CN103143266B - 一种带螺旋加强筋的中空纤维膜制备方法及喷丝头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带加螺旋强筋的中空纤维膜制备方法及喷丝头，其过程是采用了可旋转的喷丝头，且由于喷丝头膜液通道内壁沿轴向方向设置有截面为半圆形的凹槽，通过15-25%聚合物、70～75%的溶剂、2～10%的成孔剂、0.1～0.5%的增韧改性剂混合，30～70℃下充分搅拌，脱泡得到铸膜液，铸膜液与内凝胶液同时通过旋转的喷丝头下模及底板的通孔时，在内外凝胶液的作用下形成的中空纤维膜的膜外壁上可以形成加强筋，可以根据半圆形槽的数量控制加强筋的条数，也可以通过电机旋转的快慢控制加强筋的螺距，该方法及所采用的喷丝头可以明显提高中空纤维膜的机械强度。

Description

一种带螺旋加强筋的中空纤维膜制备方法及喷丝头

技术领域

本发明涉及一种中空纤维膜制备方法，具体涉及一种带螺旋加强筋的中空纤维膜制备方法及喷丝头。

背景技术

膜蒸馏技术(MD)是一种采用疏水微孔膜，以膜两侧的蒸汽压力差为驱动力的膜分离过程。MD技术以其分离纯化效率高、不污染环境、便于与其他净化处理过程耦合与集成等特点，在高盐度，高浓度污染物的工业废水，以及高价值金属、有机组分的回收利用方面展示出巨大的应用前景。

目前，科研人员在膜蒸馏用膜的制备、膜组件的优化设计、传质传热的机理及数学模型的建立等方面进行了详细深入的研究，取得了较大的进展。但MD技术目前并未得到真正推广应用，主要原因为：1）缺乏商业化的高通量、高强度及疏水膜；2）膜组件放大后由于组件沟流效应的存在，导致膜通量下降明显，组件的优化设计待加强。3）浓缩过程膜垢的存在、不可避免的膜润湿现象、疏水膜粘附现象及其在线膜清洗及膜性能修复导致MD过程的长期稳定运行成为一亟待解决的课题。三种影响MD技术进步的因素中，MD用膜的开发是关键，且三者相互关联。

同其他膜过程类似，膜的壁厚等结构参数对MD传质过程有重要的影响。为降低膜传质阻力、提高膜的疏水性与机械强度，研究者主要通过铸膜液配方、纺丝工艺参数的选择，从孔径分布、空隙率、壁厚/皮层的控制、单皮层结构调控等方面着手进行膜的优化。但膜壁厚降低与通量提高并不成正比。一方面，壁厚降低可降低膜的传质阻力，从而提高通量，但另一方面，膜壁厚降低，热传导加剧，造成高热损耗和低跨膜温差，进而导致膜通量下降。另外，为获得高通量而片面降低膜壁厚，极易造成膜成品率及膜丝机械强度下降，而且在实际运行过程中易造成瘪丝、断丝现象，严重影响膜使用寿命。为了提高膜的疏水性和膜强度，一些研究者通过凝胶过程控制、无机/聚合物颗粒（CaCO3、TiO2、PTFE等）的共混、膜功能化改性等方法和手段来实现。

为提高膜的传质效率，目前对于膜蒸馏组件的优化设计重点在于如何促进膜面附近紊流的产生，降低极化现象。这样的设计趋向，导引了膜组设计的开发方向往曲面式、螺旋式或缠绕式的构造发展，较多的研究者采用在组件流道内置折流板、螺旋器、格网等急湍构件来改变流态，提高膜表面流速，产生涡流。急湍构件的设计总体引发了许多复杂流体力学问题。在大型组件设计中不宜采用，而且因为构件的引入，造成压损变大，机械能损耗上升。

由此可见，膜蒸馏用膜的制备应该突破传统制膜思路，综合考量制膜工艺与膜蒸馏组件优化设计。既要提高中空纤维膜的强度，又要提高膜丝及组件通量，所纺中空纤维膜应该具备高强度、高通量、抗污性能，同时要适合膜蒸馏过程独特的清洗、干燥步骤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供带螺旋加强筋的中空纤维膜的制备方法及所使用的旋转喷丝头，克服了现有膜研制技术中为提高膜通量，通过降低膜壁的厚度，从而导致膜丝机械强度下降的问题，且在实际运行过程中薄壁膜丝易造成瘪丝、断丝现象，严重影响膜使用寿命的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种带加强筋的中空纤维膜制备方法，包括以下步骤，

