多孔中空纤维膜制备及后处理对膜性能的影响

中空纤维膜生产工艺中空纤维膜是一种新型的膜分离技术，具有高效、节能、环保等优点，被广泛应用于水处理、食品加工、制药等领域。

本文将介绍中空纤维膜的生产工艺。

一、中空纤维膜的结构和特点中空纤维膜是由一系列中空纤维组成的，每根中空纤维都是一个微小的管道，内部为空心，外部被膜材料包裹。

中空纤维膜的特点是具有高通量、高分离效率、低能耗、易清洗等优点，可以实现高效的物质分离和回收。

二、中空纤维膜的生产工艺中空纤维膜的生产工艺主要包括以下几个步骤：1. 材料准备中空纤维膜的制备材料主要包括聚酰胺、聚醚、聚丙烯等高分子材料。

在生产前需要对材料进行筛选、清洗、干燥等处理，以确保材料的质量和纯度。

2. 中空纤维制备中空纤维的制备是中空纤维膜生产的关键步骤。

中空纤维的制备方法主要有两种：干法和湿法。

干法制备中空纤维的过程是：将高分子材料加热至熔融状态，然后通过旋转、拉伸等方式将材料拉成中空纤维。

这种方法制备的中空纤维质量较高，但生产成本较高。

湿法制备中空纤维的过程是：将高分子材料溶解在溶剂中，然后通过旋转、拉伸等方式将材料拉成中空纤维。

这种方法制备的中空纤维成本较低，但质量较差。

3. 中空纤维膜制备中空纤维膜的制备是将中空纤维组装成膜模块的过程。

中空纤维膜的制备方法主要有两种：内压式和外压式。

内压式制备中空纤维膜的过程是：将中空纤维放入膜壳中，然后通过内部压力将膜材料压紧，形成中空纤维膜。

外压式制备中空纤维膜的过程是：将中空纤维放入膜壳中，然后通过外部压力将膜材料压紧，形成中空纤维膜。

4. 中空纤维膜后处理中空纤维膜制备完成后，需要进行后处理，包括清洗、干燥、检测等步骤。

清洗是为了去除膜材料中的杂质和残留物，干燥是为了去除水分，检测是为了确保膜的质量和性能。

三、中空纤维膜的应用中空纤维膜具有广泛的应用前景，主要应用于以下领域：1. 水处理中空纤维膜可以用于水处理，包括海水淡化、污水处理、饮用水净化等。

中空纤维膜可以高效地去除水中的杂质和污染物，提高水的质量和安全性。

中空纤维膜的制备及性能测试1.1 实验目的1.了解相转化法制备中空纤维膜的工艺过程；2.掌握制备中空纤维超滤膜的基本原理及实验操作技术；3.掌握用于中空纤维膜结构调控的方法。

1.2 实验原理中空纤维膜的制备方法有：湿法、干-湿法、熔融法和干法。

本实验采用干-湿法，过程如下：首先将过滤后的由聚合物、溶剂和成孔剂组成的铸膜液用氮气将釜中料液压出，从环行喷丝头（常用喷丝头的断面结构如图1所示）的缝隙中挤出，同时将芯液注入喷丝头插入管中，经过一段空气浴后，铸膜液浸入凝固浴中发生双扩散：铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散以及凝固浴中的凝固剂（非溶剂）向铸膜液中的细流扩散。

膜的内侧和外侧同时发生凝胶化过程，首先形成皮层，随着双扩散的进一步进行，铸膜液内部的组成不断变化，当达到临界浓度时，膜完全固化从凝固浴中沉析出来，将膜中溶剂和成孔剂萃取出，最终得到中空纤维膜。

图1 喷丝头断面结构示意图（a）插入管式；（b）插入柱式；（ｃ）异形喷丝板膜制备工艺参数对膜结构的影响很大。

主要的工艺参数包括：铸膜液的流量、温度、挤出速率、芯液流速、卷绕速度、空气间隙、喷丝头规格等。

1.3 实验原料和设备1. 原料：（1）NMP PVDF PEG6000 吐温-80(2)实验步骤：将116gNMP加入三口烧瓶只中，等溶剂温度到达60°C时加入PVDF36g，等PVDF全部溶解后，再加入PEG6000 38g，加热至70°C，待其溶解后加入吐温-80 10g在70°C恒温加热搅拌9-10小时。

待其冷却后倒出待用。

2. 设备：中空纤维膜纺丝机一台（图2所示），包括如下附件：计量泵（规格为1.2 ml/r），喷丝头，氮气钢瓶等。

1.4 实验过程1. 准备工作：根据膜的结构要求确定膜制备工艺参数，包括聚合物浓度，2. 膜制备过程：适当旋松搅拌轴压盖→在溶解釜加料口加入应加溶剂的3/4 →打开总电源→开动搅拌→溶解釜开始升温→加入聚合物→加入成孔剂→加入剩余1/4溶剂→在60℃搅拌溶解8~10小时→溶解完成后关闭搅拌→静置脱泡12~20小时→脱泡完成后旋紧搅拌轴压盖→通入0.3~0.5 MPa 氮气→打开过滤器阀门（泵座在纺丝前预热0.5小时以上）→开启计量泵（鹅颈管开口向上）→待挤出物料基本没气泡时关闭计量泵→安装喷丝头→开启芯液阀门→开启计量泵→用导丝钩将初生纤维压入凝固浴槽并自另一端引出→卷绕→切割。

PVDF中空纤维超滤膜是一种常见的膜分离材料，广泛应用于水处理、废水处理、食品加工等领域。

而超滤膜的工作温度是影响其分离性能和使用寿命的重要参数。

本文将从PVDF中空纤维超滤膜的工作温度对膜的性能的影响、工作温度范围的选择以及防止超出工作温度范围的方法等方面进行深入探讨。

一、PVDF中空纤维超滤膜工作温度对膜的性能的影响1. 对分离性能的影响PVDF中空纤维超滤膜的工作温度对其分离性能有着直接的影响。

一般来说，超滤膜的温度越高，其分离效率越高，分离速率也会随之增加。

这是因为高温下溶液的粘度降低，分子的扩散速率增加，有利于分离物质的穿透与膜分离层的传质。

但是，如果超出一定的温度范围，膜材料可能发生变性、失去强度，导致膜的破坏和失效。

2. 对膜的稳定性的影响PVDF材料在高温条件下会容易发生热老化，导致膜的结构松弛、孔隙变大，从而影响膜的选择性和稳定性。

超滤膜的工作温度应在PVDF的热稳定温度范围内，以保证膜的稳定性和使用寿命。

3. 对清洗和维护的影响在超滤过程中，膜的表面容易附着污物，需要定期清洗和维护。

而超过PVDF材料的工作温度范围，使得膜表面的污物附着更加牢固，清洗和维护难度增加，降低了膜的使用寿命。

二、PVDF中空纤维超滤膜工作温度范围的选择根据PVDF材料的特性和超滤膜的使用要求，一般建议PVDF中空纤维超滤膜的工作温度控制在5~45℃范围内。

在这个温度范围内，膜的分离性能和稳定性能能够得到最佳的发挥，并且清洗和维护也相对容易。

1. 低温低温下，PVDF材料的强度和稳定性相对较好，有利于膜的稳定运行和使用寿命的延长。

但是，低温下膜的分离性能较差，应用范围有一定的限制。

2. 高温高温下，PVDF材料易发生热老化，失去强度和稳定性，膜的使用寿命会受到影响。

应尽量避免将超滤膜暴露在高温环境下长时间运行。

三、防止超出工作温度范围的方法为了保证PVDF中空纤维超滤膜在其工作温度范围内稳定运行，延长膜的使用寿命，可以采取以下措施：1. 温度监测和控制在超滤系统中设置温度监测装置，对超滤膜的工作温度进行实时监测和控制，当温度超出范围时能及时采取措施进行调整。

