本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，中空纖維膜為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其由膜絲外部向其中空的內(nèi)部依次包括致密的外皮層、具有指狀孔的第一結(jié)構(gòu)層、具有豐富孔的海綿層、具有指狀孔的第二結(jié)構(gòu)層、內(nèi)皮層，第一結(jié)構(gòu)層中的指狀孔大于第二結(jié)構(gòu)層中的指狀孔。該高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜采用干-濕法紡絲工藝制備而成。本發(fā)明專利技術(shù)的聚偏氟乙烯中空纖維膜具有五層結(jié)構(gòu)，尤其是具有疏松的海綿層結(jié)構(gòu)，保證了其具有較高的純水通量并具有較高的過(guò)濾精度，同時(shí)具備了聚偏氟乙烯這種材料的具有較好柔韌性及耐化學(xué)性的優(yōu)點(diǎn)，可有效的提高單位膜面積的產(chǎn)水量，降低膜組件的制造和使用成本。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種聚偏氟乙烯中空纖維膜，尤其是一種具有高通量的聚偏氟乙烯中空纖維膜。
技術(shù)介紹
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，水資源的日益短缺已成為制約經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素。膜分離凈化技術(shù)因其具有分離效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，故在水處理等環(huán)保領(lǐng)域具有極大的優(yōu)勢(shì)和潛力。高分子有機(jī)膜在膜分離領(lǐng)域擔(dān)當(dāng)了重要角色，且其制作工藝簡(jiǎn)單、膜材料品種較為多樣化。聚偏氟乙烯是一種氟碳熱塑性塑料，熔點(diǎn)為170°C，熱分解溫度為350°C左右，長(zhǎng)期使用溫度為_(kāi)40°C _150°C。其突出的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高、耐輻照性好，且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在室溫下不被酸、堿、強(qiáng)氧化劑和鹵素所腐蝕，發(fā)煙硫酸、強(qiáng)堿、酮、醚等少數(shù)化學(xué)藥品能使其溶脹或部分溶解，二甲基乙酰胺和二甲基亞砜等極強(qiáng)性有機(jī)溶劑能使其溶解成膠體狀溶液，是中空纖維膜中一種高效的分離膜品種。聚偏氟乙烯中空纖維膜利用涉及的范圍較廣泛，可應(yīng)用于醫(yī)藥、衛(wèi)生、電子、食品、污水處理、海水淡化等諸多領(lǐng)域，尤其是在污水處理、中水回用以及海水淡化中的用途更是引起了人們的注意。但是，在實(shí)際使用過(guò)程中，膜分離法處理水的成本較高。現(xiàn)有技術(shù)中普遍采用的降低成本的方法通常通過(guò)是降低膜組件的制造成本，但是使單位膜面積的產(chǎn)水增加、實(shí)現(xiàn)低壓力條件下的運(yùn)行也是降低成本的方法之一。因此，制造一種高通量的聚偏氟乙烯中空纖維膜成為研究重點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種具有較高的純水通量以及較高的過(guò)濾精度，且具有較好的柔韌性以及耐化學(xué)性的聚偏氟乙烯中空纖維膜及其制備工藝。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是:一種高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，其為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其由膜絲外部向其中空的內(nèi)部依次包括致密的外皮層、具有指狀孔的第一指狀孔結(jié)構(gòu)層、具有豐富孔的海綿層、具有指狀孔的第二指狀孔結(jié)構(gòu)層、相對(duì)所述的外皮層較疏松的內(nèi)皮層，所述的第一指狀孔結(jié)構(gòu)層中的指狀孔大于所述的第二指狀孔結(jié)構(gòu)層中的指狀孔。優(yōu)選的，所述的海綿層包括多層相疊加的具有豐富孔的片狀層。優(yōu)選的，所述的中空纖維膜的厚度為200-350 μ m。優(yōu)選的，用于制備所述的中空纖維膜的原料包括如下質(zhì)量百分比的組分:聚偏氟乙烯樹(shù)脂，13-26%;溶劑，40-85%;成孔劑，1-28%;非溶劑，1-6%。優(yōu)選的，所述的溶劑包括二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯中的一種或兩種。