步骤1：铸膜液制备，将15～25%（重量百分比）的聚合物、70～75%的溶剂、2～10%的成孔剂、0.1～0.5%的增韧改性剂混合，各组分之和为百分之百；混合液在30～70℃下充分搅拌，脱泡后，得到铸膜液；

步骤2：纺丝成膜，将步骤1制得的铸膜液通入喷丝头的铸膜液通道，铸膜液与所述铸膜液通道内中心管的内凝胶液同时挤出后注入外凝胶介质中固化成膜，其中，铸膜液与内凝胶液同时通过的喷丝头呈旋转状态，且铸膜液通道的圆形内壁上沿轴向方向设置有截面为半圆形的凹槽；

步骤3：膜丝卷绕，从旋转的喷丝头出来的铸膜液在内部凝胶液与外部凝胶液的作用下形成初生态中空纤维膜，所述初生态中空纤维膜在膜丝卷绕机的牵引作用下使膜丝在外部凝胶液中停留一定时间，最后在卷绕机的绕丝轮上卷绕成束；其中，膜丝在外部凝胶液中停留4至10秒，可以使铸膜液充分发生分相作用；

后处理：将绕丝轮上中空纤维膜取下，在30～80℃水中进行浸泡淬火，消除膜丝应力。

其中喷丝头下模可以以0.2-1m/min速度恒速旋转，在绕丝轮的牵引下，形成螺旋状加强筋。

本发明的有益效果是：由于喷丝头，当铸膜液通过喷丝头的喷丝头铸膜液通道及所述铸膜液通道内中心管内的内凝胶液同时挤出后注入外凝胶介质中固化成膜，由于喷丝头处于旋转状态，且喷丝头铸膜液通道内壁上沿轴向方向设置有截面为半圆形的凹槽，在内外凝胶液的作用下成膜即可以制得的中空纤维膜外壁具有螺旋形加强筋的中空纤维膜结构，提高纤维膜的机械强度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤1所述混合液充分搅拌12～36小时，且搅拌后在0.1～0.4MPa的压力下通过200～400目过滤器压入脱气釜，经过滤、静置或真空脱泡24～36小时。

采用上述进一步方案的有益效果是：制备的铸膜液更加均匀容易成膜。

进一步，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚砜中的一种或任意几种。

进一步，所述溶剂为二甲基乙酰胺或/和二甲基甲酰胺。

进一步，所述成孔剂为氯化锂、丙酮、聚乙二醇或水。

进一步，所述增韧改性剂为邻苯二甲酸二甲酯、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或纳米二氧化钛。

本发明还提供一种制备带加强筋中空纤维膜用喷丝头，所述喷丝头包括喷丝头上模、喷丝头下模、喷丝底板及驱动电机，

所述喷丝头上模固定在设备上，所述喷丝头上模上设有芯液管道及上模铸膜液通道，所述芯液管道一端为芯液体接口，另一端连通芯针，芯针内为内凝胶液通道；所述上模铸膜液通道一端与铸膜液脱气罐连通；

所述喷丝头下模上设有下模铸膜液通道入口、下模铸膜液通道及下模铸膜液通道出口，所述下模铸膜液通道入口与所述上模铸膜液通道另一端连通；所述芯针位于所述下模铸膜液通道内且与所述下模铸膜液通道同轴心，所述芯针下端为内凝胶液出口，所述内凝胶液出口与所述下模铸膜液通道出口平齐；

所述喷丝底板与所述喷丝头上模底端固定，所述喷丝底板上设置有通孔，所述通孔位置与所述芯针及所述下模铸膜液通道同轴心，其下端为铸膜液出口，所述内凝胶液与铸膜液同时通过所述通孔；所述喷丝头下模铸膜液通道的内壁沿轴向方向设有截面为半圆形的凹槽；所述驱动电机固定在电机座上，所述电机座固定在所述喷丝头上模一侧，所述驱动电机的电机轴上设有电机轴输出齿轮，所述电机轴输出齿轮与所述喷丝头下模上的齿盘相互啮合，带动所述喷丝头下模旋转。