研究与开发合成纤维工业,2023,46(5):17CHINA㊀SYNTHETIC㊀FIBER㊀INDUSTRY㊀㊀收稿日期:2023-05-12;修改稿收到日期:2023-08-08㊂作者简介:秦湘普(1998 ),男,硕士研究生,主要从事聚醚醚酮中空纤维膜的制备与改性相关研究㊂E-mail:qinx-iangpu@㊂㊀∗通信联系人㊂E-mail:zhangshengc24@㊂膜氧合器用PEEK 中空纤维膜的孔结构调控及性能研究秦湘普,张圣昌∗,李㊀博,廉婷婷,刘鹏清(四川大学高分子科学与工程学院,四川成都610065)摘㊀要:以聚醚醚酮(PEEK)为基体材料㊁聚醚酰亚胺(PEI)为致孔剂,采用共混熔融纺丝法和热致相分离法制备膜氧合器用PEEK 中空纤维膜,研究了PEEK /PEI 质量比㊁水冷温度㊁退火温度及萃取剂种类对PEEK 中空纤维膜孔结构的影响,并对PEEK 中空纤维膜的力学性能和气体渗透性进行了表征㊂结果表明:当PEEK /PEI 质量比为4/6㊁水冷温度为20ħ㊁退火温度为250ħ并采用反应型萃取剂时,所得PEEK 中空纤维膜具有内层多孔㊁外层相对致密的膜结构,其平均孔径为21nm㊁比表面积为134m 2/g㊁孔容为0.71cm 3/g;与商用聚甲基戊烯(PMP)中空纤维膜相比,PEEK 中空纤维膜具有相似的孔形貌㊁更高的比表面积与孔容;PEEK 中空纤维膜具有较好的力学性能和气体渗透性,断裂强度和气通量分别达0.327cN /dtex 和33.46mL /(cm 2㊃min㊃bar),基本满足膜氧合器的性能要求㊂关键词:聚醚醚酮纤维㊀中空纤维膜㊀膜氧合器㊀热致相分离㊀孔结构㊀气体渗透性中图分类号:TQ342+.724㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1001-0041(2023)05-0017-07㊀㊀膜氧合器被称为膜式人工肺,是一种进行气血交换㊁一次性使用的人工装置㊂目前,聚甲基戊烯(PMP)中空纤维膜作为膜氧合器的核心部件,其原料合成及加工成形过程中的技术壁垒使其价格居高不下,产品呈现供不应求的市场形势㊂为打破膜氧合器的原料垄断,并推动膜氧合器的多元化发展,开发新型聚合物中空纤维膜替代PMP 中空纤维膜迫在眉睫㊂芳香族聚醚醚酮(PEEK)由于其优异的生物相容性㊁力学性能及化学稳定性,被广泛应用于国防军事㊁组织工程和生物医疗等领域[1-4],因而被视为膜氧合器用中空纤维膜的理想基材㊂对于膜氧合器用中空纤维膜,其管壁上的多孔结构既要保证气体的良好渗透还要防止血浆的渗漏㊂因此,调控PEEK 中空纤维膜管壁的孔结构㊁设计合适的孔形貌㊁提高整体孔容积和孔隙率成为开发PEEK 中空纤维膜的重要研究课题㊂本课题组在前期研究中发现,通过调控PEEK 熔融纺丝过程中的纺丝速度㊁拉伸比及空气层高度,可以调控PEEK 中空纤维膜的中空度和管壁孔结构[5];然而,所得PEEK 中空纤维膜孔结构无法满足促进气体渗透和防止血液渗漏的要求㊂除了PEEK 熔融纺丝过程中的相关工艺参数外,热致相分离过程中退火温度㊁水冷温度及萃取剂的选择也对所得PEEK 中空纤维膜的孔结构变化有着至关重要的影响[6]㊂为了进一步调控PEEK 中空纤维膜的孔结构,并提高纤维膜的气体渗透效率,以满足膜氧合器的使用需求,作者以PEEK 为原料㊁聚醚酰亚胺(PEI)为致孔剂,采用熔融纺丝-热致相分离法制备PEEK 中空纤维膜,研究熔融纺丝与热致相分离过程中不同原料比㊁水冷温度㊁退火温度及不同萃取剂对所得PEEK 中空纤维膜结构与性能的影响,阐明PEEK 中空纤维膜孔结构成形调控机理,并与商用PMP 中空纤维膜的结构与性能进行对比,以期为PEEK 中空纤维膜在膜氧合器领域的应用提供理论基础㊂1㊀实验1.1㊀原料与试剂PEEK:牌号为330G,颗粒状,吉林省中研高性能工程塑料有限公司产;PEI:牌号为PEI1000,颗粒状,沙伯基础创新塑料中国有限公司产;PMP 中空纤维膜:美国3M 公司产;N-甲基吡咯烷酮(NMP):分析纯,成都市科隆化学品有限公司产;乙醇胺:分析纯,成都市科隆化学品有限公司产;二氯甲烷:分析纯,成都市科隆化学品有限公司产;去离子水:自制;乙醇:分析纯,成都市科隆化学品有限公司产;二氧化碳:纯度99.5%,成都旭缘化工有限公司产㊂1.2㊀主要设备及仪器熔融纺丝试验机:北京湃谷精密机械有限公司制;Inspect F型扫描电子显微镜:美国FEI公司制;LLY-06E型电子单纤维强力仪:莱州市电子仪器有限公司制;ASAP2460型全自动物理吸附仪:美国Quantachrome公司制;DFM10-12mm-CO2-1000SCCM-B01型气体流量计:北京弗罗斯科技有限公司制㊂1.3㊀PEEK中空纤维膜的制备使用熔融纺丝试验机,并配置水浴槽和收卷装置,用于PEEK/PEI复合中空纤维膜的制备[10]㊂熔融纺丝试验机如1a所示;喷丝板采用特制的 双C 型喷丝板,其形状如图1b所示,喷丝孔外径为1.23mm,内径为1.05mm,厚度为0.18mm,理论中空度为73%㊂图1㊀熔融纺丝试验机和喷丝板示意Fig.1㊀Schematic diagram of melt spinning equipmentand spinneret plate1 电机;2 进料斗;3 螺杆挤出机;4 计量泵;5 喷丝板;6 水浴槽;7 收卷装置㊀㊀在文献[10]所述方法的基础上作下述工艺调整,制备PEEK中空纤维膜㊂(1)将PEEK㊁PEI两种粒料以一定质量比(6 4㊁5 5㊁4 6)均匀混合,在150ħ的真空转鼓烘箱中干燥6h,以去除粒料中残留的少量水分㊂(2)粒料干燥后,进行熔融纺丝,经水浴冷却㊁收卷得到PEEK/PEI复合中空纤维㊂纺丝工艺参数如下:纺丝温度为370ħ,喷丝速度为4.5 m/min,空气层高度为6cm,收卷速度为46.5 m/min,水冷温度分别为20,40,60ħ㊂(3)对得到的PEEK/PEI复合中空纤维进行退火处理,分别在250,260,270ħ下退火3h,以提高其尺寸稳定性和力学性能㊂(4)对退火后的PEEK/PEI复合中空纤维进行萃取,选择3种萃取剂进行萃取处理3h,包括反应型萃取剂(体积分数分别为80%㊁10%㊁10%的NMP㊁乙醇胺㊁水的混合物)㊁强极性萃取剂NMP㊁弱极性萃取剂二氯甲烷,其中反应型萃取剂与NMP的萃取均在120ħ进行,二氯甲烷的萃取在常温下进行㊂纤维中的PEI组分被萃取出后,得到带有丰富孔结构的PEEK中空纤维膜,然后用无水乙醇和蒸馏水分别清洗3次,最后用无水乙醇浸泡过夜,烘干即可得到最终的PEEK中空纤维膜试样㊂不同条件下制备的PEEK中空纤维膜试样见表1,PEEK中空纤维膜试样的宏观与截面形貌如图2所示㊂表1㊀不同条件下制备的PEEK中空纤维膜试样Tab.1㊀PEEK hollow fiber membranes obtainedunder different conditions试样PEEK/PEI质量比水冷温度/ħ退火温度/ħ萃取剂PEEK4-20-250-F4 620250反应型PEEK5-20-250-F5 520250反应型PEEK6-20-250-F6 420250反应型PEEK4-40-250-F4 640250反应型PEEK4-60-250-F4 660250反应型PEEK4-20-260-F4 620260反应型PEEK4-20-270-F4 620270反应型PEEK4-20-250-N4 620250NMP PEEK4-20-250-C4 620250二氯甲烷图2㊀PEEK中空纤维膜的宏观与截面SEM照片Fig.2㊀Macroscopic image and cross-section SEM imageof PEEK hollow fiber membrane1.4㊀分析与测试表面形貌:采用扫描电子显微镜(SEM)对PMP中空纤维膜及PEEK中空纤维膜的表面形貌进行表征,测试前需要对中空纤维膜试样进行喷金处理,测试加速电压为20kV㊂力学性能:采用电子单纤维强力仪测定PEEK中空纤维膜的断裂强度㊂测试条件为中空纤维膜隔距10cm,拉伸速率5cm/min㊂比表面积:采用全自动物理吸附仪测试PMP81㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年第46卷中空纤维膜及PEEK 中空纤维膜的氮气吸脱附等温线,获得其平均孔径㊁比表面积㊁孔容㊂采用BJH 法测试,测试温度为-196ħ,脱气温度为120ħ,脱气时间为12h㊂气体渗透性:利用如图3所示的气通量测试装置测试PMP 中空纤维膜和PEEK 