郭晓蓓;余佳彬;黎鹏;费传军;范凌云
【摘 要】PTFE hollow fiber membrane was hydrophilicmodified by fluorocarbon as surfactant and methylene chloride as solvent.The effects of concentration and assembly time on the hydrophilicity of hollow fiber membrane were studied.The optimum condition of the hydrophilic modification was determined as the concentration of fluorocarbon surfactant was 3 g/L,and the best time for PTFE hollow fiber membrane assembly was 4 h.The effects of hollow fiber membrane for treatment of wastewater were tested.The results show that the performance of sewage treatment is higher than the national standard.COD (chemical oxygen demand) removal rate reached 84.2%,and the ammonia removal rate reached 94.4%,and suspended solid removal rate reached 99.0%.%利用氟碳表面活性剂、二氯甲烷为溶剂对聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜进行亲水改性.研究了表面活性剂浓度及组装时间对中空纤维膜亲水性能的影响,确定了亲水改性的最佳条件为氟碳表面活性剂浓度为3 g/L,PTFE中空纤维膜组装浸泡最佳时间4 h,同时对亲水改性后PTFE中空纤维膜的污水处理效果进行了测 试,结果表明其污水处理性能高于国家标准要求,化学需氧量去除率达到84.2%,氨氮去除率达到94.4%,悬浮物去除率达到99.0%.
【期刊名称】《现代塑料加工应用》
【年(卷),期】2017(029)003
【总页数】4页(P14-17)
rat组合【关键词】聚四氟乙烯;中空纤维膜;氟碳表面活性剂;亲水改性
【作 者】郭晓蓓;余佳彬;黎鹏;费传军;范凌云
【作者单位】中材科技膜材料公司,江苏 南京,211112;中材科技膜材料公司,江苏 南京,211112;中材科技膜材料公司,江苏 南京,211112;中材科技膜材料公司,江苏 南京,211112;中材科技膜材料公司,江苏 南京,211112
【正文语种】中 文
聚四氟乙烯(PTFE)分离膜具有优异的耐温、耐腐蚀等特性，可广泛应用于环保领域如空气过滤、污水处理等[1-2]。PTFE材料亲水改性基本路线[3-4]是通过物理或化学方法使C─F共价键断裂，后通过自由基聚合、原子转移自由基聚合等化学反应将功能性基团接枝在PTFE材料表面，赋予材料亲水性。此类方法使PTFE的分子结构受到了破坏，一般情况下会导致其优良的力学性能明显下降；近年来也有报道[5]将PTFE膜浸入通过自由基共聚制备出的含有亲水基团的预聚体润湿，然后再浸入含有异氰酸基团的组分中，通过热交联将亲水基团包缠在PTFE膜表面，该改性方法需要先合成预聚体，然后浸泡两次，成本较高，过程较复杂，同时该方法改性后的PTFE膜亲水持久性有待验证。下面利用耐酸碱性强的氟碳表面活性剂，该表面活性剂包含亲水基团(羟基、羰基、氨基、氰基等)以及疏水基团，根据Traube规则，氟碳表面活性剂的疏水基团更容易吸附在PTFE表面，亲水基团显露在外，同时PTFE膜表面荷负电，而氟碳表面活性剂是带正电的，根据静电吸附作用，将膜浸渍在氟碳表面活性剂中，表面活性剂紧密包覆在膜表面，同时引入了亲水基团，从而实现PTFE中空纤维膜的亲水改性。
1．1 主要原料
PTFE中空纤维膜(推挤膨化法制备)，中材科技股份有限公司；氟碳表面活性剂，上海灜正科技有限公司；二氯甲烷，质量分数98%，上海康曼生物科技有限公司；无水乙醇，杭州高晶精细化工试剂有限公司。