本发明的有益效果是：在将所述喷丝头的下模及喷丝底板构成下模总成，喷丝板下模通过电机输出轴驱动旋转，喷丝头上模、喷丝头下模及喷丝底板之间的密封性靠喷丝底板上均布的弹性螺钉来调节。当芯针内的内凝胶液与铸膜液同时通过旋转的喷丝头下模时，由于喷丝头下模铸膜液通道内壁沿轴向方向设置有截面为半圆形的凹槽，在内、外凝胶液的作用下形成的中空纤维膜的膜外壁上可以形成螺旋体形加强筋，且加强筋的螺距可以通过电机旋转的快慢控制，螺旋加强筋可以提高中空纤维膜的机械强度。

进一步，所述下模铸膜液通道入口的截面呈V字型。

进一步，所述截面为半圆形的凹槽为二至五个，均匀分布在所述喷丝头下模铸膜液通道内壁。所述半圆形槽为二个，即设置在铸膜液环形出口直径的两端，为三个，即之间的夹角为120度。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以根据需要设置半圆形槽的数量进而可以控制中空纤维膜上加强筋的数量，提高纤维膜的机械强度。

进一步，所述喷丝头上模的截面为倒L型，所述喷丝底板与喷丝头上模L型的一端通过弹性螺丝固定；所述喷丝底板与喷丝头下模之间通过弹性螺钉紧固，用于调节保证端面密封性。

本发明制备的带有螺旋体的中空纤维膜生产方法与传统的直线型中空纤维膜生产方法具有以下的优势：

（1）利用异型旋转式喷丝头设计，使中空纤维膜在成膜过程中形成螺旋形加强筋，增加膜丝抗压、抗拉伸强度。采用物理方法形成的加强筋的增强效果明显优于其它化学改性等方法，同时也克服了采用增强纤维法的膜与纤维易脱离的缺点。

（2）利用可旋转喷丝头形成的螺旋状加强筋，在实际运行过程中，改变了膜面流体流态，增加了膜面流体湍流度，利于膜面的传质传热效率的提高。螺旋状中空膜可以克服传统组件的沟流效应，防止因传统组件在流道内增加格网、绕流体等急湍构件而导致的膜丝装填工序复杂及膜丝易损伤的缺点。

（3）螺旋状中空膜丝的设计使膜内外表面流体产生涡旋，形成二次流，有效降低膜面温度与浓度极化现象，降低膜污染。

（4）中空纤维膜螺旋加强筋的存在，有利于克服膜丝清洗干燥过程中膜的粘附现象，利于膜的长周期稳定运行，利于快速干燥，提高膜的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种制备带加强筋的中空纤维膜制备方法工艺流程图；

图2为一种制备带加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头俯视图；

图3为图2A-A方向结构示意图；

图4为一种制备带加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头中第一种喷丝底板实施例示意图；

图5为一种制备带加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头中第二种喷丝底板实施例示意图；

图6为一种制备带加强筋的中空纤维膜制备方法采用第一种喷丝底板制备的中空纤维膜结构示意图；

图7为一种制备带加强筋的中空纤维膜制备方法采用第二种喷丝底板制备的中空纤维膜结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、搅拌罐，2、脱气罐，3、芯液罐，4、控温加热装置，5、喷丝头，6、卷绕轮，5-1、电机输出齿轮，5-2、芯液管接头，5-3、喷丝头上模，5-4、芯针，5-5、电机座，5-6、驱动电机，5-7、喷丝底板，5-8、通孔，5-9、喷丝头下模，5-10、下模铸膜液通道入口，5-11、下模铸膜液通道，5-12、芯液管道，5-13、截面为半圆形的凹槽，5-14、弹性螺丝，5-15、弹性螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示本发明还提供一种带加强筋的中空纤维膜制备方法工艺流程示意图，包括以下步骤：

