【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于中空纤维膜领域，尤其是涉及一种导电中空纤维膜及其制备方法和膜组件。
技术介绍
1、膜分离技术因为其兼具分离、浓缩、纯化等功能以及节能高效和环保的特点，被广泛应用于饮用水净化、工业用水处理、废水处理与回用、海水淡化等水处理领域，是解决水资源短缺和环境污染等问题的重要技术。但是传统膜分离技术仍存在着膜污染严重，导致分离效率下降等问题，不能有效发挥其性能。电化学技术因具备将污染物高效去除的能力而被广泛应用于水处理领域。将电化学技术与膜分离耦合，利用静电排斥、电化学氧化等作用，有望缓解膜分离技术应用过程中膜污染问题，是一种环境友好且极具实际应用潜力的新型膜分离技术。目前，构建导电膜方法通常在膜外层修饰具有导电材料（如聚吡咯、聚苯胺、碳纳米管等）以提高其导电性，但容易造成膜孔堵塞，导致产水通量显著下降。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种导电中空纤维膜及其制备方法和膜组件。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种导电中空纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤1是将功能单体加入至溶剂中，混合后得到功能单体溶液，向所述的功能单体溶液中加入乙烯基咪唑类离子液体，在加热的条件下搅拌均匀，得到改性液；
5、步骤2是将内衬支撑层浸入所述的改性液中，室温下进行孵育，然后将内衬支撑层转移至弱酸缓冲溶液中进行原位聚合，反应完成后进行清洗、干燥后得到导电内衬支撑层；
6、
7、所述的导电中空纤维膜制备原理主要在于：利用功能单体通过氧化剂（氯化铁或过硫酸铵）弱酸条件原位聚合沉积在内衬支撑层上形成一层导电聚合物，离子液体的掺入一方面作为绿色溶剂提高功能单体分散程度；另一方面，作为共聚单体与吡咯发生共聚，形成导电的交联结构，同时离子液体中离子进一步促进导电性。随后经过湿式纺丝技术，制备得到内衬导电的中空纤维膜。
8、进一步，所述的步骤1中的功能单体溶液中的功能单体为吡咯；所述的步骤1中的功能单体溶液的浓度为10-50g/l；所述的步骤1中的加热步骤的温度为10-50℃。
9、进一步，所述的步骤1中的乙烯基咪唑类离子液体为1-丁基-3-乙烯基咪唑氯、1-丁基-3-乙烯基咪唑或1-丁基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种；所述的乙烯基咪唑类离子液体与功能单体的质量比为1:1-5。
10、进一步，所述的步骤2中的孵育步骤的时间为30-60min。
11、进一步，所述的步骤2中的弱酸缓冲溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂的浓度为10-50g/l；所述的氧化剂为氯化铁和/或过硫酸铵；所述的步骤2中的原位聚合步骤的时间为30-60min。
12、进一步，所述的步骤3中的纺丝步骤采用的纺丝液为聚偏氟乙烯纺丝液，所述的纺丝液的进样泵速度为1-50rpm/min，绕丝辊牵引内衬速度为1-30m/min。
13、一种使用所述的制备方法制备得到的导电中空纤维膜。
14、一种使用所述的导电中空纤维膜构建的弱电场辅助膜组件，包括金属网和导电中空纤维膜丝束，所述的金属网与所述的导电中空纤维膜丝束外接直流电源形成的弱电场；其中，弱电场的阳极为金属网，阴极为导电中空纤维膜；所述的导电中空纤维膜丝束由若干的所述的导电中空纤维膜组成。
15、进一步，所述的金属网位于所述的导电中空纤维膜丝束的外侧；所述金属网的材质为钛或不锈钢。
16、进一步，所述的导电中空纤维膜丝束的底部为封闭结构；所述的导电中空纤维膜丝束的两端均设置有集水管件，位于上端部的集水管件上设有出水口。导电中空纤维膜丝束的底部使用环氧树脂进行封闭。
17、本专利技术以乙烯基咪唑类离子液体掺杂的导电聚合物为改性材料，对中空纤维膜丝内衬支撑层进行改性，通过湿法纺丝工艺制备导电中空纤维膜，并进行导电封装和组件化，构建能实现弱电场辅助与膜分离功能结合的膜组件，用于缓解水处理过程中的膜污染情况和强化污染物去除效率；该导电聚合物是由功能单体经氧化聚合形成共聚体共同沉积内衬支撑层，用于提高中空纤维膜导电性。
18、相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
19、本专利技术所述的导电中空纤维膜利用低成本、易获取、环境友好的功能单体通过一步简单氧化聚合反应，形成导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）原位沉积在内衬支撑层，使其具有导电性；离子液体掺入进一步促进聚合反应，形成吡咯与离子液体共聚体，在内衬支撑层表面形成稳定性的导电涂层，且改性对内衬支撑层的形貌、尺寸影响较小，能够很好的与现有湿式纺丝制膜工艺衔接。
