[发明专利]一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法，先采用表面沉积交联法制得二氧化钛和壳聚糖的复合材料，再掺杂到铸膜液中，与芯液一起经过喷丝头挤出并在空气间隙中混合后，经过凝固浴，利用共混改性制得同时具有亲水性和抗菌性的聚偏氟乙烯中空纤维膜。将二氧化钛和壳聚糖制成复合材料，既能抑制二氧化钛之间的团聚，又能防止壳聚糖的流失；制得的聚偏氟乙烯中空纤维膜集亲水性和抗菌性于一体，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯由于其优异的热稳定性、耐腐蚀性、抗氧化性等优点而被广泛应用于膜分离领域，是目前最常见的膜材料之一。然而其亲水性与生物相容性较差，在处理水溶液的过程中易吸附油脂、蛋白等污染物或被水体中的微生物细菌污染而导致膜分离性能逐渐下降，频繁的化学或物理清洗对膜寿命也产生不利影响，同时也会加大其清洗维护成本。

目前对膜的改性主要有表面改性和共混改性。表面改性主要有涂覆和接枝两种方法，这两种方法可能会导致改性剂堵塞膜孔，使膜孔径与孔隙率变小，最终影响产水量。而共混改性可以避免这一问题，且掺杂非水溶性改性剂在制膜或处理水溶液过程中也不会流失。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，先制得二氧化钛和壳聚糖的复合材料，再掺杂到铸膜液中，利用共混改性，制得同时具有亲水性和抗菌性的聚偏氟乙烯中空纤维膜。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二氧化钛粉体超声分散在去离子水中，再加入壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌的同时加入氨水，使壳聚糖沉积在二氧化钛上，得到第一混合物；

(2)加热所述第一混合物至40-70℃，并加入交联剂戊二醛，继续搅拌，得到第二混合物；

(3)通过稀醋酸对所述第二混合物进行清洗，再通过去离子水对所述第二混合物进行清洗，干燥后得到复合材料；

(4)将所述复合材料研磨成粉末，并超声分散在第一制膜溶剂中，再依次加入聚偏氟乙烯粉体、致孔剂，均匀搅拌后得到铸膜液，将所述铸膜液真空静置脱泡；

(5)均匀混合第二制膜溶剂和纯水，得到芯液；

(6)将所述铸膜液与所述芯液从喷丝头挤出，并经过一段空气间隙进行混合，得到初生态纤维；

(7)将所述初生态纤维放入装有乙醇溶液的第一凝固浴槽中；

(8)将从所述第一凝固浴槽中取出的所述初生态纤维再放入装有纯水的第二凝固浴槽中，取出后得到聚偏氟乙烯中空纤维膜。

优选地，在所述步骤(1)中，在所述壳聚糖的醋酸溶液中，所述壳聚糖的质量分数为0.5％-2％，所述壳聚糖的醋酸溶液的pH值在8-12之间。

优选地，在所述步骤(2)中，所述戊二醛的浓度为5％-30％。

优选地，在所述步骤(4)中，将质量分数为60％-80％的所述第一制膜溶剂、15％-25％的所述聚偏氟乙烯粉体、5％-15％的所述致孔剂、所述复合材料混合制得所述铸膜液，其中，所述复合材料的质量为所述聚偏氟乙烯粉体的质量的0.5％-8％。

优选地，在所述步骤(4)中，所述第一制膜溶剂由二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、磷酸三乙酯(TEP)中的一种或几种组成。

优选地，在所述步骤(5)中，所述第二制膜溶剂由二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、磷酸三乙酯(TEP)中的一种或几种组成，在所述芯液中，所述第二制膜溶剂的浓度为5％-30％。