CN103157384B - 多层中空纤维膜 - Google Patents

Abstract

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种纤维膜，尤其是涉及一种多层中空纤维膜。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。包括内管，在内管的外围设有主过滤层，内管为柔性管且由纤维类材料编织而成，主过滤层涂覆在内管的外表面，主过滤层的外表面还涂覆有至少一层过滤面层，过滤面层的过滤精度小于主过滤层的过滤精度，过滤面层中各层的过滤精度由外至内依次增加。其优点在于：主过滤层中的过滤微孔不易被堵塞，延长了过滤膜的使用寿命，过滤面层和过滤基层的设置，可以满足不同性质的液体自内而外或自外而内的不同过滤方式，同时由于设置了由纤维类材料编织而成的柔性内管，能够增强纤维膜的柔性，以适应各种液体过滤和净化的需要。

Description

多层中空纤维膜

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种纤维膜，尤其是涉及一种多层中空纤维膜。

背景技术

膜分离是利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程，膜分离技术产生于20世纪初期并在20世纪60年代以后得以迅速发展。膜壁上密布有微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质通过膜壁为滤出液，而较大分子溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。与传统过滤的不同在于，膜分离技术可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，无需添加助剂，可以在常温下操作，无相态变化。由于膜分离技术兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

纤维膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用。当前，由于现有技术的限制，用于分离工艺的纤维膜大多存在机械强度低，选择性和透水性差，膜壁上的过滤微孔容易被过滤液体所堵塞等缺陷，同时由于纤维膜的柔软度较低，不能满足不同性质液体的过滤和净化需求。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种编织物强化的复合中空纤维膜[申请号：200680044319.8]，包括管状编织物的强化材料和涂覆在管状编织物表面上的聚合物树脂薄膜，管状编织物具有0.01至0.4丹尼尔细度的单丝制成的复丝，并且管状编织物与涂覆在它的表面上的聚合物树脂薄膜的剥离强度是1至10MPa。

上述方案在一定程度上改进了现有技术，使得该复合中空纤维膜的剥离强度较高，同时使得现有膜分离技术中的中空纤维膜的初始润湿性能、过滤可靠性能和透水性能得到了一些提高。但是，由于该方案由单层过滤膜组成，难以满足不同液体对过滤精度的要求，同时，在长期使用过程中，纤维膜中的过滤微孔易被堵塞而影响过滤分离，无法进行长期作业。此外，该中空纤维膜柔性较差，难以应用于各种不同性质的液体的过滤和净化。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种能够降低过滤纤维膜中微孔堵塞的概率、延长过滤膜的使用寿命，同时能够增强纤维膜的柔性、适应各种液体过滤和净化的需要的多层中空纤维膜。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本多层中空纤维膜，包括内管，在内管的外围设有主过滤层，所述的内管为柔性管且由纤维类材料编织而成，所述的主过滤层涂覆在内管的外表面，所述的主过滤层的外表面还涂覆有至少一层过滤面层，所述的过滤面层的过滤精度小于主过滤层的过滤精度，所述的过滤面层中各层的过滤精度由外至内依次增加。当待过滤液体从纤维膜的外侧向内侧进行过滤时，这种结构有利于保护主过滤层，避免未经粗滤的液体将主过滤层上的微孔堵塞。

进一步地，在上述的多层中空纤维膜中，所述的过滤面层包括第一过滤面层和第二过滤面层两层，所述的第一过滤面层涂覆在主过滤层的外表面，所述的第二过滤面层涂覆在第一过滤面层的外表面。

在上述的多层中空纤维膜中，所述的主过滤层与内管之间还设有至少一层过滤基层，所述的过滤基层涂覆在内管的外表面，所述的主过滤层涂覆在过滤基层的外表面，所述的过滤基层的过滤精度小于主过滤层的过滤精度，所述的过滤基层中各层的过滤精度由内至外依次增加。当待过滤液体从纤维膜的内侧向外侧进行过滤时，这种结构同样有利于保护主过滤层，避免未经粗滤的液体将主过滤层上的微孔堵塞。

在上述的多层中空纤维膜中，所述的过滤基层包括第一过滤基层和第二过滤基层两层，所述的第一过滤基层涂覆在内管的外表面，所述的第二过滤基层涂覆在第一过滤基层的外表面，所述的主过滤层涂覆在第二过滤基层的外表面。

在上述的多层中空纤维膜中，所述的内管的横截面呈圆形。

作为一种优化的方案，在上述的多层中空纤维膜中，所述的内管由化学纤维制成。

作为另一种优化方案，在上述的多层中空纤维膜中，所述的内管由金属丝制成。本技术方案中的内管可以采取多种各样的纤维类材料编织而成，但要保障内管具有较好的柔性，使得本多层中空纤维膜能够应用于具有不同性质的液体的过滤和净化。

在上述的多层中空纤维膜中，所述的过滤面层中每一层的过滤精度由外表面至内表面依次增加，所述的过滤基层中每一层的过滤精度由内表面至外表面依次增加。这种结构能使待过滤液体充分过滤达到所需的过滤精度，同时能够延长主过滤层的使用寿命。

与现有的技术相比，本多层中空纤维膜的优点在于：由于本方案中采用了多层过滤结构，使得主过滤层中的过滤微孔不易被堵塞，从而延长了过滤膜的使用寿命，过滤面层和过滤基层的设置，可以满足不同性质的液体自内而外或自外而内的不同过滤方式，同时由于设置了由纤维类材料编织而成的柔性内管，能够增强纤维膜的柔性，以适应各种液体过滤和净化的需要。

