[发明专利]高度非对称海绵体结构的增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体是涉及一种高度非对称海绵体结构的增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜，适用于污水深度处理的回收利用和给水的深度净化处理等。

背景技术

膜生物反应器工艺(MBR)是一种新型、高效的污水处理技术，它可以同时实现生物催化反应及水与降解物质的分离，使水资源得以再生，达到回收利用水质标准，是当代先进、高效和低能耗的废水深度处理及再生回用新技术，它具有出水水质优异、稳定、结构紧凑、操作简单、摆动摩擦的膜丝具有一定的自清洁作用等诸多突出的优点，广泛应用于市政工程中水的回收利用和工业废水的深度处理等领域，但这些膜在应用过程中需要进行曝气和反冲洗等步骤，高速水流或气流均会对膜丝产生较大的损害，常发生断丝现象，对处理水质产生极大影响，造成设备使用寿命减短，带来增加更换成本等问题。由此可见，制备一种具有高机械强度、可适用不同操作环境的中空纤维膜具有十分重要的意义，在诸多膜材料中，由于增强型中空纤维膜具有优良机械性能而得到广泛应用，成为一种极具竞争力的膜材料。

目前，商业化的增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜材料依旧存在着许多的不足，主要表现在膜与增强管之间的粘附力不够紧密，易于脱落、爆破强度较差等。增强管支撑中空纤维膜的关键技术在于如何提高增强管与涂覆层膜材料之间的粘接力，使得增强覆合膜在使用过程中不会出现皮层脱落的问题。围绕着这一关键技术，国内外的本领域技术人员在如何提高增强管本身的粘接性能以及改变皮层铸膜液涂覆方式上已经做了大量的研究工作，如专利US7306105B2、US7165682B1、CN101632904A、CN101254420A等，采用的是先在中空增强管外表面涂覆一层粘接树脂，再涂覆铸膜液，或者采用先热处理中空增强管再涂一层铸膜液等方法以提高中空增强管与膜材料之间的粘接性能，但这些工艺不好操作，还易堵塞中空增强管的孔隙，降低增强型中空纤维膜的通量；专利CN102512990A公布了一种对增强管先用氢氧化钠水溶液浸泡然后再用常压等离子体处理的方法，工艺繁杂且等离子体处理有时效性限制；专利CN102784566A公布了一种高爆破强度的增强管加强的聚偏氟乙烯中空膜，该膜的增强管先用氢氧化钠和表面活性剂的混合液热处理再漂洗烘干，再预涂覆一层聚偏氟乙烯稀溶液，离心烘干后再涂覆聚偏氟乙烯溶液，工艺步骤繁多，生产成本高且难控制；专利201110297245.1公开了单丝增强制备增强复合膜的方法，虽然通过单丝增强的方式解决了部分问题，但依然存在爆破压力较低，抗拉伸强度较差等缺陷；专利CN102500246A提供了一种低温热致相分离制备增强管增强的聚偏氟乙烯中空纤维膜的方法，但该膜的通量较低，不适合用于大通量要求的废水处理上；专利201110280830.0公开了通过本体多孔基材涂覆制得多孔复合膜的方法，虽能制造出耐压及爆破性能优异增强复合膜，但其内芯支撑层为高价格材料，且并不具备良好的抗弯折、抗拉伸、抗抖动等特性；专利200910115557.9公开了通过无机增强管浸涂有机铸膜液制得增强复合膜，但由于无机增强管材料与有机膜材料性能差异较大，无机/有机材料相容性较差，容易造成涂层不均一，粘附力较差等缺点；专利CN102512989A中公布了一种增强管加强的聚偏氟乙烯多孔膜的复合热致相的制备方法，但该膜需要醇类的水溶液进行萃取和热定型，增加了工艺的复杂度，对生产不利；专利200710056916.9中公布了一种梯度编制的增强管，该增强管的密度呈梯度变化，从里到外密度降低，密度梯度比例为2～6，但是该种梯度对膜的渗透通量及截留能力提高意义不大，因为膜的渗透通量及截留能力主要体现聚偏氟乙烯膜上，而非增强管上。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供了一种高度非对称海绵体结构的增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。