CN100398187C - 中空纤维渗透汽化膜组件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中空纤维汽化膜组件的制备方法，包括：将中空纤维膜进行封头处理后，用保护模具将其包裹并卷起，一端预留出粘胶长度，装入膜组件壳中，将涂好脱模剂的模具旋在膜组件外壳上，然后将其安装在离心封头机上，将环氧树脂和固化剂以100∶30～100∶70的比例混合后，按粘结剂总量加入填充剂、交联剂，经加热、真空脱泡后将粘结剂倒入模具，进行离心浇注，完成后取下组件，静态放置固化12小时后脱模，再经2小时切去多余的粘结剂制成中空纤维膜组件。本发明针对渗透汽化膜的特点，对常规的用于微滤、超滤的组件封装方法进行了改进，改进了粘结剂的耐温以及耐有机溶剂的性能，并使用了一个保护模具，在封装过程中对膜的分离层起到保护作用。

Description

中空纤维渗透汽化膜组件的制备方法

技术领域

本发明涉及一种中空纤维渗透汽化膜组件的制备方法，具体是指一种使用保护模具和耐高温、耐有机溶剂封口胶的汽化膜组件。

背景技术

近年来，渗透汽化技术在有机物除水领域的工业化应用日趋完善，全世界已有上百家应用此技术的工厂，主要用于乙醇、异丙醇、丙酮、乙醚和乙酸等的脱水。但目前这些工业化应用全部采用平板式的渗透汽化膜组件。

相对于平板膜而言，中空纤维膜有更高的比表面积，因此在相同体积的组件中，中空纤维膜组件有更高的填充密度。而且，中空纤维膜是一种自支撑形式的膜，不需要其他的支撑材料。因为中空纤维膜的这些特点，中空纤维形式的膜组件已经广泛应用于微滤、超滤、反渗透和气体分离等膜过程。

中空纤维式膜组件的渗透汽化研究，目前主要集中在对渗透汽化膜的研究上，而对组件的研究报道比较少。中空纤维式膜组件的研究报道多来自于微滤、超滤、反渗透和气体分离等膜过程。

超滤、微滤中空纤维膜组件是采用孔过滤的原理实现分离，因此这种组件的封装不用考虑分离皮层的保护；而且操作大多为常温操作，所以对组件的耐温性能要求不高。

而渗透汽化的操作过程需要在一定的温度下实现分离，而且分离的体系大多为有机溶剂，因此粘结剂需要一定的耐温性和耐有机溶剂等性能。出于对封头切割加工方面的要求，粘结剂不仅要耐温，而且还要有一定的韧性以便于加工，所以需要研制粘结剂的配方和固化工艺。在众多的粘结剂里面，环氧树脂是比较理想的材料。

常规的程序升温封头装置，膜和封头位置同处于加温空间内，所以程序升温时中空纤维膜需要在高温下停留一段时间，而渗透汽化膜热处理也是物理交联的一种，所以程序升温会影响膜的分离性能。

渗透汽化本身渗透通量较低，从提高渗透通量的角度，分离层需要做的很薄，通常为几个μm，分离层起主要作用，分离层组装后的好坏直接影响分离选择性的好坏，而采用类示于超滤、微滤和气体分离的中空纤维膜组件的封装很容易导致膜分离层的破坏，导致中空纤维渗透汽化膜组件的渗漏。

中国专利00805715.X公开了一种粘附并固定中空纤维膜的用于中空纤维膜组件的铸封材料，其分子中具有多硫化物骨架的环氧树脂和至少包含芳族多元胺的固化剂的固化产物。

发明内容

本发明针对渗透汽化膜的特点，对常规的用于微滤、超滤的组件封装方法进行了改进，改进了粘结剂的耐温以及耐有机溶剂的性能，并使用了一个保护模具，在封装过程中对膜的分离层起到保护作用。

