[发明专利]一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，以熔融纺丝法制备的聚全氟乙丙烯或聚(四氟乙烯‑全氟烷氧基乙烯基醚)长丝为编织原料，以全氟聚合物浓缩分散乳液和石墨烯为铸膜液原料，聚乙烯醇为粘合剂，经编织、铸膜液制备、涂覆、固化、烧结等工艺，得到一种用于油水分离的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜。本方法工艺简单，流程短，可控性强，操作方便，能耗低，生产效率高，易产业化生产。本方法制备的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜未经二次改性处理，只是利用了全氟聚合物和石墨烯自身疏水亲油的特性，制备的中空纤维膜力学性能良好，耐化学试剂及耐老化性能优异，疏水亲油性好，对油水混合物的分离效率高。

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体是一种用于油水分离的石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法。

背景技术

近年来，频繁发生的海上漏油事故及石油化工、日用化工、纺织、食品等行业发展产生大量含油废水，造成严重的环境污染和生态破坏，危害人类健康和安全。因此，如何实现含油废水有效处理，获得洁净水，缓解环境和生态问题引起了全世界的关注。

目前工业上分离油水混合物的方法主要有利用油水密度差异经重力分离、离心分离、过滤吸附等，但这些分离方法效率低，易造成二次污染。膜分离技术作为一种新型、高效的分离技术，现已在全球范围内引起高度重视。与传统分离方法相比，膜分离过程中无相变发生，运行能耗较低，通过膜的选择透过性来实现有效的分离，且该过程中无需任何添加剂，节约资源的同时避免了二次污染。其中中空纤维膜因单位体积膜表面积大、分离效率高等优点被密切关注，人们对其性能要求也越来越高，如在强酸碱、有机溶剂及高温等特殊环境下的过滤等。

全氟聚合物由F原子和C原子组成，自身的全氟化结构使其具有一系列优异性能，包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、聚(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚)(PFA)，如聚四氟乙烯具有优异的耐化学试剂性能、疏水性能、阻燃性能以及耐气候性等，广泛应用于纺织、化工、医疗等行业，更是高温化学烟尘过滤、酸碱溶液过滤的优选材料。作为21世纪的一种高性能材料，石墨烯(GE)中碳原子的二维排列和单层片状结构赋予了它一些无可比拟的特性，如优异的力学性能、耐高温、导电、疏水、亲油等。

通过材料的疏水亲油性来实现油水混合物的分离是一种崭新的油水分离方法。但聚四氟乙烯“不溶不熔”的特性影响了其加工性能，因此不能通过传统的热致相分离法、溶液相转换法和熔融拉伸法来制备聚四氟乙烯微孔膜。目前，产业化聚四氟乙烯分离膜采用的是熔融双向拉伸法，且多以平板膜为主，存在孔结构难控制、孔径分布较宽及分离效率低等缺点。聚全氟乙丙烯和聚(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚)具有聚四氟乙烯相似性能的同时，克服了其“不溶不熔”的特性，有良好的热塑加工性能，使其有望替代聚四氟乙烯产品来满足市场需求。

申请号201810713774.7的文献公开了一种连续油水分离中空纤维膜的制备方法，该方法以浓缩分散液为分离层、玻璃纤维或碳纤维中空编织管为支撑层，采用静电纺丝技术制备出可用于连续油水分离的中空纤维膜，但是该方法工艺复杂、效率低、无法产业化生产，且支撑层为无机长丝编织管，与分离层之间的结合力较差，使得分离层易脱落。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种石墨烯杂化全氟聚合物中空纤维膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)支撑层的制备：采用二维编织技术以全氟聚合物长丝为原料编织中空编织管，经热定型处理后，将该中空编织管作为中空纤维膜的支撑层；

2)支撑层表面预处理：将步骤1)得到的中空编织管浸渍到稀碱溶液中，以去除全氟聚合物长丝表面的油剂，再用去离子水清洗残留的碱溶液，干燥；