CN104624056A - 一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法 - Google Patents

一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法。是将废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜采用表面活性剂溶液清洗，再在高温高压下用强碱溶液浸泡，然后采用氧化剂溶液浸泡，最后漂洗并烘干，得到纯净的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜。本发明的方法简便易行，成本较低，主要用于废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜通过后续的烧结、粉碎工艺，加以回收再利用。

Description

一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法
技术领域
本发明涉及废旧材料的清洗方法，具体涉及一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法。
背景技术
中国工业高速发展的同时给人类赖以生存的水资源带来极大的危害，我国的江河湖泊、生活和工业污水亟待整治。膜法被认为是世界范围内治理污水最有效的方式之一。目前，超微滤膜主要应用于市政污水和工业废水深度处理与回用、饮用水净化、反渗透前处理、食品和化工产品的分离与精制等领域。超微滤膜主要包括平板膜、中空纤维膜和管式膜，其中中空纤维膜和管式膜的用量最大。在膜法系统中，膜材料是其核心部件。聚四氟乙烯是一种对酸、碱、有机溶剂以及高温环境等具有良好耐受性的膜材料，与常用的聚砜、聚偏氟乙烯和聚丙烯等膜材料相比，聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜具有强度高、性质稳定，耐腐蚀、耐高温和孔隙率高等优势。
聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的平均使用寿命为5～8年，每年约有100万平方的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜有待回收利用。目前废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的处理方法主要有两种：(1)深度填埋；(2)焚烧热能回收。聚四氟乙烯极其稳定，在环境中几十年都不降解，填埋废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜会给生态环境带来严重的污染，该方法是处理废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的下策方法。另外，聚四氟乙烯可在焚烧炉中焚烧，回收其散发的热能。但在焚烧过程中会产生四氟乙烯、六氟丙烯、八氟异丁烯、氟光气等剧毒物质以及PM2.5以下的微细颗粒物，污染大气。因此回收利用废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜有重要的环保意义。
聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜常期在生活污水、工业废水等复杂的工矿条件下使用，表面沉积了大量棕黑色物质(如图1所示)，主要成分为有机物、腐蚀质酸、铁盐、钠盐、铜盐等无机盐。因此，聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜在回收利用之前必须将其完全清洗干净。专利201410079632公开了一种聚四氟乙烯微孔材料的回收方法，其采用短纤维切割机将聚四氟乙烯废料切割成细小颗粒，依次在含有有机溶剂和水的超声波清洗器中进行清洗并干燥，再将聚四氟乙烯颗粒高温烧结、低温猝冷，然后用球磨机粉粹，得到聚四氟乙烯回收粉末。专利200810132358.4公开了一种聚四氟乙烯的回收方法，其将填充聚四氟乙烯废料进行超声清洗和烘干后，通过粉碎筛分得到聚四氟乙烯粉料。专利200710067131.1公开了一种聚四氟乙烯再生粉料的制备方法，其将聚四氟乙烯废料进行清洗、磨粉、过筛、烧结、造粒等步骤，得到聚四氟乙烯再生粉料。现有专利虽然公开了粉碎、烧结和制品加工等工艺，但对废旧聚四氟乙烯材料的清洗过程研究甚少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法，该方法是先将废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜分切成小段膜材，将膜材先采用表面活性剂溶液洗涤、再在高温高压下用强碱溶液浸泡，然后用氧化剂溶液浸泡，最后漂洗并烘干得到纯净的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜。
本发明采用的技术方案的步骤如下：
a)分切：用分切机将废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜分切成长度为1～10厘米的膜材；
b)表面活性剂溶液洗涤：将表面活性剂、碳酸钠和水按质量比10～30:1～5:100混合均匀，配制成表面活性剂溶液，将膜材浸泡在表面活性剂溶液中，膜材与表面活性剂溶液的质量比为1～10:100，在温度为40～80℃下洗涤1～5小时；
c)强碱溶液浸泡：将强碱和水按质量比1～4:10配制成强碱溶液，将膜材浸泡在强碱溶液中，膜材与强碱溶液的质量比为1～10:100，在压强为200～400千帕和温度为110～150℃下浸泡10～24小时；
d)氧化剂溶液浸泡：将氧化剂和水按质量比1:0.01～10配制成氧化剂溶液，将膜材浸泡在氧化剂溶液中，膜材与氧化剂溶液的质量比为1～50:100，在温度为20～80℃下浸泡1～20天，漂洗并烘干，得到纯净的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜。
