熔融纺丝-拉伸法制备PVDF中空纤维膜及其油-水分离性能
2021-06-29高翼飞肖长发冀大伟黄阳正
高翼飞,肖长发,冀大伟,黄阳正
(1.天津工业大学材料科学与工程学院,2.省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室,3.纺织科学与工程学院,天津 300387)
水资源短缺及废水的排放已经成为全世界面临的重要问题[1,2].膜分离技术因具有分离效率高、能耗低和无污染等优点而被广泛应用于海水淡化[3,4]、膜生物反应器[5,6]、染料废水处理[7,8]及油-水分离[9,10]等领域.
聚偏氟乙烯(PVDF)是目前应用最广泛的成膜聚合物之一,具有良好的成膜性能、热稳定性、化学稳定性及机械性能[11~13].通常,采用非溶剂致相转化法(NIPS)或热致相分离法(TIPS)制备聚偏氟乙烯中空纤维膜.Hao等[14]制备了增强型聚偏氟乙烯/石墨烯(PVDF/GE)中空纤维膜,其在煤油/水体系连续分离中分离效率达到99.37%;Ong等[15]将PVDF、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和二氧化钛(TiO2)共混制备了亲水性的PVDF 中空纤维膜,其对合成油的滤油率达到99.7%左右;Shen 等[16]将PVDF 与多步反应合成的三嵌段共聚物添加剂P(VDF-co-CTFE)-g-PMAA-g-fPEG(AP)共混制备了亲水性中空纤维膜,其对水包1-十六烷乳液的分离效率在99%以上.虽然采用TIPS和NIPS法制得的PVDF膜具有良好的油-水分离特性,但这两种方法在制备过程中通常会使用大量的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等有害溶剂或稀释剂,导致产生大量组成复杂的有毒废水[17,18].
与NIPS和TIPS工艺相比,熔融纺丝-拉伸(MS-S)工艺只需添加少量有机溶剂或稀释剂来保障可纺性和成孔性,是一种相对绿色的膜制备工艺.但在纺丝过程中,完全不添加溶剂或稀释剂的情况还比较少……
