一种制备PVDF中空纤维复合膜的方法与流程

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法。

背景技术：

膜分离技术是一种新型分离技术，以外界能量为动力，对多种成分的溶质和溶剂进行分离，与常规过滤方法相比，该技术具有效率高、能耗低、工艺简单的特性。聚偏氟乙烯(pvdf)由于具有耐高温、韧性好、化学性质稳定、成膜能力好等优点被广泛应用于各研究领域制备分离膜。我国常见的制作pvdf分离膜制备方法有烧结法，拉伸法，径迹蚀刻法，相转化法等等，由于工艺条件有所不同，国产的分离膜在机械韧性，硬度，通透性等方面表现稍显落后，这些缺点对薄膜的寿命以及过滤时的效率，能耗都造成了不小的影响。

目前工业上常见的膜形态有以下几种平板式、卷式、管式、中空纤维式。其中，中空微米纤维复合的装填密度很高，具有优良的过滤效率。耐压性取决于管壁的内外径之比，因此不需要支撑体，其组件结构紧凑且小型轻便工艺简单，生产成本一般低于其它类型的膜。与传统的纳米膜结构相比，中空纤维结构具有更加实用的价值。本发明通过制作中空纤维结构的pvdf分离膜来弥补传统pvdf纤维膜机械强度差，通透性低等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决传统pvdf纤维膜机械强度差、通透性低的缺点，提供一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法。

本发明采用如下技术方案：一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法，其关键在于，包括以下步骤：

s1.将pvdf粉放入真空干燥箱中干燥；

s2.将干燥后的pvdf粉与氯化锂粉、二甲基乙酰胺、丙醇混合，随后加入适量蒸馏水并搅拌均匀形成混合溶液；

s3.将上述混合溶液在真空干燥箱中静置脱泡形成混合物；

s4.将脱泡后的混合物加入中空纤维纺丝机纺制成中空纤维复合膜；

s5.将步骤s4制得的中空纤维复合膜在蒸馏水中浸泡48h，浸泡后的中空纤维复合膜放入含有30wt％甘油的水溶液中保存。

作为优选方案，上述步骤s1中需要将pvdf粉放入60℃的真空干燥箱中干燥24-36h，保证pvdf粉中水分完全去除。

作为优选方案，上述步骤s2中进行混合溶液制备时，保持50-60℃条件下用磁力搅拌器搅拌8h，转速400-500rmp，直至溶液混合均匀。

作为优选方案，所述步骤s2中混合溶液制备完成后，其成分质量百分比为pvdf粉13wt％，丙酮5wt％，二甲基乙酰胺30-37wt％，氯化锂粉粉末1-3wt％，蒸馏水1-1.5wt％。

作为优选方案，上述步骤s4中所述中空纤维纺丝机采用的芯液选取1-3wt.％nh4cl溶液，其工作温度为15-23℃，流量控制在1.5-3ml/h，压力为0.2-5mpa，针尖拒接受面10-15cm。

有益效果：本发明提供的一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法，该方法工艺流程简单，制备材料成本低廉，制得的复合膜具有耐高温、柔韧性好、机稳定性好、机械强度高、使用寿命长、通透性高、装填密度高等特点，因此制得符合的过滤效率大大提高，其实用性和可推广性较高，极具市场经济价值。

附图说明

图1为本发明的制备流程简单示意图；

图2为场发射电镜观察到的pvdf中空纤维复合膜断面结构图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明：

