一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，按重量份计算，它主要由以下组分制成：聚偏氟乙烯??15～25份，溶剂?50～80份，表面活性剂?1～3份，高分子添加剂?2～12份，无机添加剂?1～8份，改性共混物?1～12份。本发明专利技术通过利用有机共混和无机添加两种方式同时作用，使得聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水性得到明显改善，抗污染性能得到明显增强；通过对改性共混物和无机添加剂的原料和配比进行选择和调整，从而进一步提高了聚偏氟乙烯中空纤维膜的纯水通量，得到永久亲水改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于水处理

技术介绍
膜分离技术具有效率高、能耗低、工艺简单、设备紧凑、过滤安全、无污染等优点，被广泛应用于电子化工、生物医药、食品饮料及环保等行业，但其主要被开发和应用是在水处理行业中。因其涉及面广且量又大，膜法水处理技术在工业中备受青睐，被称为“二十一世纪的水处理技术”。目前，随着膜科学技术的发展，膜分离技术已经在海水淡化、苦咸水脱盐、高纯水制备、电厂水处理污水、废水处理和饮用水净化处理等领域得到了不同程度的应用。目前常见的膜材料有聚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙稀、聚醚砜、聚偏氟乙烯等。聚 偏氟乙烯是一种结晶型聚合物，具有很好的化学稳定性、耐热性、耐辐射性和良好的物理机械性能，且可在较低的温度下溶于某些强极性有机溶剂，易于用溶液相转化法制膜，是一种性能优良的聚合物膜材料。聚偏氟乙烯是最具疏水性的聚合物材料之一，因而对聚偏氟乙烯中空纤维膜提出亲水改性方法，其可以归纳为膜表面改性和膜材料改性两大类。一般通过膜表面改性得到的亲水性不能持久，它的亲水性随着膜使用时间的延长而失效；而膜材料通过引入极性基团进行亲水改性，可以从根本上改变分离膜的亲水性，消除单一聚合物组分性能上的不足，从而制的理想的膜产品。申请号为200910231291. 4名称为“具有永久亲水性的聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜及制备方法”的专利申请中，采用极性单体对PVDF原材料进行接枝，从而实现膜丝的亲水改性，但是其最终得到的中空纤维膜产品的纯水通量较低，抗污染性能差，无法满足实际应用的需要。申请号为201110186228. O名称为“聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法”的专利申请中，采用碳酸钙和二氧化硅通过改性处理后，作为增强剂，从而实现膜丝的机械强度和孔径均匀度控制，但是其得到的中空纤维膜产品的亲水改性为没有辐射或接枝亲水基团属于非永久改性。因而如何寻求纯水通量高、抗污染性能强、亲水性优良且永久亲水改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜成为人们关注的焦点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供，本专利技术通过利用有机共混和无机添加两种方式同时作用，使得聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水性得到明显改善，抗污染性能得到明显增强；通过对改性共混物和无机添加剂的原料和配比进行选择和调整，从而进一步提高聚偏氟乙烯中空纤维膜的纯水通量，得到永久亲水改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜。本专利技术是这样构成的一种聚偏氟乙烯中空纤维膜，按重量份计算，它主要由以下组分制成聚偏氟乙烯15 25份溶剂50 80份表面活性剂I 3份高分子添加剂2 12份无机添加剂I 8份改性共混物I 12份。优选的，按重量份计算，它主要由以下组分制成聚偏氟乙烯23份溶剂55份表面活性剂I份高分子添加剂8份无机添加剂I份改性共混物12份。本专利技术中，所述的聚偏 氟乙烯为通用型均聚物或共聚物，优选标准相对密度为I.75-1. 77g/cm3的聚偏氟乙烯。本专利技术中的组分均为纳米级粒子。本专利技术中所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N—甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或几种，上述溶剂均为强极性溶剂，能够更加快速均匀的将纺丝液组分溶解。所述的表面活性剂为十_■烧基硫酸纳、十_■烧基苯横酸纳、十_■烧基氣基丙酸纳、吐温类系列中的一种或几种，所述的吐温类系列包括土温-20、土温-40、土温-60、土温-80中的一种或几种，从而可以提升中空纤维膜的亲水性。所述的高分子添加剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧乙烯、甲基纤维素中的一种或几种，高分子添加剂主要起成孔的作用，同时影响膜的孔隙率、亲水性及水通量等。所述的无机添加剂为硝酸锂、氯化锂、氯化钙、碳酸钙、硝酸钙、二氧化硅、高岭土中的一种或几种，该无机添加剂要求为纳米级粒子，在铸膜液中加入无机粒子，可以起到成孔剂、增强剂的作用，从而提高膜的亲水性、稳定性、抗压性及膜通量。