中空纤维膜的气体渗透性能,并采用气通量进行表征,按式(1)计算㊂J =Q iPA=Q iπPnDl(1)式中:J 为气通量,Q i 为气体体积流量,P 为系统内部气体压力,A 为纤维膜的有效外表面积,n 为纤维膜根数,D 为单个纤维膜的直径,l 为单个纤维膜的有效长度㊂图3㊀气体渗透性测试装置示意Fig.3㊀Schematic diagram of gas permeability test device1 气瓶;2 精密调节器;3 气压表;4 中空纤维膜组件;5 气通量检测仪2㊀结果与讨论2.1㊀原料比㊀㊀PEEK 中空纤维膜的制备是以PEI 作为致孔剂,所以原料PEEK 与PEI 的添加比例对萃取PEI 后最终得到的PEEK 中空纤维膜的孔结构有很大影响㊂基于此,选择PEEK 与PEI 质量比分别为4 6㊁5 5㊁6 4制备PEEK /PEI 共混中空纤维,在相同的退火及萃取工艺下制备PEEK 中空纤维膜试样PEEK 4-20-250-F㊁PEEK 5-20-250-F㊁PEEK 6-20-250-F,考察PEEK 与PEI 质量比对PEEK 中空纤维膜结构与性能的影响㊂通过BET 法测试得到的中空纤维膜试样的氮气吸脱附等温线如图4所示,孔结构数据如表2所示㊂由图4及表2可知:随着PEI 含量减少,制得的PEEK 中空纤维膜平均孔径㊁比表面积及孔容都逐渐减小,这是因为PEI 含量越高,萃取出的PEI 就越多,则形成更多的孔结构,从而使PEEK 中空纤维膜的孔隙增多,孔径增大,孔容增大;另外,PEEK 中空纤维膜的孔径增大,其比表面积也随之增大,这是因为PEI 含量更高时PEEK 中空纤维膜的孔隙率高,孔结构多㊂为了制备气体渗透性较好的PEEK 中空纤维膜,PEEK 中空纤维膜需具有较高的孔隙率,基于与商用PMP 中空纤维膜孔结构的比较,选择PEEK 与PEI 质量比为4 6较好㊂图4㊀不同原料比下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的氮气吸脱附等温线Fig.4㊀Nitrogen adsorption-desorption isotherms of PEEK hollowfiber membranes with different raw material ratios and PMP hollow fiber membrane1 PEEK 4-20-250-F;2 PEEK 5-20-250-F;3 PEEK 6-20-250-F;4 PMP 中空纤维膜表2㊀不同原料比下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的孔结构数据Tab.2㊀Pore structure data of PEEK hollow fiber membraneswith different raw material ratios and PMP hollowfiber membrane试样平均孔径/nm 比表面积/(m 2㊃g -1)孔容/(cm 3㊃g -1)PEEK 4-20-250-F 21.10134.420.71PEEK 5-20-250-F 15.39126.150.49PEEK 6-20-250-F11.19109.410.31PMP 中空纤维膜20.1520.990.11㊀㊀对不同原料比下制备的PEEK 中空纤维膜的力学性能进行了测试,如表3所示㊂从表3可知:随着PEI 含量的提高,PEEK 中空纤维膜的断裂强度逐渐降低,这是因为PEI 含量越高,待PEI 被萃取之后PEEK 中空纤维膜的孔结构越多,孔隙也越多,缺陷也越多,越容易发生断裂,所以断裂强度降低;即使PEI 含量较高,PEEK 与PEI 质量比为4 6时,PEEK 中空纤维膜的断裂强度仍高于目前市面上的商用PMP 中空纤维膜,这是因为PEEK 本身具有优异的力学性能㊂91第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀秦湘普等.膜氧合器用PEEK 中空纤维膜的孔结构调控及性能研究表3㊀不同原料比下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的力学性能Tab.3㊀Mechanical properties of PEEK hollow fibermembranes with different raw materialratios and PMP hollow fiber membrane试样断裂强度/(cN㊃dtex -1)断裂伸长率/%PEEK 4-20-250-F 0.32755.4PEEK 5-20-250-F 0.44471.2PEEK 6-20-250-F 0.623105.9PMP 中空纤维膜0.24782.3不同原料比下制备的PEEK 中空纤维膜的孔结构变化也可以通过SEM 来观察,如图5所示㊂图5㊀不同原料比下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的外表面和内表面SEM 照片Fig.5㊀SEM images of outer surfaces and inner surfaces ofPEEK hollow fiber membranes with different raw materialratios and PMP hollow fiber membrane从图5可以看出:商用PMP 中空纤维膜外表面致密,而内层则有较多孔隙,这种结构在保证一定的气体渗透性的同时能抵抗血浆渗漏,从而保证使用效果;随着PEI 含量的降低,制备的PEEK 中空纤维膜内外表面孔隙均减少,这和孔结构数据趋势相一致,其中PEEK 4-20-250-F 内表面具有最丰富的孔隙结构,同时具有与商用PMP 中空纤维膜类似的致密外表面的结构㊂所以,综合上述PEEK 中空纤维膜的孔结构㊁力学性能及表面形貌等方面考虑,选择PEEK 与PEI 质量比为4 6制备膜氧合器用PEEK 中空纤维膜较为合适㊂2.2㊀水冷温度㊀㊀当PEEK /PEI 中空纤维快速地进入冷水浴,由于外表面受冷比内表面更快速,所以水浴温度会影响PEI 的扩散速率及PEEK 的结晶速率,从而影响PEI 在中空纤维内外层的分布,最终影响PEEK 中空纤维膜孔结构的形成㊂通过BET 法测试得到的不同水冷温度(20,40,60ħ)下制备的PEEK 中空纤维膜试样的氮气吸脱附曲线如图6所示,孔结构数据如表4所示㊂图6㊀不同水冷温度下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的氮气吸脱附等温线Fig.6㊀Nitrogen adsorption-desorption isotherms of PEEKhollow fiber membranes at different water cooling temperatures and PMP hollow fiber membrane1 PEEK 4-20-250-F;2 PEEK 4-40-250-F;3 PEEK 4-60-250-F;4 PMP 中空纤维膜表4㊀不同水冷温度下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的孔结构数据Tab.4㊀Pore structure data of PEEK hollow fiber membranesat different water cooling temperatures and PMPhollow fiber membrane试样平均孔径/nm 比表面积/(m 2㊃g -1)孔容/(cm 3㊃g -1)PEEK 4-20-250-F 21.10134.420.71PEEK 4-40-250-F 21.10137.180.72PEEK 4-60-250-F20.81136.350.71PMP 中空纤维膜20.1520.990.11㊀㊀由图6及表4可知:各试样的氮气吸脱附等温线均有磁滞回线,表明均存在介孔[7],根据国际纯化学与应用化学联盟(IUPAC)定义,这些氮气吸脱附等温线可以归类为IV 型等温线;同时,2㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年第46卷PEEK 4-20-250-F㊁PEEK 4-40-250-F㊁PEEK 4-60-250-F 的孔径均大多处于2~50nm,平均孔径为20.81~21.10nm,比表面积为134.42~137.18m 