CN106422807A - 异径多孔分离膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种异径多孔分离膜。包含两个相互平行的分离层的平板膜，在所述两个相互平行的分离层的中间设置异径支撑孔，多个依次排列的异径支撑孔构成了孔道。异径多孔分离膜为矩形结构。在两个相互平行的分离层中间的内孔道形成波纹状。在两个相互平行的分离层的中间上通过喷丝板制备异径支撑孔。本发明主要针对平板膜，填充面积小，抗污染能力弱的缺点，通过相互平行的分离层，形成具有两层分离层的平板膜，增加平板膜的填充面积，在两个相互平行的分离层的中间设置异径支撑孔，中间的孔道起到支撑作用，也利于出水流出，增加流体的湍流，减少颗粒物的沉积，进而减少膜污染。充分解决平板膜组件的填充面积和抗污染能力的两大难题。

Description

异径多孔分离膜

技术领域

本发明涉及多孔分离膜技术领域，尤其涉及一种异径多孔分离膜。

背景技术

多孔分离膜具有筛分效应，属于压力驱动型，其分离效率受控于膜的孔径和孔径分布，广泛用于水质净化，食品、制药、生物等行业特种小分子的分离。

现有多孔膜组件主要形式有中空纤维膜、毛细管膜、管式膜、卷式膜、平板膜。各种形式的膜组件各有自己的优点和缺陷，主要是在填充面积、价格和抗污染能力之间的权衡和比较。平板膜制造方便，价格适度，抗污染能力强，在多孔分离领域逐渐获得广泛应用，但是仍然存在填充面积不足和抗污染能力弱能劣势。

膜组件的填充面积很大程度上影响初期投资成本，而抗污染能力弱能则影响后期运行成本，填充面积和抗污染能力直接影响膜组件的应用范围和领域。

现有平板膜的填充面积小，两个平板膜之间还需要过水流道，减少了单位体积内的填装膜面积，增加了膜组件的价格。平板膜的流体处于层流状态，颗粒沉积，容易形成污染，抗污染能力差，长期运行增加成本。

现有相关专利，如201020131655.X中只是把中空纤维膜丝，简单地进行拼接或者编织管合并到一块纺丝，很难解决运行过程中的污泥积累等问题，而且膜丝与膜丝之间机械强度不高，很容易出现膜丝与膜丝断裂现象。

发明内容

本发明的实施例提供了一种异径多孔分离膜，以增加平板膜的填充面积，减少膜污染。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种异径多孔分离膜，包括：

包含两个相互平行的分离层的平板膜，在所述两个相互平行的分离层的中间设置异径支撑孔，多个依次排列的异径支撑孔构成了孔道。

进一步地，所述异径多孔分离膜为矩形结构。

进一步地，在所述两个相互平行的分离层中间的内孔道形成波纹状。

进一步地，在所述两个相互平行的分离层的中间上通过喷丝板制备异径支撑孔。

进一步地，所述喷丝板包括：铸膜液的分配结构以及波纹膜的成型结构、芯液的分配结构和波纹膜的定型结构，所述铸膜液的分配结构包括横向和纵向分布的多个铸膜液分配管，所述芯液的分配结构包括芯液流道和芯液分配管。

进一步地，往所述喷丝板中先后灌注铸膜液和芯液，利用所述铸膜液和芯液在所述喷丝板中的扩散，分相形成具有波纹结构的内孔道。

进一步地，所述铸膜液材料为聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、磺化聚砜或者聚醚砜、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸酯等中的一种或者几种。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例主要针对平板膜，填充面积小，抗污染能力弱的缺点，通过相互平行的分离层，形成具有两层分离层的平板膜，增加平板膜的填充面积，在两个相互平行的分离层的中间设置异径支撑孔，中间的孔道起到支撑作用，也利于出水流出，增加流体的湍流，减少颗粒物的沉积，进而减少膜污染。充分解决平板膜组件的填充面积和抗污染能力的两大难题。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种异径多孔分离膜的端面结构示意图；

图2、3和4为本发明实施例提供的一种喷丝板的结构示意图；

图5、图6为本发明实施例的异径多孔分离膜与相同配方的平板膜的抗污染能力测试效果对比示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

针对现有技术中的平板膜，填充面积小，抗污染能力弱的缺点，本发明实施例提供的一种异径多孔分离膜的端面结构示意图如图1所示，本发明通过设置相互平行的分离层，形成具有两层分离层的平板膜，增加平板膜的填充面积，两层分离层中间的孔道起到支撑作用，也利于出水流出。

两层分离层中间的内孔道利用芯液周期的流量的变化或者气体周期的变化形成波纹状，增加流体的湍流，减少颗粒物的沉积，进而减少膜污染。充分解决平板膜组件的填充面积和抗污染能力的两大难题。与中空纤维的异径膜相比，内壁较薄处，机械强度较低，矩形异径多孔分离膜的制备在这方面有很大的改善。

