pvdf中空纤维的研究进展

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1、摘要长期以来人们一直在寻求耐污染、易清洗、性能优异的纤维材料。有机氟材料由于其分子侧基或侧链上含有空间位阻较小、亲核能力较强的氟原子而具有一些独特的优良性能，使其在工业上具有很高的应用价值。1961年聚偏氯乙烯(PVDF)首先在建筑领域被商品化，迄今PVDF树脂的优良性能被数十年的室外应用所证明，已在光纤、X射线平版印刷术、涂料等方面广为应用，近年来含氟聚合物又作为一种优异的纤维膜材料，在纤维膜分离工程领域成为人们热衰的研究对象[1]。关键词：PVDF；纤维膜材料；性能；发展研究1引言PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域[2-4

2、]，由于PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。其良好的化学稳定性、电绝缘性能，使制作的设备能满足TOCS（终端操作控制系统）以及阻燃要求，被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送，近年来采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等，在锂二次电池中应用，目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。PVDF是氟碳涂料最主要原料之一，以其为原料制备的氟碳涂料已经发展到第六代，由于PVDF树脂具有超强的耐候性，可在户外长期使用，无需保养，该类涂料被

3、广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等[5-7]。水环境质量的严重恶化和经济的高速发展，迫切要求有相应的水资源化技术。在这一领域中，纤维膜分离技术占有重要的位置[8-12]。1.2聚偏氯乙烯中空纤维中空纤维膜由于比表面积大，纤维膜组件的装填密度高，所以设备紧凑；这种纤维膜因纺制而成，工艺简单，所以生产成本一般低于其它类型的纤维膜；由于没有支撑层故可以反向清洗，特别是PVDF纤维膜的耐污染性好对氧化性清洗剂的耐受性好。因此在大规模的污水处理工程中，PVDF中空纤维膜的应用有其独特的优势。微孔中空纤维制成的纤维膜具有选择透过性，可以使气体、液体混合

4、物中某些组分从内腔向外或从外向内腔透过中空纤维壁，而同时对另一些组分具有截留作用。现已广泛应用于气体分离、海水淡化、血液透析、人工肾脏、废水处理等工业领域[12]。纤维膜技术是21世纪最重要的高新技术之一。纤维膜具有物质分离、能量转换、物质转化、控制释放、电荷传导、物质识别等功能；纤维膜技术的发展遵循了模拟自然、改造自然、回归自然、服务自然的规律，它具有高效、节能、环保、操作简便等突出优点，在几乎所有领域中都有广泛的应用市场。可以预见，它将为我国发展循环经济保驾护航，为创办绿色产业奠定技术基础。如微滤纤维膜和超滤纤维膜分离纤维膜已被用在各个领域，如食

5、品工业、医疗、水的生产和废水处理。近年来，纤维膜分离也被用于饮用水的生产，即水的净化处理。纤维膜分离过程在常温进行，无相变，不产生二次污染，是一种高效节能型分离净化技术，尤其对于中空纤维膜，由于高装填密度和易于在线反洗，在环保领域更具应用潜力。中空纤维微孔膜的分离机理是筛孔分离机理，在压力驱动下，尺寸小于膜分离孔径的分子或粒子可穿过纤维壁，而尺寸大于膜分离孔径的分子或料子则被纤维壁所截留，从而实现大小粒子的分离。将液膜法用于工业废水处理成本低廉、快速高效、操作简单。乳状液纤维膜技术是今后工业废水处理研究与应用的重要方法之一。液纤维膜技术特别适用于含锌

6、废水、含酚废水、含铅废水、含氰废水、含镉废水等的处理。用乳状液纤维膜体系处理相应的重金属工业废水有着广阔的发展前途。中空纤维膜分离器也可用于物质的分离、浓缩与提纯。这种中空纤维膜分离器可分为内压型和外压型。与其他分离装置相比，具有体积小、分离效率高、适应性强的优点，且节省能源，无污染[13]，广泛用于水净化、有机及无机物的分离，能回收氨中的氢和回收天然气和石油炼厂气中的氢和浓缩氧气，气体分离技术的发展和市场应用潜力巨大。纤维膜分离技术被称为对传统化学分离方法的一次革命。对于天然产物的分离，它将是21世纪最有发展前途的新技术之一。纤维膜分离是利用天然或

7、人工制备的具有选择透过性纤维膜，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。由于其省能、高效、简单、造价低、易于操作，可代替传统的分离技术(如精馏、蒸发、萃取、结晶等过程)，所以是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一。随着新型高分子材料的开发，分离功能材料在功能高分子材料中已占有十分重要的地位。世界分离纤维膜的总产值以每年12%～15%增长速率快速向前发展。分离功能材料会有巨大的发展前景[14]。据中国水网MBR专题调查组调查显示，目前我国污水处理工程项目中

8、，规模在万吨级/天以上的MBR工程项目约有40多个，涉及市政排水、工业废水领域。当前已经运行最大规模的MBR