CN101966432A - 水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜及其制备方法 - Google Patents

水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜及其制备方法 Download PDF

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马春燕
刘耀芳
奚旦立
陈金华
胡立晨
邰晓燕
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Abstract

本发明涉及一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜及其制备方法，其组分包括：膜材料聚偏氟乙烯PVDF和改性物，重量比为7～8∶3～2；其中改性物为质量比为4～5∶6～5的甲基丙烯酸甲酯PMMA与热塑性橡胶TPU。制备方法为将三种物质按上述质量比溶解于溶剂中，溶液在80℃下搅拌12h使其充分溶解，脱泡24h后经纺丝装置纺制，纺出的膜在自来水中浸泡48h，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的膜。该超滤膜通量大、截留率高、机械强度好，对于污废水的处理效果明显，制备方法简单，适合工业化生产。

Description

水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理用超滤膜及其制备领域，特别涉及一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜及其制备方法。
背景技术
水是生命的源泉，离开了水，世界将不复存在，人类也将面临灭亡。随着社会经济的发展和人口的增长，水资源短缺已经成为一个全球化的问题，已知全球有26个国家严重缺水，每年有1500万人因缺水、饮用被污染的水而死亡。水已被50个国家的科学家列为本世纪最棘手的两大问题之一。
水环境质量的严重恶化和经济的高速发展，迫切要求适合时代发展的污水资源化技术，以缓解水资源的短缺状况。因此，近年来各种新型、改良型的高效废水处理技术应运而生。膜分离技术在近20年发展迅速，其应用已从早期的脱盐发展到化工、食品、医药、电子等工业的废水处理，产品分离和生产高纯水等，成为重要的化工操作单元。与常规分离方法相比，膜过程具有能耗低、单级分离效率高、过程简单、不污染环境等优点，是解决当代能源、资源和环境问题的重要高新技术，并将对21世纪的工业技术改造起着深远的影响。膜技术主要有微滤、超滤、反渗透、电渗析、渗析、气体膜分离和渗透气化等，其中微滤和超滤的分离原理属于筛分机理，其余几种属于溶解扩散机理。分离膜的制备是膜技术的核心，制备出抗污染、结实耐用、能耗低、分离性能好和透过性高的膜是膜技术的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜及其制备方法，该超滤膜通量大、截留率高、机械强度好，对于污废水的处理效果明显，制备方法简单，适合工业化生产。
本发明的一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜，其组分包括：膜材料聚偏氟乙烯PVDF和改性物，重量比为7～8∶3～2；其中改性物为质量比为4～5∶6～5的甲基丙烯酸甲酯PMMA与热塑性橡胶TPU。
所述PVDF和改性物的质量比为8∶2或7∶3。
所述改性物为质量比为4∶6或5∶5的PMMA与TPU。
本发明的一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜的制备方法，包括：
将PVDF、PMMA和TPU三种聚合物按上述质量比溶解于有机溶剂中，溶液于80℃搅拌12h使其充分溶解，脱泡24h后经纺丝装置(此装置现有)纺丝，纺出的膜于自来水中浸泡48h，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的膜。
所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺DMAc。
有机溶液中三种聚合物总浓度为17wt％。
纺丝过程中的工艺参数为芯液组分为蒸馏水，芯液流速为13ml/min，压力为0.15MPa，凝胶浴为自来水凝胶浴，凝胶浴温度为25℃。
本发明同时运用PMMA及TPU对PVDF进行改性，以减缓PVDF的表面能低、极强憎水性，用于水体净化时膜容易受到污染等特性，同时使膜兼具PMMA和TPU的优良性能，使膜在具有较大水通量和较高截留率的前提下具有较高的韧性和强度等机械性能，使其更易工业化生产和应用。
有益效果
(1)本发明制备的超滤膜通量大、截留率高、机械强度好，对于污废水的处理效果明显，处理后的水可循环利用，减少了水资源的浪费。
(2)制备方法简单，适合于工业化生产。
附图说明
图1为本发明实验装置结构示意图，其中1为搅拌装置，2为贮存罐，3、8、15为阀门，4为过滤器，5为计量泵，6为喷丝头，7为芯液罐，9为转子流量计，10为凝胶浴槽，11为导丝装置，12为水槽，13为绕丝收集装置，14为氮气钢瓶，16为压力表。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
1.组分
a.膜材料：聚偏氟乙烯；
b.改性物：聚甲基丙烯酸甲酯及热塑性橡胶按4∶6重量比混合而成；
c.溶剂：N，N-二甲基乙酰胺；
重量比：膜材料∶改性物＝8∶2；(膜材料+改性物)∶溶剂＝17∶83。
2.制备工艺
将PVDF、PMMA和TPU三种聚合物按质量比配好溶于DMAc溶剂中，三种聚合物占总溶液17％的重量比，溶液在80℃下搅拌12h使其充分溶解，脱泡24h后经纺丝装置(如图1)纺制，纺丝过程中，芯液组分为蒸馏水，芯液流速为13ml/min，压力位0.15MPa，凝胶浴为自来水凝胶浴，凝胶浴温度为25℃。纺出的膜在自来水中浸泡48h，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的膜。
3.处理结果
用所制备的膜处理质量比0.1％的牛白蛋白溶液，水通量可达261.4L.m-2.h-1，截留率为89.4％。同时膜的拉伸强度为11.5MPa，伸长率为31.19％。
实施例2
1.组分
d.膜材料：聚偏氟乙烯；
e.改性物∶聚甲基丙烯酸甲酯及热塑性橡胶按5∶5重量比混合而成；
f.溶剂：N，N-二甲基乙酰胺；
重量比：膜材料∶改性物＝8∶2；(膜材料+改性物)∶溶剂＝17∶83。
2.制备工艺
将PVDF、PMMA和TPU三种聚合物按质量比配好溶于DMAc溶剂中，三种聚合物占总溶液17％的重量比，溶液在80℃下搅拌12h使其充分溶解，脱泡24h后经纺丝装置纺制，纺丝过程中，芯液组分为蒸馏水，芯液流速为13ml/min，压力位0.15MPa，凝胶浴为自来水凝胶浴，凝胶浴温度为25℃。纺出的膜在自来水中浸泡48h，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的膜。
3.处理结果
用所制备的膜处理质量比0.1％的牛白蛋白溶液，水通量可达294.1L.m-2.h-1，截留率为87.6％。同时膜的拉伸强度为11.0MPa，伸长率为29.97％。