铸膜液制备，将18%（重量百分比）的聚偏氟乙烯、75%的二甲基乙酰胺、5.5%的氯化锂、1%水、0.5%的邻苯二甲酸二丁酯加入搅拌罐中混合充分搅拌，设定温度为50℃，搅拌24小时，得到铸膜液；将铸膜液通过0.3Mpa的氮气压力从搅拌罐经过200目过滤器滤后转移至脱气罐维持在50℃左右，静置脱气脱泡24小时；配制凝胶浴溶液，控制浴液面高度，并加热到30℃；控制芯液罐和脱气罐的压力均恒为0.3Mpa。

步骤2：纺丝成膜，安装上述方案中所述喷丝头，并排掉管内残留气泡；启动纺丝计量泵，设定吐丝速率与卷绕速率；迅速开启芯液管内的芯液，待稳定后调节芯液至设定流量；启动电机旋转喷丝底板，调整好旋转速度在15rpm,使旋转速度与卷绕速度及吐丝速率匹配并稳定；将步骤1制得的铸膜液通入喷丝头的铸膜液通道，铸膜液与所述铸膜液通道内中心管的内凝胶液同时挤出后注入外凝胶介质中固化成膜，其中，铸膜液与内凝胶液同时通过的喷丝头呈旋转状态，且铸膜液通道的圆形内壁上沿轴向方向设置有2个截面为半圆形的凹槽，控制所述喷丝底板与所述外凝胶液液面的高度为10厘米。

膜丝卷绕，将中空纤维绕上纺丝轮，并设定卷绕速率；从旋转的喷丝底板出来的铸膜液在内部凝胶液与外部凝胶液的作用下形成初生态中空纤维膜，所述初生态中空纤维膜在膜丝卷绕机的牵引作用下使膜丝在外部凝胶液中停留6秒，使铸膜液充分发生分相作用，最后在卷绕机的绕丝轮上卷绕成束；

后处理：将绕丝轮上中空纤维膜取下，在60℃水中进行浸泡淬火，消除膜丝应力。将膜切下成束，并置于膜丝清洗液中清洗、浸泡，除去残留添加剂及溶剂，再将膜丝挂在阴凉处使逐渐干燥后保存。

本实施例制备中空纤维膜如图5所示具有两个加强筋。

实施例2

铸膜液制备，将18%（重量百分比）的聚偏氟乙烯、75%的二甲基乙酰胺、4.7%的氯化锂、2%的聚乙二醇（分子量为1500）、0.3%纳米二氧化硅加入搅拌罐1中混合充分搅拌，设定温度为60℃，搅拌24小时，得到铸膜液；将铸膜液通过0.3Mpa的氮气压力从搅拌罐1经过200目过滤器滤后转移至脱气罐2维持在50℃左右，静置脱气脱泡24小时；配制凝胶浴溶液，控制浴液面高度为10cm，并加热到30℃；控制芯液罐3和脱气罐2的压力均恒为0.3Mpa，所述的搅拌罐、脱气罐及芯液罐等的温度控制均是通过控温加热装置4控制。

纺丝成膜，安装上述方案中所述喷丝头5，并排掉管内残留气泡；启动纺丝计量泵，设定吐丝速率与卷绕速率；迅速开启芯液管内的芯液，待稳定后调节芯液至设定流量；启动电机旋转喷丝底板，调整好旋转速度在10rpm,使旋转速度与卷绕速度及吐丝速率匹配并稳定；将步骤1制得的铸膜液通入喷丝头的铸膜液通道，铸膜液与所述铸膜液通道内中心管的内凝胶液同时挤出后注入外凝胶介质中固化成膜，其中，铸膜液与内凝胶液同时通过的喷丝头呈旋转状态，且铸膜液通道的圆形内壁上沿轴向方向设置有3个截面为半圆形的凹槽；控制所述喷丝底板与所述外凝胶液液面的高度为10厘米。

膜丝卷绕，将中空纤维绕上纺丝轮，并设定卷绕速率；从旋转的喷丝底板出来的铸膜液在内部凝胶液与外部凝胶液的作用下形成初生态中空纤维膜，所述初生态中空纤维膜在膜丝卷绕机的牵引作用下使膜丝在外部凝胶液中停留4秒，使铸膜液充分发生分相作用，最后在卷绕机的绕丝轮上卷绕成束；喷丝板与凝胶液液面距离可调，可以为8至10cm。