所述b)步骤中表面活性剂为九氟丁烷磺酸钾、十五氟辛酸铵、十五氟辛酸钠或十五氟辛酸钾。
所述c)步骤中强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。
所述d)步骤中氧化剂为高锰酸钾、重铬酸钾、次氯酸钠、过氧化氢、硫酸、硝酸或高氯酸。
与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：
(1)废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜表面沉积物主要成分为有机物、腐蚀质酸、铁盐、钠盐、铜盐等无机盐。本法先采用表面活性剂溶液去除一部分颗粒物，再在高温高压条件下采用强碱溶液去除有机物和腐蚀质酸，然后采用氧化剂去除铁盐、钠盐、铜盐等无机盐，得到纯净的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜。
(2)本发明的方法简便易行，成本较低，主要用于废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜通过后续的烧结、粉碎工艺，加以回收再利用。
附图说明
图1是废旧聚四氟乙烯中空纤维膜。
图2是实施例2清洗后的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜。
具体实施方式
实施例1：
a)分切：用分切机将废旧聚四氟乙烯中空纤维膜分切成长度为1厘米的膜材；
b)表面活性剂溶液洗涤：将九氟丁烷磺酸钾、碳酸钠和水按质量比10:1:100混合均匀，配制成表面活性剂溶液，将膜材浸泡在表面活性剂溶液中，膜材与表面活性剂溶液的质量比为1:100，在温度为40℃下洗涤5小时；
c)强碱溶液浸泡：将氢氧化钠和水按质量比1:10配制成强碱溶液，将膜材浸泡在强碱溶液中，膜材与强碱溶液的质量比为1:100，在压强为200千帕和温度为110℃下浸泡24小时；
d)氧化剂溶液浸泡：将质量浓度为98％的硫酸溶液和水按质量比1:0.01配制成氧化剂溶液，将膜材浸泡在氧化剂溶液中，膜材与氧化剂溶液的质量比为1:100，在温度为20℃下浸泡20天，漂洗并烘干，得到纯净的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜，标记为A。
实施例2：
a)分切：用分切机将废旧聚四氟乙烯中空纤维膜分切成长度为10厘米的膜材；
b)表面活性剂溶液洗涤：将十五氟辛酸铵、碳酸钠和水按质量比30:5:100混合均匀，配制成表面活性剂溶液，将膜材浸泡在表面活性剂溶液中，膜材与表面活性剂溶液的质量比为10:100，在温度为80℃下洗涤1小时；
c)强碱溶液浸泡：将氢氧化钾和水按质量比4:10配制成强碱溶液，将膜材浸泡在强碱溶液中，膜材与强碱溶液的质量比为10:100，在压强为400千帕和温度为150℃下浸泡10小时；
d)氧化剂溶液浸泡：将高锰酸钾和水按质量比1:10配制成氧化剂溶液，将膜材浸泡在氧化剂溶液中，膜材与氧化剂溶液的质量比为50:100，在温度为80℃下浸泡1天，漂洗并烘干，得到纯净的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜，如图2所示，标记为B。
实施例3：
a)分切：用分切机将废旧聚四氟乙烯管式膜分切成长度为4厘米的膜材；
b)表面活性剂溶液洗涤：将十五氟辛酸钠、碳酸钠和水按质量比15:2:100混合均匀，配制成表面活性剂溶液，将膜材浸泡在表面活性剂溶液中，膜材与表面活性剂溶液的质量比为3:100，在温度为55℃下洗涤4小时；
c)强碱溶液浸泡：将氢氧化锂和水按质量比2:10配制成强碱溶液，将膜材浸泡在强碱溶液中，膜材与强碱溶液的质量比为3:100，在压强为250千帕和温度为120℃下浸泡20小时；
d)氧化剂溶液浸泡：将质量分数为65％的硝酸溶液和水按质量比1:0.10配制成氧化剂溶液，将膜材浸泡在氧化剂溶液中，膜材与氧化剂溶液的质量比为10:100，在温度为40℃下浸泡17天，漂洗并烘干，得到纯净的废旧聚四氟乙烯管式膜，标记为C。
实施例4：
a)分切：用分切机将废旧聚四氟乙烯中空纤维膜分切成长度为8厘米的膜材；
b)表面活性剂溶液洗涤：将十五氟辛酸钾、碳酸钠和水按质量比20:4:100混合均匀，配制成表面活性剂溶液，将膜材浸泡在表面活性剂溶液中，膜材与表面活性剂溶液的质量比为8:100，在温度为70℃下洗涤2小时；
c)强碱溶液浸泡：将氢氧化钠和水按质量比3:10配制成强碱溶液，将膜材浸泡在强碱溶液中，膜材与强碱溶液的质量比为8:100，在压强为300千帕和温度为135℃下浸泡15小时；
d)氧化剂溶液浸泡：将质量分数为99％的高氯酸溶液和水按质量比1:1配制成氧化剂溶液，将膜材浸泡在氧化剂水溶液中，膜材与氧化剂溶液的质量比为30:100，在温度为70℃下浸泡5天，漂洗并烘干，得到纯净的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜，标记为D。
未清洗的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜、管式膜和上述4个实施例中已清洗的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜或管式膜根据GB/T 2913-1982塑料白度试验方法测试其白度，列于下表1，各实施例均显示了较高的白度值。
表1 聚四氟乙烯中空纤维膜或管式膜清洗前后的白度值
实施例 白度值
A 87.22％
B 84.89％
C 86.51％
D 86.70％
未清洗的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜 15.53％
未清洗的废旧聚四氟乙烯管式膜 13.80％

