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聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)是一种半结晶型聚合物,具有优良的化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性、耐酸碱性等,被认为是可用于制备多孔分离膜的理想材料。目前常用“非溶剂致相分离法”(NIPS)制备中空纤维膜,易生成指状孔或空洞结构,致使中空纤维膜的断裂强力较弱,在使用中易出现膜丝断裂的问题。为了解决此问题,国内外研究人员就增强膜做了深入的研究,如纤维编织复合,添加无机粒子,热致相法等制备出了具有高断裂强力的中空纤维膜。 本文提出了一种新的中空纤维膜增强方法。采用非溶剂致相分离法,将聚偏氟乙烯铸膜液和作为基膜的高固含量聚偏氟乙烯铸膜液,与芯液一起,通过特殊结构的纺丝喷头同时挤出,制备了复合中空纤维膜。保留原膜的外皮层结构,将中间层和内皮层替换为高固含量的中空纤维膜结构。期望复合膜保持原有孔径和高通量,同时具有更高的断裂强力。研究复合前后膜形态结构和性能的变化。结果表明,复合之后中空纤维膜外皮层结构变化不大,支撑体部分具有高固含量膜的海绵体结构。与复合前相比,膜分离孔径从0.37μm减小到0.31μm,减小16%,纯水通量下降45%,复合膜的断裂强力提高41%,破裂压力增大42%,膜力学强度显著增强。这种复合方式可以实现增强目的。 与复合前相比,复合膜断裂强力显著提高,但膜通量有所下降,这是由于复合膜皮层较薄,纺丝过程中复合层铸膜液与基膜膜液存在相互融合现象,实际改变了复合层铸膜液的配方。因此,进一步通过调整复合层铸膜液配方以达到补偿目的,研究复合层铸膜液配方对膜结构和性能的影响。结果表明,随着复合层聚偏氟乙烯固含量减少,靠近外皮层的指状孔结构向大空穴结构转化,外表面开孔数和孔径增加,纯水通量增大,断裂强力有所减小。 在此基础上,发现复合膜通量仍低于预期,说明基膜的结构对于复合膜的通量存在一定程度的影响,因此,拟通过调整基膜铸膜液配方,研究其对复合膜性能的影响。结果表明,降低支撑层铸膜液PVDF固含量,复合膜支撑层海绵体结构变得疏松,纯水通量和孔隙率相应增大,断裂强力和破裂压力呈阶梯性减小,在仍具有较高断裂强力基础上,膜通量明显改善。