CN104492280B - 一种复合膜过滤管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合膜过滤管及其制备方法，它由以下质量百分比的各组分制备而成：超高分子量聚乙烯粉末60％～100％，氧化铝陶瓷粉末0％～35％，造孔剂0％～10％，复合膜过滤管的制备方法，其制备步骤包括：1)按上述配方比例称取超高分子量聚乙烯粉末，或者还称取氧化铝陶瓷粉末、造孔剂，将其混合后装入模具中并压紧压实；2)将模具放入恒温加热炉中按设定的加热曲线加热；3)将模具取出，自然冷却后制得复合膜过滤管；该复合膜过滤管强度高，孔隙率好，过滤性能稳定，且可通过反冲洗恢复其过滤能力从而大大增加复合膜过滤管的使用寿命。

Description

一种复合膜过滤管及其制备方法
技术领域
本发明属于过滤材料技术领域，具体是指一种复合膜过滤管及其制备方法。
背景技术
目前，在工业水处理工艺中，普遍采用石英砂、活性炭等一次性滤料来滤除水中的悬浮物，但是一次性滤料的过滤性能会随时间的推移逐渐减弱直至失效，不能重复利用，使用寿命较短，为了保证较好的过滤效果一般需在性能降至50％前对其进行更换，造成浪费。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是，提供一种复合膜过滤管，该复合膜过滤管强度高，孔隙率好，从而过滤性能稳定，使用寿命较长。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种复合膜过滤管，它由以下质量百分比的各组分制备而成：
超高分子量聚乙烯粉末 60％～100％
氧化铝陶瓷粉末 0％～35％
造孔剂 0％～10％
作为优选，一种复合膜过滤管，它由以下质量百分比的各组分制备而成：
超高分子量聚乙烯粉末 60％-95％
氧化铝陶瓷粉末 3％-35％
造孔剂 2％-10％
所述造孔剂为碳酸氢铵、偶氮二甲酰胺、改性偶氮二甲酰胺、二亚硝基五次甲基胺中的一种。
所述氧化铝陶瓷粉末由含氧化铝40％以上的氧化铝陶瓷粉碎后分选制得；所述超高分子量聚乙烯粉末和氧化铝陶瓷粉末的粒径的选择遵循以下公式：粒径＝复合膜过滤管的表面微孔孔径×(6.5～8)。
本发明具有如下优点：超高分子量聚乙烯粉末与氧化铝陶瓷粉末的比例会影响到过滤管的强度以及过滤管内外表面微孔孔径与内部微孔孔径的比例，本发明通过超高分子量聚乙烯粉末与氧化铝陶瓷粉末的合理比例搭配使得过滤管具有强度高、孔隙率好等优点，增大氧化铝陶瓷粉末的所占比例，会导致过滤管强度下降，复合膜过滤管的内外表面微孔孔径与内部微孔孔径的比例也会随之增大。
本发明要解决的第二个技术问题是，提供一种复合膜过滤管的制备方法，由此方法制备 的复合膜过滤管过滤性能稳定，且可通过反冲洗恢复其过滤能力从而大大增加复合膜过滤管的使用寿命。
一种复合膜过滤管的制备方法，其制备步骤包括：
1)按上述配方比例称取超高分子量聚乙烯粉末，或者还称取氧化铝陶瓷粉末、造孔剂，将其混合后装入模具中并压紧压实；所述压紧压实时的压强为0.1kgf/cm2～1kgf/cm2；
2)将模具放入恒温加热炉中按设定的加热曲线加热；所述的加热曲线指从室温加热到预热温度T1，用时60～100分钟，从预热温度T1到成型温度T2，用时10～30分钟，然后在成型温度T2下保持30～60分钟；T1＝205～215℃，T2＝225～245℃；
3)将模具取出，自然冷却后制得复合膜过滤管；
其中，所述模具包括内模和外模，所述内模的外表面和外模的内表面均打磨至粗糙度Ra＝0.025～0.0063。
