[发明专利]一种亲水的聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备方法，将聚偏氟乙烯粉末溶解于N,N一二甲基甲酰胺，在30‑50℃下搅拌12‑24小时，得到PVDF中空纤维膜铸膜液；然后将所述的PVDF中空纤维膜铸膜液通过中空纤维膜纺丝机形成聚偏氟乙烯中空纤维膜原膜；将所述的聚偏氟乙烯中空纤维原膜浸渍在碱性溶液中2‑5小时，用去离子水清洗，然后浸泡在引发剂和亲水性单体溶于水配置的反应混合液中，在60‑80℃下搅拌反应3.5‑5.5小时，待反应完成之后，用去离子水清洗，得到亲水性聚偏氟乙烯中空纤维膜。本发明的制备方法简单、制备工艺易于操作，不需要大型的设备仪器，对设备要求低，在制备过程中不会对人体造成危害易于工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种亲水的聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法。

背景技术

膜分离是指借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动下对混合物中溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集。与传统水处理技术相比，膜分离技术具有分离效率高，装置简单，能耗低，占地面积小，不受设置场合限制，操作管理方便等诸多突出优点，是一种高效的水处理新技术。膜生物反应器(MBR)技术是一种膜分离技术与生物处理技术相结合的污水处理技术，由于膜的高效截留作用，微生物被完全截留在反应器中，实现水力停留时间与污泥停留时间的彻底分离，使其具有占地省、去除效率高、出水水质稳定、污泥产量低等优点，在污水处理工艺中应用前景非常广阔。但是由于一般使用的膜亲水性不够，从而在膜生物反应器运行过程中，微生物和一些有机物质会吸附在膜表面从而使膜收到污染，降低水通量，增加膜生物反应器运行的能耗和运用成本，制约着膜技术和膜生物反应器的运用。

目前常用与膜生物反应器中的膜材料一般有聚偏氟乙烯膜(PVDF)、聚丙烯膜(PP)、聚醚砜膜(PES)、聚砜膜(PSf)等高分子膜材料。这些高分子材料都是具有良好的机械稳定性、抗菌性和较好的化学稳定性，但这些高分子材料由于表面没有亲水基团，因此制成的膜表面具有较高的疏水，在利用这些膜过滤时很容易吸附一些蛋白质、有机物等疏水的污染物造成膜污染，从而使膜在运行过程中随着时间的增加通量逐渐下降，因此制备出一种具有亲水性较高的膜，从而使制备出的膜具有较高的抗污染性好、过滤速度快显得尤为必要。

现在膜生物反应器中使用的最多的膜就是聚偏氟乙烯膜，聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶聚合物，具有良好的热稳定性、耐化学稳定性和抗紫外线辐射能力，所以聚偏氟乙烯膜也具有这些优异的性能，而且最主要的是聚偏氟乙烯具有抗菌性能，在微生物环境中也不会改变它的其他性能，但是聚偏氟乙烯由于氟原子的存在，使得其具有较高的疏水性和与生物的不相容性，因此实际应用中容易引起非特异性蛋白质吸附，在膜生物反应器运行中很容易造成膜污染，限制了其在很多领域多方面的应用。

聚偏氟乙烯膜的改性方法很多，常见的有共混改性、共聚改性、表面物理改性和表面化学改性这四种。表面化学改性是其中一种很重要的方法，目前常见的表面化学改性是通过等离子、臭氧或者是流体二氧化碳等先进行预处理，在膜表面导入引发点,然后再通过原子转移自由基的方法在表面接枝上具有一些特殊功能性的单体，这种方法需要聚合物长时间接受离子的照射，因此聚偏氟乙烯膜的结构容易遭受破坏，并且这些辐射的离子对人体具有一定的危害性，限制了大规模的生产，在一定程度上限制了这些改性技术的在工业上的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有制备聚偏氟乙烯中空纤维膜技术的缺点，提供了一种亲水性抗污染聚偏氟乙烯膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明利用聚偏氟乙烯中空纤维膜的氟原子在碱性的条件下脱氟而形成双键，然后在引发剂作用下利用自由基聚合的方法在聚偏氟乙烯中空纤维膜表面接枝上具有亲水性功能的小分子物质，从而得到具有亲水性和抗污染性能的聚偏氟乙烯中空纤维膜。

较为具体的，本发明所述的亲水性聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法包括以下步骤：

1)聚偏氟乙烯中空纤维原膜的制备