在配制的铸膜液中通过特制的喷丝板，通过非溶剂致相法或者热致相法、低温致相法、复合致相法制备具有异型孔径的支撑孔。

本发明实施例提供的一种喷丝板的结构示意图如图2、3和4所示，该特殊结构的喷丝板，解决波纹膜的成型问题。该种类型的喷丝板主要包括：铸膜液的分配结构以及波纹膜的成型结构、芯液的分配结构和波纹膜的定型结构等部分组成。铸膜液的分配结构包括横向和纵向分布的多个铸膜液分配管，芯液的分配结构包括芯液流道和芯液分配管。

利用上述特制的喷丝板通过非溶剂致相法或者热致相法、低温致相法、复合致相法制备波纹状支撑体和具有异型孔径的支撑孔，具体操作过程包括：

首先配好的铸膜液，通过纺丝计量泵、过滤器过滤后进入铸膜液的分配结构中，铸膜液的分配结构起到铸膜液在横向和纵向的均匀分配作用。从铸膜液的分配结构中留出的铸膜液进入波纹膜的成型结构，波纹膜的成型结构起到将均匀分配的铸膜液初步成型，得到铸膜液初步模型。利用芯液的分配结构往铸膜液初步模型中灌注芯液，芯液的分配结构起到芯液在横向和纵向的均匀分配作用，在芯液的作用下形成支撑内孔道，最后在波纹膜的定型结构的协助下和外界环境的非溶剂影响下，分相形成具有波纹结构的内孔道。铸膜液中的溶剂向芯液扩散，芯液中的沉淀剂向铸膜液扩散，这种扩散称为双扩散。通过扩散使铸膜液细流达到临界浓度，聚合物于凝固芯液中析出而形成波纹结构的内孔道。

铸膜液材料可以为聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、磺化聚砜或者聚醚砜、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸酯等中的一种或者几种。

本发明实施例的异径多孔分离膜与相同配方的平板膜的抗污染能力测试效果对比如图5、图6所示，与相同配方的平板膜相比，本发明实施例的异径多孔分离膜具有制造价格便宜、填充面积大、抗污染能力强等优势，在两层分离层的波纹状增加了过滤了面积，有效解决填充面积低的问题。

由图5、图6所示的测试结果可以看出来，由于具有两层分离层的平板膜，矩形异径多孔分离膜具有良好的抗污染能力，增加平板膜的填充面积，中间的孔道起到支撑作用，也利于出水流出；内通道利用芯液周期的流量的变化或者气体周期的变化形成波纹状，增加流体的湍流，减少颗粒物的沉积，进而减少膜污染；两层分离层的波纹状增加了过滤了面积。

综上所述，本发明实施例主要针对平板膜，填充面积小，抗污染能力弱的缺点，通过相互平行的分离层，形成具有两层分离层的平板膜，增加平板膜的填充面积，中间的孔道起到支撑作用，也利于出水流出，在两层分离层上通过喷丝板设置具有异型孔径的支撑孔，增加流体的湍流，减少颗粒物的沉积，进而减少膜污染。充分解决平板膜组件的填充面积和抗污染能力的两大难题。

本发明制造简单，制造膜组件价格便宜，利于工业应用，易于对现有设备进行改造，可以解决现有平板膜的两个难题，两层分离层增加了过滤了面积，有效解决填充面积低的问题，具有异型孔径的支撑孔增加流体的湍流,充分解决平板膜组件的填充面积和抗污染能力的两大难题，而且从本上整块矩形膜就是一体的，机械强度高。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种异径多孔分离膜，其特征在于，包括：

包含两个相互平行的分离层的平板膜，在所述两个相互平行的分离层的中间设置异径支撑孔，多个依次排列的异径支撑孔构成了孔道。

2.根据权利要求1所述的异径多孔分离膜，其特征在于，所述异径多孔分离膜为矩形结构。

3.根据权利要求1所述的异径多孔分离膜，其特征在于，在所述两个相互平行的分离层中间的内孔道形成波纹状。

4.根据权利要求1或2或4所述的异径多孔分离膜，其特征在于，在所述两个相互平行的分离层的中间上通过喷丝板制备异径支撑孔。

5.根据权利要求4所述的异径多孔分离膜，其特征在于，所述喷丝板包括：铸膜液的分配结构以及波纹膜的成型结构、芯液的分配结构和波纹膜的定型结构，所述铸膜液的分配结构包括横向和纵向分布的多个铸膜液分配管，所述芯液的分配结构包括芯液流道和芯液分配管。

6.根据权利要求5所述的异径多孔分离膜，其特征在于，往所述喷丝板中先后灌注铸膜液和芯液，利用所述铸膜液和芯液在所述喷丝板中的扩散，分相形成具有波纹结构的内孔道。

7.根据权利要求6所述的异径多孔分离膜，其特征在于，所述铸膜液材料为聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、磺化聚砜或者聚醚砜、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸酯等中的一种或者几种。