聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及其性能调控文献综述.doc

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1、文献综述聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及其性能调控%1.前言部分如今，对生态的保护和环境的治理工作II益严峻，尤其是淡水水系的污染问题突显，部分地区人们的饮水严重困难，一些曾经淡水资源充沛的地区也因为河流、湖泊、地下水被污染而出现缺水。人们不禁要问，为何水汽循环往复，源源不断，还为什么会出现缺水。那是因为很多水源未经处理不能直接作为生活用水使用。而在水处理领域，膜分离的应用-

2、•分广泛，膜分离是借助膜的选择透过作用，对混合物溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，膜分离可比传统的方法耗能低、过程简单、经济性好而且效率高。"屮空纤维膜是目前为止效率最高的分离膜的形式，具有充填密度高

3、，比表面积大，自支撑作用强，可进行高压操作的特点，因此广泛用于污水处理、饮用水净化、海水淡化处理等诸多领域。屮空纤维膜也有一些白身缺陷，如内部多孔结构在增加其通量的同时也降低了纤维的力学性能，膜清洗难度高等。选择合适的制膜材料是成功制备屮空纤维膜的首要前提，从近儿年国内外发表的科技文献来看，聚砚类材料如聚瞇矶和改性聚W,聚偏氛乙烯，聚丙烯，売聚糖等成为了主要选择，改性方法主要有共混、共聚和接枝。周媛等2将聚氨酯弹性体作为制备PVDF屮空纤维膜的共混添加剂，使其具有良好的抗酸碱性能和抗污染性能。Tai-Shung等彳使用硅脂作为密封层，聚4-乙烯基毗碇作为选择性层，聚醍矶作为支持

4、材料，进行共混制备用于气体分离的屮空纤维膜，研究了层与屮空纤维膜性能Z间的联系，发现选择性层对纤维性能的影响最为显著。肖通虎九等制了壳聚糖屮空纤维膜，研究采用乙醇和正己烷液一液交换干燥，有效地避免了膜结构的完全致密化，売聚糖屮空纤维膜膜应川于渗透汽化分离碳酸二甲酯/甲醉混合物，可突破恒沸组成的限制，而且渗透通量较大。聚偏氟乙烯（PVDF）的密度为1.75T.78g/cm30玻璃化温度-：39°C,脆化温度-62°C,熔点170°C,热分解温度316°C以上，长期使用温度一40〜150°Co聚偏氟乙烯（PVDF）屮空纤维膜是新发展起来的一种特种纤维品种，该纤维特点是化学稳定性好、

5、机械强度高、抗吸附污染型好、耐紫外线老化、分离透过通量高、装填密度大，是屮空纤维分离膜中的一种新型高效品种，其在水净化和污水处理领域中的应用日益广泛。1.2中空纤维膜制备方法1.2.1溶液相转化法溶液相转化法又称为浸没沉淀相转化法。它是使聚介物溶液在一定温度下从特制的喷丝头挤出，然麻初生态的纤维进入凝固浴屮与非溶剂进行交换，使Z同化成膜。浸没沉淀相转化法一•般分为湿法和干/湿法，湿法是指形成初生态纤维Z后，直接浸入凝固浴，通过溶剂与凝固浴屮非溶剂的相互交换，使溶剂与聚合物相分离，形成终态纤维；干/湿法是初生态纤维膜浸入凝I古I浴之前有一个溶剂蒸发的过程,将纤维浸入凝I占I浴使溶

6、剂与非溶剂进行交换，最麻达到相分离。聚瞇砚中空纤维膜的制备大多采用浸入沉淀相转化法。屮空纤维膜的具体结构形态rh制膜过程的动力学因素所决定。当制膜液浸入凝固浴Z示，膜内的溶剂和凝同浴的非溶剂相互扩散。°随看双扩散的进行，体系将发生热力学液液分相。根据分相的快慢，存在两种不同形式的分相行为，即瞬时液一液分相和延迟液一液分相。上述两种不同的分相行为原则上将形成两种不同的结构形态。前者将形成相对疏松的底层（大孔或指状孔）而品者会形成相对致密的底层结构（海绵状）。膜的表层结构和底层结构共同决定了膜的渗透性能，分离性能和机械性能等。曰1.2.2熔融纺丝法将高聚物加热熔化，加压使聚合物熔融

7、挤出冷却成形。此法制得的是均质膜，透水量小，但经熔融纺丝拉伸后可制成微孔滤膜。如将聚丙烯聚合物加热至熔融挤出，计量熔纺成初生态屮空丝，然后再将丝在熔点以下10「5。C冷却成形,接着冷热连续拉伸50贰60%,最示在低于其熔点的温度下热定形即得聚丙烯屮空纤维微孔滤膜。熔融纺丝一拉伸法是指将聚合物在高应力下熔融挤岀，在后拉伸过稈屮，使聚合物材料垂直于挤出方向平行排列的片晶结构被拉开形成微孔，然后通过热定型工艺使孔结构得以固是。通常这种纺丝制膜方法主要与聚合物材料的驶弹性有关。因此，与溶液纺丝法赋予聚合物膜双扩散的指状孔结构不同,熔融纺丝一拉伸法所制备的聚合物分离膜主要含有结构孔，即片

8、晶之间的非晶区发生应力集屮形成微孔结构。聚丙烯是常川的MSCS法制备微滤膜材料乙一，但所用聚丙烯一般多为硬弹性的全同聚丙烯，在全同聚丙烯小混入一定量的无规聚丙烯后，不仅能得到硬弹性材料,还可有效降低大分子链的缠结稈度及平行片晶Z间的束缚，有利于得到更为均匀的微孔结构。⑹1.3中空纤维膜纺丝的原理屮空纤维膜在屮空纤维纺丝机上纺制，纺丝流稈图示如下:N—CxjPolymericsolutionBore1iquidPumpSpinneretPrecipitationb