所述的加热曲线指从室温预热到预热温度205℃，用时80分钟，从预热温度205℃到成型温度225℃，用时10分钟，成型温度225℃保持30分钟。
本发明具有如下优点：本发明通过合理的加热温度曲线和模具的共同作用使最终形成的过滤管具有内外表面的微孔膜的孔径小于过滤管内部的微孔孔径的特殊结构，具体原理为：在复合膜过滤管成型过程中，热量通过模具传递给模具内的混合粉末，模具的温度总是比模具内混合粉末的温度要高5℃左右，导致与模具直接接触的混合粉末在软化状态下的挤压变形量远大于内部的混合粉末(内部的混合粉末是指不与模具直接接触的混合粉末)，从而使最后形成的复合膜过滤管的内外表面的微孔孔径小于内部微孔的孔径。再加上模具的内模外表面和外模内表面均打磨至镜面级光滑(粗糙度Ra＝0.025～0.0063)，使过滤管内外表面能形成一层致密的微孔膜，而过滤管内部也能形成丰富的微孔。
由于过滤管内外表面的微孔膜的孔径小于过滤管内部的微孔孔径，保证了进入复合膜过滤管的颗粒物均远远小于内部微孔，从而在清洗时能够被反冲出来(反冲洗指用净水进行冲洗时，净水的进出方向与使用时污水的进出方向相反)，恢复过滤能力，大大增加过滤管的使用寿命，甚至可以永久使用。
复合膜过滤管的检测结果：
孔隙率≥30％
抗压强度≥2.0MPa
抗弯强度≥1.0MPa
附图说明
图1是本发明所用模具的结构示意图。
如图所示：1、外模，1.1、外模的内表面，2、内模，2.1、内模的外表面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
超高分子量聚乙烯粉末即超高分子量聚乙烯破碎的粉末，超高分子量聚乙烯是指分子量100万以上的聚乙烯。其中所述模具包括内模2和外模1，所述内模2的外表面2.1和外模1的内表面1.1均打磨至粗糙度Ra＝0.025～0.0063。
实施例1
超高分子量聚乙烯粉末 60％
氧化铝陶瓷粉末 35％
碳酸氢铵 5％
一种复合膜过滤管的制备方法，其制备步骤包括：
1)按上述配方比例称取超高分子量聚乙烯粉末、氧化铝陶瓷粉末和碳酸氢铵，将其混合后装入模具中并压紧压实；所述压强为0.5kgf/cm2；
2)将模具放入恒温加热炉中按设定的加热曲线加热；所述的加热曲线指从室温预热到205℃，用时80分钟，从205℃到225℃，用时10分钟，225℃恒温30分钟，总共用时2小时；
3)将模具取出，自然冷却后制得复合膜过滤管。
其中，所述模具包括内模和外模，所述内模的外表面和外模的内表面均打磨光滑，所述内模的外表面和外模的内表面的粗糙度Ra＝0.006。
复合膜过滤管的检测结果：
孔隙率：35％
抗压强度：2.0MPa
抗弯强度：1.0MPa
表面微孔孔径/内部微孔孔径＝0.58
实施例2
超高分子量聚乙烯粉末 95％
氧化铝陶瓷粉末 3％
碳酸氢铵 2％
一种复合膜过滤管的制备方法，其制备步骤包括：
1)按上述配方比例称取超高分子量聚乙烯粉末、氧化铝陶瓷粉末和碳酸氢铵，将其混合后装入模具中并压紧压实；所述压强为0.5kgf/cm2；
2)将模具放入恒温加热炉中按设定的加热曲线加热；所述的加热曲线指从室温预热到205℃，用时80分钟，从205℃到225℃，用时10分钟，225℃恒温30分钟，总共用时2小时；
3)将模具取出，自然冷却后制得复合膜过滤管。
其中，所述模具包括内模和外模，所述内模的外表面和外模的内表面均打磨光滑，所述内模的外表面和外模的内表面的粗糙度Ra＝0.0063。
复合膜过滤管的检测结果：
孔隙率：31％
抗压强度：2.5MPa
