四通道Al2O3中空纤维膜的微结构调控

• 作 者: 刘华 顾学红
• 机 构: 南京工业大学化工学院材料化学工程国家重点实验室,南京,210009
• 出 处: 第九届全国膜与膜过程学术报告会
• 发表日期: 2016年8期
• 关键词: 中空纤维膜 四通道 微结构调控 纺丝条件

　　陶瓷膜具有耐化学腐蚀、耐高温等优点，被广泛应用于污水处理、海水淡化及化学与石油工业等领域。常见的陶瓷膜构型主要有管式和平板式，但因较低的装填密度(＜ 250 m2/m3)，导致设备投资过高。近年来，陶瓷中空纤维膜由于装填密度高(可达1000 m2/m3)、传质阻力低等优点，受到人们的广泛关注。然而在实际应用过程中，常规的陶瓷中空纤维仍存在机械强度低、微结构单一等不足。本文采用相转化和高温烧结相结合的技术制备出四通道Al2O3中空纤维膜。系统考察了纺丝条件、纺丝液组成等对中空纤维膜微结构及性能的影响。通过场发射扫描电镜、孔径分析仪、万能试验机等对所制备膜材料进行了微结构和性能的表征。结果 表明，空气间距的增加可以使中空纤维内侧的指状孔结构呈现向外延伸的趋势，海绵层呈现“外迁移”且厚度变薄。而内凝固浴流速的增加使得四通道Al2O3中空纤维膜的断面由“三明治”结构转变成双层非对称结构，指状孔结构占断面的比例也随着增加。调变纺丝液中聚醚砜含量可以有效地控制相转化进程。随着纺丝液中聚醚砜含量的提高，纺丝液的粘度提高，使相转化进程滞后，导致分布于中间区域的海绵层厚度增加，有效提高了中空纤维的断裂负荷，但中空纤维的渗透阻力也随之增加，通量下降。外凝固浴中加入乙醇或二甲基乙酰胺(DMAC)可有效降低外凝固浴与纺丝液的相转化速度，使海绵层向外侧移动，实现中空纤维膜的微结构控制。在乙醇含量为100％或DMAC含量为50％时，海绵层可移至膜的最外侧。