一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法，将湿态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜依次放入第一清洗液和第二清洗液中浸润，之后取出晾干；第一清洗液按质量百分比包括：低表面张力溶剂10

【技术实现步骤摘要】
一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法


[0001]本专利技术涉及一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术是以膜两侧的能量差为推动力，依靠膜的选择性，将液体中的组分进行分离的方法。膜分离法的核心是膜自身，膜必须是半透膜，即能透过一种物质，而阻碍其他物质。
[0003]膜分离技术在短时间内迅速发展起来，已经广泛用于食品，医药，化工及水处理等各个领域，产生了巨大的经济效益，成为当今分离学科最重要的手段之一。膜分离技术可以在分子级别实现混合物的高效分离，由于其能耗低，分离性能好，设备简单，操作灵活等优点在分离领域显示了极其广阔的应用前景，且日益成为解决当前能源，环境水资源等领域中重大问题的关键共性技术，对促进节能减排和实现清洁生产具有重要意义。膜分离通常是在常温下操作，无相态变化，不产生二次污染。正逐步取代传统工艺中的过滤，沉淀，萃取，吸附等多种传统的分离和过滤方法
[0004]聚偏二氟乙烯作为一种结晶或半结晶的高聚物，具有良好的化学稳定性，耐热性和耐候性，且卫生安全性能满足美国NSF的标准。中空纤维超滤膜基本上是采用热致相分离(Thermally Introduced Phase Separation，TIPS)技术和非溶剂致相分离(Nonsolvent Introduced Phase Separation，NIPS)技术。后者成孔原理主要是在纺丝液凝固过程中，溶剂与非溶剂发生双扩散，聚合物溶液成为热力学不稳定态，继而发生液-液相分离和固-液相分离。聚合物固化形成膜的主体结构，而溶剂部分扩散后形成多孔结构。
[0005]目前，商业化的聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜依旧存在诸多不足，其中一些主要表现在中空纤维超滤膜的后处理清洗工艺中。由非溶剂致相分离制备的中空纤维超滤膜的微孔中仍然充满了铸膜液溶剂，溶剂长时间贮存在微孔中势必会对膜材料的高分子聚合物进行重新溶胀溶解，使未定型的高分子聚合物发生重排，由相转变时形成的膜微孔结构则会变小甚至消失，极大程度影响膜后期的通量。普通的纯水浸泡对溶剂的清洗效果不佳，这是由于水与聚偏二氟乙烯的分子间作用力远远小于溶剂与聚偏二氟乙烯的作用力，使用纯水浸泡无疑延长了高分子聚合物重排时间，对膜孔结构的形成是极为不利。还有一些通过纯水加热以加快对清洗溶剂，由于溶剂受热，同样加速了对聚合物高分子的溶胀溶解带来不利因素，此外还增加了能源的消耗。膜丝成品长期贮存，会因为聚合物的收缩使继而发生通量衰减，常见的工艺操作则是使用甘油等高沸点溶剂进行填孔制成半干膜，这类半干膜能够抑制膜孔收缩，减少通量损失。甘油覆盖的膜丝外表面给膜丝胶筑成组件和元件是带来了诸多不利，此外甘油贮存在膜孔中增大了膜丝的外径尺寸，尤其是无内衬管的中空纤维膜，这类膜丝的组件和元件往往在甘油被清洗后外径缩减而形成大批量的漏点，给实际应用带来了诸多不利。
[0006]一些厂家便提出了制备纯干态的超滤膜，但由于原物料配方及工艺的限制，膜丝干燥后通量出现大幅衰减，于是通过设计使用碱性试剂对膜丝进行预处理。大多使用次氯
酸钠来降解成膜后体系中的残存的成孔剂聚乙烯吡咯烷酮或其改性共聚物。一般来讲，聚乙烯吡咯烷酮及其改性共聚物通常具有较大的分子链结果，碳长链的疏水结构与杂环的亲水结构形成类两亲链段，成孔剂在相交换成膜后大部分会留在膜表面，提高亲水性，使膜表面变得光滑。而使用次氯酸钠降解成孔剂，虽然够提高开孔率增大膜孔提高通量，但实则破坏膜表面结构，膜表面粗糙度增加而抗污染能力极差。此外被降解的聚乙烯吡咯烷酮或其改性共聚物的链段结构多与膜材料聚偏二氟乙烯链段是物理缠结的，这部分成孔剂在膜丝组成结构上也有力学强度的贡献。实践证实次氯酸钠处理的膜丝在初期使用时表现出较高的通量，但使用寿命则已经大打折扣。
[0007]由弯曲液面的附加压力计算公式Δp＝2γ/πr可知，清洗液的表面张力越大，毛细作用的附加压力越大，其方向指向液体内部；膜孔径越小，形成的曲率半径越小，毛细作用的附加压力越大，其方向指向液体内部。中空纤维超滤膜在凝胶过程中，其表面膜孔受到的清洗液的产生的外压力较大，当清洗液干燥除去后外压力消失，已定型的聚合物高分子材料因应力释放而发生回弹，膜表面的膜孔不可避免的缩小。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法，通过第一清洗液和第二清洗液依次对湿态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜进行浸润。在第一清洗液中，非溶剂相与膜微孔中的溶剂发生快速交换，加快延迟分相，提高膜结构的力学强度；同时能够加快膜微孔中溶剂的清洗，减少未定型聚合物高分子的重排而缩孔。在第二清洗液中，能够加快亲水剂进入膜微孔的速度，避免进入时间过长导致缩孔；同时能够彻底清洗膜微孔的残存溶剂。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法，先将制得的湿态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜放入第一清洗液中浸润；取出后再放入第二清洗液中浸润；之后取出晾干；