2/g,孔容为0.71~0.72cm 3/g,可见不同水冷温度下的PEEK 中空纤维膜的孔结构数据十分接近,这是由于PEEK 和PEI 作为耐高温聚合物,20~60ħ的水冷温度不足以影响其结晶速率或者扩散速率㊂因20~60ħ的水冷温度对PEEK 中空纤维膜的孔结构的影响有限,没有进一步研究20~60ħ水冷温度下的PEEK 中空纤维膜的表面形貌及力学性能㊁气体渗透性㊂2.3㊀退火温度㊀㊀在其他制备条件一致的情况下,选择退火温度分别为250,260,270ħ,研究退火温度对PEEK 中空纤维膜孔结构与性能的影响㊂通过BET 法测试得到的不同退火温度下制备的PEEK 中空纤维膜试样的氮气吸脱附曲线见图7,孔结构数据见表5㊂图7㊀不同退火温度下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的氮气吸脱附等温线Fig.7㊀Nitrogen adsorption-desorption isotherms of PEEKhollow fiber membranes at different annealing temperaturesand PMP hollow fiber membrane1 PEEK 4-20-250-F;2 PEEK 4-20-260-F;3 PEEK 4-20-270-F;4 PMP 中空纤维膜表5㊀不同退火温度下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的孔结构数据Tab.5㊀Pore structure data of PEEK hollow fiber membranesat different annealing temperatures and PMPhollow fiber membrane试样平均孔径/nm 比表面积/(m 2㊃g -1)孔容/(cm 3㊃g -1)PEEK 4-20-250-F 21.10134.420.71PEEK 4-20-260-F 22.93127.610.66PEEK 4-20-270-F24.01121.460.65PMP 中空纤维膜20.1520.990.11㊀㊀从图7与表5可知:不同退火温度下PEEK中空纤维膜的氮气吸脱附等温线没有很明显的差异;随着退火温度提高,PEEK 中空纤维膜的孔径分布变宽,平均孔径增大,这是因为在高退火温度下,PEI 主要分布于球晶或原纤晶间,待PEI 被萃取后,同时留下大孔径和小孔径,所以孔径分布变宽,平均孔径增大;随着退火温度提高,PEEK 中空纤维膜的比表面积逐渐降低,这是因为随着孔容的降低,比表面积会降低,符合一般的多孔材料的规律[7]㊂㊀㊀通过SEM 观察不同退火温度下制备的PEEK中空纤维膜的表面形貌,从图8可以看出,随着退火温度的增加,PEEK 中空纤维膜外表面的孔径逐渐增大,大孔出现的概率增加㊂这是因为在相对高的退火温度下,PEI 处于PEEK 球晶间的结构增多,萃取后大孔形成的概率增大㊂图8㊀不同退火温度下制备的PEEK 中空纤维膜与PMP 中空纤维膜的外表面和内表面SEM 照片Fig.8㊀SEM images of outer surfaces and inner surfaces of PEEKhollow fiber membranes at different annealing temperaturesand PMP hollow fiber membrane㊀㊀对不同退火温度下制备的PEEK 中空纤维膜12第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀秦湘普等.膜氧合器用PEEK 中空纤维膜的孔结构调控及性能研究的气通量进行测试,从表6可知,在270ħ的退火温度下,PEEK中空纤维膜的气通量最大,气体渗透性最好,这与孔径数据趋势一致,也与SEM观察到的表面形貌相吻合㊂对于膜氧合器中的气血交换膜来说,膜外表面孔径越大,越利于气体交换,但较大的膜孔也提高了血浆渗透的可能性㊂PEEK中空纤维膜的内层疏松多孔而外层相对致密的结构更有利于作为膜氧合器中的气血交换膜,因此,选择较低的退火温度即250ħ下制备的PEEK中空纤维膜更符合膜氧合器的要求㊂表6㊀不同退火温度下制备的PEEK中空纤维膜与PMP中空纤维膜的气通量Tab.6㊀Gas flux of PEEK hollow fiber membranes at different annealing temperatures and PMP hollow fiber membrane试样气通量/ (mL㊃cm-2㊃min-1㊃bar-1)PEEK4-20-250-F33.46ʃ2.86 PEEK4-20-260-F37.68ʃ3.79 PEEK4-20-270-F52.36ʃ4.33PMP中空纤维膜 4.635ʃ1.672.4㊀萃取剂㊀㊀萃取是将PEEK/PEI共混中空纤维膜中的PEI组分萃取出来,留下PEEK组分,形成固定的孔结构㊂萃取剂的选择至关重要,其影响PEI组分的萃取质量与膜孔结构的形成效果㊂通过BET法测试得到的不同萃取剂制备的PEEK中空纤维膜试样PEEK4-20-250-F㊁PEEK4-20-250-N㊁PEEK4-20-250-C的氮气吸脱附等温线如图9所示,孔结构数据如表7所示㊂图9㊀不同萃取剂制备的PEEK中空纤维膜与PMP中空纤维膜的氮气吸脱附等温线Fig.9㊀Nitrogen adsorption-desorption isotherms of PEEKhollow fiber membranes in presence of differentextractants and PMP hollow fiber membrane1 PEEK4-20-250-F;2 PEEK4-20-250-N;3 PEEK4-20-250-C;4 PMP中空纤维膜表7㊀不同萃取剂制备的PEEK中空纤维膜与PMP中空纤维膜的孔结构数据Tab.7㊀Pore structure data of PEEK hollow fibermembranes in presence of different extractants andPMP hollow fiber membrane试样平均孔径/nm比表面积/(m2㊃g-1)孔容/(cm3㊃g-1) PEEK4-20-250-F21.10134.420.71 PEEK4-20-250-N15.23159.040.62 PEEK4-20-250-C16.28138.400.57 PMP中空纤维膜20.1520.990.11㊀㊀从图9及表7可知:反应型萃取剂得到的PEEK中空纤维膜(PEEK4-20-250-F)平均孔径相对较大,NMP萃取得到的PEEK中空纤维膜(PEEK4-20-250-N)平均孔径较小;与之对应的是,反应型萃取剂得到的中空纤维膜的比表面积较小,NMP得到的中空纤维膜的比表面积较大;但是,反应型萃取剂得到的中空纤维膜的孔容最大,二氯甲烷得到的中空纤维膜的孔容最小㊂这是由于NMP萃取剂诱导PEEK结晶效果较差,得到的中空纤维膜的孔径不如其他两种萃取剂所得膜的大,且孔径分布也较宽;二氯甲烷作为萃取剂的萃取效果并不好,残留的致孔剂PEI较多,导致孔隙率较小;对于反应型萃取剂,由于其中的乙醇胺与PEI发生反应,使PEI大分子链变成小分子链更易被萃取出来,因此萃取效果最好[8]㊂㊀㊀从表8可知:二氯甲烷萃取得到的PEEK中空纤维膜的断裂强度最高,为0.421cN/dtex; NMP萃取得到的PEEK中空纤维膜的断裂强度略低,为0.368cN/dtex;反应型萃取剂萃取得到的中空纤维膜的断裂强度最低,为0.327cN/dtex㊂表8㊀不同萃取剂制备的PEEK中空纤维膜与PMP中空纤维膜的力学性能Tab.8㊀Mechanical properties of PEEK hollow fibermembranes in presence of different extractantsand PMP hollow fiber membrane试样断裂强度/(cN㊃dtex-1)断裂伸长率/% PEEK4-20-250-F0.32755.4 PEEK4-20-250-N0.36858.2 PEEK4-20-250-C0.42156.3 PMP中空纤维膜0.24782.3上述结果是因为二氯甲烷萃取得到的膜中PEI的残留相对较多,孔隙率低,缺陷更少,所以膜的断裂强度最大;而NMP萃取得到的膜的孔径和孔容相对于反应型萃取剂制备的膜较小,缺陷22㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年第46卷较少,所以NMP 萃取得到的膜的断裂强度高于反应型萃取剂制备的膜㊂然而,3种萃取剂萃取得到的中空纤维膜的断裂强度均高于商用PMP 中空纤维膜,均满足其作为膜氧合器的力学性能要求㊂3㊀结论a.