CN102198372A

CN102198372A - 一种分离膜及其制备方法

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Publication number: CN102198372A
Application number: CN2010101319317A
Authority: CN
Inventors: 吕晓龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2011-09-28

Abstract

本发明提供一种新型结构的分离膜及其制备方法。分离膜形状为有中空孔的条状分离膜，每片条状膜中的中空孔至少有一排平行排布，数量为2～100个，中空孔内径为0.1～3mm。膜材料中可以埋有增强筋线。中空孔可以为多层，层数可以为1～20。本发明新型结构的优点是：类似中空纤维膜的自支撑结构，无须平板膜的无纺布等支撑体，因而可以采用反洗方式，并且，膜组件装填密度大于平板膜。

Description

一种分离膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型形状结构的分离膜及其制备方法。

背景技术

目前，分离膜按其形状分，有平板膜、管式膜和中空纤维膜。管式膜组件分为内管式和外管式，在膜制备时，将膜材料涂覆在支撑管的外周或内周壁上，管式膜组件装填密度低，设备体积庞大。平板膜组件分为板框式和卷式，由于膜材料自身强度问题，在膜基材中都必须有支撑体，在膜制备时，将膜材料涂覆在无纺布等基体支撑材料上。中空纤维膜组件在单位体积内的膜装填密度最大，在强度方面属于自支撑材料，因此中空纤维膜在使用中的最大问题是膜丝强度问题。如在污水处理方面的膜生物反应器中，使用平板膜时，装填密度低，并且不能采取反向清洗方式，使用中空纤维膜时，虽然设备体积小，造价低，但易发生膜丝根部破损、膜丝缠绕导致的局部受力破损和膜丝积泥板结现象。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明结合平板膜与中空纤维膜的优点，设计一种新型结构的膜形状及其制备方法。

本发明提供一种分离膜，其特征在于：分离膜为有中空孔的条状分离膜，每片条状膜中至少有一排平行排布的中空孔。每排中空孔的数量为2～100个，中空孔内径为0.1～3mm。

膜材料中埋有增强筋线。

条状膜的中空孔可为多层，层数为1～20。

条状膜外形为平直状。

条状膜外形为圆弧状。

分离膜材料包括：聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、或聚丙烯腈等

本发明膜的形状为有中空孔的条状分离膜，膜的断面截面积较大，因而可以解决中空纤维膜丝根部摆动造成的破损、膜丝细因而易发生缠绕导致的局部受力破损等问题，防止中空纤维膜丝的积泥板结现象，可以采用中空纤维膜常用的空气清洗和反洗方式。与圆形的七孔膜或四孔膜相比，膜的外表面接触面积更大。

本发明新型结构的优点是：

1、类似中空纤维膜的自支撑结构，无须平板膜的无纺布等支撑体，因而可以采用反洗方式，并且，膜组件装填密度大于平板膜。

2、可以制备内压式和外压式条状膜。

3、膜的断面面积大，抗拉强力大于中空纤维膜。

4、在制备膜组件时，条状膜片有一定刚度，膜片之间容易均匀排布，克服了由于中空纤维膜丝细导致的容易膜丝缠绕问题，同时，有利于在使用时，使气体和液体在膜片周围均匀分布，克服中空纤维膜丝在使用中的膜丝粘连积泥问题。

5、可以采用溶液相转移方法和熔融挤出方法等常规制膜方法，制备容易。

6、可以在膜片中埋置筋线，类似钢筋水泥预制板原理，进一步增加分离膜的机械强度。

7、条状物体表面积大于圆形，增加过滤面积。

附图说明

图1为本发明条状分离膜断面结构示意图；

图2为本发明带有加筋的增强型条状分离膜断面结构示意图；

图3为本发明带有多层中空孔的条状分离膜断面结构示意图；

图4为本发明条状膜的制膜喷口制膜液出口结构示意图，直接挤出片状成膜物料；

图5为本发明条状膜的制膜喷口制膜液出口结构示意图。圆环形制膜喷口挤出圆柱状成膜物料后，再使圆柱状成膜物料溶合或熔合，形成条片状。

具体实施方式

根据本发明新型结构的膜形状，分离膜形状为有中空孔的条状分离膜。每片条状膜中，至少有一排平行排布的中空孔，每排中空孔数量为2～100个，中空孔内径为0.1～3mm。膜材料中可以埋有增强筋线。中空孔可以为多层，层数可以为1～20。

根据本发明的制备方法，采用类似中空纤维纺丝机的设备来制备有中空孔的条状分离膜，将纺丝喷头改为带有插入管的专用制膜喷口。根据需要的中空孔平行排布数量、层数和增强筋线，加工专用的制膜喷口。将成膜材料从制膜喷口挤出，定型，制备出有中空孔的条状分离膜。

条状膜成形方法：可以从条状制膜喷口直接挤出片状成膜物料，也可以从类似中空纤维膜的圆环形制膜喷口挤出圆柱状成膜物料后，再使圆柱状成膜物料溶合或熔合，形成条片状。

本发明适用的分离膜材料包括：成膜材料可以为常用的聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、聚丙烯腈等。

