性能降低、表面化学基团和结构发生改变等不可逆破坏现象。可见，PVDF分离膜在MBR应用过程中，仅通过膜清洗无法保证其分离效果，而长期膜污染导致大量PVDF分离膜废弃，造成资源浪费、环境污染以及操作成本提高等问题。因此，对PVDF分离膜的再生回用已经受到人们关注。但是至今为止，PVDF分离膜再生回用主要集中在橡胶、塑料的制备领域，尚未见到将分离膜直接应用于PVDF分离膜的方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种废弃PVDF中空纤维膜处理及回用方法，可将废弃PVDF中空纤维膜在处理后直接应用于PVDF分离膜制备，降低回用成本40％以上。为此，本专利技术的技术方案如下：一种废弃PVDF中空纤维膜的处理方法，包括如下步骤：1)将废弃PVDF中空纤维膜切断/剪断成1～10cm的小节，利用柠檬酸或者次氯酸钠水溶液在强力搅拌条件下进行清洗，去除PVDF中空纤维膜表面的滤饼层，烘干，得到初料I；2)将所述初料I与溶剂I混合，在60～75℃下搅拌溶解5～6h，然后在60～75℃条件下静置分层，取上清液，利用过滤设备加压过滤，收集滤过液，得到初料II；所述溶液I为N,N,-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基毗咯烷酮中的任意一种或者任意几种以任意比的混合物；所述过滤设备从上到下设置有三层过滤层，从上到下的目数分别为：20～100目、100～200目、200～400目；优选，所述过滤设备中的过滤层为滤布、筛子和无纺布；3)将所述初料II置于蒸馏水中充分分相，而后收集固化物，烘干，粉碎，得到PVDF再生料。一种废弃PVDF中空纤维膜的回用方法，其特征在于包括如下步骤：1)将废弃PVDF中空纤维膜切断/剪断成1～10cm的小节，利用柠檬酸或者次氯酸钠水溶液在强力搅拌条件下进行清洗，去除PVDF中空纤维膜表面的滤饼层，烘干，得到初料I；2)将所述初料I与溶剂I混合，在60～75℃下搅拌溶解5～6h，然后在60～75℃条件下静置分层，取上清液，利用过滤设备加压过滤，收集滤过液，得到初料II；所述溶液I为N,N,-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基毗咯烷酮中的任意一种或者任意几种以任意比的混合物；所述过滤设备设置有三层过滤层，从上到下的目数分别为：20～100目、100～200目、200～400目；优选，所述过滤设备中的过滤层为滤布、筛子和无纺布；3)将所述初料II置于蒸馏水中充分分相，而后收集固化物，烘干，粉碎，得到PVDF再生料；4)将所述PVDF再生料利用溶液纺丝法、干-湿法纺丝制备中空纤维膜。进一步，步骤4)中利用溶液纺丝法制备中空纤维膜的配方为：PVDF：15～25wt％；添加剂：0～15wt％；溶剂：60～85wt％，以上各组分之和为100％；所述添加剂为PEG、PVP和无机致孔剂中的任意一种或者任意几种任意比的混合物；所述溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的任意一种或者任意几种任意比的混合物。进一步，步骤4)中利用溶液纺丝法制备中空纤维膜的步骤为：①首先将成膜配方在60～75℃下搅拌溶解5～6h，形成均相铸膜液；②将所述均相铸膜液脱泡后降温至4～20℃，得到纺丝液；③将所述纺丝液利用计量泵泵入环形中空喷丝头后挤出，经10～100mm的空气浴后，进入凝固浴，卷绕，浸泡，得到再生PVDF中空纤维膜；其中，芯液为0～90℃的水，芯液流速为10～100ml/min，喷丝头拉伸比为1～10倍，凝固浴为10～60℃的水和溶剂水溶液。本专利技术提供的废弃PVDF中空纤维膜处理及回用方法，其利用废弃PVDF中空纤维膜制备PVDF再生料，然后制备再生PVDF中空纤维膜，具有原料来源广泛、工艺过程便易等特点，所制得的再生PVDF中空纤维膜具有渗透性能较好、力学性能较好等特点。附图说明图1a为本专利技术一种实施方式中所使用过滤设备的结构示意图；图1b为过滤部件的局部放大图；图2为实施例1制得的再生PVDF中空纤维膜的断面形貌图；图3为实施例3制得的再生PVDF中空纤维膜的断面形貌图；图4为实施例5制得的再生PVDF中空纤维膜的断面形貌图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行描述。