[發明專利]一種硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纖維膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202011088584.4
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112108017A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王薇;張鵬
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/08;B01D67/00;C02F1/44
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本發明公開一種硅藻土聚偏氟乙烯共混中空纖維膜及其制備方法，該制備方法以聚偏氟乙烯中空纖維膜為主體，硅藻土作為添加劑，并采用以下制備工藝：按一定質量比稱取硅藻土、聚偏氟乙烯、稀釋劑和納米碳酸鈣，將其混合均勻后加入雙螺桿擠出機中熔融擠出，去除稀釋劑和納米碳酸鈣后即可制得硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纖維膜。使用達到極限的中空纖維膜絲可采用堿液處理的方式，將膜絲內的硅藻土溶出，露出孔徑，從而繼續吸油。該方法所制備的中空纖維膜利用PVDF分子間孔、中空纖維內腔、硅藻土三種孔隙吸油，該膜具有化學穩定性好、孔隙率高、強度高、吸油效果好、具有可循環使用性等優點。

技術領域

本發明屬于分離膜領域，涉及一種中空纖維膜，具體為一種硅藻土/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纖維膜及其制備方法。

背景技術

隨著石油工業和海上運油業的迅速發展，井噴、運輸船舶的石油泄漏、撞船、沉船以及輸油管道的泄漏等事故造成的海洋溢油事故時有發生。溢油在海面上的擴散速度非常快，一立方米原油溢入海洋，10min后擴散成直徑48m，厚度為0.5mm的圓斑型油膜，給溢油處理帶來極大的困難。停留在海面的油膜會阻隔氧氣、二氧化碳等海氣的正常交換，使海水的酸堿平衡遭到破壞，進而破壞海洋的生態平衡。

目前海洋溢油的治理方法通常是先切斷石油泄漏，用圍欄將溢油圍住，以抑制石油的擴散，然后通過撇油機將較厚的油層回收，最后分散的石油通過噴灑分散劑，微生物降解等方式處理。但該處理方法存在的缺點是撇油機只適用于油層較厚的情況，而噴灑分散劑和微生物降解等會產生二次污染，影響海洋生態。

相比而言，用多孔/高孔隙率物質作為吸油材料吸收、吸附油類物質被認為是一種綠色、環保的方法。吸油材料的吸油效率和重復使用頻次直接影響到溢油處理的效果。目前，常見吸油材料分為三種：天然有機、無機和合成有機吸油材料。其中，天然有機材料，如：亞麻、棉花、乳草、稻草和羊毛等，存在成分復雜、改性難度大、材料強度較低、不能反復利用等缺點。無機材料，如：活性炭、膨脹石墨、泥炭、二氧化硅、有機化改性粘土等，具有吸油率低、吸油后回收困難等缺點。合成有機材料，如聚丙烯、聚氨酯等，因具有良好的親油性和吸油效率而逐漸受到人們的關注。

發明內容

針對現有發明的不足，本發明的目的在于提供一種硅藻土/PVDF共混中空纖維膜。該膜是以PVDF為主材、硅藻土為添加劑，采用熱致相分離法制備。技術方案如下：按一定質量比稱取硅藻土、PVDF、稀釋劑和納米碳酸鈣，將其混合均勻后加入雙螺桿擠出機中熔融擠/出，去除稀釋劑和納米碳酸鈣后即可制得硅藻土/PVDF共混中空纖維膜，其結構見示意圖1。將該膜在溢油區域平躺拖曳，吸油飽和后采用氣掃的方式反洗，反洗后繼續吸油，工藝示意圖見圖2。此外針對吸油能力達到極限的膜絲，可采用堿液處理的方式，將膜絲內的硅藻土溶出，露出孔徑從而繼續進行吸油。本發明所制備的硅藻土/PVDF共混中空纖維膜的優點如下：

1.利用PVDF分子間孔(有機多孔材料)、中空纖維膜內腔(毛細現象)、硅藻土(無機材料)三種孔隙吸油，適用于不同分子量原油的吸收吸附，吸油效率高。

2.可采用氣體吹掃的方式將吸附在膜內外的溢油排出，具有無添加、簡單方便、循環使用次數多，收集的溢油雜質少、純度高等優點。

3.熱致相法制備的PVDF中空纖維膜化學穩定性好、強度高，有益于吸油-吹掃反復操作。

4.無法再使用的硅藻土/PVDF共混中空纖維膜可用堿液將硅藻土溶解，露出孔隙后，繼續吸油。

硅藻土/PVDF共混中空纖維膜制備步驟如下：

步驟一：按質量百分比稱取以下原料，PVDF25％～40％，納米碳酸鈣20％～60％，硅藻土1％～5％，稀釋劑15％～35％。

步驟二：將稱量好的納米碳酸鈣與稀釋劑混合均勻后，再加入稱量好的PVDF，硅藻土，再次混合均勻，得到鑄膜粉末。