抗弯强度：1.6MPa
表面微孔孔径/内部微孔孔径＝0.51
实施例3
超高分子量聚乙烯粉末 80％
氧化铝陶瓷粉末 10％
碳酸氢铵 10％
一种复合膜过滤管的制备方法，其制备步骤包括：
1)按上述配方比例称取超高分子量聚乙烯粉末、氧化铝陶瓷粉末和碳酸氢铵，将其混合后装入模具中并压紧压实；所述压强为0.5kgf/cm2；
2)将模具放入恒温加热炉中按设定的加热曲线加热；所述的加热曲线指从室温预热到205℃，用时80分钟，从205℃到225℃，用时10分钟，225℃恒温30分钟，总共用时2小时；
3)将模具取出，自然冷却后制得复合膜过滤管。
其中，所述模具包括内模和外模，所述内模的外表面和外模的内表面均打磨光滑，所述内模的外表面和外模的内表面的粗糙度Ra＝0.0063。
复合膜过滤管的检测结果：
孔隙率：33％
抗压强度：2.3MPa
抗弯强度：1.2MPa
表面微孔孔径/内部微孔孔径＝0.55
实施例4
超高分子量聚乙烯粉末 100％
一种复合膜过滤管的制备方法，其制备步骤包括：
1)按上述配方比例称取超高分子量聚乙烯粉末，将其装入模具中并压紧压实；所述压强为0.5kgf/cm2；
2)将模具放入恒温加热炉中按设定的加热曲线加热；所述的加热曲线指从室温预热到205℃，用时80分钟，从205℃到225℃，用时10分钟，225℃恒温30分钟，总共用时2小时；
3)将模具取出，自然冷却后制得复合膜过滤管。
其中，所述模具包括内模和外模，所述内模的外表面和外模的内表面均打磨光滑，所述内模的外表面和外模的内表面的粗糙度Ra＝0.0063。
复合膜过滤管的检测结果：
孔隙率：30％
抗压强度：2.5MPa
抗弯强度：1.6MPa
表面微孔孔径/内部微孔孔径＝0.50。

Claims (4)

1.一种复合膜过滤管，其特征在于：它由以下质量百分比的各组分制备而成：
超高分子量聚乙烯粉末 60％～95％；
氧化铝陶瓷粉末 3％～35％；
造孔剂 2％～10％；
它由以下步骤制备而成：
1)按上述配方比例称取超高分子量聚乙烯粉末、氧化铝陶瓷粉末、造孔剂，将其混合后装入模具中并压紧压实；所述压紧压实时的压强为0.1kgf/cm2～1kgf/cm2；
2)将模具放入恒温加热炉中按设定的加热曲线加热；所述的加热曲线指从室温加热到预热温度T1，用时60～100分钟，从预热温度T1到成型温度T2，用时10～30分钟，然后在成型温度T2下保持30～60分钟；T1＝205～215℃，T2＝225～245℃；
3)将模具取出，自然冷却后得到复合膜过滤管；
其中，所述模具包括内模和外模，所述内模的外表面和外模的内表面均打磨至粗糙度Ra＝0.025～0.0063。
2.根据权利要求1所述的一种复合膜过滤管，其特征在于：所述造孔剂为碳酸氢铵、偶氮二甲酰胺、改性偶氮二甲酰胺、二亚硝基五次甲基胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种复合膜过滤管，其特征在于：所述氧化铝陶瓷粉末由含氧化铝40％以上的氧化铝陶瓷粉碎后分选制得；所述超高分子量聚乙烯粉末和氧化铝陶瓷粉末的粒径的选择遵循以下公式：粒径＝复合膜过滤管的表面微孔孔径×(6.5～8)。
4.根据权利要求1所述的一种复合膜过滤管，其特征在于：所述的加热曲线指从室温预热到预热温度205℃，用时80分钟，从预热温度205℃到成型温度225℃，用时10分钟，成型温度225℃保持30分钟。
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