张 春,韩奎奎,王学瑞,芮文洁,刘 华,顾学红

(南京工业大学 材料化学工程国家重点实验室 化工学院,江苏 南京 211800)

中空纤维载体具有高的装填密度和良好的渗透性能[1],且制备工艺简单,可显著降低膜装备体积和生产成本[2]。陶瓷中空纤维载体因其耐高温、高压以及较强的耐腐蚀性能等特点受到人们广泛关注[3-5]。然而,该类材料也存在着强度低、韧性差等问题,制约了其工业应用进程。

不锈钢载体具有较高的力学强度、优良的热传导性能、良好的韧性,且易于密封,克服了陶瓷膜脆性且组件的高温密封和连接困难等缺点,可作为一种优异的膜材料载体。黄彦等[6]、金小贤等[7]将不同粒径的两种不锈钢粉末以一定体积比混合,利用模具成型、高温烧结制得不对称的管式不锈钢膜。2011年,Luiten-Olieman等[8]首次通过干湿法纺丝制备出多孔不锈钢中空纤维膜,但只是证明了该方法的可行性,纤维的成型效果较差。在课题组前期研究工作中[9],通过调整烧结工艺条件成功制备出性能较好的不锈钢中空纤维膜,所烧结得到的中空纤维膜具有典型的指状孔和海绵状孔结构。海绵状孔位于断面的外层,占据了断面的近1/2。然而这种结构在膜分离的实际应用中并不是理想的结构,较厚海绵层的存在将导致相对较高的跨膜阻力[10]。

中空纤维载体的微观结构取决于相转化过程中各个条件的影响,如三元体系中聚合物以及溶剂的选择[11-13]、纺丝液的黏度[14]、内/外凝固浴的组成[15-17]等。……