[發明專利]一種親水性聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法

在審

• 申請號: 201910869114.2
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110523299A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 曾凡付;王曉龍;許白羽;錢鋮
• 申請（專利權）人: 德藍水技術股份有限公司
• 主分類號: B01D71/36
• 分類號: B01D71/36;B01D69/12;B01D69/08;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 11640 北京中索知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉翔<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種親水性聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法，本發明具體包括以下步驟：S1、PTFE/SiO₂復合中空纖維膜的制備，S2、PTFE/SiO2中空纖維膜的親水改性，S3、改性后膜絲親水性衰減測試，本發明涉及PTFE中空纖維膜水處理技術領域。該親水性聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法，通過物理化學交聯的方法，通過偶聯劑及交聯劑的作用，在膜表面引入羥基(—OH)制備出具有穩定親水性能的PTFE微孔膜，顯著改善了復合微孔膜的親水性能，并保證了PTFE中空纖維膜親水性能的穩定，改性后膜絲純水通量可以達到3500L/㎡*h，水接觸角為60°，提高了PTFE中空纖維膜產品優勢，使PTFE中空纖維膜表面具有穩定的親水性能，擴大PTFE中空纖維膜在膜分離及水處理領域的應用范圍。

技術領域

本發明涉及PTFE中空纖維膜水處理技術領域，具體為一種親水性聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法。

背景技術

膜分離技術是近年來發展起來的一項新型的分離技術，它是一種利用特殊制造的、具有選擇透過性的薄膜，在外力推動下對混合物進行分離的方法，是在分子水平上具有不同粒徑的分子的混合物在通過半透膜時，實現選擇性分離的技術，包括中空纖維膜、卷膜、平板膜等多種組裝方式，其中中空纖維膜具有單位體積裝填密度大、過濾分離效率高、設備小、結構簡單、易操作等優點，并且在微濾(MF)、超濾(UF)反滲透(RO)、納濾(NF)、膜生物反應器(MBR)等分離技術中有及其廣泛的應用，聚四氟乙烯(PTFE)是一種綜合性能非常優良的膜分離材料，具有極其優異的化學穩定性、耐高溫性、耐有機溶劑和耐化學腐蝕性以及良好的力學性能，素有“塑料王”的美譽，此外，中空纖維膜相比其他結構型式的分離膜具有：膜的有效面積大、水通量大、膜組件結構緊湊、填充密度高、占地面積小、清洗方便等優點，因此聚四氟乙烯中空纖維膜在膜分離領域具有廣闊的應用前景，但是，由于其極低的表面能和超強的疏水性，導致PTFE膜的潤濕性很差，純水通量很低，在MBR系統實際運行過程中，反洗往往只能恢復到初始通量的0.2％-1％，必須通過化學清洗才能恢復，因而大大增加了系統運行及維護的費用，因此在用于水處理時通常需要對其進行特殊的改性處理，使其具有親水性。

目前，PTFE膜的親水改性方法主要有低溫等離子、濕法化學處理、輻射接枝、填充改性等，雖然包括高溫熔融法等在內的化學和物理方法使得膜表面接觸角由130°降至70°左右的水平，使膜的親水性得到了提高，但仍存在一些不足之處。其中，高溫熔融處理過程中PTFE會釋放一種有毒物質全氟異丁烯，而且不易保持形狀，化學處理法處理后的PTFE膜表面明顯變暗且影響材料本體的性能，處理過程還會產生大量的有害廢液，嚴重污染環境，操作危險性較高；高溫輻射接枝會對PTFE基體造成破壞，致使其力學性能降低。這些改性方法或多或少存在破壞膜本體結構、改性效果不持久、操作步驟繁雜以及儀器設備復雜等缺點，限制了PTFE膜在水處理中的應用。

因此，本發明提出了一種新的物理－化學改性思路，在制膜前，將無機納米粒子均勻混入PTFE粉料配方中，經壓坯、推擠、拉伸、燒結后制備出大量納米粒子嵌入節點中的PTFE中空纖維膜，以嵌入的納米粒子為“地基”，通過偶聯劑及交聯劑的作用，在膜表面引入羥基(—OH)制備出具有穩定親水性能的PTFE中空纖維膜。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種親水性聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法，可使PTFE中空纖維膜表面具有穩定的親水性能，從而擴大PTFE中空纖維膜在膜分離及水處理領域的應用范圍，同時能夠應用于大型市政生活污水、工業廢水的深度處理。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種親水性聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法，具體包括以下步驟：