提供了一種用于真空膜蒸餾的中空纖維膜，所述中空纖維膜的最大拉伸強度≥3.5MPa并且液體進入壓力(LEP)≥3.0巴，其中，所述中空纖維膜是單層中空纖維膜，所述單層中空纖維膜包括壁和橫截面，所述壁的厚度≤150μm，所述橫截面包括兩個開孔層和位于所述兩個開孔層之間的大孔層，所述開孔層具有互連的孔的陣列。所述中空纖維具有提高的機械強度和真空膜蒸餾通量。

技術領域

本發明涉及中空纖維膜，尤其涉及用于真空膜蒸餾的中空纖維膜。

背景技術

水短缺和淡水不足是重要的全球性問題，尤其是在偏僻和干旱的地區。隨著快速的人口增長、嚴重的水污染和氣候變化，這種情形更加惡化。由于地球上約97％的水是海水，提供淡水(例如通過脫鹽)有著巨大的潛力。

多級閃蒸(MSF)和海水反滲透(SWRO)是脫鹽工廠中使用的普遍方法。然而，這些方法消耗大量的能量并且依賴于礦物燃料。因此，需要用更少的能量并且以更低成本生產淡水的改良的脫鹽方法。這樣的方法的一個示例是膜蒸餾(MD)，膜蒸餾具有：溫和的操作條件；理論上100％無鹽；與低等級熱源和再生能源相關聯的能力；以及對于小規模和小眾應用的靈活性。

具體地，MD是基于汽液平衡的熱動力過程。MD過程的驅動力是進料側和滲透側之間的分壓差。MD的一個示例是真空膜蒸餾(VMD)，真空膜蒸餾的優點是具有更高的膜通量和更好的熱效率。由于VMD中施加的真空，水蒸汽被立即吸引至滲透側。這不僅加強了蒸汽運輸，而且有效地減少了傳質邊界層。同時，由于膜孔是真空的，膜的傳熱系數達到最低。與其他MD方法相比，所有這些效果均有助于在VMD中獲得更高的通量和更好的熱效率。

在MD中使用的膜對確定MD過程的效率起到重要的作用。微孔聚偏二氟乙烯(PVDF)膜已經被廣泛地采用于MD應用中。對于MD應用，已經開發了具有高MD滲透通量的各種高性能PVDF中空纖維膜。然而，由于這些中空纖維膜的機械強度差并且液體進入壓力(LiquidEntry Pressure，LEP)值低，這些中空纖維膜不適用于實際的MD應用。缺乏專門為MD過程設計的合適的膜已經限制了其在脫鹽中的應用。

因此需要一種用于MD過程的改良的膜。

發明內容

本發明致力于解決這些問題，和/或致力于提供一種改良的中空纖維膜。

概括地說，本發明涉及尤其適用于膜蒸餾過程(例如但不限于真空膜蒸餾)的中空纖維膜。本發明的中空纖維膜具有良好的機械強度、抗潤濕性和LEP，并且還表現出期望的膜蒸餾通量。

根據第一方面，本發明提供一種用于真空膜蒸餾的中空纖維膜，所述中空纖維膜的最大拉伸強度≥3.5MPa并且液體進入壓力(LEP)≥3.0巴，其中，所述中空纖維膜是單層中空纖維膜，所述單層中空纖維膜包括壁和橫截面，所述壁的厚度≤150μm，所述橫截面包括兩個開孔層(open cell layer)和位于所述兩個開孔層之間的大孔層(macrovoidlayer)，所述開孔層具有互連的孔的陣列。

所述中空纖維膜可以包括在其外側上的外表面和在其內側上并且面向其內腔的內表面。所述中空纖維膜可以在其內表面上和/或在其外表面上具有連續的表層，其中在所述內表面的表層中和/或在所述外表面的表層中可以形成有孔。

所述中空纖維膜可以具有適宜的孔隙度。例如，所述中空纖維膜的孔隙度可以≥60％。具體地，所述中空纖維膜的孔隙度可以≥70％。

所述中空纖維膜還具有期望的真空滲透通量。根據具體的方面，所述中空纖維膜以60℃海水進料的真空滲透通量≥8kg/m²h。

所述中空纖維膜可以具有實質上圓形的橫截面。