PTFE中空纖維膜在印染廢水處理的應用

印染廢水含有大量有毒有機物和無機鹽，對生物和環(huán)境危害大。目前主要用物化法、生化法和膜分離技術進行處理。在膜分離技術中，大量使用反滲透（RO）技術，但原水回收率僅有60%～70%，產生大量含鹽量較高的印染RO 濃水。

膜蒸餾是一種以疏水微孔膜2 側蒸汽壓力差為傳質驅動力的膜分離技術，其對無機鹽、大分子等不揮發(fā)性組分的截留率接近100%，并且可以處理高含量RO 濃水[1-3]。在膜蒸餾中，疏水性微孔膜材料是關鍵。在眾多材料中，聚四氟乙烯（PTFE）具有強疏水性（與水接觸角達128°），且耐酸堿、耐高溫，是膜蒸餾的理想材料。

本研究采用課題組發(fā)明的“推壓- 拉伸- 燒結”法，并通過控制擠出頭參數(shù)和拉伸倍數(shù)，制備4 種不同壁厚和孔徑的PTFE 中空纖維膜。以印染廢水RO 濃水為料液，進行減壓膜蒸餾（VMD）實驗，考察PTFE 中空纖維膜的孔徑、壁厚、料液溫度以及濃縮倍數(shù)對VMD 過程中產水通量和產水指標的影響，并進行20 d 的穩(wěn)定性測試。

1 實驗部分

1.1 PTFE 中空纖維膜的制備

PTFE 中空纖維膜制備工藝流程為：PTFE 樹脂+ 潤滑劑→混和→熟化→糊料擠出→中空管→脫脂→拉伸→燒結。通過調整擠出頭尺寸（控制壓縮比為350，見圖1 和表1）和拉伸階段的拉伸比（180%和220%，見表1），制備出4 種PTFE 中空纖維膜，分別編號為P-1、P-2、P-3、P-4，內徑均為0.8 mm，P-1和P-2 外徑為2.2 mm，P-3 和P-4 外徑為1.6 mm。

壓縮比按式（1）計算。

壓縮比=(d12-d22)/(d32-d42) 。（1）

式中，d1、d2、d3、d4分別為料腔內徑、中心桿外徑、擠出頭內徑、芯棒外徑。

拉伸階段的拉伸比按式(2)計算。

拉伸比=(l2-l1)×100%/l1。（2）

式中，l1和l2分別為拉伸前后中空纖維的長度。

1.2 測試與表征

采用EVOMA 25 型場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）觀察PTFE 中空纖維膜的微觀形貌；采用PSDA-20孔徑分析儀測試PTFE 中空纖維膜的平均孔徑、最大孔徑、泡點壓力和孔徑分布，測試液為GQ-16，其表面張力為0.16 mN/cm；采用AutoPore 9500 型壓汞儀測試PTFE 中空纖維膜的孔隙率；采用K100 全自動表面張力儀測試PTFE 中空纖維膜的動態(tài)水接觸角，每種中空纖維膜平行測定5 次，取平均值；采用總含鹽量（TDS）測試筆測試RO 濃水和膜蒸餾產水中的TDS 含量；采用571-1 型化學耗氧量測定儀測試RO濃水和產水中的COD；采用SD9012AB 水質色度儀測試RO 濃水和產水中的色度。

1.3 實驗裝置

VMD 實驗裝置如圖2 所示。

VMD 實驗裝置主要由熱側回路、膜組件和冷側回路組成。熱側回路主要有恒溫水浴槽、流量計、蠕動泵，冷側回路主要包括真空泵、冷凝管、產水收集器和干燥器等。4 種膜組件安裝的膜絲均為50 根，有效長度均為50 cm，有效膜面積均為0.06 m2。

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