以PEEK 为原料㊁PEI 为致孔剂,采用熔融纺丝-热致相分离法制备PEEK 中空纤维膜㊂PEI 的含量越高,膜孔隙率越大;20~60ħ的水冷温度对膜孔结构没明显影响;退火温度越高,膜孔径也越大,膜外表面孔隙形成概率也增大,退火温度为250ħ较合适;萃取过程中反应型萃取剂萃取效果最好,膜孔容最大㊂b.通过对PEEK 与PEI 的质量比㊁水冷温度㊁退火温度及萃取剂种类的优化,制备出具有均匀丰富的孔结构的膜氧合器用PEEK 中空纤维膜;其平均孔径约为21nm,比表面积为134m 2/g,孔容为0.71cm 3/g,且具有内层多孔外层相对致密的膜结构;其断裂强度和气通量分别达0.327cN /dtex 和33.46mL /(cm 2㊃min ㊃bar),具有较好的力学性能和气体渗透性㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀KURTZ S M,DEVINE J N.Peek biomaterials in trauma,or-thopedic,and spinal implants [J].Biomaterials,2007,28(32):4845-4869.[2]㊀KHOURY J,MAXWELL M,CHERIAN R E,et al.Enhancedbioactivity and osseointegration of peek with accelerated neutral atom beam technology[J].Journal of Biomedical Materials Re-search Part B:Applied Biomaterials,2017,105(3):531-543.[3]㊀HSISSOU R,SEGHIRI R,BENZEKRI Z,et al.Polymercomposite materials:A comprehensive review[J].CompositeStructures,2021,262:113640.[4]㊀LI N,CHEN D Q,GAO X Y,et al.Biological tribology prop-erties of the modified polyether ether ketone composite materials[J].Reviews on Advanced Materials Science,2020,59(1):399-405.[5]㊀陈功,何忠臣,任红擎,等.热致相分离法制备聚醚醚酮中空纤维膜[J].高分子材料科学与工程,2018,34(3):138-144.[6]㊀CHEN G,CHEN Y,HUANG T J,et al.Pore structure andproperties of peek hollow fiber membranes:Influence of the phase structure evolution of PEEK /PEI composite[J].Poly-mers,2019,11(9):1398.[7]㊀JI C H,ZHU Z G,ZHONG L L,et al.Design of firm-pore su-perhydrophobic fibrous membrane for advancing the durability of membrane distillation [J ].Desalination,2021,519:115185.[8]㊀DING Y,BIKSON B.Preparation and characterization of semi-crystalline poly (ether ether ketone)hollow fiber membranes[J].Journal of Membrane Science,2010,357(1):192-198.Pore structure regulation and properties of PEEK hollowfiber membranes for membrane oxygenatorsQIN Xiangpu,ZHANG Shengchang,LI Bo,LIAN Tingting,LIU Pengqing(College of Polymer Science and Engineering ,Sichuan University ,Chengdu 610065)Abstract :Using polyether ether ketone (PEEK)as matrix material and polyether imide (PEI)as pore forming agent,PEEKhollow fiber membranes for membrane oxygenators were prepared by blend melt spinning and thermally induced phase separation methods.The effects of PEEK /PEI mass ratio,water cooling temperature,annealing temperature and extractant types on the porestructure of PEEK hollow fiber membranes were studied,and the mechanical properties and gas permeability of PEEK hollow fi-ber membranes were characterized.The results showed that the resulting PEEK hollow fiber membrane had a membrane structure with porous inner layer and relatively dense outer layer,an average pore size of 21nm,a specific surface area of 134m 2/g and a pore volume of 0.71cm 3/g when the PEEK /PEI mass ratio was 4/6,the water cooling temperature was 20ħ,the annealingtemperature was 250ħ,and a reactive extractant was used;compared with commercial polymethylpentene (PMP)hollow fibermembranes,PEEK hollow fiber membranes have similar pore morphology and higher specific surface area and pore volume;and PEEK hollow fiber membrane had a breaking strength of 0.327cN /dtex and gas flux of 33.46mL /(cm 2㊃min㊃bar),indicatinggood mechanical properties and gas permeability which basically met the performance requirements of membrane oxygenators.Key words :polyether ether ketone fiber;hollow fiber membrane;membrane oxygenator;thermally induced phase separation;pore structure;gas permeability32第5期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀秦湘普等.膜氧合器用PEEK 中空纤维膜的孔结构调控及性能研究。