1．2 PTFE中空纤维膜的亲水改性
称取一定量的氟碳表面活性剂于锥形瓶中，加入二氯甲烷磁力搅拌24 h，待氟碳表面活性剂完全溶解；取一定量的PTFE中空纤维膜用无水乙醇超声清洗后晾干，然后将中空纤维膜浸入氟碳表面活性剂溶液进行组装，一定时间后取出晾干。
1.3 测试与表征
使用场发射电子显微镜SU8010型(日本电子公司)观察膜表面的微观结构；使用Nicolet5700傅里叶红外光谱仪(FTIR,美国Thermo Electron公司)对膜表面官能团进行表征，扫描范围为4 000～400 cm-1，扫描次数为32。
使用JCY-1型接触角仪(上海方瑞仪器有限
公司)测试样品表面的静态水接触角，每个样品测试5个点，取5次的平均值。
铁氧体电感
app监测
使用自制的水通量测试装置(如图1所示)测试亲水改性后PTFE中空纤维膜的水通量。
水通量(J)的计算公式为:
式中:V为透过液体积；S为中空纤维膜有效面积；t为过滤时间。
2.1 亲水改性对PTFE中空纤维膜结构的影响
图2为亲水改性前后PTFE中空纤维膜的照片。
中轴旋转门
由图2可知未经亲水改性的中空纤维膜具有微原纤-结点的网状结构，经过不同浓度的表面活性剂溶液浸泡后，膜的表面出现了细丝状及颗粒包覆，特别是随着表面活性剂溶液浓度的升高，表面变化更为明显。这是由于氟碳活性剂溶液具有一定的黏度，PTFE中空纤维膜在溶液中浸泡后在其表面形成了亲水性包覆层。
图3为亲水改性前后的PTFE中空纤维膜的红外图谱。
由图3可见，经过改性后，除了很强的C─F键伸缩振动峰之外，出现了─OH伸缩振动宽峰以及─CO伸缩振动峰。
图2及图3表明表面活性剂覆盖在PTFE中空纤维膜表面，并成功的在其表面组装了亲水基团。
热轧酸洗
2．2 改性对PTFE中空纤维膜亲水性能的影响
图4为改性前后PTFE中空纤维膜接触角测试照片。
由图4可见未改性的空白样接触角为150.5°表现为疏水性，改性后PTFE中空纤维膜对水的接触角明显减小，明显具有了亲水性能，这说明表面处理剂的亲水基团成功包覆在PTFE中空纤维膜表面使其具有了亲水性能。
蜂窝煤采暖炉
用不同浓度的表面活性剂将PTFE中空纤维膜浸泡2 h，然后利用图1的水通量测试装置对改性后的PTFE中空纤维膜进行了纯水通量及亲水持久性的测试，测试结果如图5。
由图5可见，浓度为3,4,5,7 g/L的表面活性剂改性后的中空纤维膜水通量均在3 700 L/(m2·h)以上，随着循环清洗时间的增加，水通量逐渐减小，但在21 d后，水通量维持稳定。这是由于在循环清洗过程中，中空纤维膜表面的亲水性物质被水冲刷脱落，其中3 g/L浓度改性后的中空纤维膜亲水性能更持久，21 d循环清洗后水通量为2 300 L/(m2·h)以上。
结合扫描电镜照片(图2)可见，表面活性剂浓度超过3 g/L后，溶液黏度大，中空纤维膜表面出现了较多的颗粒状物质，同时膜孔明显被表面活性剂覆盖。结合水通量及持久性的测试结果可得出，表面活性剂浓度超过3 g/L后，阻塞了膜孔，同时影响了表面活性剂在中空纤维膜表面的均匀分布，所以最佳浓度为3 g/L。
表面活性剂浓度为3 g/L时，不同浸泡时间的PTFE中空纤维膜水通量测试结果如图6。
如图6所示，浸泡4 h纤维膜水通量最高，之后随着浸泡时间的延长，水通量呈下降趋势，主要是由于浸泡时间过长后，溶液中的表面活性剂沉积在膜表面堵塞了膜孔，造成了水通量下降。
2．3 改性后的PTFE中空纤维膜污水处理效果
将改性后的PTFE中空纤维膜做成膜组件，并用自建的污水处理装置测试效果，如图7。
利用生活垃圾填埋场污水进行测试，测试结果如表1。
由表1可见，通过本文的方法亲水改性后的PTFE中空纤维膜生活垃圾填埋场污水处理效果高于国家标准的要求，应用效果良好。化学需氧量
(COD)、氨氮、悬浮物的去除率分别为84.2%,94.4%,99.0%。
a) 试验结果表明氟碳表面活性剂改性方法是可行的，亲水基团显露在外的氟碳表面活性剂成功吸附在了PTFE中空纤维膜表面。
b) 亲水改性最佳条件为：氟碳表面活性剂浓度为3 g/L，PTFE中空纤维膜浸泡最佳时间为4 h。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议