后处理：将绕丝轮上中空纤维膜取下，在50℃水中进行浸泡淬火，消除膜丝应力。将膜切下成束，并置于膜丝清洗液中清洗、浸泡，除去残留添加剂及溶剂，再将膜丝挂在阴凉处使逐渐干燥后保存。

本实施例制备中空纤维膜如图6所示具有三个个加强筋。

实施例3

铸膜液制备，将20%（重量百分比）的聚偏氟乙烯、74%的二甲基乙酰胺、5.8%的氯化锂、0.2%的纳米碳酸钙加入搅拌罐中混合充分搅拌，设定温度为60℃，搅拌36小时，得到铸膜液；将铸膜液通过0.3Mpa的氮气压力从搅拌罐经过300目过滤器滤后转移至脱气罐维持在50℃左右，静置脱气脱泡36小时；配制凝胶浴溶液，控制浴液面高度，并加热到设定温度，如30℃左右；控制芯液罐和脱气罐的压力均恒为0.3Mpa。

纺丝成膜，安装上述方案中所述喷丝头，并排掉管内残留气泡；启动纺丝计量泵，设定吐丝速率与卷绕速率；迅速开启芯液管内的芯液，待稳定后调节芯液至设定流量；启动电机旋转喷丝底板，调整好旋转速度在15rpm,使旋转速度与卷绕速度及吐丝速率匹配并稳定；将步骤1制得的铸膜液通入喷丝头的铸膜液通道，铸膜液与所述铸膜液通道内中心管的内凝胶液同时挤出后注入外凝胶介质中固化成膜，其中，铸膜液与内凝胶液同时通过的喷丝头呈旋转状态，且铸膜液通道的圆形内壁上沿轴向方向设置有3个截面为半圆形的凹槽，铸膜液通道内壁上每120度处开设截面为半圆形的凹槽；控制所述喷丝底板与所述外凝胶液液面的高度为10厘米。

膜丝卷绕，将中空纤维绕上纺丝轮，并设定卷绕速率；从旋转的喷丝底板出来的铸膜液在内部凝胶液与外部凝胶液的作用下形成初生态中空纤维膜，所述初生态中空纤维膜在膜丝卷绕机的牵引作用下使膜丝在外部凝胶液中停留8秒，使铸膜液充分发生分相作用，最后在卷绕机的绕丝轮上卷绕成束；

后处理：将绕丝轮上中空纤维膜取下，在60℃水中进行浸泡淬火，消除膜丝应力。将膜切下成束，并置于纯水中清洗、浸泡，除去残留添加剂及溶剂，再将膜丝挂在阴凉处使逐渐干燥后保存。

本实施例制备中空纤维膜如图6所示具有三个个加强筋。

对比例

采用与上述方法的相同的条件参数下，使用常规的不旋转且铸膜液通道内壁不设有半圆形槽的喷丝头制备的直线型疏水中空纤维膜。

将实施例1至实施例3制备的带有螺旋体形加强筋的中空纤维膜与对比例中制备的进行了不带螺旋加强筋的疏水中空纤维膜（中空纤维膜厚度相同的情况下）参数测定，对制成带螺旋加强筋的疏水中空纤维膜进行了断裂拉伸强度、最大拉伸应变、及膜蒸馏通量对比测试。

测试方法如下：1）将制备好的中空纤维膜完全晾干后，裁减为一定长度(6.0cm)，用电子万能试验机(Instron5565-5kN,Instron Corporation,USA)以10mm/min的拉伸速度检测其机械性能（含断裂拉伸强度、最大拉伸应变）。

2）中空纤维膜在膜蒸馏过程中的膜蒸馏通量采用自制的直接接触式膜蒸馏装置进行评价，实验对象为3.5g/L NaCl水溶液，其中热侧流速为0.50m/s，温度为50℃冷侧纯水流速为0.15m/s，温度为20℃。膜组件内径为15mm，有效长度为100mm，组件内含50根中空纤维疏水膜丝。