優(yōu)選的，所述的成孔劑包括聚乙烯吡咯烷酮、一縮二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯、甘油、磷酸、無(wú)機(jī)鹽、水、吐溫-80、十二烷基苯磺酸鈉、司盤-20中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述的非溶劑包括丙酮、丁酮、乙醇、丙二醇、甘油、乙二醇中的一種或兩種。優(yōu)選的，所述的中空纖維膜采用干-濕法紡絲工藝制備，其包括如下步驟:(I)將所述的聚偏氟乙烯樹(shù)脂、所述的溶劑、所述的成孔劑、所述的非溶劑混合制備鑄膜液；(2)在70_85°C的條件下攪拌所述的鑄膜液，然后在60-80°C的條件下靜止脫泡5-12h ；(3)將脫泡后的鑄膜液采用干-濕法紡絲成為所述的中空纖維膜，紡絲時(shí)，干程為5-80cm，擠出體積流速為10-30mL/min，凝固浴的溫度為25_60°C，中芯液和凝固浴的質(zhì)量濃度為10-70%。優(yōu)選的，所述的中空纖維膜的純水通量為80_1200L/m2.h。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):本專利技術(shù)的聚偏氟乙烯中空纖維膜具有五層結(jié)構(gòu)，尤其是具有疏松的海綿層結(jié)構(gòu)，保證了其具有較高的純水通量并具有較高的過(guò)濾精度，同時(shí)具備了聚偏氟乙烯這種材料的具有較好柔韌性及耐化學(xué)性的優(yōu)點(diǎn)，可有效的提高單位膜面積的產(chǎn)水量，降低膜組件的制造和使用成本。附圖說(shuō)明附圖1為本專利技術(shù)的高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。以上附圖中:1、外皮層；2、第一指狀孔結(jié)構(gòu)層；3、海綿層；4、第二指狀孔結(jié)構(gòu)層；5、內(nèi)皮層。具體實(shí)施例方式參見(jiàn)附圖1所示。一種高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，其為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其厚度為200-350 μ m。該中空纖維膜由膜絲外部向其中空的內(nèi)部依次包括致密的外皮層、具有指狀孔的第一指狀孔結(jié)構(gòu)層、具有豐富孔的海綿層、具有指狀孔的第二指狀孔結(jié)構(gòu)層、相對(duì)外皮層較疏松的內(nèi)皮層，第一指狀孔結(jié)構(gòu)層中的指狀孔大于第二指狀孔結(jié)構(gòu)層中的指狀孔，其中海綿層包括多層相疊加的具有豐富孔的片狀層。上述中空纖維膜采用干-濕法紡絲工藝制備。其包括如下步驟:(I)將聚偏氟乙烯樹(shù)脂、溶劑、成孔劑、非溶劑混合制備鑄膜液。其中，各原料采用如下的質(zhì)量百分比以及成分:聚偏氟乙烯樹(shù)脂，13-26%;溶劑，40-85% ;該溶劑包括二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯中的一種或兩種；成孔劑，1-28% ;該成孔劑包括聚乙烯吡咯烷酮、一縮二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯、甘油、磷酸、無(wú)機(jī)鹽、水、吐溫-80、十二烷基苯磺酸鈉、司盤-20中的一種或幾種；非溶劑，1-6%;該非溶劑包括丙酮、丁酮、乙醇、丙二醇、甘油、磷酸、乙二醇中的一種或兩種。(2)在70_85°C的條件下攪拌鑄膜液，然后在60_80°C的條件下靜止脫泡12h ；(3)將脫泡后的鑄膜液采用干-濕法紡絲成為中空纖維膜，紡絲時(shí)，干程為5-80cm，擠出體積流速為10-30mL/min，凝固浴的溫度為25_60°C，中芯液和凝固浴的質(zhì)量濃度為10-70%。采用上述工藝制得的中空纖維膜的純水通量為80_1200L/m2.h。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)中空纖維膜的制備工藝作進(jìn)一步描述。實(shí)施例一:新型高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜制備方法，包括如下步驟:(I)將聚偏氟乙烯與溶劑、成孔劑、非溶劑進(jìn)行共混。其中，選用二甲基乙酰胺和磷酸三乙酯作為溶劑，其中二甲基乙酰胺和磷酸三乙酯的比例為2:3，溶劑所占質(zhì)量比例為70% ;再選用:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的聚乙二醇-200和聚乙烯吡咯烷酮，其中聚乙二醇-200的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%;質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的吐溫-80 ;質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的丙二醇；共混聚合物聚偏氟乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%。