简介
膜生物反应器(MBR)是膜分离技术和生物技术结合的新工艺,在发酵、生物制药等领域有着广泛应用。在污水处理领域,利用膜组件进行固液分离,截留的污泥保留在生物反应器中,处理的清水透过膜排出,提高了微生物浓度,代替传统工艺中的二沉池,具有出水水质稳定、占地面积小、耐水质冲击能力强、剩余污泥少、启动方便等优势。随着技术提高和生产成本的下降,MBR作为一种新型、高效的污水处理技术在国内外均受到广泛关注,逐渐成为市政污水处理、环境水污染治理具有竞争力的选择。高性能的膜产品对膜处理效果起到决定性作用。
目前,常见的膜材料主要有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)、乙酸纤维素(CA)、聚丙烯(PP)、聚矾(PS)、聚醚矾(PES)和聚氯乙烯(PVC)等,PVDF兼具氟树脂和通用树脂的特性,除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外,还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能成为最广泛使用的膜材料,近年来受到研究者和生产厂商的高度关注。PVDF可以溶于强极性溶剂中且有很好的可纺性,可以用来纺制中空纤维膜。聚偏氟乙烯中空纤维膜当前主要采用热致相转移纺丝工艺。即将聚合物树脂、溶剂、添加剂混合物加热溶解均匀后,经插入管式纺丝喷头与特定组成芯液一起进入凝固液槽。牵引在绕丝轮上,用水充分淋洗侵泡洗去添加剂,再经必要的后处理后干化保存。由于一般的聚乙烯分子的碳链呈锯齿形,氟原子对称分布,整个分子呈非极性,表面能很低,有极强的憎水性,易产生吸附污染;此外,长时间高压水流压迫、冲击扰动以及频繁冲洗会使得膜丝受到损害。膜污染、膜丝强度不够、易断丝、润湿性差等问题会降低膜使用效率,影响膜的性能,增加运行费用。
本项目针对目前市场上使用的聚偏氟乙烯中空纤维膜面临膜丝强度不够、易断丝、污堵等问题,提出在膜的制备过程中采用有机胺(如乙胺、乙二胺、多乙烯多胺等)改性技术,增加聚偏氟乙烯膜材料的亲水性;同时采用纤维编织管作为支撑层材料,使得表面活性层成功的镶嵌到支撑层中,增加膜丝强度。通过一体化工艺备出具有高强度亲水性的聚偏氟乙烯中空纤维膜。