一种耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜及其制备方法，涉及膜分离技术领域，包括以下步骤：(1)将聚四氟乙烯中空纤维微滤膜浸泡于非离子表面活性剂的有机溶液中预改性，得到预改性膜；(2)将预改性膜浸润至多酚单体溶液中，充氧后于密闭条件下进行自聚反应，在膜表面及膜孔内构筑贻贝仿生涂层，制备得到所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜；所述的多酚单体含有邻苯二酚结构；本发明专利技术方法反应条件温和、工艺简单、设备要求低，改性后得到的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜不但水渗透通量提升9

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜分离
，具体涉及一种耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜技术作为一种绿色、高效的水处理技术，是当前创新驱动绿色发展缓解水资源短缺的技术之一，而作为技术基础的高性能膜材料是推动膜技术发展和应用的重要保障。微滤膜技术是基于孔径筛分原理在压力驱动下实现对水中细菌、胶体、颗粒物等物质的截留，从而达到净化、分离和浓缩的目的，是常见的废水处理技术之一。聚四氟乙烯膜由于热稳定性和化学稳定性好，已经被广泛应用于复杂水质的处理，可有效实现对悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质的分离。但聚四氟乙烯膜水渗透性能较差，易发生有机物污染而导致寿命减短，因此有必要对聚四氟乙烯膜进行改性以提高过滤效率和延长使用寿命。
[0003]目前聚四氟乙烯分离膜的改性方法主要包括湿化学法、等离子体处理、高能辐射处理表面、亲水剂浸润法、贻贝化学法等，但是上述方法均有待进一步改进，如湿化学法存在对膜结构破坏严重的问题，等离子体和高能辐射处理只能对膜表面进行改性，无法实现膜孔内部改性(尤其是中空纤维膜的孔内改性)。
[0004]公开号为CN108905649A的中国专利文献公开了一种亲水性聚四氟乙烯微滤膜的制备方法，该方法通过表面活性剂辅助左旋多巴胺自聚引入聚多巴胺涂层，随后于固化剂水溶液交联固化即得亲水改性的聚四氟乙烯分离膜。但是该方法中，聚多巴胺涂层引入过程为水相反应，难以实现孔内的亲水改性，此外固化过程步骤较为繁琐，也并未对亲水改性膜进行耐酸性能的研究。
[0005]公开号为CN112473402A的中国专利文献公开了一种亲水聚四氟乙烯微超滤膜的制备方法，该方法是将聚四氟乙烯膜用增稠剂水溶液处理，改进聚四氟乙烯膜的亲水性，并缩小其孔径，再将该膜浸渍于聚四氟乙烯乳液中处理得到所述的亲水聚四氟乙烯微超滤膜，但是该聚四氟乙烯乳液中含有氟碳表面活性剂，可能存在潜在的生物安全性的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法，该方法反应条件温和、工艺简单、设备要求低，改性后得到的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜不但水渗透通量提升9
‑
13倍，且具有优异的耐酸性能，在废水处理领域具有广泛的应用前景。
[0007]具体采用的技术方案如下：
[0008]一种耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将聚四氟乙烯中空纤维微滤膜浸泡于非离子表面活性剂的有机溶液中预改性，得到预改性膜；
[0010](2)将预改性膜浸润至多酚单体溶液中，充氧后于密闭条件下进行自聚反应，在膜表面及膜孔内构筑贻贝仿生涂层，制备得到所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜；
[0011]所述的多酚单体含有邻苯二酚结构，为多巴、多巴胺、单宁酸、邻苯二酚或儿茶素类化合物中的至少一种，儿茶素类化合物包括表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯或表没食子儿茶素没食子酸酯。
[0012]现有技术中，对聚四氟乙烯分离膜的改性方法多基于水相改性体系，但聚四氟乙烯分离膜本身疏水，水相的溶质很难实膜孔内部的改性；本专利技术通过非离子表面活性剂的有机溶液对聚四氟乙烯中空纤维微滤膜进行预改性，赋予膜优异的亲水性和水渗透性能，随后利用多酚类物质自聚的黏附特性，通过引入贻贝仿生涂层实现对膜的包覆，完成对聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的亲水、耐酸改性，制备得到所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜。
[0013]优选的，将聚四氟乙烯中空纤维微滤膜经清洗后干燥，再进行预改性步骤。