以下实施例所使用的过滤设备包括：气瓶1、聚合物溶液容纳器2，计量泵6、过滤部件3和水浴槽4；所述气瓶1、聚合物溶液容纳器2，计量泵6和过滤部件3依次连接；所述水浴槽4设置于过滤部件3的出口下方；所述过滤部件3包括外壳、分别设置于外壳上下两侧的进口和出口，设置于外壳内部的过滤层；所述过滤层有3层，从上到下的目数分别为：20～100目、100～200目、200～400目。所述计量泵连接过滤部件3的进口；过滤部件的出口正对水浴槽4上方。使用时，水浴槽4加水，初料I溶解于溶剂I后置于聚合物溶液容纳器2，气瓶1放气加压，聚合物溶液从聚合物溶液容纳器2中挤出，经计量泵6定量输送入过滤部件3内，经过滤层过滤，去除固态物，纺丝细流进入凝固浴(水)固化，得到未截断的PVDF再生料5。实施例11)将应用于过滤生活污水的运行了1年的废弃PVDF中空纤维膜切断/剪断成1～10cm的小节，利用浓度为1g/L的柠檬酸水溶液在强力搅拌条件下进行清洗，去除PVDF中空纤维膜表面的滤饼层，烘干，得到初料I；2)将所述初料I和N，N-二甲基乙酰胺按照质量比1：9的比例充分溶解，在60℃下搅拌溶解5h，然后在60℃条件下静置24h分层，取上清液，利用过滤设备加压至0.5MPa过滤，收集滤过液，得到初料II；所述过滤设备设置有三层过滤布，从上到下的目数分别为：20～100目、100～200目、200～400目；3)将所述初本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废弃PVDF中空纤维膜的处理方法，其特征在于包括如下步骤：1)将废弃PVDF中空纤维膜切断/剪断成1～10cm的小节，利用柠檬酸或者次氯酸钠水溶液在强力搅拌条件下进行清洗，烘干，得到初料I；2)将所述初料I与溶剂I混合，在60～75℃下搅拌溶解5～6h，然后在60～75℃条件下静置分层，取上清液，利用过滤设备加压过滤，收集滤过液，得到初料II；所述溶液I为N,N,‑二甲基甲酰胺、N,N‑二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N‑甲基毗咯烷酮中的任意一种或者任意几种以任意比的混合物；所述过滤设备从上到下设置有三层过滤层，从上到下的目数分别为：20～100目、100～200目、200～400目；3)将所述初料II置于蒸馏水中充分分相，而后收集固化物，烘干，粉碎，得到PVDF再生料。

【技术特征摘要】
1.一种废弃PVDF中空纤维膜的处理方法，其特征在于包括如下步骤：1)将废弃PVDF中空纤维膜切断/剪断成1～10cm的小节，利用柠檬酸或者次氯酸钠水溶液在强力搅拌条件下进行清洗，烘干，得到初料I；2)将所述初料I与溶剂I混合，在60～75℃下搅拌溶解5～6h，然后在60～75℃条件下静置分层，取上清液，利用过滤设备加压过滤，收集滤过液，得到初料II；所述溶液I为N,N,-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基毗咯烷酮中的任意一种或者任意几种以任意比的混合物；所述过滤设备从上到下设置有三层过滤层，从上到下的目数分别为：20～100目、100～200目、200～400目；3)将所述初料II置于蒸馏水中充分分相，而后收集固化物，烘干，粉碎，得到PVDF再生料。2.如权利要求1所述废弃PVDF中空纤维膜的处理方法，其特征在于：所述过滤设备中的过滤层为滤布、筛子和无纺布。3.一种废弃PVDF中空纤维膜的回用方法，其特征在于包括如下步骤：1)将废弃PVDF中空纤维膜切断/剪断成1～10cm的小节，利用柠檬酸或者次氯酸钠水溶液在强力搅拌条件下进行清洗，烘干，得到初料I；2)将所述初料I与溶剂I混合，在60～75℃下搅拌溶解5～6h，然后在60～75℃条件下静置分层，取上清液，利用过滤设备加压过滤，收集滤过液，得到初料II；所述溶液I为N,N,-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基毗咯烷酮中的任意一种或者任意几种以任意比的混合物；所述过滤设备设置有三层过滤层，从上到下的目数分别为：20～100目、100～200目、200～400目；3)将所述初料II置于蒸馏水中充分分相，而后收集固化物，烘干，粉碎，得到PVDF再生料；4)将所述PVDF再生料利用溶液纺丝法...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖长发，王新亚，潘健，陈欣，刘海亮，黄庆林，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12