恒温水槽中料液(RO 浓水)升温到实验温度,打开蠕动泵,调节转速,使液体流量计达到设定值;再打开真空泵,调节真空度到设定值;热侧料液流经中空纤维膜孔内部,水蒸气透过膜孔,在冷凝管中冷凝,并用产水接收集器收集。用电子天平称量产水收集器和干燥器的增量,即为产水的质量。测试产水的TDS 含量、COD 和色度,通过公式(3)计算膜通量J:
J=m/(At)。(3)
式中,m 为产水质量;A 为有效膜面积;t 为产水时间。
P-1、P-2、P-3、P-4 这4 种膜丝的内径均为0.8mm,规格如表2 所示。
实验用料液(印染RO 浓水)TDS 的质量浓度为10 210 mg/L,COD 为460 mg/L,BOD5为51 mg/L,色度2660度,pH 为8.8。
2 结果与讨论
2.1 微孔结构
PTFE 中空纤维膜的成孔机制:在挤压、剪切、拉伸等作用下,PTFE 树脂粒子发生纠缠,并初步纤维化;进一步拉伸可促使其中的微纤维拉长,最终形成“原纤- 结点”的微孔结构。因此在制品加工过程中,挤压、剪切、拉伸等作用对微t孔结构的形成至关重要。图3 为PTFE 中空纤维膜的FESEM 照片。
由图3 可知,采用“推压- 拉伸- 烧结”法制备的PTFE 中空纤维膜具有不对称的微孔结构,为外侧致密、内侧疏松多孔的海岛状结构。形成此结构的主要原因是,PTFE 中空管在挤出过程中,外侧比内侧受到更大的挤压力,同时外侧比内侧承受的滑移阻力大,因此外侧树脂填充紧密而内侧疏松。
采用不同尺寸挤出头和和拉伸阶段的拉伸比,制备出4 种PTFE 中空纤维膜,其结构参数见表2;图4 为PTFE 中空纤维膜的孔径分布。
由表2 可知,挤出头尺寸主要影响中空纤维膜的壁厚,对平均孔径和孔隙率影响较小。对平均孔径和孔隙率影响大的因素为拉伸比,当拉伸比增加时,纤维伸长、孔径增大、孔隙率提高、孔径分布范围变宽。
2.2 动态水接触角
表3 为PTFE 中空纤维膜的动态水接触角数据。
一般而言,当材料表面动态水接触角大于110°时,说明材料具有较好的疏水性。由表3 可知,制备的PTFE 中空纤维膜动态水接触角均大于110°,因此具有优异的疏水性。
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