[0014]步骤(1)中，所述的非离子表面活性剂包括月桂酸聚氧乙烯酯、月桂醇聚醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种，有机溶剂为乙醇、丙酮、异丙醇中的至少一种。
[0015]利用非离子表面活性剂的有机溶液对聚四氟乙烯中空纤维微滤膜进行预改性，有机溶剂能实现对聚四氟乙烯分离膜的润湿，且与非离子表面活性剂相容性好，能够实现非离子表面活性剂对聚四氟乙烯分离膜表面和孔道内部的改性。
[0016]优选的，步骤(1)中，非离子表面活性剂的有机溶液中，非离子表面活性剂的质量浓度为3
‑
30wt％，预改性时间为1
‑
12h。
[0017]进一步优选的，步骤(1)中，非离子表面活性剂的有机溶液中，非离子表面活性剂的质量浓度为3
‑
15wt％。
[0018]非离子表面活性剂的有机溶液预改性能够显著提高聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的亲水性，使聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的水接触角由121
°
降低至35
‑
70
°
，有助于后续单体在膜表面和膜孔内部进行自聚反应。
[0019]预改性膜不稳定，表面活性剂在运行过程中容易流失。含有邻苯二酚结构的多酚单体常温条件下即可实现自聚合，利用聚多酚涂层优异的黏附性，缓解表面活性剂涂层的流失，强化表面活性剂涂层在膜上的稳定性。
[0020]所述的多酚单体溶液是由多酚单体溶于Tris
‑
HCl缓冲液或PBS缓冲液中配制得到；Tris
‑
HCl缓冲液或PBS缓冲液的浓度为5
‑
20mmol/L，pH值为8.0
‑
9.0。
[0021]优选的，所述的充氧时间为3
‑
30min。
[0022]优选的，所述的多酚单体溶液中，多酚单体的质量浓度为0.2
‑
10g/L；在自聚反应过程中，单体的浓度越高，反应速率也更快，形成的贻贝仿生涂层能够更加稳定，但是单体浓度过高会生成较大的聚多酚颗粒导致膜孔道堵塞问题。
[0023]进一步优选的，所述的多酚单体溶液中，多酚单体的质量浓度为0.2
‑
5g/L。
[0024]优选的，步骤(2)中，多酚单体自聚时间为1
‑
48h，单体自聚时间过短，聚多酚涂层难以引入，自聚时间过长，可能生成较大颗粒堵塞膜孔。
[0025]进一步优选的，多酚单体自聚时间为1
‑
24h。
[0026]本专利技术还提供了所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法制得的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜。
[0027]得益于贻贝仿生涂层对预改性膜的进一步处理，所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的水渗透通量较原膜提升9
‑
13倍，且在pH＝1的稀盐酸中浸泡2周后，水通量仍能保持稳定。
[0028]本专利技术还提供了所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜在膜分离
中的应用，特别是在酸性废水处理领域中的应用。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0030](1)本专利技术制备方法简单，反应条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚四氟乙烯中空纤维微滤膜浸泡于非离子表面活性剂的有机溶液中预改性，得到预改性膜；(2)将预改性膜浸润至多酚单体溶液中，充氧后于密闭条件下进行自聚反应，在膜表面及膜孔内构筑贻贝仿生涂层，制备得到所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜；所述的多酚单体含有邻苯二酚结构，为多巴、多巴胺、单宁酸、邻苯二酚或儿茶素类化合物中的至少一种，儿茶素类化合物包括表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯或表没食子儿茶素没食子酸酯。2.根据权利要求1所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法，其特征在于，所述的非离子表面活性剂包括月桂酸聚氧乙烯酯、月桂醇聚醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。3.根据权利要求1所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法，其特征在于，非离子表面活性剂的有机溶液中，有机溶剂为乙醇、丙酮、异丙醇中的至少一种。4.根据权利要求1所述的耐酸型高水通量聚四氟乙烯中空纤维微滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，张顺，王晶，毕飞，姚之侃，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：