[发明专利]一种聚偏氟乙烯中空纤维膜丝制备方法及其膜组件

说明书

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种聚偏氟乙烯中空纤维膜丝制备方法及其膜组件。制备方法包括如下步骤：（1）制备第一铸膜液和第二铸膜液；（2）纺制复合中空纤维膜丝：挤出复合，嵌入第一铸膜液膜壁中间的第二铸膜液形成的加强膜结构数量为4‑10根；冷却分相固化：复合中空纤维膜丝经过5‑15cm的空气干程后，再经过第一凝固浴和第二凝固浴，固化成复合中空纤维膜；所述第一凝胶浴为温度20‑40℃的水；第二凝胶浴为温度20‑40℃、质量浓度0.12‑0.35mol/L的甲酸水溶液；（4）后处理。本发明采用特定的第一铸膜液和第二铸膜液配方以及特定的制备工艺，使聚偏氟乙烯PVDF中空纤维膜丝具有多孔和大孔结构而且具有增强结构，从而达到同时提高通量和膜丝强度的效果。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种聚偏氟乙烯中空纤维膜丝制备方法及其膜组件。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)系列树脂具有突出的耐气候老化性，耐臭氧、耐紫外光辐射特性，以及优良的化学稳定性；在室温下其不被酸、碱强氧化剂和卤素等所腐蚀；一般有机溶剂对其亦无影响；所以被用于研究制备聚偏氟乙烯分离膜并应用于水处理领域，如工业污水处理，市政污水处理、中水回用、纯水净化等，废气处理和气体分离领域。

热致相分离(TIPS)法作为新兴的超微滤膜制备技术，该方法通过聚合物和添加剂与该聚合物的热溶剂(加热到一定温度可溶解PVDF聚合物，但冷却时又析出的溶剂，如邻苯二甲酸酯类、二苯甲酮、r-丁内酯等)在高温情况下熔融，然后降温造成相分离，形成三维多孔网络状结构。虽然用到少量热溶剂，但由于聚合物含量高，熔融后纺丝液粘度大，纺成的中空纤维膜丝强度极好，从而克服了NIPS法膜组件在使用过程中易断丝的问题。

传统的热致相制膜法由于聚合物浓度低，高温溶剂含量相对较高，聚合物溶液挤出成型时高分子之间缠结有限，使得无论成型前后，膜丝的拉伸性能均不佳，不能充分发挥PVDF膜的优势，膜丝强度、水通量等性能有待改进。

发明内容

本发明的第一技术目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种聚偏氟乙烯中空纤维膜丝制备方法。

本发明的第二技术目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种上述方法制备的聚偏氟乙烯中空纤维膜丝形成的膜组件。

本发明的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种聚偏氟乙烯中空纤维膜丝制备方法，包括如下步骤：

（1）制备第一铸膜液和第二铸膜液：将质量份为30-40份聚偏氟乙烯、50-70份二甲基乙酰胺、1-5份碳酸钙和3-8份聚乙烯醇混合作为第一铸膜液；

将质量份为45-55份聚偏氟乙烯、20-35份柠檬酸三乙酯、8-10份山梨醇和1-3份碳酸钙混合作为第二铸膜液；

（2）纺制复合中空纤维膜丝：将第一铸膜液、第二铸膜液分别通过双螺杆挤出机挤出到喷丝头共挤出复合，芯液按照设定的芯液量与第一铸膜液、第二铸膜液一起注入喷丝头，第二铸膜液嵌入在第一铸膜液形成的膜壁中间，形成具有嵌入加强结构的复合中空纤维膜丝，其中第二铸膜液形成的膜结构的直径为0.04-0.08mm；嵌入第一铸膜液膜壁中间的第二铸膜液形成的加强膜结构数量为4-10根；

（3）冷却分相固化：复合中空纤维膜丝经过5-15cm的空气干程后，再经过第一凝固浴和第二凝固浴，固化成复合中空纤维膜；所述第一凝胶浴为温度20-40℃的水；第二凝胶浴为温度20-40℃、质量浓度0.12-0.35mol/L的甲酸水溶液；

（4）后处理：用温度25-35℃、质量浓度0.5-0.7mol/L的盐酸水溶液浸泡20-40min，得到具有增强结构的聚偏氟乙烯中空纤维膜丝。

本发明采用特定的第一铸膜液和第二铸膜液配方以及特定的制备工艺，形成具有强化致孔效果的、具有嵌入加强结构的复合中空纤维膜丝，从而使聚偏氟乙烯PVDF中空纤维膜丝具有多孔和大孔结构而且具有加强结构，从而达到同时提高通量和膜丝强度。