从测试结果可知，本发明方法制备的带螺旋形加强筋的中空纤维膜的抗拉强度及最大拉伸应变均明显提高，其机械性能得到明显改善。

传统直线型PVDF疏水中空纤维膜，其最大拉伸应变仅为101.12%，最大载荷不超过3.0N，为2.97N。与之相比，实施例1采所制备的带螺旋加强筋PVDF疏水中空纤维膜，其最大拉伸应变可达到232.42%，最大载荷为6.23N，均成倍增加，机械性能提高幅度显著。同时，带螺旋加强筋中空纤维疏水膜的膜蒸馏通量由12.57kg/m2.h增加为15.28kg/m2.h。实施例2及3在断裂拉伸强度及最大拉伸应变等方面均明显大幅提高，且随着固含量提高，这两参数提高的更明显；但膜蒸馏通量由于固含量的提高有明显下降。

以上对比结果表明，采用带加强筋的中空纤维疏水膜在机械性能及膜蒸馏通量方面均得到明显改善，有利于工业化应用。

表1带螺旋加强筋中空纤维疏水膜的机械性能及膜蒸馏通量对比

如图2至图5所示本发明一种制备带加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头5，一种制备带螺旋体加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头，所述喷丝头包括喷丝头上模5-3、喷丝头下模5-9、喷丝底板5-7及驱动电机5-6，

所述喷丝头上模5-3固定在设备上，所述喷丝头上模5-3上设有芯液管道5-12及上模铸膜液通道，所述芯液管道5-12一端为芯液体接口，另一端连通芯针5-4，芯针5-4内为内凝胶液；所述上模铸膜液通道一端与铸膜液脱气罐2连通；所述芯液管道5-12另一端连接芯液管接头5-2。

所述喷丝头下模5-9上设有下模铸膜液通道入口、下模铸膜液通道5-11及下模铸膜液通道出口，所述下模铸膜液通道入口与所述上模铸膜液通道5-11另一端连通；所述芯针5-4位于所述下模铸膜液通道5-11内且同轴心，所述芯针5-4下端为内部凝胶液出口，所述内部凝胶液出口与所述下模铸膜液通道5-11出口平齐；其中芯针5-4的上端与所述芯液管道5-12连通。

所述喷丝底板5-7固定在所述喷丝头上模5-3底端，所述喷丝底板5-7上设置有通孔5-8，所述通孔5-8位置与所述芯针5-4及所述下模铸膜液通道5-11同轴心，其下端为铸膜液出口，所述内凝胶液体与铸膜液同时通过所述通孔5-8；所述喷丝头下模铸膜液通道5-11内壁上沿轴向方向设有截面为半圆形的凹槽5-13；所述驱动电机5-6固定在电机座5-5上，所述电机座5-5固定在所述喷丝头上模5-3一侧，所述驱动电机5-6的电机轴上设有电机轴输出齿轮，所述喷丝头下模5-9上安装有齿盘，所述电机轴输出齿轮与所述喷丝头下模上的齿盘相互啮合，带动所述喷丝头下模旋转。

如图4、图5所示喷丝头下模铸膜液通道的截面示意图，所述喷丝头下模铸膜液通道内壁上沿轴向方向的截面为半圆形的凹槽为2个或3个。

本发明进一步的技术方案是，上述一种制备带加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头基本结构相同，进一步改进之处是所述下模铸膜液通道入口的截面呈V字型。

本发明进一步的技术方案是，上述一种制备带加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头基本结构相同，进一步改进之处是所述半圆形凹槽为2-5个，均匀分布在所述喷丝头下模铸膜液通道内壁上。

所述喷丝头上模的截面为倒L型，所述喷丝底板与喷丝头上模L型的一端通过弹性螺丝5-14固定；所述喷丝底板与喷丝头下模之间通过弹性螺钉5-15紧固，用于调节保证端面密封性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带加强筋的中空纤维膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1：铸膜液制备，将15～25％(重量百分比)的聚合物、70～75％的溶剂(重量百分比)、2～10％的成孔剂(重量百分比)、0.1～0.5％的增韧改性剂(重量百分比)混合制成混合液，各组分之和为百分之百，所述混合液在30～70℃下充分搅拌，脱泡后，得到铸膜液；