本发明的成膜机理是：可以采用溶液相转移方法、热致相转移方法、熔

融挤出方法等常用中空纤维膜的成膜机理。

图1为条状分离膜断面结构示意图，成膜材料2内形成有中空孔部分1。每片条状膜中至少有一排平行排布的中空孔，每排中空孔数量为2～100个，中空孔内径为0.1～3mm。条状膜外形可以为平直状(如图1上半部分)或圆弧状(如图1下半部分)，圆弧状可以增加膜片的外表面接触面积。

图2为带有加筋的增强型条状分离膜断面结构示意图，成膜材料2内设置加强筋3，加强筋线可以为纵向连续不间断的线状物，直径可以为0.01～3mm，筋线材料可以为尼龙、涤纶、丙纶、聚酰亚胺、芳香聚酰胺、聚乙烯等化纤长丝或短纤维，线密度为50～500dtex/10～500f；也可以是上述化纤的加捻纱线；也可以是上述加捻纱线的机织或针织的编织绳；还可以是上述纤维材料制成的缝纫线，规格20～100S/2～4合股。还可以是棉线绳或碳纤维、玻璃纤维等无机纤维或其编织绳，还可以是尼龙、聚偏氟乙烯等材料制成的鱼线等实心材料。还可以是纵向连续的网格线，网格纵向尺寸为0.1～20mm，网格横向尺寸为1～20mm。其中优选材料为涤纶纤维和聚偏氟乙烯，优选纤维形式为缝纫线和鱼线。提高筋线与膜材料的粘接强度，可以提高筋线与膜材料的抗剥离性。

图3为带有多层中空孔的条状分离膜断面结构示意图。中空孔可以为多层，层数可以为1～20。中空孔间可以埋有增强筋线。

实施例1：将二甲基乙酰胺(韩国三星，工业一级纯，下同)63wt％、聚偏氟乙烯树脂(Solef 6010，下同)21wt％、聚乙二醇5wt％、丙二醇11wt％，在100℃下搅拌溶解均匀，脱泡。采用现有技术中常规的溶液相转移纺丝方法，通过端面出口结构如图4的制膜喷口挤出成膜。预置加强筋线为聚偏氟乙烯实心线，直径为0.4mm，数量为4个。中空孔插入管外径为0.9mm，平行插入管数量为5个。制膜液流道6宽度为0.5mm。凝固浴中凝固剂为水，中空孔芯液为水，膜条牵引速度为32m/min。得到聚偏氟乙烯中空纤维条状膜，中空孔内径0.60mm，条状膜厚度1.1mm，宽度4.4mm，中空孔内压破裂压力0.42MPa，外压压扁压力0.25MPa。条状膜纵向拉断力30kg。外压纯水初始透过通量970L/m²·h@0.1MPa 20℃，膜分离孔径0.10μm。

图4为条状膜的制膜喷口制膜液出口结构示意图，不锈钢喷口组合件4内设中空孔插入管5以及预置加强筋线3，中空孔插入管5外侧形成制膜液流道6，制膜液从条状制膜喷口的流道6直接挤出，形成片状成膜物料。

实施例2：将2公斤聚偏氟乙烯树脂、3.5公斤邻苯二甲酸二乙酯，在双螺杆挤出机上，230℃混合、挤出，通过端面出口结构如图5的制膜喷口挤出成膜。中空孔插入管外径为1.9mm，平行插入管数量为19个，分为两排。制膜液流道6宽度为0.5mm。膜条经过200mm空气行程后进入水中冷却，中空孔芯部通入压缩空气，膜条牵引速度为18m/min。得到聚偏氟乙烯中空纤维条状膜，中空孔内径0.80mm，条状膜厚度2.4mm，宽度12mm，中空孔内压破裂压力0.62MPa。条状膜纵向拉断力15kg。内压纯水透过速度740L/m²·h@0.1MPa 20℃，膜分离孔径0.10μm，孔隙率72％。

图5为条状膜的制膜喷口制膜液出口结构示意图，不锈钢喷口组合件4内设中空孔插入管5以及预置加强筋线3，中空孔插入管5外侧形成制膜液流道6，制膜液从类似中空纤维膜的圆环形制膜喷口挤出圆柱状成膜物料后，在完全固化成形前，再使圆柱状成膜物料相邻接触，溶合或熔合，形成条片状成膜物料。

Claims

1.一种分离膜，其特征在于：分离膜为有中空孔的条状分离膜，每片条状膜中至少有一排平行排布的中空孔。

2.根据权利要求1所述的分离膜，其特征在于：每排中空孔的数量为2～100个，中空孔内径为0.1～3mm。

3.根据权利要求1所述的分离膜，其特征在于：膜材料中埋有增强筋线。

4.根据权利要求1所述的分离膜，其特征在于：条状膜的中空孔可为多层，层数为1～20。

5.一种根据权利要求1所述的分离膜的制备方法，其特征在于，将成膜材料从带有插入管的制膜喷口挤出，成形，制备出有中空孔的条状分离膜。

6.根据权利要求5所述的分离膜的制备方法，其特征在于：

从条状制膜喷口的流道直接挤出片状成膜物料，形成条片状膜物料。

7.根据权利要求5所述的分离膜的制备方法，其特征在于：

从类似中空纤维膜的圆环形制膜喷口挤出圆柱状成膜物料后，再使圆柱状成膜物料溶合或熔合，形成条片状膜物料。