[发明专利]一种亲水性聚四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聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，本发明具体包括以下步骤：S1、PTFE/SiO₂复合中空纤维膜的制备，S2、PTFE/SiO2中空纤维膜的亲水改性，S3、改性后膜丝亲水性衰减测试，本发明涉及PTFE中空纤维膜水处理技术领域。该亲水性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，通过物理化学交联的方法，通过偶联剂及交联剂的作用，在膜表面引入羟基(—OH)制备出具有稳定亲水性能的PTFE微孔膜，显著改善了复合微孔膜的亲水性能，并保证了PTFE中空纤维膜亲水性能的稳定，改性后膜丝纯水通量可以达到3500L/㎡*h，水接触角为60°，提高了PTFE中空纤维膜产品优势，使PTFE中空纤维膜表面具有稳定的亲水性能，扩大PTFE中空纤维膜在膜分离及水处理领域的应用范围。

技术领域

本发明涉及PTFE中空纤维膜水处理技术领域，具体为一种亲水性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术是近年来发展起来的一项新型的分离技术，它是一种利用特殊制造的、具有选择透过性的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离的方法，是在分子水平上具有不同粒径的分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，包括中空纤维膜、卷膜、平板膜等多种组装方式，其中中空纤维膜具有单位体积装填密度大、过滤分离效率高、设备小、结构简单、易操作等优点，并且在微滤(MF)、超滤(UF)反渗透(RO)、纳滤(NF)、膜生物反应器(MBR)等分离技术中有及其广泛的应用，聚四氟乙烯(PTFE)是一种综合性能非常优良的膜分离材料，具有极其优异的化学稳定性、耐高温性、耐有机溶剂和耐化学腐蚀性以及良好的力学性能，素有“塑料王”的美誉，此外，中空纤维膜相比其他结构型式的分离膜具有：膜的有效面积大、水通量大、膜组件结构紧凑、填充密度高、占地面积小、清洗方便等优点，因此聚四氟乙烯中空纤维膜在膜分离领域具有广阔的应用前景，但是，由于其极低的表面能和超强的疏水性，导致PTFE膜的润湿性很差，纯水通量很低，在MBR系统实际运行过程中，反洗往往只能恢复到初始通量的0.2％-1％，必须通过化学清洗才能恢复，因而大大增加了系统运行及维护的费用，因此在用于水处理时通常需要对其进行特殊的改性处理，使其具有亲水性。

目前，PTFE膜的亲水改性方法主要有低温等离子、湿法化学处理、辐射接枝、填充改性等，虽然包括高温熔融法等在内的化学和物理方法使得膜表面接触角由130°降至70°左右的水平，使膜的亲水性得到了提高，但仍存在一些不足之处。其中，高温熔融处理过程中PTFE会释放一种有毒物质全氟异丁烯，而且不易保持形状，化学处理法处理后的PTFE膜表面明显变暗且影响材料本体的性能，处理过程还会产生大量的有害废液，严重污染环境，操作危险性较高；高温辐射接枝会对PTFE基体造成破坏，致使其力学性能降低。这些改性方法或多或少存在破坏膜本体结构、改性效果不持久、操作步骤繁杂以及仪器设备复杂等缺点，限制了PTFE膜在水处理中的应用。

因此，本发明提出了一种新的物理－化学改性思路，在制膜前，将无机纳米粒子均匀混入PTFE粉料配方中，经压坯、推挤、拉伸、烧结后制备出大量纳米粒子嵌入节点中的PTFE中空纤维膜，以嵌入的纳米粒子为“地基”，通过偶联剂及交联剂的作用，在膜表面引入羟基(—OH)制备出具有稳定亲水性能的PTFE中空纤维膜。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种亲水性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，可使PTFE中空纤维膜表面具有稳定的亲水性能，从而扩大PTFE中空纤维膜在膜分离及水处理领域的应用范围，同时能够应用于大型市政生活污水、工业废水的深度处理。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种亲水性聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法，具体包括以下步骤：