PTFE中空纤维膜在印染废水处理的应用

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时间：2017-05-12 07:32:59

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PTFE中空纤维膜在印染废水处理的应用印染废水含有大量有毒有机物和无机盐，对生物和环境危害大。目前主要用物化法、生化法和膜分离技术进行处理。在膜分离技术中，大量使用反渗透（RO）技

印染废水含有大量有毒有机物和无机盐，对生物和环境危害大。目前主要用物化法、生化法和膜分离技术进行处理。在膜分离技术中，大量使用反渗透（RO）技术，但原水回收率仅有60%～70%，产生大量含盐量较高的印染RO 浓水。

膜蒸馏是一种以疏水微孔膜2 侧蒸汽压力差为传质驱动力的膜分离技术，其对无机盐、大分子等不挥发性组分的截留率接近100%，并且可以处理高含量RO 浓水[1-3]。在膜蒸馏中，疏水性微孔膜材料是关键。在众多材料中，聚四氟乙烯（PTFE）具有强疏水性（与水接触角达128°），且耐酸碱、耐高温，是膜蒸馏的理想材料。

本研究采用课题组发明的“推压- 拉伸- 烧结”法，并通过控制挤出头参数和拉伸倍数，制备4 种不同壁厚和孔径的PTFE 中空纤维膜。以印染废水RO 浓水为料液，进行减压膜蒸馏（VMD）实验，考察PTFE 中空纤维膜的孔径、壁厚、料液温度以及浓缩倍数对VMD 过程中产水通量和产水指标的影响，并进行20 d 的稳定性测试。

1 实验部分

1.1 PTFE 中空纤维膜的制备

PTFE 中空纤维膜制备工艺流程为：PTFE 树脂+ 润滑剂→混和→熟化→糊料挤出→中空管→脱脂→拉伸→烧结。通过调整挤出头尺寸（控制压缩比为350，见图1 和表1）和拉伸阶段的拉伸比（180%和220%，见表1），制备出4 种PTFE 中空纤维膜，分别编号为P-1、P-2、P-3、P-4，内径均为0.8 mm，P-1和P-2 外径为2.2 mm，P-3 和P-4 外径为1.6 mm。

压缩比按式（1）计算。

压缩比=(d12-d22)/(d32-d42) 。（1）

式中，d1、d2、d3、d4分别为料腔内径、中心杆外径、挤出头内径、芯棒外径。

拉伸阶段的拉伸比按式(2)计算。

拉伸比=(l2-l1)×100%/l1。（2）

式中，l1和l2分别为拉伸前后中空纤维的长度。

1.2 测试与表征

采用EVOMA 25 型场发射扫描电镜（FESEM）观察PTFE 中空纤维膜的微观形貌；采用PSDA-20孔径分析仪测试PTFE 中空纤维膜的平均孔径、最大孔径、泡点压力和孔径分布，测试液为GQ-16，其表面张力为0.16 mN/cm；采用AutoPore 9500 型压汞仪测试PTFE 中空纤维膜的孔隙率；采用K100 全自动表面张力仪测试PTFE 中空纤维膜的动态水接触角，每种中空纤维膜平行测定5 次，取平均值；采用总含盐量（TDS）测试笔测试RO 浓水和膜蒸馏产水中的TDS 含量；采用571-1 型化学耗氧量测定仪测试RO浓水和产水中的COD；采用SD9012AB 水质色度仪测试RO 浓水和产水中的色度。

1.3 实验装置

VMD 实验装置如图2 所示。