中空纤维膜生产工艺一、介绍中空纤维膜是一种具有特殊结构的膜材料，广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。

中空纤维膜具有高通量、高分离效率、稳定性好等优点，因此在工业中得到了广泛的应用。

本文将详细介绍中空纤维膜的生产工艺。

二、原材料准备中空纤维膜的制备需要以下原材料： 1. 聚合物材料：如聚酰胺、聚醚砜等，用于制备中空纤维的支撑层。

2. 溶剂：如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基亚砜（DMSO）等，用于溶解聚合物材料。

3. 添加剂：如增塑剂、稳定剂等，用于改善聚合物材料的性能。

三、中空纤维膜生产工艺步骤3.1 支撑层制备1.将聚合物材料加入溶剂中，并添加适量的添加剂，通过搅拌使其均匀混合。

2.将混合物通过挤出机挤出，形成中空纤维膜的支撑层。

3.将挤出的支撑层进行拉伸，使其具有一定的拉伸性能和孔隙结构。

3.2 中空纤维层制备1.将聚合物材料加入溶剂中，并添加适量的添加剂，通过搅拌使其均匀混合。

2.将混合物通过挤出机挤出，形成中空纤维膜的中空纤维层。

3.将挤出的中空纤维层进行拉伸，使其具有一定的拉伸性能和孔隙结构。

3.3 中空纤维膜组装1.将支撑层和中空纤维层进行组装，形成中空纤维膜。

2.通过热压或化学交联等方法，将支撑层和中空纤维层进行固定。

3.4 中空纤维膜后处理1.对中空纤维膜进行清洗，去除其中的残留物。

2.进行干燥处理，使中空纤维膜达到一定的干燥程度。

3.对中空纤维膜进行表面修饰，提高其分离性能和稳定性。

四、中空纤维膜生产工艺优化为了提高中空纤维膜的性能和降低生产成本，可以进行以下优化措施： 1. 优化原材料配比，选择合适的聚合物材料和添加剂，以提高中空纤维膜的分离性能和稳定性。

2. 优化挤出工艺参数，如挤出温度、挤出速度等，以控制中空纤维膜的孔隙结构和形态。

3. 优化中空纤维膜的后处理工艺，如清洗、干燥和修饰等，以提高中空纤维膜的性能。

五、中空纤维膜应用前景中空纤维膜作为一种重要的膜材料，在水处理、气体分离、生物医药等领域具有广阔的应用前景。

中空纤维膜的工作原理
中空纤维膜的工作原理是通过中空纤维膜的特殊结构，实现物质的分离和过滤。

中空纤维膜由一组微小的管状纤维构成，通常分为内膜和外膜两层。

内膜是微孔薄膜，具有固定大小的微孔，可以阻止某些特定大小的物质通过，而允许其他较小的物质通过。

外膜则是无孔膜，用来支撑内膜并增加膜的强度。

在使用中空纤维膜进行分离和过滤时，液体或气体通常从膜的外侧流过。

当液体或气体进入中空纤维膜的内部时，一部分物质由于尺寸太大而无法通过内膜的微孔，而另一部分较小的物质则可以顺利穿过微孔，最终实现物质的分离和过滤。

通过控制中空纤维膜的微孔大小和结构，可以实现不同精度和目的的过滤和分离。

中空纤维膜广泛应用于水处理、生物医药、食品工业等领域，可用于去除悬浮物、微生物、重金属、油脂等。

83中空纤维膜的性能影响分析及其调整方法文_廖香红 德蓝水技术股份有限公司摘要：近些年来，膜分离技术在污水处理领域表现出诸多的优势，并迅速发展。

本文以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和二甲基乙酰胺(DMAC)等为原料制成的中空纤维膜为研究对象，对中空纤维膜丝纯水通量、脱除特定组分能力、泡点压力、膜丝的内外径及其拉伸性能等性能进行检验测试。

通过测试可知膜丝的生产原料、膜丝的壁厚以及天气的变化都对其性能有一定的影响，可以通过添加一些改性剂来调节生产原料所带来的影响，也可以通过调整工艺参数、清洗生产机器的关键零部件等方法来缩小不良影响，以达到提高膜丝的性能的目的。

