[发明专利]用于饮用水处理的热法聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于饮用水处理的热法聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，尤其涉及一种热致相分离法（简称热法）制备聚偏氟乙烯（PVDF）与聚醚砜（PES）共混的中空纤维膜，用于市政饮用水处理，属于膜分离和饮用水处理技术领域。

背景技术

我国现有水源普遍受到有机物的污染，部分地区出现高有机物、高浊度等复合污染。传统的混凝—沉淀—过滤—消毒工艺过滤精度低，消毒剂和混凝剂使用量高，对水质影响大，处理后的水不能满足新国标106项饮用水标准的要求。膜分离技术是当今进行饮用水深度净化，保障水质安全的重要新技术。以超滤膜为核心的水处理工艺已经发展成为第三代饮用水净化工艺，它与其它技术的组合工艺，可以有效地对微污染水源进行处理，生产优质的饮用水。

传统的非溶剂制相法（简称湿法）生产的中空纤维膜、强度低、韧度差，使用中易断丝、寿命短、不适于在大型饮用水处理工程中应用。迫切需要开发适于市政饮用水处理的大通量、高强度、抗污染、低成本的中空纤维超滤膜。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于饮用水处理的热法聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，制备高强度、高韧度、大通量的中空纤维膜，并使其具有较强的抗污染能力，有更高的性价比，为市政饮用水处理工程提供产品保障。

本发明提出的用于饮用水处理的热法聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，包括下列步骤：

（1）将聚偏氟乙烯和聚醚砜分别在烘干机中进行干燥，烘干的温度80～90℃，烘干时间为24～36小时；

（2）制备用于制膜的共混高聚物溶液：

共混高聚物溶液中各组分的质量百分比为：

将聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚乙二醇400、磷酸三乙酯和氯化钙按上述比例称量后，置于搅拌釜中，在140～155℃的温度下进行搅拌、溶解，搅拌时间为14～16小时，搅拌转速90～110转/分，制成均匀的共混高聚物溶液；

（3）中空纤维膜的挤出和成形，具体过程如下：

（3-1）将步骤（2）中共混高聚物溶液通过纺丝泵送入双螺杆挤出机中，原料的加料速度为15～20Kg/小时，挤出机6个区段的温度均设定一致，为140～155℃，挤出温度范围为140～155℃，螺杆转速为90～120转/分；

（3-2）共混高聚物溶液经双螺杆挤出机挤出后，依次经过滤器和纺丝泵，从纺丝机的环形口模中挤出，形成中空的初生纤维，所述的环形口模的外径为5毫米，内径为4.2毫米，环形口模中心通入氮气，氮气的压力为30～60毫米水柱（mmH₂O）；

（3-3）上述中空初生纤维在温度为10～20℃的空气中降温，空走的距离为10～30厘米，然后进入冷萃液槽中经冷萃液冷却固化，经收卷机收卷，制成中空纤维膜中间体，收卷机的收卷速度15～20米/分，所述的冷萃液为水和丙三醇的混合液，混合液中水的质量百分比浓度为0～50wt%，丙三醇的质量百分比浓度为50～100wt%，混合液的温度为30～40℃；

（4）将步骤（3）得到的中空纤维膜中间体浸入超纯水中，脱除膜中的稀释剂混合物，超纯水的水温为30～45℃，超纯水的电导率为10μS/cm，浸取时间为10～12小时；

（5）将步骤（4）的脱除稀释剂的中空纤维膜中间体在室温下晾干，得到聚偏氟乙烯中空纤维膜。

本发明提出的用于饮用水处理的热法聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其优点是：

1、本发明方法中，所采用的制备聚偏氟乙烯中空纤维膜的材料，安全卫生，绿色环保，具有较高的耐热性和化学稳定性，突出的耐候性、耐臭氧、耐紫外光辐射及耐化学腐蚀性，是性能优良的高端饮用水处理用膜材料。

2、本发明方法制备的热法聚偏氟乙烯中空纤维膜，其外径为1.2～1.6mm，壁厚为290～380μm。其断面为双连续网络、非对称型孔结构，孔高度贯通、分布均匀，外表面孔径在20～50纳米。在温度为25℃，0.1MPa压力下，纯水通量为400～850L/m²h，纤维拉伸强度5.0～8.5MPa，断裂伸长率89～110%。经测试膜的结构与性能表明，本发明的热法聚偏氟乙烯中空纤维膜适合在市政饮用水处理中应用。膜的截留高、产水水质好，使用中不断丝，性能稳定。

3、本发明方法制备的热法聚偏氟乙烯中空纤维膜，膜亲水性好，有优良的抗污染性能。在实际工程中使用证明，膜不易污染，日常维护清洗周期是其它同类膜产品的2～3倍，维护运行费用低。

附图说明