(2)將以上共混物在80°C的條件下攪拌成均勻的溶液，然后在60°C的條件下靜止脫泡12h,而使鑄膜液溫度為60°C。(3)將脫泡后的鑄膜液采用干-濕法紡絲成為中空纖維膜。紡絲時(shí)，紡絲干程為20cm，擠出速度為15mL/min，凝固浴和繞絲槽的溫度分別是50°C和40°C，并且中芯液和凝固浴中溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%。經(jīng)過(guò)后期處理完成后，在25°C、0.1MPa條件下中空纖維膜膜絲的透水率為1261L/m2.h,公稱孔徑為0.24 μ m。實(shí)施例二:新型高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜制備方法，包括如下步驟:(I)將聚偏氟乙烯與溶劑、成孔劑、非溶劑進(jìn)行共混。其中，選用二甲基乙酰胺和磷酸三乙酯作為溶劑，其中二甲基乙酰胺和磷酸三乙酯的比例為1:4，溶劑所占質(zhì)量比例為68% ;再選用:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的聚乙二醇-400 ;質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%司盤-20 ;質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的甘油；共混聚合物聚偏氟乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%。(2)將以上共混物在85°C的條件下攪拌成均勻的溶液，然后在70°C的條件下靜止脫泡12h,而使鑄膜液溫度為70°C。(3)將脫泡后的鑄膜液采用本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，其特征在于：所述的中空纖維膜為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其由膜絲外部向其中空的內(nèi)部依次包括致密的外皮層、具有指狀孔的第一指狀孔結(jié)構(gòu)層、具有豐富孔的海綿層、具有指狀孔的第二指狀孔結(jié)構(gòu)層、相對(duì)所述的外皮層較疏松的內(nèi)皮層，所述的第一指狀孔結(jié)構(gòu)層中的指狀孔大于所述的第二指狀孔結(jié)構(gòu)層中的指狀孔。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，其特征在于:所述的中空纖維膜為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其由膜絲外部向其中空的內(nèi)部依次包括致密的外皮層、具有指狀孔的第一指狀孔結(jié)構(gòu)層、具有豐富孔的海綿層、具有指狀孔的第二指狀孔結(jié)構(gòu)層、相對(duì)所述的外皮層較疏松的內(nèi)皮層，所述的第一指狀孔結(jié)構(gòu)層中的指狀孔大于所述的第二指狀孔結(jié)構(gòu)層中的指狀孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，其特征在于:所述的海綿層包括多層相疊加的具有豐富孔的片狀層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，其特征在于:所述的中空纖維膜的厚度為200-350 μ m。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，其特征在于:用于制備所述的中空纖維膜的原料包括如下質(zhì)量百分比的組分: 聚偏氟乙烯樹(shù)脂，13-26% ； 溶劑，40-85% ； 成孔劑，1-28% ； 非溶劑，1_6%。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高通量聚偏氟乙烯中空纖維膜，其特征在于:所述的溶劑包括二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯中的一種或兩種。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高通量...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：單永廣，陳峰，張?zhí)J斌，胡增，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32
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