关键词：中空纤维膜；聚偏氟乙烯；膜丝性能；工艺参数Hollow Fiber MembranePerformance Impact Analysis and Adjustment MethodsLIAO Xiang-hong[ Abstract ] In recent years, membrane separation technology has shown many advantages in the field of wastewater treatment, and has developed rapidly. In this paper, the hollow fiber membrane made of polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylpyrrolidone (PVP) and dimethylacetamide (DMAC) was used as the research object. The pure water flux, the ability to remove specific components, bubble point pressure, inner and outer diameter and tensile properties of the hollow fiber membrane were tested. It can be seen from the test that the raw materials, the wall thickness and the change of weather all have a certain influence on the performance of the film filament. The influence of the raw materials can be adjusted by adding some modifiers, and the adverse effects can be reduced by adjusting the process parameters and cleaning the key parts of the production machine, so as to achieve the purpose of improving the performance of the film filament.[ Key words ] hollow fiber membrane；PVDF；membrane performance；process parameters1 中空纤维膜的检测原理本文利用中空纤维膜丝中空的特点，测试了膜丝的泡点压力及内外径，在外压0.1MPa下对膜丝的纯水通量和脱除特定组分的能力即截留率进行测试见图1，利用原料的高机械强度，测试膜丝的拉伸性能。

中空纤维膜通量中空纤维膜通量概述中空纤维膜是一种具有高通量、高选择性和高稳定性的分离技术，已被广泛应用于水处理、生物制药、食品加工等领域。

中空纤维膜通量是评价该技术性能的重要指标之一，本文将从中空纤维膜的定义、结构、制备方法及其影响因素等方面进行详细介绍。

一、中空纤维膜的定义和结构1. 中空纤维膜的定义中空纤维膜是由聚合物或无机材料制成的具有孔隙结构的管状材料，其内部为空心，外部为多孔壳层。

其孔径大小可以根据需要调节，通常在0.01-10微米之间。

2. 中空纤维膜的结构中空纤维膜由内向外分别包括孔径较小且密度较高的内层支撑层、孔径逐渐变大且密度逐渐降低的过滤层和孔径最大且密度最低的外层支撑层三部分组成。

其中，内层支撑层主要起支撑作用，外层支撑层则可以提高膜的机械强度和稳定性。

过滤层是中空纤维膜的主要功能区，其孔径大小和分布决定了膜的分离性能。

二、中空纤维膜的制备方法1. 溶液浸渍法该方法是将聚合物或无机材料溶解在有机溶剂中，形成溶液后通过浸渍、干燥、热处理等步骤制备中空纤维膜。

该方法适用于制备多种材料的中空纤维膜。

2. 相转移法该方法是将聚合物或无机材料在水相和有机相之间进行相转移反应，形成胶体后通过拉伸、烘干等步骤制备中空纤维膜。

该方法适用于制备高分子材料的中空纤维膜。

3. 空气喷射法该方法是利用高压气体将聚合物或无机材料喷射到旋转的收集器上，形成中空纤维膜。

该方法适用于制备较大孔径的中空纤维膜。

三、影响中空纤维膜通量的因素1. 膜材料中空纤维膜的材料种类和质量直接影响其通量。

一般来说，高分子材料的中空纤维膜通量较低，而无机材料的中空纤维膜通量较高。

2. 膜孔径中空纤维膜的孔径大小和分布也是影响其通量的重要因素。

一般来说，孔径越小、分布越均匀的中空纤维膜其通量越低。

3. 操作条件操作条件如进水流速、压力、温度等也会影响中空纤维膜的通量。

一般来说，进水流速越大、压力越高、温度越低，中空纤维膜的通量越高。

中空纤维膜工作原理
中空纤维膜是一种多孔的膜材，其工作原理基于分子扩散和压力驱动。

中空纤维膜的结构由内核（内孔）和壳层（外侧的膜层）组成，内孔用于传输流体，而壳层则将具有特定大小和形状的孔隙封装在内部。

在膜分离过程中，混合物通过施加压力从膜的外侧进入，然后通过分子扩散的方式进入内孔。

在内孔内部，物质的分子根据其分子大小和溶解性质的不同，可以通过壳层的孔隙进一步传递或被拦截下来。

这种分离过程是基于选择性透过膜的原理。

具体来说，当混合物通过中空纤维膜时，较小分子和溶质可以通过膜的孔隙，而较大的分子或具有较低的溶解性的物质则会被膜拦截下来，从而实现物质的分离。

此外，中空纤维膜还可以利用溶剂逐渐流出膜内孔，以增加溶质在内核中的浓缩。

这样，在连续的操作过程中，可以逐渐浓缩溶质，从而实现分离和浓缩物质的目的。

总之，中空纤维膜通过分子扩散和压力驱动的方式，利用其内核和壳层的结构特点实现物质的分离和浓缩。

中空纤维膜是一种具有微孔结构的薄膜材料，广泛应用于分离、过滤、脱水等领域。

制备中空纤维膜的方法主要包括干喷法、浸渍-凝固法和热敏凝聚法等。

以下是其中一个常见的方法——浸渍-凝固法的工艺流程：
1. 材料准备：首先准备所需的聚合物溶液，通常选择聚酰胺、聚醚硫醚、聚丙烯等具有较好溶解性和拉伸性的聚合物作为原料。

同时，还需要溶剂、添加剂等辅助材料。

2. 纺丝成型：将预先制备好的聚合物溶液通过纺丝装置拉丝，形成中空纤维结构。

在这一步中，可以通过不同的纺丝技术控制纤维的直径和孔隙结构。

3. 浸渍-凝固：将纺丝形成的中空纤维在混凝剂（通常是非溶剂）中进行浸渍，使得纤维内外的溶剂浓度差异导致聚合物凝固析出。

通过控制浸渍时间和混凝剂成分，可以调控中空纤维的孔隙结构和分布。

4. 固化处理：经过浸渍-凝固后的中空纤维需要进行固化处理，通常是通过烘干和热处理来使其机械强度和稳定性得到提高。

5. 收集与整理：将制备好的中空纤维膜进行收集和整理，通常是卷绕或者堆叠的方式，以便后续的加工和使用。

需要注意的是，在整个制备过程中，需要控制好各个环节的工艺参数，如纺丝速度、浸渍时间、固化温度等，以确保最终获得具有理想性能的中空纤维膜产品。

总的来说，浸渍-凝固法制备中空纤维膜工艺流程相对简单，操作容易掌握，适用于一些常见的聚合物材料，因此在实际生产中得到了广泛应用。

中空纤维膜是一种具有微孔结构的薄膜材料，其在氧气透过率方面具有重要的应用价值。

本文将从中空纤维膜的定义和特点出发，系统性地介绍中空纤维膜在氧气透过率方面的研究现状、影响因素和应用前景，以期对中空纤维膜氧气透过率的理解提供全面而深入的认识。

一、中空纤维膜的定义和特点中空纤维膜是一种由微孔结构组成的薄膜材料，其具有高比表面积、多孔性和高孔隙率等特点。

中空纤维膜通常由聚合物等材料制备而成，其微孔结构可以通过调控工艺参数和材料组成来实现对膜的性能进行调整，从而满足不同领域的需求。

由于其独特的结构特点，中空纤维膜被广泛应用于气体分离、膜蒸馏、膜反应器等领域。

二、中空纤维膜在氧气透过率方面的研究现状1. 实验研究：许多学者通过实验方法对中空纤维膜的氧气透过率进行了研究。

他们通过搭建不同类型的透气装置，测量不同条件下中空纤维膜的氧气透过率，并对其透过机理进行了深入探讨。

2. 模拟计算：一些研究者运用计算模拟手段，对中空纤维膜的微孔结构和表面性质进行建模和仿真，以期揭示其对氧气透过率的影响规律，并为进一步优化中空纤维膜的设计提供理论指导。

