[实用新型]一种高强度PVDF中空纤维膜制备装置

说明书

本实用新型涉及一种高强度PVDF中空纤维膜制备装置。包括：芯液输送装置，用于输送芯液；制膜液输送装置，用于输送制膜液；芯液输送装置和制膜液输送装置分别通过芯液输送管道和制膜液输送管道连接于喷丝头；喷丝头的结构包括外腔壁，外腔壁内部构成制膜液腔，芯液挤出口置于制膜液腔中，芯液挤出口与芯液输送管道连通，制膜液腔与制膜液输送管道连通；膜丝出口，与制膜液腔连通，用于将纺丝液喷出，且膜丝出口的纺丝液出口方向与芯液挤出口的芯液出口方向相同。

技术领域

本实用新型涉及一种高强度PVDF中空纤维膜制备装置置，特别涉及一种在膜丝内表面及内腔中采用聚合物交联处理来提高PVDF中空纤维膜丝拉伸强度的方法，属于聚合物膜技术领域。

背景技术

膜技术是21世纪逐渐兴起的一项浓缩、纯化、分离技术，目前已被广泛的应用于水处理、化工分离、食品、环境、能源、生物医药等领域。膜技术具有经济高效、绿色环保等优点，是解决人类当前所面临的环境、水资源、能源等领域重大问题的新型技术之一。膜材料是膜技术的核心，膜材料的性质对膜的物化稳定性和分离性能起着决定性的作用。其中，有机高分子膜材料具有良好的成膜性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物侵蚀和耐氧化性，为膜技术的研究和发展提供原料基础。事实上，95%以上的膜技术依赖于有机高分子膜，常用的高分子膜材料主要由改性纤维素类、聚烯烃类、聚砜类、聚丙烯腈类、丙烯酸共聚物类、聚酰胺类、聚碳酸酯类和含氟聚合物。

聚偏氟乙烯（PVDF）因以优良的抗氧化能力和机械强度，已逐渐成为膜材料的主要发展方向，中空纤维膜由于装填密度高、比表面积大、无需支撑体、可以反向清洗等优势，在超滤工艺中的应用也越来越广泛。因此PVDF中空纤维超滤膜已成为国际超滤发展的趋势，目前比较成熟的制膜方法是“非溶剂致相分离法”（NIPS法），NIPS法工艺简单，所制得的膜分离精度高、亲水性好，但是制成的膜依靠自身的整体非对称性结构，机械强度低，使得中空纤维膜在长期恶劣水质环境中运行时，长期的曝气、反清洗导致膜丝容易断裂，出水水质恶化，过滤效率降低等恶果。因此在NIPS法中如何提高膜强度以适用恶劣的水质环境是当今膜生产过程中需要解决的问题。

目前，国内很多高校和科研院所都在开展高强度中空纤维膜的研究，增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法主要有以下两种方式：

一种是专利CN102600733A公开的同质增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法。其以TIPS法制得聚偏氟乙烯中空纤维膜作为增强型膜的基膜，在基膜表面均匀涂覆一层聚偏氟乙烯制膜液即得增强型中空纤维膜。采用TIPS法制备的中空纤维膜丝强度高，但是膜表面孔较大，不易达到超滤膜孔结构；基膜外层涂覆的聚偏氟乙烯制膜液通过NIPS法，可以很好调控膜表面孔径。该方法集中了TIPS法得到的高强度中空纤维膜及NIPS法得到高分离精度皮层，同时基膜与表皮层均为聚偏氟乙烯材质，同质界面结合紧密不易剥离。但是该方法的缺点是基膜在制膜液中浸润时会被溶剂侵蚀甚至溶解，浸润时间对制得的膜的通透性有很大影响，当浸润时间较长时易于导致基膜发生严重溶解，不仅使基膜的通透性降低，且降低了膜的力学性能；当浸润时间较短时，界面结合度降低，易脱落。同时采用TIPS与NIPS相结合的方法制备中空纤维膜过程复杂，设备、能耗成本高。

另一种是由聚酯或者聚酰胺纤维等长丝、中空管状编织物作为增强体，在其表面涂覆聚偏氟乙烯制膜液，固化后形成表面分离层，得到增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜。采用该种途径制备增强型中空纤维膜方面的专利很多，如中国专利CN1695777A、CN1864828A分别采用尼纶编织管和合成纤维丝用来制备增强型中空纤维膜材料，依靠外物尼纶、纤维丝等高强度材质，大大提高了膜丝的纵向拉伸强度，目前市场上的增强型膜产品也是多种多样，大都采用该种方法制备出来。然而采用该方法制备的增强型中空纤维膜材料的支撑体材质是聚酯类或者聚酰胺类，外涂覆层材质为聚偏氟乙烯，两者不同质，界面结合不紧密。从现实市场上大多数采用该方法制备出的增强型中空纤维膜分析发现，皮层与支撑层之间易剥离，做成的组件运行不能反洗，这也是许多厂家所面临的一个重要难题。