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纤维增强型中空纤维膜研究成果综述

增强型中空纤维膜的研究是随着膜生物反应器技术发展起来的，下面是小

编搜集的一篇关于纤维增强型中空纤维膜研究成果探讨的，供大家阅读查看。

MBR是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的高效新型水处理技术。

由于具有优质、稳定的出水水质，紧凑的结构，简单的操作以及摆动摩擦带来

的膜自清洁作用等特点，已在水处理领域表现出强大优势[1-3].但其对作为核

心分离材料的中空纤维膜要求苛刻，不仅要具有优良的分离性能，而且还要能

承受MBR运行的恶劣环境以及分离体系运行和反洗过程中因流体(液体或气体)

产生的各种脉动或冲击作用。采用传统的溶液相转化法制备的单质中空纤维膜

具有工艺成熟，膜分离精度高(平均孔径小且分布窄)等特点，但其力学性能

差，在实际使用过程中膜丝经受长时间高压水流的脉动或冲击扰动，高速水流

甚至气流以及频繁的清洗均对膜丝产生较大的损伤，断丝已成为中空纤维膜使

用过程中的常见现象[4].这种缺点不但影响设备运行中出水水质的稳定性，而

且会增加工程运营的成本，成为制约MBR技术发展的因素之一。采用传统的溶

液相转化法制备的单质中空纤维膜已不能满足MBR技术的发展需求，因此，研

究与开发适应于苛刻环境下高强度聚合物中空纤维液体分离膜具有重要意义。

目前，提高中空纤维膜的力学性能主要通过复合法制备增强型中空纤维

膜，即通过增强体增强法提高中空纤维膜力学强度。根据增强体形态，增强型

中空纤维膜可分为纤维增强型中空纤维膜和多孔基膜增强型中空纤维膜，其中

纤维增强型中空纤维膜又可分为连续纤维增强型中空纤维膜和编织管增强型中

空纤维膜[4-6].

1连续纤维增强型中空纤维膜

连续纤维增强型中空纤维膜是通过中空纤维喷丝组件的设计，将连续纤维

束与成膜聚合物溶液同时挤出，进入凝固浴后聚合物溶液固化，在中空纤维膜

成形过程中将连续纤维束固定在中空纤维膜内部[7-8]而制得的。连续纤维增强

型中空纤维膜的制备是借助溶液相转化法实现的，其纺丝工艺流程如图1所

示。制备过程以干-湿法纺丝流程为基础，通过改造喷丝头结构，将连续纤维束

与成膜聚合物溶液同时挤出，进入凝固浴时聚合物溶液中溶剂与凝固浴中非溶

剂发生双扩散作用，聚合物细流在芯液和外凝固浴共同作用下固化成膜，同时

将纤维束固定在膜壁内部。在成膜过程中，聚合物溶液处于热力学不稳定状

态，继而发生液-液相分离或固-液相分离，聚合物富相固化成膜，聚合物贫相

溶出成孔。

所得连续纤维增强型中空纤维膜断面形貌如图2所示[9],中空纤维膜断面

为非对称结构，纤维束固定在膜壁内部。

连续纤维增强型中空纤维膜制备过程中除了要考虑干-湿法纺丝的影响因

素，如喷丝头几何尺寸、铸膜液黏度、铸膜液挤出速度、芯液组成及温度、空