所述的改性共混物为醋酸纤维素、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、丙烯酸酯、马来酸酐、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或几种。改性共混物可以提高聚偏氟乙烯中空纤维膜的韧性，同时改善膜的亲水性，及提高其抗污染性。本专利技术中所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，采用干一湿法纺丝工艺制备，包括将聚偏氟乙烯、溶剂、表面活性剂、高分子添加剂、无机添加剂、改性共混物加入搅拌釜中，在70 100°C下搅拌加热共混，搅拌速度为90 120r/min，搅拌时间为I 6h ;将共混液静置I 6h进行脱泡处理，并降温到40 80°C，得铸膜液；铸膜液在氮气的压力下与纺丝芯液经过纺丝喷头挤出，经过O 200mm的空气距离后，匀速浸入30 60°C外凝固液凝固浴中；在外凝固浴中以10 100m/min的速度进行拉伸,得成型的聚偏氟乙烯中空纤维膜；将成型的聚偏氟乙烯中空纤维膜进行萃取、保孔后处理，得聚偏氟乙烯中空纤维膜成品。本专利技术中所述的纺丝芯液为水或二甲基乙酰胺水溶液；外凝固液为水或二甲基乙酰胺水溶液。本专利技术中所述的后处理所用的萃取剂为盐酸或碳酸钠，从而方便对成孔后留有的有机、无机添加剂进行萃取；所用的保孔剂为丙三醇或乳酸钠水溶液，从而可以保护膜孔，防止膜丝收缩变形及膜孔变小而失效。与现有技术相比，本专利技术通过利用有机共混和无机添加两种方式同时作用，使得聚偏氟乙烯中空纤维膜的亲水性得到明显改善，抗污染性能得到明显增强；通过对改性共混物和无机添加剂的原料和配比进行选择和调整，从而进一步提高了聚偏氟乙烯中空纤维膜的纯水通量，得到永久亲水改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜。具体的说，本专利技术的膜材料中，通过有机共混使得材料中引入亲水性基团，使得所制备得到的中空纤维膜亲水性能更好；通过无机添加使得膜丝孔径的分布范围较窄，绝大部分集中在设定的孔径值上，且孔状为单皮层指状孔结构，从而有利于水通量的提升；另外，有机共混和无机材料添加使得膜孔径分布均匀，污染物不宜进入膜孔内部造成污染，使得其抗污染性能增强。据大量数据统计表明，本专利技术所制备得到的聚偏氟乙烯中空纤维膜的纯水通量达1500L/ m2 · hiO. IMPa25°C，膜分离孔径为O. 02 O. 50um，破裂压力大于O. 3MPa。本申请人进行了一系列实验来选择本专利技术提供的组分、配比和制备工艺；保证科学、合理、可行；生产企业可以根据本专利技术直接生产、制备效果优良的聚偏氟乙烯中空纤维膜，而不再需要进行新的摸索、研究；实际上对于水处理中中空纤维膜制备技术来讲，其关键就在于组分、配比和生产工艺条件的选择；如果选择不当，要么制备不出有效的产品，要么制备出的产品成本高昂、又不符合市场要求；本专利技术的选择解决了这些问题；同时，向市场又提供了一种新的中空纤维膜，使得水处理效果更好。实验例I :组分及配比筛选试验研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚偏氟乙烯中空纤维膜，其特征在于，按重量份计算，它主要由以下组分制成：聚偏氟乙烯？？15～25份？？？？溶剂？50～80份？？？？？？？？表面活性剂？1～3份高分子添加剂？2～12份？？？？无机添加剂？1～8份？？？？改性共混物？1～12份。

【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯中空纤维膜，其特征在于，按重量份计算，它主要由以下组分制成 聚偏氟乙烯15 25份溶剂50 80份表面活性剂I 3份 高分子添加剂2 12份无机添加剂I 8份改性共混物I 12份。2.根据权利要求I所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜，其特征在于，按重量份计算，它主要由以下组分制成 聚偏氟乙烯23份溶剂55份表面活性剂I份 高分子添加剂8份无机添加剂I份改性共混物12份。3.根据权利要求I所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜，其特征在于，所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N—甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯中的一种或几种。4.根据权利要求1、2或3所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基氨基丙酸钠、土温-20、土温-40、土温-60、土温-80中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜，其特征在于，所述的高分子添加剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧乙烯、甲基纤维素中的一种或几种。6.根据权利要求I或5所述的聚偏氟乙烯中空纤维膜，其特征在于，所述的无机添加剂为硝酸锂、氯化锂、氯化钙、碳酸钙、硝酸钙、二氧化硅、高岭土中的一种或几种。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯暨伟，张博丰，沈明忠，秦树篷，李鸿燕，
申请(专利权)人：中国华电工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：