20、本专利技术的导电中空纤维膜具有良好导电性和高产水通量，这是由于导电涂层修饰在具有大孔的内衬支撑层而不是外部膜表面，产水通量得到较好保持，突破导电性和渗透性间的“权衡效应”；另外，内部导电涂层不受外部水体中污染物干扰，能够保持长久导电稳定性。
21、本专利技术所述的导电中空纤维膜具有高导电性、高通量和高机械强度，利用其构建弱电场辅助的膜组件应用于水处理中，将极大缓解膜污染，减少膜清洗次数、延长膜使用寿命和提高分离去除效率。
22、利用本专利技术所述的导电中空纤维膜丝作为电极构建导电膜组件，通过外加直流电源形成弱电场，能够在膜表面发生污染物静电排斥与电氧化作用，显著缓解膜污染，减少膜清洗次数、延长膜使用寿命；该导电膜组件结构合理而紧凑，易于模块化组装，能够实现弱电场辅助作用下膜分离，适用于不同规格和不同水处理运行模式。
23、本专利技术所述的导电中空纤维膜的制备工艺简单，生产成本低，能够工业化大批量生产，适合各种水处理场景应用。
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1.一种导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤1中的功能单体溶液中的功能单体为吡咯；所述的步骤1中的功能单体溶液的浓度为10-50g/L；所述的步骤1中的加热步骤的温度为10-50℃。
3.根据权利要求2所述的导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤1中的乙烯基咪唑类离子液体为1-丁基-3-乙烯基咪唑氯、1-丁基-3-乙烯基咪唑或1-丁基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种；所述的乙烯基咪唑类离子液体与功能单体的质量比为1:1-5。
4.根据权利要求1所述的导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中的孵育步骤的时间为30-60min。
5.根据权利要求1所述的导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中的弱酸缓冲溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂的浓度为10-50g/L；所述的氧化剂为氯化铁和/或过硫酸铵；所述的步骤2中的原位聚合步骤的时间为30-60min。
6.根据权利要求1所述的导电中空纤维膜的制备方法，
7.一种使用权利要求1-6中任一项所述的制备方法制备得到的导电中空纤维膜。
8.一种使用权利要求7所述的导电中空纤维膜构建的弱电场辅助膜组件，其特征在于：包括金属网和导电中空纤维膜丝束，所述的金属网与所述的导电中空纤维膜丝束外接直流电源形成的弱电场；其中，弱电场的阳极为金属网，阴极为导电中空纤维膜；所述的导电中空纤维膜丝束由若干的权利要求7所述的导电中空纤维膜组成。
9.根据权利要求8所述的弱电场辅助膜组件，其特征在于：所述的金属网位于所述的导电中空纤维膜丝束的外侧；所述金属网的材质为钛或不锈钢。
10.根据权利要求8所述的弱电场辅助膜组件，其特征在于：所述的导电中空纤维膜丝束的底部为封闭结构；所述的导电中空纤维膜丝束的两端均设置有集水管件，位于上端部的集水管件上设有出水口。
...【技术特征摘要】
1.一种导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤1中的功能单体溶液中的功能单体为吡咯；所述的步骤1中的功能单体溶液的浓度为10-50g/l；所述的步骤1中的加热步骤的温度为10-50℃。
3.根据权利要求2所述的导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤1中的乙烯基咪唑类离子液体为1-丁基-3-乙烯基咪唑氯、1-丁基-3-乙烯基咪唑或1-丁基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种；所述的乙烯基咪唑类离子液体与功能单体的质量比为1:1-5。
4.根据权利要求1所述的导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中的孵育步骤的时间为30-60min。
5.根据权利要求1所述的导电中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中的弱酸缓冲溶液中含有氧化剂，所述的氧化剂的浓度为10-50g/l；所述的氧化剂为氯化铁和/或过硫酸铵；所述的步骤2中的原位聚合步骤的时间为30-60min。
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