抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法，它包括以下步骤：将质量比为6～10:0.5～2:0.5～2的聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素混合搅拌，用二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮作为溶剂溶解得到质量浓度为10～20%的混合溶液，然后向混合溶液中加入增溶添加剂促使其完全溶解得到制膜液，再对制膜液进行脱泡处理，纺丝制膜。本发明专利技术通过将亲水性强的乙酸纤维素、聚丙烯腈与聚偏氟乙烯共混，三种材料互补，提高了聚偏氟乙烯的亲水性及抗污染性能，另外共混中空纤维膜具有较高的水通量及良好抗污染性能，同时成本低廉、成膜性能优良，为膜技术在污水处理方面的广泛应用提供技术上的支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜材料制造
，具体地指一种。
技术介绍
膜生物反应器，Membrane Bio-Reactor缩写为MBR,作为一种新型高效的污水处理技术，日益受到各国研究者的关注。MBR膜是膜生物反应器系统的核心部件，其作用是实现精密、高效的固液分离，而膜污染、膜成本高是制约MBR膜生物反应器推广应用的主要原因。因此，为了使MBR技术在水处理领域得到更加广泛的应用，就需要进一步开发与研制低成本、高性能的耐污染、高通量的MBR膜。目前用于浸没式膜生物反应器的性能较好的膜材料主要是聚偏氟乙烯。聚偏氟乙烯是一种氟化聚合物，有较强的物理强度和化学稳定性。但聚偏氟乙烯超滤膜组件在使用过程中仍存在一些问题，如较强的疏水性易使膜孔阻塞、使膜体受到污染，膜清洗困难。 因此提高聚偏氟乙烯膜的亲水性能，防止膜污染对于聚偏氟乙烯膜的进一步的推广与应用显得尤为重要。在膜的制备中，对膜进行改性研究，通过添加多种辅材在膜表面引入亲水基团，或用复合膜手段复合一层亲水性分离层等可以有效改善膜污染状况。通过从现有膜材料间的共混来开发新的MBR膜材料是一种理想的选择。共混改性是聚偏氟乙烯超滤膜改性技术中常用的方法。改性物质主要有无机物和有机物两类。改性后的聚偏氟乙烯共混膜与聚偏氟乙烯纯膜相比，膜孔结构及膜的性能都发生了明显变化。 如通过材料共混，可改善膜的化学稳定性，可提高膜的机械强度。常见的聚偏氟乙烯材料韧性高，冲击和耐磨性能也都较好，同时还具有极好的耐气和化学稳定性，在室温下不受酸、碱等强氧化剂素等腐蚀，制膜时易于流延成膜，因而使其成为有机高分子膜材料中的佼佼者，从而受到众多研究者的青睐。但其缺点是疏水性强， 易造成膜污染，因此需对其进行亲水改性，以提高其抗污染性。与之相反，另一应用广泛的乙酸纤维素材料制成的膜不耐酸碱等强氧化剂腐蚀，易被许多霉菌和细菌所降解，但该膜具有亲水性好、抗污染性能强等优点。实践表明，当将乙酸纤维素与聚偏氟乙烯共混时能消除彼此性能上的弱点，达到取长补短均衡各聚合物组分性能的目的，从而最终可改善聚偏氟乙烯膜的亲水性。因此，选用适当的聚合物体系并采用物理共混是改善聚偏氟乙烯膜性能的简便、有效的一种方法。聚偏氟乙烯与乙酸纤维素进行共混制得的共混膜，确实很大程度地改善了聚偏氟乙烯膜的许多性能，但也同时引入了一些问题，膜的耐酸性、抗氧化性、韧性等性能较纯聚偏氟乙烯膜都有所下降。因此，为了尽量减小共混后膜的化学稳定性能的影响，需要严格控制乙酸纤维素的加入量，但若乙酸纤维素的加入量过小，则会影响共混膜亲水性的改善。因此，在共混膜中引入另一种制膜材料，聚丙烯腈。聚丙烯腈制膜容易、价格低廉、具有较好的化学稳定性，热稳定性，但其成膜较脆，在应用上受到限制。聚丙烯腈的亲水性能界于聚偏氟乙烯与乙酸纤维素之间，聚偏氟乙烯的加入在保证共混膜亲水性能的同时，减少乙酸纤维素的加入量，同时也减少了由于乙酸纤维素的加入对共混膜化学稳定性的影响。此外，聚丙烯腈价格低廉，能降低共混膜的成本，使其在水处理的应用中更具优势。因此，聚偏氟乙烯/聚丙烯腈/乙酸纤维素共混膜具有良好抗污染性能、良好的化学稳定性，价格低廉等优点，为膜技术大规格的推广应用提供了技术上的可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，通过将亲水性强的乙酸纤维素、聚丙烯腈与聚偏氟乙烯共混来制备聚偏氟乙烯/聚丙烯腈/乙酸纤维素共混中空纤维膜来提高聚偏氟乙烯的亲水性及抗污染性能。本专利技术的技术方案，包括以下步骤将质量比为6 10:0. 5 2:0. 5 2的聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素混合搅拌， 用二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮作为溶剂溶解得到质量浓度为10 20%的混合溶液， 然后向混合溶液中加入增溶添加剂促使其溶解得到制膜液，再对制膜液进行脱泡处理，纺丝制膜。作为优选方案，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素的质量比为8:1:1。作为优选方案，所述的混合溶液的质量浓度为12%。作为优选方案，所述溶剂为二甲基乙酰胺。