一种高水通量耐腐蚀PTFE中空纤维膜的双网络聚合物亲水性改性方法技术

本发明专利技术公开了一种高水通量耐腐蚀的聚四氟乙烯PTFE中空纤维膜双网络聚合物亲水性改性方法，包括：步骤1，PTFE中空纤维膜表面硅烷处理；步骤2，浸渍亲水聚合物聚乙烯醇/氧化海藻酸钠溶液；步骤3，浸渍含铁离子溶液；步骤4，在水中平衡。本发明专利技术改性方法能够使得PTFE中空纤维膜的水通量显著提高，改性的双网络亲水聚合物具有高力学性能以及与PTFE基材之间的强界面相互作用，改性后纤维膜具有强的耐腐蚀性能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种高水通量耐腐蚀PTFE中空纤维膜的双网络聚合物亲水性改性方法


[0001]本专利技术涉及PTFE中空纤维膜改性领域，具体涉及一种高水通量耐腐蚀PTFE中空纤维膜的双网络聚合物亲水性改性方法。

技术介绍

[0002]膜分离技术是一种材料科学在介质分离技术中的先进应用，聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维微孔膜因其装填密度大、使用寿命长以及优良的化学稳定性、耐腐蚀性、高润滑不粘性，可用于多种严苛条件下的污水处理而受到广泛关注。但是，由于PTFE本身缺少亲水基团而多疏水单元，在水过滤过程中水的通量很低。同时PTFE中空纤维膜表面能很低、表面疏水单元容易吸附油脂及蛋白质等有机物，必须通过化学清洗才能恢复，常用的表面亲水性化学改性的方法耐化学清洗以及耐腐蚀性较差。因此，设计出一种具有高水通量耐腐蚀性能的PTFE中空纤维膜具有广阔的应用前景。
[0003]目前PTFE中空纤维膜的亲水改性方法主要包括湿法化学法、高能辐射接枝法、等离子体处理法、表面涂层法等。Xiong等人[Xiong S,Jia X,Mi K,etal.Upgradingpolytetrafluoroethylene hollow
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fiber membranes by CFD
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optimized atomic layer deposition[J].Journal of Membrane Science,2021,617,118610]通过流体动力学辅助确定参数，采用原子层沉积均匀的氧化铝超薄涂层的方法来功能化改性PTFE中空纤维膜，原子层沉积处理后的纤维膜保持了原有孔径，提高了纤维膜的润湿性、抗污性以及分离性能，但是这种改性方法水通量不高且操作复杂，无机原子与有机膜的结合较弱亲水改性稳定性不好，不适合规模生产与应用。李浩等[李浩，刘国昌，郭春刚，陈江荣，车振宁，吕经烈.一种亲水性PTFE中空纤维膜及其制备方法[P].CN111111470A,2020
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05
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08.]设计了一种在PTFE中空纤维膜表面覆盖聚多巴胺层后再在聚多巴胺层表面构造亲水功能层的改性方法，聚多巴胺层可覆盖在纤维膜的内/外表面，通过将纤维膜依次反复浸润氯化钙溶液和碳酸钠溶液来制备碳酸钙亲水改性的PTFE中空纤维膜。该方法操作简单，改性后纤维膜的水通量高，但是改性原料成本较高，聚多巴胺易氧化变性表面处理稳定性不好，改性后纤维膜耐酸碱性能较差。因此目前报道的亲水改性PTFE中空纤维膜难以在实际应用中实现高水通量以及良好的耐酸碱腐蚀性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种工艺简单、易于操作、原料易得、成本较低且具有高水通量耐腐蚀性能的PTFE中空纤维膜双网络聚合物亲水性改性方法。
[0005]技术方案的具体步骤如下：
[0006]一种高水通量耐腐蚀PTFE中空纤维膜的双网络聚合物亲水性改性方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：等离子预处理过的PTFE中空纤维膜，再经硅烷处理，得到S
‑
PTFE；
[0008]步骤2：步骤1所得S
‑
PTFE纤维膜浸渍聚乙烯醇/氧化海藻酸钠(后文简称：PVA/OSA)溶液；
[0009]步骤3：步骤2所得纤维膜取出，浸渍含铁离子溶液；
[0010]步骤4：步骤3所得纤维膜在水中平衡，得到铁离子交联PVA/OSA双网络聚合物亲水性改性后的PTFE中空纤维膜M
‑
PTFE。
[0011]作为一种较佳的实施方式，步骤1所述PTFE中空纤维膜外径为2.2～2.3毫米，壁厚为0.4～0.6毫米，平均孔径为0.35～0.45微米。
[0012]作为一种较佳的实施方式，步骤1中，PTFE中空纤维膜经过硅烷处理前，进行等离子预处理。经过等离子处理后PTFE膜表面化学键活化，与自由基结合使得表面引入大量的亲水基团羟基。
[0013]所述等离子预处理过程为将PTFE中空纤维膜放入商用等离子表面处理机中常压等离子处理30～40分钟；或者，所述等离子预处理过程在将PTFE中空纤维膜放入商用等离子表面处理机处理之前，还可任选地包括如下过程：a，将PTFE中空纤维膜放入无水乙醇中洗涤后干燥；b，将PTFE中空纤维膜放入紫外臭氧清洗机中清洗。PTFE中空纤维膜通过无水乙醇洗涤干燥以及紫外/臭氧清洗后可获得表面洁净干燥的纤维膜。