Claims (4)

1.一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）分切：用分切机将废旧聚四氟乙烯中空纤维膜或管式膜分切成长度为1～10厘米的膜材；
b）表面活性剂溶液洗涤：将表面活性剂、碳酸钠和水按质量比10～30:1～5:100混合均匀，配制成表面活性剂溶液，将膜材浸泡在表面活性剂溶液中，膜材与表面活性剂溶液的质量比为1～10:100，在温度为40～80℃下洗涤1～5小时；
c）强碱溶液浸泡：将强碱和水按质量比1～4:10配制成强碱溶液，将膜材浸泡在强碱溶液中，膜材与强碱溶液的质量比为1～10:100，在压强为200～400千帕和温度为110～150℃下浸泡10～24小时；
d）氧化剂溶液浸泡：将氧化剂和水按质量比1:0.01～10配制成氧化剂溶液，将膜材浸泡在氧化剂溶液中，膜材与氧化剂溶液的质量比为1～50:100，在温度为20～80℃下浸泡1～20天，漂洗并烘干，得到纯净的废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜。
2.根据权利要求1所述的一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法，其特征在于：所述b）步骤中表面活性剂为九氟丁烷磺酸钾、十五氟辛酸铵、十五氟辛酸钠或十五氟辛酸钾。
3.根据权利要求1所述的一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法，其特征在于：所述c）步骤中强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。
4.根据权利要求1所述的一种废旧聚四氟乙烯中空纤维膜和管式膜的清洗方法，其特征在于：所述d）步骤中氧化剂为高锰酸钾、重铬酸钾、次氯酸钠、过氧化氢、硫酸、硝酸或高氯酸。
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