一种中空纤维汽化膜组件的制备方法，包括以下步骤：

1)将粘结剂均匀涂在组合好的中空纤维膜束的端面，待干燥之后再将整个中空纤维膜束端面打散；

2)用保护模具将中空纤维膜包住并卷起来，其中一端预留出粘胶长度；

3)将包住中空纤维膜的保护模具涂好脱模剂，旋在有机玻璃、常用塑料或者不锈钢材料的膜组件外壳中，保护模具的下端面要和膜组件外壳进口或者出口下端平齐，并且不能超过膜组件外壳进、出口下端；

4)将膜组件外露中空纤维膜的一端套上铸胶模具，安装在带浇注模具的离心封头机上，开启离心机试运转，并打开加热开关，使离心机预热至50℃后，关闭离心机开关；

5)将配制好的粘结剂预热至50℃，迅速用计量泵打入浇注模具中，开启离心机，先低速运转，后缓慢升速，30分钟后调整转速为200转/分钟，离心浇注0.5～1.5小时后，从离心机上取下组件，静态放置固化12小时后脱模，脱模后再经2小时切头；

6)将中空纤维膜的保护模具松开后缓慢取出，将多余的膜切断，用同样的方法对另一端进行封装，制得中空纤维渗透汽化膜组件。

所述的粘结剂的制备方法为：按照环氧树脂与复配型固化剂的重量比例在100∶30～100∶70称取原料，搅拌，以粘结剂的重量为100％计，加入重量百分比为0.5～10％的填充剂和重量百分比为0.01～1％的交联剂，搅拌混合均匀，10～30分钟后即可得。

所述的复配型固化剂为脂肪族胺固化剂和胺促进剂。

所述的脂肪族胺固化剂为乙二胺，二乙烯三胺或三乙烯四胺，这类固化剂粘度低，对潮气不敏感，适用期较长，并有较好的耐腐蚀性。

所述的胺促进剂为叔胺类固化剂，具有低粘度耐潮湿的特点，并有高光泽，良好的耐化学性和机械强度的特点。

所述的叔胺类固化剂为2、4、6三(二甲氨基甲基)苯酚或苄基二甲胺。

所述的脂肪族胺固化剂和胺促进剂的混合比例为1∶2～3∶2。

所述的填充剂为粘土、碳黑、三氧化二铁粉末的混合物。

所述的交联剂为有机锡交联剂。

本发明针对渗透汽化膜的特点，对常规的用于微滤、超滤的组件封装方法进行了改进，改进了粘结剂的耐温以及耐有机溶剂的性能，并使用了一个保护模具，在封装过程中对膜的分离层起到保护作用，组件具有较好的耐温性能和耐有机溶剂性能。

附图说明

图1为粘结剂配制及固化工艺说明图。

图2为中空纤维复合膜保护模具示意图，如图2所示，2为一种可卷的硬质材料，如纸板类，其一个表面上粘贴一层很薄的柔软材料1，例如聚酯类的海绵材料，用双面胶黏附在硬质材料表面。

图3为铸胶模具示意图，3为中空纤维膜，4为膜组件壳，5为粘结剂，6为铸胶模具，7为粘结剂进口。

具体实施方式

实施例1：

将乙二胺和2、4、6三(二甲氨基甲基)苯酚混合按5∶4的混合比例配制复配型固化剂，再将上海隅树化工科技有限公司生产的环氧树脂618(气泡少，固化效果好)与复配型固化剂以100∶30比例混合后，按粘结剂总量加入6％粘土，在40℃下加热15分钟，真空脱泡制得粘结剂。

将粘结剂均匀涂在组合好的中空纤维膜束的端面，30分钟之后再将整个中空纤维膜束端面打散；待中空纤维膜上的封头胶干燥后，用保护模具将中空纤维膜包住并卷起来，其中一端预留出粘胶长度。

取长为350mm，内径为45mm，壁厚为4mm的不锈钢管，在一端的内侧车螺纹(利于灌胶密封)，在另一侧加法兰，一个法兰片焊接在钢管上，另一片中间引出内径6mm，长12mm的钢管，的两个法兰片之间放置垫片。在不锈钢管两端距端口30mm处各开10mm大小的孔，并焊接上长度为20mm，内径为6mm的小不锈钢管，两根小钢管处于同一平面，方向相反。将包住中空纤维膜的保护模具涂好脱模剂，放入大钢管中，保护模具的下端面要和膜组件外壳的进口或者出口下端平齐，并且不能超过膜组件外壳进、出口下端。

