[發明專利]一種中空纖維超濾膜的表面處理方法

無效

• 申請號: 200710028076.5
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101053783A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 葛海霖;常利軍
• 申請（專利權）人: 廣州美能材料科技有限公司
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳燕嫻

技術領域

本發明涉及中空纖維超濾膜，具體涉及到一種中空纖維超濾膜的表面處理方法。

背景技術

超濾膜分離技術以其常溫、低壓操作、無相變、能耗低等顯著特點成為一種新型的分離過程，目前在飲用水凈化、工業用水處理、飲料、生物、食品、醫藥、環保等許多方面已得到廣泛應用。

超濾是一種與膜孔徑大小相關的篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。

膜性能與膜材料的性質，尤其是膜的表面特性密切相關。聚偏氟乙烯(PVDF)是一種結晶型聚合物，具有很好的化學穩定性、耐熱性、機械穩定性，且可在較低的溫度下溶于某些強極性有機溶劑，是一種性能優良的新型聚合物膜材料，但是PVDF的表面能極低，是一種疏水性很強的材料，導致其成膜后水通量較低，在分離油/水體系時吸附污染嚴重，通量衰減很快，降低了膜的使用壽命，增加了操作費用，制約了其在膜分離領域的應用。

一般而言，膜的分離體系均為水相體系。親水性的膜表面與水形成氫鍵，使之處于有序結構，當疏水溶質要接近膜表面，必須打破這種有序結構，顯然不易進行，所以膜面不易被污染。而疏水膜表面上的水無氫鍵作用，疏水溶質接近膜表面是個增熵自發過程，則膜易被疏水溶質污染。

通過涂覆、界面聚合等方式在膜表面引入超薄活性皮層對膜表面進行復合改性。就PVDF分離膜的親水改性而言，往往是通過氫鍵、交聯等特殊的相互作用在其表面“覆蓋”一層親水性物質的過程。

超濾膜生產過程中加入了親水物質，使膜絲在水中呈現親水性，但膜絲一旦干燥后，親水性就會失去，變得不透水，而且膜絲變脆極易被折斷損壞。可采用密封、加吸潮劑的方法，來使膜絲保濕，但生產過程不易實現，另外在生產和儲運過程中容易滋生細菌等微生物。

當今有多種不同的方法可用于聚烯烴中空纖維超濾膜的表面處理，主要分為物理和化學方法。如專利US2004/0140259A1用添加200ppm聚乙二醇(PEG2000-8000)RO純凈水沖洗平板MF或UF膜數分鐘，主要為了提高表面親水性目的。化學和輻射改性方法其目的為了較長久性涂覆一層親水層或者直接的嫁接一些親水基團在纖維膜的骨架上，如(1)專利CN1509804A和CN1704152A用交聯反應涂上一層親水PEG層；(2)專利CN1772359A描述化學直接的嫁接一些親水性和離子交換性基團過程；(3)專利US4943373，JP2004230280，US547659描述直接使用不同的各種無機強堿化學處理PVDF膜表面，使之膜表面形成親水性基團例如-OH，-COOH，-NH2等等；(4)專利CN1539550A，CN1546214A，CN1067412C，US5531900運用輻射技術處理方法如等離子體輻射、UV輻射、電子束輻射、γ-射線輻射和電暈輻射等等，處理疏水纖維膜的表面使之膜表面生成自由基團而被激活，然后使親水性的小分子或大分子被化學鍵合在中空纖維超濾膜的表面上。通過輻射技術表面改性使表面親水性可長久保持和具有抗污染性，選擇分離效果。無論是物理還是化學方法都存在不足之處，物理涂覆法通過物理吸附作用來固定表面劑雖然工藝簡單，但固定表面劑易流失。通過化學交聯反應涂覆一層親水層，由于涂層厚度很難控制導致膜孔徑變小，雖然親水增強但是水通量減少。使用各種無機強堿化學處理纖維膜的表面往往不但膜的表面性質發生改變而且膜的骨架發生改變如膜絲強度減弱，膜表面形成親水性基團例如-OH、-COOH、-NH2等在空氣中被氧化而失去親水性。輻射技術處理方法處理過程工藝往往比較復雜，設備技術要求高且價格昂貴，大規模工業化生產尚有困難。

同時按照目前的技術水平，一般生產出來的中空纖維超濾膜無論膜表面親水化修飾與否是濕膜目的是為了保持膜絲不失去水通量，因為這種膜絲在干燥之后水通量大大下降，所以濕膜給儲存、運輸和組裝凈化器等帶來很多不便，且濕膜易于細菌繁殖和生長。

發明內容

為克服現有技術所存在的上述缺點和不足，本發明提供一種能使膜絲變為干態而又不變脆，同時又不失去膜絲的親水性的中空纖維超濾膜的表面處理方法。

本發明所述的中空纖維超濾膜的表面處理方法，包括以下步驟：