脱气膜与气态膜过程的PTFE中空纤维微孔疏水膜制备方法(1)
发布时间:2017-08-23
聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜性能优异,在气态膜、脱气膜、气体膜吸收、膜蒸馏、膜生物反应器、臭氧溶解过滤、酸碱废水处理等领域应用潜力巨大。由于 PTFE 材料自身的化学稳定性 ( 不溶、不熔 ) 非常好,并且受工业技术水平的限制,常规工艺难以制备成PTFE中空纤维膜。目前,国内外已商品化的 PTFE 多孔膜主要为平板膜。 若将PTFE制成中空纤维结构,能够显著提高其组件的装填密度,发挥膜设备高效分离、节省空间的优势,同时有利于升级现有膜分离技术,便于工程应用和推广。
PTFE中空纤维膜制备方法目前主要有三种:(1)将其拉伸成膜再涂覆PTFE乳液进行孔径控制,该方法工艺流程较长,辅料消耗量大,对环境有潜在污染风险;(2)将其拉伸成膜再包裹一层PTFE平板膜,通过热处理使二者紧密复合为一体,该工艺较为简单,但 PTFE 分离层仅在膜表面,使用过程中有脱落风险,且膜整体耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、耐氧化的特性会因基膜 材料特性的改变而改变;(3)“推压-膨化拉伸-烧结定型”法,是目前研究和应用较多的方法。
以聚四氟乙烯分散树脂为原料,与一定比例的润滑剂混合,经预成型、糊料挤出、脱脂、膨化、烧结、整理、卷绕等工序。PTFE树脂初级粒子是带状折叠结构,折叠片滑移产生微纤维化的活化能很低。在挤出过程中,树脂粒子在压缩和剪切力作用下发生初步微纤维化。在拉伸作用下,微纤维被进一步拉长,并发生劈裂,形成空隙。在烧结热作用下,未拉伸部分树脂粒子发生融合,形成节点,最终得到薄膜的原纤-节点结构。可通过控制拉伸倍数,烧结温度和时间等工艺参数来控制PTFE中空纤维膜的内外直径、壁厚、孔径和孔隙率。
采用此方法制备的PTFE中空纤维膜具有孔隙率大、通量高、韧性好、强度高等特点,可应用于多种膜分离过程,而且产品寿命长、抗污染能力较高,产品理化性能和操作能耗等均有十分明显的优势。
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