[发明专利]一种MABR用PTFE复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种MABR用PTFE复合膜，包括疏水中空纤维多孔支撑管膜、以及设于疏水中空纤维多孔支撑管膜表面的亲水聚四氟乙烯多孔平板膜包缠层；所述的疏水中空纤维多孔支撑管膜的接触角大于130°；所述的亲水聚四氟乙烯多孔平板膜包缠层的瞬时接触角小于60°，并可在30秒内降为0°，本发明通过在疏水微孔膜表面包缠、超声点焊薄层亲水的PTFE膜层，制备的PTFE复合膜其内部主体为超疏水特性，具有优异的氧气传质性能，其表面薄层为超亲水特性，具有优异的微生物亲和性能。

技术领域

本发明属于膜生物反应器技术领域，具体涉及膜曝气膜生物反应器用聚合物膜材料制备技术，尤其涉及一种MABR用PTFE复合膜及其制备方法。

背景技术

MABR（膜曝气膜生物反应器）是近几十年发展起来的新型污水处理技术。近年来，随着天津大学李保安教授等研究团队对MABR工程应用技术研究的日渐成熟，其在河道、景观湖等水域水质净化应用倍受欢迎。

在MABR系统中，膜材料不仅作为供氧元件，同时也是微生物的生长载体，是系统的核心心脏。研究表明，虽然亲水性的微孔膜往往具有良好的微生物亲和性能，易于微生物的生长附着。但其膜孔内极易吸附水分子，导致氧气优先选择充满膜孔的水后才能达到膜外壁。同时，由于水中溶解氧的量比较低，导致亲水膜在水中对氧气的传质阻力非常大。因此，目前MABR系统用膜材料主要为疏水性微孔膜、致密膜及致密膜薄层覆盖的微孔膜。如中国专利（201610972696.3）公开了一种用于无泡曝气增氧疏水PTFE中空纤维膜及其制备方法，所述PTFE膜既是一种超疏水微孔膜。但疏水膜因其表面疏水特性，其与微生物的亲和性往往比较差，不利于微生物在膜材料表面的稳定附着和生长。致密膜因其厚度较厚，气体传质阻力高，导致气体通量低，对MABR系统中微生物的供氧能力较差。有研究人员通过在疏水微孔膜表面覆盖一层较薄的致密膜，以期综合两者性能，如中国专利（201310048862.7）公开了一种MABR用复合膜及其制备方法，具体为一种表面涂覆左旋多巴的PVDF膜材料，但始终存在供氧不足和微生物亲和性差等问题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的一个目的是提供一种对表面微生物亲和、低氧气传质阻力的MABR用PTFE复合膜，本发明通过在疏水微孔膜表面包缠、超声点焊薄层亲水的PTFE膜层，制备的PTFE复合膜其内部主体为超疏水特性，具有优异的氧气传质性能，其表面薄层为超亲水特性，具有优异的微生物亲和性能。

本发明提供一种MABR用PTFE复合膜，包括疏水中空纤维多孔支撑管膜、以及设于疏水中空纤维多孔支撑管膜表面的亲水聚四氟乙烯多孔平板膜包缠层；所述的疏水中空纤维多孔支撑管膜的接触角大于130°；所述的亲水聚四氟乙烯多孔平板膜包缠层的瞬时接触角小于60°，并可在30秒内降为0°。

所述的疏水中空纤维多孔支撑管膜的孔径为0.5～5微米，管壁厚度为0.1～1毫米，拉伸强度不小于6 MPa。其材质包括但不限于PP、PE、PVDF、PTFE等疏水高分子材料。

所述亲水聚四氟乙烯多孔平板膜的孔径为0.1～0.5微米，其膜层厚度为5～30微米。

本发明还提供一种所述的MABR用PTFE复合膜的制备方法，其具体包括以下步骤：

1）对聚四氟乙烯平板微孔膜进行亲水化改性；

2）分切亲水改性后的聚四氟乙烯平板微孔膜，得一宽度为5～20毫米的带状亲水聚四氟乙烯多孔平板膜；

3）将带状亲水聚四氟乙烯多孔平板膜包缠在疏水中空纤维多孔支撑管膜的外表面，经低温超声点焊后得到MABR用PTFE复合膜。

与现有技术相比较，本发明的优点如下：