[0011]所述第一清洗液按质量百分比包括：低表面张力溶剂10-80％、水15-90％、以及第一表面活性剂0-5％；
[0012]所述第二清洗液按质量百分比包括：水90-99％、高沸点亲水剂1-10％、以及第二表面活性剂0-5％。
[0013]优选地，所述低表面张力溶剂由甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇乙醚、乙二醇乙酸酯、醋酸异丙酯、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯中的至少一种组成。
[0014]优选地，所述第一表面活性剂由羧酸盐型阴离子表面活性剂、硫酸酯盐型阴离子表面活性剂、磺酸盐型阴离子表面活性剂、磷酸酯盐型阴离子表面活性剂、氨基酸型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂、聚乙二醇型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂、其他类型非离子表面活性剂中的至少一种组成。
[0015]优选地，所述第一清洗液的温度为10-50℃，浸泡时间为1-3h。
[0016]优选地，所述高沸点亲水剂由乙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的至少一种组成。
[0017]优选地，所述第二表面活性剂由羧酸盐型阴离子表面活性剂、硫酸酯盐型阴离子
表面活性剂、磺酸盐型阴离子表面活性剂、磷酸酯盐型阴离子表面活性剂、氨基酸型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂、聚乙二醇型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂、其他类型非离子表面活性剂中的至少一种组成。
[0018]优选地，所述第二清洗液的温度为10-50℃，浸泡时间为1-24h。
[0019]优选地，将从所述第二清洗液中取出的所述湿态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜在23
±
2℃、以及50
±
5RH％的环境中晾干至恒重。
[0020]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法，通过第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法，其特征在于：先将制得的湿态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜放入第一清洗液中浸润；取出后再放入第二清洗液中浸润；之后取出晾干；所述第一清洗液按质量百分比包括：低表面张力溶剂10-80%、水15-90%、以及第一表面活性剂0-5%；所述第二清洗液按质量百分比包括：水90-99%、高沸点亲水剂1-10%、以及第二表面活性剂0-5%。2.根据权利要求1所述的一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法，其特征在于：所述低表面张力溶剂由甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇乙醚、乙二醇乙酸酯、醋酸异丙酯、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯中的至少一种组成。3.根据权利要求1所述的一种干态聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜的处理方法，其特征在于：所述第一表面活性剂由羧酸盐型阴离子表面活性剂、硫酸酯盐型阴离子表面活性剂、磺酸盐型阴离子表面活性剂、磷酸酯盐型阴离子表面活性剂、氨基酸型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂、聚乙二醇型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂、其他类型非离子表面活性剂中的至少一种组成。4.根据权利要求1所述的一种干态...

【专利技术属性】
技术研发人员：马超，侯婷，麻丽峰，魏星光，
申请(专利权)人：苏州富淼膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：