[发明专利]一种用于膜蒸馏的PVDF中空纤维膜及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种用于膜蒸馏的PVDF中空纤维膜的制备方法，将铸膜液、芯液、第一外凝液分别从同轴的三孔喷丝头的中间孔、内孔和外孔一并喷射至第二外凝液中相变成型，得膜丝；膜丝经洗涤、干燥得所述的中空纤维膜；所述的铸膜液中，包含5‑15wt％的PVDF、5‑15wt％的添加剂和75‑85wt％的极性溶剂；所述的PVDF的分子量为30～70万；所述的芯液、第一外凝液均为醇水溶液；所述的第二外凝液为水。本发明还公开了一种对所述的中空纤维膜的改性方法。本发明通过制备疏水性中空纤维膜，对其进行改性，通过改性膜疏水性有所提高，膜的机械性能有所提高，膜的长期稳定性有所提高。

技术领域

本发明属于中空纤维膜制备领域，具体涉及一种水处理用的疏水性中空纤维膜。

技术背景

目前，国内的酸性废水多以酸碱中和等方法处理，酸性废水中的酸度没有得到很好的回收，而且还耗费大量的碱.膜处理(膜蒸馏技术)回收废酸是一种有效可行的方法，膜蒸馏技术是将膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程，其所用的膜材料为不被待处理料液所润湿的疏水性微孔膜。它利用微孔膜将不同的两相进行分离，从而实现废酸的浓缩回用和废水的清洁排放。膜蒸馏技术在回收酸性废水中酸的同时，还节省了碱的使用.膜处理具有高回收率、高选择性，易于与其它工艺集成，既产生了经济效益，也带来了巨大的环境效益.膜处理技术分离彻底，操作简单，自动化程度高，工作环境好.由于材料科学及膜制备工艺等限制，膜处理在特种废水中的应用成本还比较高，但由于膜处理对高价值的物料回收和其对低浓度污染物的去除能力，在特种废水的处理，物料的浓缩和回收以及高纯水的制备等领域中，膜处理仍然倍受青睐。

现有应用于膜蒸馏技术上的膜大都是在普遍用于海水淡化，污水处理过程的商业疏水微孔膜，其材料主要为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚四氟乙烯(PTFE)等。这些商业膜用于处理强酸强碱性废液时，寿命极低，易造成膜污染，膜润湿等，而且所制备膜的存在膜缺陷，对于其处理效果有大大的影响，达不到膜蒸馏技术的要求。特别是针对某些酸液，由于待处理液体中含有各种金属离子及杂质的存在，造成膜表面结晶及部分膜缺陷孔道被堵塞，从而膜通量下降，截留率降低的情况。

现有技术中对PVDF中空纤维膜的研究较多，研究人员也提供了一些PVDF中空纤维膜的制备方法，其中也包括一些对其进行改性的方法，例如公开号为CN105854636A的中国专利文献公开了一种高疏水性聚偏氟乙烯中空纤维膜制备的方法，其特点是，包括聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液的配制、聚偏氟乙烯中空纤维膜纺丝过程、固化成膜过程和聚偏氟乙烯膜的疏水改性制得成品。

再如，公开号为CN103831018A的中国专利文献公开了一种持续超疏水中空纤维膜及其制备方法，具体采用下工艺步骤：1)制备中空编织管：采用二维编织技术将纤维加捻长丝编织成中空编织管基膜；2)配制涂覆液：以具有低分解温度的成纤聚合物的水溶液为成膜载体，以含氟聚合物浓缩分散乳液为分散体，混合均匀后得到涂覆液；3)制备初生中空纤维膜：采用皮/芯复合纺丝工艺，将所述涂覆液均匀涂覆在中空编织管外表面，得到初生中空纤维膜；4)烧结：将初生中空纤维膜在200-300℃温度下烧结1-2min，得到本发明所述中空纤维膜。本发明制备得到的中空纤维膜强度高，多孔性能好，其持续疏水性能尤其适合膜蒸馏、膜吸收等膜接触器过程。

PVDF中空纤维膜虽研究较多，但现有PVDF中空纤维膜在形貌均匀性、通量、疏水性能、机械强度等方面仍存在较大的提升空间。

发明内容

为解决现有中空纤维膜存在膜通量、截留率、通量、机械强度等性能不理想的技术问题，本发明提供了一种用于膜蒸馏的PVDF中空纤维膜的制备方法，旨在提升制得的材料的疏水性、机械性能、膜平均通量和长期稳定性。

本发明第二目的在于，提供了采用所述的制备方法制得的PVDF中空纤维膜。

本发明第三目的在于，提供一种所述的PVDF中空纤维膜在无水处理中的应用。