将膜组件外露中空纤维膜的一端套上铸胶模具，安装在带浇注模具的离心封头机上，开启离心机试运转，并打开加热开关，使离心机预热至50℃后，关闭离心机开关。将配制好的粘结剂预热至50℃，迅速用计量泵打入浇注模具中，开启离心机，先低速运转，后缓慢升速，30分钟后调整转速为200转/分钟，离心浇注1小时后，从离心机上取下组件，在25℃下静态放置固化12小时后脱模，脱模后再经2小时切头。

灌胶后大钢管中车螺纹的一侧膜完全密封，带法兰的一侧将多余的粘结剂切掉后，中空纤维膜露出开口端。另一端用同样的方法进行封装，制得中空纤维渗透汽化膜组件。

实施例2：

将混合比例为5∶4的乙二胺和卞基二甲胺配制成复配型固化剂，再将上海隅树化工科技有限公司生产的环氧树脂618和复配型固化剂以100∶70比例混合后，按粘结剂总量加入1wt％粘土，在40℃下加热15分钟，真空脱泡后按实施例1所述相同方法制成中空纤维膜组件。

实施例3：

将乙二胺和2、4、6三(二甲氨基甲基)苯酚按5∶4混合配制成复配型固化剂，再将上海隅树化工科技有限公司生产的环氧树脂618和复配型固化剂以100∶50比例混合后，按粘结剂总量加入1wt％粘土，加入0.05wt％有机锡交联剂，在40℃下加热15分钟，真空脱泡后按实施例1所述相同方法制成中空纤维膜组件。

实施例4：

称取一定量上海隅树化工科技有限公司生产的环氧树脂618，按实施例1所述方法在60℃下进行固化粘结，固化8个小时，按实施例1所述相同方法用切割机切去多余的粘结剂制成中空纤维膜组件。

Claims (8)

1.一种中空纤维汽化膜组件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将粘结剂均匀涂在组合好的中空纤维膜束的端面，待干燥之后再将整个中空纤维膜束端面打散，所述的粘结剂的制备方法为：按照环氧树脂与复配型固化剂的重量比例在100∶30～100∶70称取原料，搅拌，以粘结剂的重量为100％计，加入重量百分比为0.5～10％的填充剂和重量百分比为0.01～1％的交联剂，搅拌混合均匀，10～30分钟后即可；

2)用保护模具将中空纤维膜包住并卷起来，其中一端预留出粘胶长度；

3)将包住中空纤维膜的保护模具涂好脱模剂，旋在有机玻璃、常用塑料或者不锈钢材料的膜组件外壳中，保护模具的下端面要和膜组件外壳的进口或者出口下端平齐，并且不能超过膜组件外壳进、出口的下端；

4)将膜组件外露中空纤维膜的一端套上铸胶模具，安装在带浇注模具的离心封头机上，开启离心机试运转，并打开加热开关，使离心机预热至50℃后，关闭离心机开关；

5)将配制好的粘结剂预热至50℃，迅速用计量泵打入浇注模具中，开启离心机，先低速运转，后缓慢升速，30分钟后调整转速为200转/分钟，离心浇注0.5～1.5小时后，从离心机上取下组件，静态放置固化12小时后脱模，脱模后再经2小时切头；

6)将中空纤维膜的保护模具松开后缓慢取出，将多余的膜切断，重复上述方法对另一端进行封装，制得中空纤维渗透汽化膜组件。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的复配型固化剂为脂肪族胺固化剂和胺促进剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的脂肪族胺固化剂为乙二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的胺促进剂为叔胺类固化剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的叔胺类固化剂为2、4、6三(二甲氨基甲基)苯酚或苄基二甲胺。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的脂肪族胺固化剂和胺促进剂的混合比例为1∶2～3∶2。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的填充剂为粘土、碳黑、三氧化二铁粉末的混合物。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的交联剂为有机锡交联剂。

Images