实施例：

如附图1所示，一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法，包括以下步骤：

s1.将pvdf粉放入60℃的真空干燥箱中干燥24-36h，保证pvdf粉中水分完全去除；

s2.将干燥后的pvdf粉与氯化锂粉、二甲基乙酰胺、丙醇混合，随后加入适量蒸馏水，保持50-60℃条件下用调整转速为400-500rmp的磁力搅拌器搅拌8h，直至搅拌均匀形成混合溶液，该混合溶液中各成分质量百分比为pvdf粉13wt％，丙酮5wt％，二甲基乙酰胺30-37wt％，氯化锂粉粉末1-3wt％，蒸馏水1-1.5wt％；

s3.将上述混合溶液在真空干燥箱中静置脱泡形成混合物；

s4.将脱泡后的混合物加入中空纤维纺丝机纺制成中空纤维复合膜，所述中空纤维纺丝机采用的芯液选取1-3wt.％nh4cl溶液，其工作温度为15-23℃，流量控制在1.5-3ml/h，压力为0.2-5mpa，针尖拒接受面10-15cm；

s5.将步骤s4制得的中空纤维复合膜在蒸馏水中浸泡48h，除去残留溶剂，浸泡后的中空纤维复合膜放入含有30wt％甘油的水溶液中保存。

如附图2所示，通过上述方法制得的复合膜为中空的微米纤维结构，其装填密度高，不需要支撑体，能提高膜的强度和寿命，其有效孔径为7.2nm，截留分子量为3.7万左右；膜具有很强的透水能力，可以有效降低过滤压差，减少阻力；比表面积大，能提升过滤效率。并且本方法由聚偏氟乙烯作为中空微米纤维复合膜的材质，具有耐高温，柔韧性好，机械稳定性好的优点。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1.将pvdf粉放入真空干燥箱中干燥；

s2.将干燥后的pvdf粉与氯化锂粉、二甲基乙酰胺、丙醇混合，随后加入适量蒸馏水并搅拌均匀形成混合溶液；

s3.将上述混合溶液在真空干燥箱中静置脱泡形成混合物；

s4.将脱泡后的混合物加入中空纤维纺丝机纺制成中空纤维复合膜；

s5.将步骤s4制得的中空纤维复合膜在蒸馏水中浸泡48h，浸泡后的中空纤维复合膜放入含有30wt％甘油的水溶液中保存。

2.根据权利要求1所述的一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法，其特征在于：上述步骤s1中需要将pvdf粉放入60℃的真空干燥箱中干燥24-36h，保证pvdf粉中水分完全去除。

3.根据权利要求1或2所述的一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法，其特征在于：上述步骤s2中进行混合溶液制备时，保持50-60℃条件下用磁力搅拌器搅拌8h，转速400-500rmp，直至溶液混合均匀。

4.根据权利要求3所述的一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法，其特征在于：所述步骤s2中混合溶液制备完成后，其成分质量百分比为pvdf粉13wt％，丙酮5wt％，二甲基乙酰胺30-37wt％，氯化锂粉粉末1-3wt％，蒸馏水1-1.5wt％。

5.根据权利要求1所述的一种制备pvdf中空纤维复合膜的方法，其特征在于：上述步骤s4中所述中空纤维纺丝机采用的芯液选取1-3wt.％nh4cl溶液，其工作温度为15-23℃，流量控制在1.5-3ml/h，压力为0.2-5mpa，针尖拒接受面10-15cm。

技术总结
本发明公开了一种制备PVDF中空纤维复合膜的方法，将PVDF粉末加入丙醇，二甲基乙酰胺，氯化锂粉末的混合溶液中，再加入少量蒸馏水用磁力搅拌器搅拌均匀后使用中空纤维纺丝机纺制成中空纤维膜复合膜，随后在纯水中浸泡去除残留的溶剂,再放入甘油的水溶液中保存。本方法工艺流程简单，制备材料成本低廉，制得的复合膜具有耐高温、柔韧性好、机稳定性好、机械强度高、使用寿命长、通透性高、装填密度高等特点，因此制得符合的过滤效率大大提高，其实用性和可推广性较高，极具市场经济价值。

技术研发人员：周年荣;何潇;张林山;谭向宇;黄星;李月梅;闫永梅;杨莉
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：2020.07.31
技术公布日：2020.11.06