[0014]进一步地，上述预处理过程为将干燥的PTFE中空纤维膜放入无水乙醇中洗涤后干燥，再放入紫外臭氧清洗机中清洗15～20分钟，清洗完后再放入商用等离子表面处理机常压等离子处理30～40分钟，得到等离子预处理过的PTFE中空纤维膜。
[0015]作为一种较佳的实施方式，所述硅烷处理的过程为PTFE中空纤维膜室温浸渍硅烷溶液，然后烘干。任选地，所述硅烷溶液的质量分数为0.48～0.52wt％。任选地，所述硅烷溶液的溶剂为体积比4：1的乙醇水溶液。任选地，步骤1所述硅烷为N
‑
β
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(氨乙基)
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γ
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氨丙基三甲氧基硅烷AEAPTS。任选地，所述硅烷溶液为AEAPTS与乙醇、水的混合溶液，其中，混合溶液中AEAPTS的质量分数为0.48～0.52wt％，乙醇和水的体积比为4：1。任选地，硅烷处理的浸渍时间为4～6小时；烘干温度50～70℃；烘干时间4～6小时。当等离子预处理过的纤维膜浸泡在AEAPTS硅烷溶液中时，AEAPTS硅烷水解生成硅羟基
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Si
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OH，与PTFE表面羟基脱水缩合形成
‑
Si
‑
O
‑
共价键，与分子间氢键协同产生强的界面相互作用使得AEAPTS硅烷牢牢粘接在PTFE表面得到硅烷改性后的PTFE中空纤维膜S
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PTFE。
[0016]作为一种较佳的实施方式，步骤2中，浸渍PVA/OSA溶液之前，先将硅烷处理后的PTFE中空纤维膜采用无水乙醇充分浸润。可选地，所述无水乙醇浸润过程为室温下将硅烷处理后的PTFE中空纤维膜在无水乙醇中浸润4～5小时。干燥的S
‑
PTFE纤维膜表面张力低，疏水作用较强，通过无水乙醇浸润纤维膜可以赋予纤维膜更强的润湿性，在浸渍PVA/OSA亲水聚合物溶液时可以使得亲水聚合物更好的润湿膜孔，赋予PTFE中空纤维膜更好的亲水改性效果。
[0017]作为一种较佳的实施方式，步骤2所述PVA/OSA溶液的制备方法包括如下步骤：
[0018]步骤a，遮光条件下，将海藻酸钠SA和高碘酸钠溶于溶剂体积比为1：3的二甲亚砜与水的混合溶剂中氧化反应5～6小时；
[0019]步骤b，向步骤a所得混合溶液中加入乙二醇，继续搅拌1～2小时，氧化反应终止，得到氧化海藻酸钠OSA溶液；
[0020]步骤c，将聚乙烯醇PVA加入步骤b所得OSA溶液中，搅拌溶解，得到所述PVA/OSA溶
液。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高水通量耐腐蚀聚四氟乙烯PTFE中空纤维膜的双网络聚合物亲水性改性方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：等离子预处理过的PTFE中空纤维膜，再经硅烷处理，得到S
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PTFE；步骤2：步骤1所得S
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PTFE纤维膜浸渍聚乙烯醇/氧化海藻酸钠(后文简称：PVA/OSA)溶液；步骤3：步骤2所得纤维膜取出，浸渍含铁离子溶液；步骤4：步骤3所得纤维膜在水中平衡，得到铁离子交联PVA/OSA双网络聚合物亲水性改性后的PTFE中空纤维膜M
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PTFE。2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，步骤1所述等离子预处理，是将PTFE中空纤维膜置于商用等离子表面处理机中常压等离子处理30～40分钟。3.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，步骤1所述硅烷处理，是将等离子预处理过的PTFE中空纤维膜，浸泡在硅烷溶液中，再取出烘干。4.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，步骤2中，浸渍PVA/OSA溶液之前，先将硅烷处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学锋，陈晗予，张文杰，张高文，黄以万，吴强，沈佳琦，
申请(专利权)人：湖北聚孚膜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：