根据溶解度参数法判断聚合物相容性， 如果两种聚合物的溶解度参数分别为\和S2，使I S1-S2 I <0.5，则两种聚合物均相相容；若I 6r52 I > O. 5，则为部分相容，聚合物的溶解度参数越接近，相容性越好， δ pvdf=15. 10，δ ραν=14. 39，δ CA=19. 56，三种材料相互间溶解度相差均大于O. 5，因此聚偏氟乙烯/聚丙烯腈/乙酸纤维素属于部分相容体系。N-甲基吡咯烷酮与二甲基乙酰胺作为溶剂时，相溶性均较好，考虑到实际生产的经济性，选用二甲基乙酰胺作为溶剂更为经济实用。作为优选方案，所述的增溶添加剂为LiCl。加LiCl后，溶液变得澄清透明，粘度最大，膜性能良好，是LiCl与具有酰胺基的极性溶剂和与高分子材料共同作用结果。LiCl能与二甲基乙酰胺混合并导致粘度上升，通过X射线衍射分析，还能发现它们能够形成结晶络合物，其中Li+离子与周围的羰基形成配位键，而Cl—与周围的胺基形成氢键，故可以认为与一CONH—基团形成了络合物，从而打破这个基团与相邻链上的类似基团所形成的分子间氢键，这样就相当于增加了溶剂的溶解能力。进一步地，所述的增溶添加剂的加入量为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素的总质量的2% 5%。进一步地，所述的脱泡处理包括将制膜液先低速搅拌3 5h，再静止3 5h。本专利技术更具体的技术方案(I)将质量比为6 10:0. 5 2:0. 5 2的聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素加入搅拌釜混合搅拌，调节温控表温度为80°C，用二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮作为溶剂溶解得到质量浓度为10 20%的混合溶液，然后向混合溶液中加入增溶添加剂促使其完全溶解得到制膜液；(2)将搅拌釜中搅拌至完全溶解的制膜液用氮气加压打入纺丝釜，先将制膜液低速搅拌3 5小时后静置3 5小时再进行脱泡，至排出料液无气泡均匀澄清透明即可准备纺丝制膜；(3)将凝胶槽加好去离子水作为凝胶液，调节温控表设定温度为20 25°C，缓慢调节氮气减压阀，把喷丝板装到纺丝管路上，打开纺丝阀门观察喷丝板有连续均匀膜液流出后，把芯液管装到喷丝板上。喷丝板中间有孔用于芯液的流动，芯液主要用于产生和控制中空纤维膜的孔结构，芯液为室温下的去离子水，经转子流量计通过重力作用流过喷丝板孔，在纺制中空纤维膜时，以高压氮气作为压力源提供O. 2 O. 3Mpa的压力，将经过计量的铸膜液从喷丝板挤出，同时在高位槽压力下通过转子流量计从喷丝板的中心空穴进入中空纤维的空腔作为支撑物和内凝固介质，调节芯液阀门流量为2. 7^3. lL/h，使制膜液与芯液一同排出，经迅速蒸发后，干纺程为3飞锄，进入凝胶浴中凝固成型；(4)将成型的中空纤维膜丝放到排丝轮/绕丝轮上收集制得中空纤维膜,将所得的中空纤维膜先在去离子水中浸泡24小时后，再放入质量百分比为50%的甘油水溶液中浸泡24小时，自然晾干后制成膜组件。本专利技术的优点在于通过将亲水性强的乙酸纤维素、聚丙烯腈与聚偏氟乙烯共混来制备聚偏氟乙烯/聚丙烯腈/乙酸纤维素共混中空纤维膜，三种材料互补，提高了聚偏氟乙烯的亲水性及抗污染性能，另外共混中空纤维膜具有较高的水通量及良好抗污染性能， 同时成本低廉、成膜性能优良，为膜技术在污水处理方面的广泛应用提供技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法，包括以下步骤：将质量比为6～10:0.5～2:0.5～2的聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素混合搅拌，用二甲基乙酰胺或N?甲基吡咯烷酮作为溶剂溶解得到质量浓度为10～20%的混合溶液，然后向混合溶液中加入增溶添加剂促使其完全溶解得到制膜液，再对制膜液进行脱泡处理，纺丝制膜。

【技术特征摘要】
1.一种抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法，包括以下步骤将质量比为6 10:0. 5 2:0. 5 2的聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素混合搅拌，用二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮作为溶剂溶解得到质量浓度为10 20%的混合溶液，然后向混合溶液中加入增溶添加剂促使其完全溶解得到制膜液，再对制膜液进行脱泡处理，纺丝制膜。2.根据权利要求I所述的抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法，其特征在于聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、乙酸纤维素的质量比为8:1:1。3.根据权利要求2所述的抗污染改性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制造方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇，朱跃军，高祥，
申请(专利权)人：武汉江扬环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：