附图说明

图1是本发明提供的剖视结构示意图。

图2是本发明提供的外过滤应用示意图。

图3是本发明提供的内过滤应用示意图。

图中，内管1、主过滤层2、过滤面层3、第一过滤面层31、第二过滤面层32、过滤基层4、第一过滤基层41、第二过滤基层42。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本多层中空纤维膜，包括内管1，在内管1的外围设有主过滤层2，该内管1为柔性管且由纤维类材料编织而成，主过滤层2涂覆在内管1的外表面，主过滤层2的外表面还涂覆有至少一层过滤面层3，过滤面层3的过滤精度小于主过滤层2的过滤精度，过滤面层3中各层的过滤精度由外至内依次增加。

本实施例中的过滤面层3包括第一过滤面层31和第二过滤面层32两层，第一过滤面层31涂覆在主过滤层2的外表面，第二过滤面层32涂覆在第一过滤面层31的外表面。这里的过滤面层3可以根据待过滤液体的性质和过滤精度的要求采取不同的层数，只要保证过滤面层3的过滤精度小于主过滤层2的过滤精度且各层过滤面层3的过滤精度由外至内依次增加即可。

如图2所示，当待过滤液体从本多层中空纤维膜的外侧向内侧进行过滤时，先由第一过滤面层31和第二过滤面层32进行粗滤，最后由主过滤层2进行精过滤，已过滤液体从内管1中穿过，这种结构有利于保护主过滤层2，避免未经粗滤的液体将主过滤层2上的微孔堵塞。

主过滤层2与内管1之间还设有至少一层过滤基层4，过滤基层4涂覆在内管1的外表面，主过滤层2涂覆在过滤基层4的外表面，过滤基层4的过滤精度小于主过滤层2的过滤精度，过滤基层4中各层的过滤精度由内至外依次增加。

本实施例中的过滤基层4包括第一过滤基层41和第二过滤基层42两层，第一过滤基层41涂覆在内管1的外表面，第二过滤基层42涂覆在第一过滤基层41的外表面，主过滤层2涂覆在第二过滤基层42的外表面。这里的过滤基层4可以根据待过滤液体的性质和过滤精度的要求采取不同的层数，只要保证过滤基层4的过滤精度小于主过滤层2的过滤精度且各层过滤基层4的过滤精度由内至外依次增加即可。

如图3所示，当待过滤液体从本多层中空纤维膜的内侧向外侧进行过滤时，先由第一过滤基层41和第二过滤基层42进行粗滤，最后由主过滤层2进行精过滤，在纤维膜的外侧得到已过滤液体，过滤后的浓缩液从内管1中穿过，这种结构同样有利于保护主过滤层2，避免未经粗滤的液体将主过滤层2上的微孔堵塞。

内管1的横截面呈圆形。这里的内管1可以根据过滤液体的性质和过滤精度的需要采取多种各样的形状结构，如矩形、三角形、扇面形等。

作为一种优化的方案，本实施例中的内管1由化学纤维编织而成，这种材料和结构能够保证本内过滤多层中空纤维膜具有相当高的柔软度，以满足不同性质的待过滤液体过滤时的需要。作为另一种优化方案，这里的内管1由金属丝制成。

过滤面层3中每一层的过滤精度由外表面至内表面依次增加，过滤基层4中每一层的过滤精度由内表面至外表面依次增加。采用这种带有精度梯度的结构能使待过滤液体充分过滤并延长主过滤层2的使用寿命。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了内管1、主过滤层2、过滤面层3、第一过滤面层31、第二过滤面层32、过滤基层4、第一过滤基层41、第二过滤基层42等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种多层中空纤维膜，包括内管(1)，在内管(1)的外围设有主过滤层(2)，其特征在于，所述的内管(1)为柔性管且由纤维类材料编织而成，所述的主过滤层(2)涂覆在内管(1)的外表面，所述的主过滤层(2)的外表面还涂覆有至少一层过滤面层(3)，所述的过滤面层(3)的过滤精度小于主过滤层(2)的过滤精度，所述的过滤面层(3)中各层的过滤精度由外至内依次增加；所述的过滤面层(3)包括第一过滤面层(31)和第二过滤面层(32)两层，所述的第一过滤面层(31)涂覆在主过滤层(2)的外表面，所述的第二过滤面层(32)涂覆在第一过滤面层(31)的外表面；所述的主过滤层(2)与内管(1)之间还设有至少一层过滤基层(4)，所述的过滤基层(4)涂覆在内管(1)的外表面，所述的主过滤层(2)涂覆在过滤基层(4)的外表面，所述的过滤基层(4)的过滤精度小于主过滤层(2)的过滤精度，所述的过滤基层(4)中各层的过滤精度由内至外依次增加；所述的过滤基层(4)包括第一过滤基层(41)和第二过滤基层(42)两层，所述的第一过滤基层(41)涂覆在内管(1)的外表面，所述的第二过滤基层(42)涂覆在第一过滤基层(41)的外表面，所述的主过滤层(2)涂覆在第二过滤基层(42)的外表面；所述的过滤面层(3)中每一层的过滤精度由外表面至内表面依次增加，所述的过滤基层(4)中每一层的过滤精度由内表面至外表面依次增加。

2.根据权利要求1所述的多层中空纤维膜，其特征在于，所述的内管(1)的横截面呈圆形。

3.根据权利要求1或2所述的多层中空纤维膜，其特征在于，所述的内管(1)由化学纤维制成。

4.根据权利要求1或2所述的多层中空纤维膜，其特征在于，所述的内管(1)由金属丝制成。