步骤2：纺丝成膜，将步骤1制得的铸膜液通入喷丝头的铸膜液通道，铸膜液与所述铸膜液通道内中心管的内凝胶液同时挤出后注入外凝胶介质中固化成膜，其中，铸膜液与内凝胶液同时通过的喷丝头呈旋转状态，且铸膜液通道的圆形内壁上沿轴向方向设置有截面为半圆形的凹槽；

步骤3：膜丝卷绕，从旋转的喷丝头出来的铸膜液在内部凝胶液与外部凝胶液的作用下形成初生态中空纤维膜，所述初生态中空纤维膜在膜丝卷绕机的牵引作用下使膜丝在外部凝胶液中停留一定时间，最后在卷绕机的绕丝轮上卷绕成束；

后处理：将绕丝轮上中空纤维膜丝取下，在30～80℃水中进行浸泡淬火，消除膜丝应力。

2.根据权利要求1所述一种带螺旋体加强筋的中空纤维膜制备方法，其特征在于，步骤1所述混合液充分搅拌12～36小时，且搅拌后在0.1～0.4MPa的压力下通过200～400目过滤器压入脱气釜，经过滤、静置或真空脱泡24～36小时。

3.根据权利要求1或2所述一种带螺旋体加强筋的中空纤维膜制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚砜中的一种或任意几种。

4.根据权利要求3所述一种带螺旋体加强筋的中空纤维膜制备方法，其特征在于，所述溶剂为二甲基乙酰胺或/和二甲基甲酰胺。

5.根据权利要求3所述一种带螺旋体加强筋的中空纤维膜制备方法，其特征在于，所述成孔剂为氯化锂、丙酮、聚乙二醇或水中的一种或任意几种。

6.根据权利要求1所述一种带螺旋体加强筋的中空纤维膜制备方法，其特征在于，所述增韧改性剂为邻苯二甲酸二丁酯、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛中的一种或任意几种。

7.一种制备带加强筋中空纤维膜用喷丝头，其特征在于，所述喷丝头包括喷丝头上模、喷丝头下模、喷丝底板及驱动电机，

所述喷丝头上模固定在设备上，所述喷丝头上模上设有芯液管道及上模铸膜液通道，所述芯液管道一端为芯液体接口，另一端连通芯针，芯针内为内凝胶液通道；所述上模铸膜液通道一端与铸膜液脱气罐连通；

所述喷丝头下模上设有下模铸膜液通道入口、下模铸膜液通道及下模铸膜液通道出口，所述下模铸膜液通道入口与所述上模铸膜液通道另一端连通；所述芯针位于所述下模铸膜液通道内且与所述下模铸膜液通道同轴心，所述芯针下端为内凝胶液出口，所述内凝胶液出口与所述下模铸膜液通道出口平齐；

所述喷丝底板与所述喷丝头上模底端固定，所述喷丝底板上设置有通孔，所述通孔位置与所述芯针及所述下模铸膜液通道同轴心，其下端为铸膜液出口，所述内凝胶液与铸膜液同时通过所述通孔；所述喷丝头下模铸膜液通道的内壁沿轴向方向设有截面为半圆形的凹槽；所述驱动电机固定在电机座上，所述电机座固定在所述喷丝头上模一侧，所述驱动电机的电机轴上设有电机轴输出齿轮，所述电机轴输出齿轮与所述喷丝头下模上的齿盘相互啮合，带动所述喷丝头下模旋转；

所述截面为半圆形的凹槽为二至五个，均匀分布在所述喷丝头下模铸膜液通道内壁。

8.根据权利要求7所述一种制备带加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头，其特征在于，所述下模铸膜液通道入口的截面呈V字型。

9.根据权利要求7所述一种制备带加强筋的中空纤维膜的设备上用的喷丝头，其特征在于，所述喷丝头上模的截面为倒L型，所述喷丝底板与喷丝头上模L型的一端通过弹性螺丝固定；所述喷丝底板与喷丝头下模之间通过弹性螺钉紧固，用于调节保证端面密封性。