Claims (7)

1.一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜，其组分包括：膜材料聚偏氟乙烯PVDF和改性物，重量比为7～8∶3～2；其中改性物为质量比为4～5∶6～5的甲基丙烯酸甲酯PMMA与热塑性橡胶TPU。
2.根据权利要求1所述一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜，其特征在于：所述PVDF和改性物的质量比为8∶2或7∶3。
3.根据权利要求1所述一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜，其特征在于：所述改性物为质量比为4∶6或5∶5的PMMA与TPU。
4.一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜的制备方法，包括：
将PVDF、PMMA和TPU三种聚合物按上述质量比溶解于有机溶剂中，溶液于80℃搅拌12h使其充分溶解，脱泡24h后经纺丝装置纺丝，纺出的膜于自来水中浸泡48h，待溶剂完全溶出后，即得到固定成型的膜。
5.根据权利要求4所述的一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺DMAc。
6.根据权利要求4所述的一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：有机溶液中三种聚合物总浓度为17wt％。
7.根据权利要求4所述的一种水处理用大通量聚偏氟乙烯五孔纤维超滤膜的制备方法，其特征在于：纺丝过程中的工艺参数为芯液组分为蒸馏水，芯液流速为13ml/min，压力为0.15MPa，凝胶浴为自来水凝胶浴，凝胶浴温度为25℃。
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