三、中空纤维膜氧气透过率的影响因素1. 膜材料：中空纤维膜的氧气透过率受制于其所采用的膜材料，包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮等。

不同的材料具有不同的孔隙结构和表面性质，因而对氧气透过率产生显著影响。

2. 膜结构：中空纤维膜的结构参数，如孔径、孔隙率、壁厚等，对其氧气透过率具有重要影响。

合理设计和调控中空纤维膜的结构参数，有助于提高其氧气透过率。

3. 操作条件：操作条件，如温度、压力、气体浓度等，对中空纤维膜的氧气透过率也有一定影响。

在实际应用中，需要充分考虑这些操作条件对膜性能的影响。

四、中空纤维膜在氧气透过率方面的应用前景中空纤维膜在氧气透过率方面具有广阔的应用前景。

首先，在医疗领域，中空纤维膜可以应用于人工肺、氧气供给系统等医疗设备中，提高氧气输送效率，改善患者生命体征。

其次，在工业领域，中空纤维膜可用于氧气制备、氧气纯化等领域，提高工业生产效率，降低能耗成本。

中空纤维膜的制备流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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聚四氟乙烯中空纤维膜的制备及其工艺的探究聚四氟乙烯中空纤维膜的制备及其工艺探究一、引言随着科技的不断发展，人们对于材料的性能要求越来越高，聚四氟乙烯中空纤维膜作为一种新型材料，具有优异的性能，如高强度、耐腐蚀、耐高温等，因此在很多领域都有着广泛的应用。

如何制备出高质量的聚四氟乙烯中空纤维膜，以及如何优化其生产工艺，仍然是目前研究的热点问题。

本文将从理论方面对聚四氟乙烯中空纤维膜的制备及其工艺进行探究，希望能为相关领域的研究提供一定的参考。

二、聚四氟乙烯中空纤维膜的制备1.1 原料的选择聚四氟乙烯中空纤维膜的主要原料是聚四氟乙烯树脂，其性能直接影响到膜的质量。

因此，选择合适的聚四氟乙烯树脂至关重要。

目前市场上主要有悬浮法和溶液法两种生产工艺生产聚四氟乙烯树脂，其中悬浮法生产的聚四氟乙烯树脂性能更为优越。

还需要添加一定量的稳定剂、分散剂、润滑剂等其他辅助材料，以保证膜的性能稳定。

1.2 熔融挤出法制备中空纤维膜熔融挤出法是一种常用的制备中空纤维膜的方法，其主要步骤如下：首先将聚四氟乙烯树脂与其他辅助材料混合均匀；然后将混合好的物料加热至熔融状态；接着通过挤出机将熔融物料挤出成薄膜；最后将挤出的薄膜冷却定型，即可得到聚四氟乙烯中空纤维膜。

1.3 水相共混法制备中空纤维膜水相共混法是另一种制备中空纤维膜的方法，其主要优点在于可以降低生产过程中的环境污染。

该方法的具体操作步骤如下：首先将聚四氟乙烯树脂与其他辅助材料混合均匀；然后将混合好的物料加入适量的水进行搅拌混合；接着通过挤出机将水相共混物挤出成薄膜；最后将挤出的薄膜冷却定型，即可得到聚四氟乙烯中空纤维膜。

三、聚四氟乙烯中空纤维膜的性能测试与优化2.1 力学性能测试力学性能是评估聚四氟乙烯中空纤维膜质量的重要指标之一。

常见的力学性能测试包括拉伸强度、断裂伸长率、抗拉强度等。

通过对不同批次的聚四氟乙烯中空纤维膜进行力学性能测试，可以了解其质量稳定性，为后续工艺优化提供依据。

tips法制中空纤维膜工艺流程制中空纤维膜是一种应用广泛的膜分离技术，可以广泛用于水处理、饮料加工、医药等领域。

下面是一个简要的法制中空纤维膜工艺流程，以供参考。

原料准备：首先，需要准备好法制中空纤维膜的原料，包括聚酯、聚醚、聚酰胺等高分子材料。

这些原料需要经过粉碎、干燥等处理，以获得合适的颗粒大小和湿度。

溶液配制：将原料颗粒与溶剂混合，形成高分子溶液。

溶液的配比和浓度会影响最终膜的性能，因此需要根据实际需求进行调整。

膜材料制备：将高分子溶液通过挤出机或浇注机，经过过滤、除泡、脱溶剂等工艺，制备成中空纤维膜。

在制备过程中，需要控制好挤出速度、温度、压力等参数，以保证膜材料的质量和一致性。

膜材料固化：将制备好的中空纤维膜进行固化处理，一般采用热空气或水浴等方法。

固化的目的是使膜材料中的溶剂蒸发，形成稳定的膜结构。

膜模坯制备：将固化后的中空纤维膜进行切割，形成膜模坯。

膜模坯的尺寸和形状可以根据具体应用要求进行设计。

膜模坯后处理：膜模坯需要进行后处理，包括洗涤、浸泡、烘干等工艺。

这些工艺的目的是去除残留的溶剂和杂质，使膜模坯达到预期的性能。

膜制备：将膜模坯装配到膜组件中，形成中空纤维膜。

膜组件的设计和制备需要考虑膜的通量、截留率、机械强度等因素。

膜组件测试：对制备好的中空纤维膜进行测试，包括通量、截留率、膜的机械性能等方面。

通过测试可以评估膜的性能是否符合预期要求。

膜组件应用：制备好的中空纤维膜组件可以应用于水处理、饮料加工、医药等领域。

在实际应用中，需要根据具体情况进行操作和维护，以确保膜的长期稳定性和效果。

以上是一个简要的法制中空纤维膜工艺流程，其中涵盖了原料准备、溶液配制、膜材料制备、膜材料固化、膜模坯制备、膜模坯后处理、膜制备、膜组件测试和膜组件应用等环节。

在实际生产中，还需要根据具体情况进行调整和改进，以满足不同领域的需求。