低温热致相分离法制备PVDF-CTFE多孔膜的研究

作     者：林帅 吕晓龙 张绍哲 谷杰 任凯 LIN Shuai;LYU Xiaolong;ZHANG Shaozhe;GU Jie;REN Kai

作者机构：天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室材料科学与工程学院生物化工研究所天津300387 膜材料与膜应用国家重点实验室天津膜天膜科技股份有限公司天津300457 

出 版 物：《膜科学与技术》 (Membrane Science and Technology)

年 卷 期：2024年第44卷第2期

页      面：55-63页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

基　　金：天津市高等学校新型膜材料及膜分离技术创新团队(TD13-5044) 山东省自然科学基金氟材料联合基金重点项目(ZR2019LFG007) 

主　　题：聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯 低温热致相分离 成膜机理 多孔膜 凝固浴温度 

摘      要：利用低温热致相分离法制备了PVDF-CTFE多孔膜,重点考察了甘油含量和凝固浴温度对成膜机理和性能的影响.结果表明,甘油有促进热致相分离(TIPS)和非溶剂致相分离(NIPS)的双重作用.甘油含量的提高,一方面作为非溶剂使铸膜液浊点温度与凝固浴温度的温差变大,加强了TIPS效应,使膜结构呈TIPS效应为主的双连续结构,避免了NIPS效应所致典型的指状孔结构;另一方面作为NIPS的致孔剂,会加强NIPS效应,促使发生双扩散,生成更多孔结构,二者竞争共同作用.最终甘油含量的提高使TIPS效应占主导,NIPS所致的皮层结构变薄,膜断面结构从致密堆积状向多孔蜂窝状结构转变,提高了膜的通透性.当甘油添加量为7.5%(质量分数)时,PVDF-CTFE中空纤维多孔膜综合性能最佳,拉伸断裂强度达2.6 MPa,纯水通量达860 L/(m^(2)·h·MPa).凝固浴温度的提高,减少了铸膜液浊点温度与凝固浴的温差,减弱了TIPS效应,加强了NIPS效应的传质过程,使膜结构从蜂窝状结构向指状孔结构转变,皮层厚度增加,导致膜孔隙率和纯水通量提高,力学性能下降.当凝固浴温度为80℃时,PVDF-CTFE平板多孔膜的纯水通量为1510 L/(m^(2)·h·MPa),拉伸断裂强度为2.1 MPa.