聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维多孔膜因其优异的化学稳定性、耐温性和抗污染性能,在化工、冶金、电镀、印染等行业的高难废水处理中表现出显著的优势和应用潜力。然而,PTFE本身表面能低、疏水性强,使其水润湿性和透水性差,这限制了其在水相过滤体系中的应用。为了克服这一难题,研究人员提出了多种改性方法。
浙江大学高分子科学与工程学系朱利平教授研究团队开发了一种新的分子桥联策略,通过两步液相沉积方法,在PTFE等多孔膜表面和内部孔道中复合TiO2、SiO2及Fe2O3超薄无机纳米涂层,赋予膜材料高亲水性。这种技术不仅提高了膜的亲水性,还在高温、酸碱等极端条件下保持长效稳定。采用该技术改性后的PTFE中空纤维膜水接触角可在4秒内下降至0°,纯水渗透通量达到6000 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹。
通过优化热焊接成型过程,可以进一步提高PTFE中空纤维膜的产水通量,并降低生产成本。具体来说,通过模拟不同加热方式下的膜丝外表面温度分布,选择最优的加热工艺,使PTFE膜的支撑层材料更耐高温且成本更低。流体仿真模型也有助于优化现有膜组件结构,提高膜丝利用率。
PTFE中空纤维膜主要应用于空气净化、水处理、化学加工、生物制药等领域。在空气净化方面,它能高效过滤空气中的尘埃颗粒;在水处理方面,特别是高氨氮废水处理场景中有重要应用。全球市场主要集中在日本及欧美国家,如日本的东洋纺株式会社和美国的戈尔公司等。尽管我国在PTFE中空纤维膜领域技术水平相对落后,但随着研发热情和技术进步,未来发展前景依然广阔。
PTFE中空纤维膜因其优越的物理化学性质和不断改进的技术,已在水处理领域展现出巨大的应用潜力和市场前景。