[發明專利]聚四氟乙烯中空纖維膜及制備方法、膜接觸反應器

有效

• 申請號: 202210714683.1
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN114984772B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 張勇;王軍;李魁嶺;侯得印;徐莉莉;曹愛新
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01D69/08
• 分類號: B01D69/08;B01D71/36;B01D67/00;B01D61/36;B01J19/24;B01D53/78;B01D53/18;B01D19/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 樊曉

本公開提供了一種聚四氟乙烯中空纖維膜及制備方法、膜接觸反應器，其中，聚四氟乙烯中空纖維膜為圓柱螺旋形結構。聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法包括：通過繞線設備在聚四氟乙烯中空纖維基膜上螺旋纏繞定位織線；利用加熱設備進行加熱，令聚四氟乙烯中空纖維基膜軟化、蜷曲；待聚四氟乙烯中空纖維基膜冷卻，拆除定位織線，得到具有圓柱螺旋形結構的聚四氟乙烯中空纖維膜。

技術領域

本公開屬于膜制備領域，尤其涉及一種聚四氟乙烯中空纖維膜及制備方法、膜接觸反應器。

背景技術

膜接觸反應器是以疏水膜為傳質界面，以疏水膜兩側物質的濃度差為傳質動力的新型分離過程。膜接觸技術結合傳統接觸技術與膜技術的優勢，具有較高的傳質效率、設備體積較小等優點。膜接觸技術的一大特點是在于通過引入膜界面取代原有的氣-液或液-液接觸界面，主要的技術核心和基礎在于具有較高比表面積的中空纖維膜，而膜接觸器的設計是實現較高傳質的關鍵。

傳統的膜接觸反應器是將中空纖維膜隨意放入膜接觸反應器的膜殼中以制作膜接觸反應器，但是這種膜接觸反應器容易出現溝流、短路、死區等問題，影響膜接觸反應器的整體傳質效率。

為此，有部分研究者將中空纖維膜交叉編織呈繩狀或者將中空纖維膜隔網卷繞、隔網穿插等方式來提高流體的流動均勻性，強化流體混合的作用，進而提高膜接觸反應器的傳質效率，但是這種方法較為復雜、實施難度較大，且膜接觸反應器中的纖維膜存在容易污染的問題。

發明內容

針對上述技術問題，本公開提供了一種聚四氟乙烯中空纖維膜及制備方法、膜接觸反應器，以期至少部分地解決上述技術問題。

為了解決上述技術問題，作為本公開的一個方面，提供了一種聚四氟乙烯中空纖維膜，其中，聚四氟乙烯中空纖維膜為圓柱螺旋形結構。

在其中一個實施例中，螺旋節距為0.5-50cm。

在其中一個實施例中，上述聚四氟乙烯中空纖維膜的直徑為0.5-3.0mm，孔隙率為30％-90％，平均孔徑為0.1-1μm。。

作為本公開的另一個方面，提供了一種聚四氟乙烯中空纖維膜的制備方法，包括：

通過繞線設備在聚四氟乙烯中空纖維基膜上螺旋纏繞定位織線；

利用加熱設備進行加熱，令聚四氟乙烯中空纖維基膜軟化、蜷曲；

待聚四氟乙烯中空纖維基膜冷卻，拆除定位織線，得到具有圓柱螺旋形結構的聚四氟乙烯中空纖維膜。

在其中另一個實施例中，上述纏繞定位織線的節距包括：0.5-50cm。

在其中另一個實施例中，上述加熱溫度包括：300-500℃；

上述加熱時間包括：10-600s。

在其中另一個實施例中，上述定位織線的直徑為0.1-1.0mm；上述聚四氟乙烯中空纖維基膜的直徑為0.5-3.0mm。

在其中另一個實施例中，上述定位織線的材料包括以下任意一種：

尼龍、聚丙烯、聚脂或聚四氟乙烯。

作為本公開的另一個方面，還提供了一種膜接觸反應器，包括聚四氟乙烯中空纖維膜。

在其中另一個實施例中，上述膜接觸反應器用于膜蒸餾、膜吸收、膜脫氣中的任意一種。

基于上述技術方案，本公開提供的一種聚四氟乙烯中空纖維膜及制備方法、膜接觸反應器，至少包括以下之一的有益效果：

(1)在本公開的實施例中，利用聚四氟乙烯中空纖維膜本身具有的圓柱螺旋形結構，可令中空纖維膜與膜之間維持特定的間距，避免相互擠壓，從而實現膜均勻分布，保留了流體通道，提高膜與液體或氣體的有效接觸面積。