CN107362618B - 具有高容污及吸附功能的折叠滤芯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有高容污及吸附功能的折叠滤芯及其制备方法，所述具有高容污及吸附功能的折叠滤芯，包括滤芯体，其特征是：所述滤芯体由折叠滤芯的折褶间填充第一熔喷层形成，在滤芯体的外表面设有第二熔喷层，第二熔喷层的表面设有活性炭层，第二熔喷层和活性炭层依此间隔设置，最外层为第二熔喷层。克服了折叠滤芯易堵塞、使用寿命端，容污能力弱的缺陷，发挥多孔性过滤层的高容污能力，大大减小折叠膜表面污染物的形成；同时在熔喷层间增涂活性炭层，以去除被过滤介质的微污染问题，提高折叠滤芯的使用寿命。

Description

具有高容污及吸附功能的折叠滤芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种折叠滤芯及其制备方法，尤其是一种具有高容污及吸附功能的折叠滤芯及其制备方法。
背景技术
折叠滤芯是现代生物化工、制药、微电子、食品及环境工程领域广泛使用的一种终端过滤技术，是保障产品质量及产品生产技术水平的重要技术。通常将过滤介质如微孔膜使用打折机械打褶、滤材边封、固定内芯外罩、端盖封装等流程制作成圆柱形，具有较高过滤面积的多折折叠滤芯及组件。在压力推动下，被过滤流体（液体、气体）通过过滤膜表面，被过滤的颗粒性微粒、大分子物质等被截留于表面，形成滤饼层，流体透过滤饼层及过滤膜后得到净化后流体。随着颗粒性微粒、大分子物质等在多膜表面积累，滤饼层不断增厚，膜孔道被其堵塞，其通量将逐渐降低，直至不能满足要求而更换，所以根据被过滤流体待除去物质的组成及浓度，折叠滤芯的运行周期不同，可以是数天或数周，导致滤芯更换频繁，增加了生产成本。
熔喷技术是工业上广泛使用的一种粗过滤技术，通常以PET、PP等材料通过挤出机械和喷丝设备，将纤维性聚合物通过熔喷方法，沿着圆形芯管表面径向喷丝缠绕为成圆柱形桶体；该圆形芯管可以是金属圆管或非金属圆管，将圆管与熔喷体分离，形成熔喷滤芯，目前市场销售的产品均是该方法制备的。由于通过熔喷形成的滤芯是多孔性的，可以用作过滤，该法生产的滤芯尽管也为孔径设定了某值，但是孔径难以精确控制，只能用于粗过滤，而无法应用与生物制药等高技术领域的终端过滤。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有高容污及吸附功能的折叠滤芯及其制备方法，克服了折叠滤芯易堵塞、使用寿命端，容污能力弱的缺陷，发挥多孔性过滤层的高容污能力，大大减小折叠膜表面污染物的形成；同时在熔喷层间增涂活性炭层，以去除被过滤介质的微污染问题，提高折叠滤芯的使用寿命。
按照本发明提供的技术方案，所述具有高容污及吸附功能的折叠滤芯，包括滤芯体，其特征是：所述滤芯体由折叠滤芯的折褶间填充第一熔喷层形成，在滤芯体的外表面设有第二熔喷层，第二熔喷层的表面设有活性炭层，第二熔喷层和活性炭层依此间隔设置，最外层为第二熔喷层。
在一个具体实施方式中，所述第二熔喷层为2～10层，活性炭层为1～9层。
在一个具体实施方式中，所述第一熔喷层的孔径0.5～2μm。
在一个具体实施方式中，所述第二熔喷层沿滤芯体径向具有孔径梯度，最内层的第二熔喷层的孔径为0.5～2μm，最外层的第二熔喷层的孔径为2～10μm。
在一个具体实施方式中，所述第二熔喷层的厚度为1～5mm。
在一个具体实施方式中，所述活性炭层的厚度为0.5～2mm。
在一个具体实施方式中，所述折叠滤芯是由PES、PS、PVDF、PVC、PAN中的一种或多种通过折叠加工形成。
所述具有高容污及吸附功能的折叠滤芯的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（a）将折叠滤芯装置于芯管上，折叠滤芯随芯管以50～80m/min的轴向速度往复运动，同时以1.5～3m/min的径向速度转动，将聚合物通过挤出机熔喷装置形成直径为2～10μm的聚合物纤维，喷射于折叠滤芯表面，熔喷至折叠滤芯（1）的折褶间填满第一喷熔层形成滤芯体；
（b）滤芯体随芯管以15～35m/min的轴向速度往复运动，同时以20～30m/min的径向速度转动，将聚合物通过挤出机熔喷装置形成直径为0.5～10μm的聚合物纤维喷射在滤芯体外表面形成第二熔喷层；在第二熔喷层表面涂布活性炭层，然后在活性炭层表面熔喷第二熔喷层；熔喷第二熔喷层和涂布活性炭层交替进行；所述第二熔喷层为2～10层，活性炭层为1～9层，最外层为第二熔喷层。
在一个具体实施方式中，所述聚合物是PP、PE、PBT、尼龙、PPS、PLA、PVOH、PVA、PET中的一种或多种。
本发明利用熔喷聚合物纤维形成多孔性过滤层的高容污能力，为折叠滤芯膜高精度过滤提供屏障，将大部分污染物深层过滤于多孔性过滤层；同时在熔喷层间增涂活性炭层，以去除被过滤介质的有机物微污染，形成具有高容污及吸附功能的折叠滤芯。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明：1-折叠滤芯、2-第一熔喷层、3-第二熔喷层、4-活性炭层。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所述具有高容污及吸附功能的折叠滤芯包括滤芯体，滤芯体由折叠滤芯1的折褶间填充第一熔喷层2形成，折叠滤芯1是由PES、PS、PVDF、PVC、PAN中的一种或多种通过折叠加工形成；所述第一熔喷层2的孔径0.5～2μm；滤芯体的外表面设有第二熔喷层3，第二熔喷层3的厚度为1～5mm；第二熔喷层3的表面设有活性炭层4，活性炭层4的厚度为0.5～2mm；第二熔喷层3和活性炭层4依此间隔设置，最外层为第二熔喷层3；所述第二熔喷层3为2～10层，活性炭层4为1～9层；所述第二熔喷层3沿滤芯体径向具有孔径梯度，最内层的第二熔喷层3的孔径为0.5～2μm，最外层的第二熔喷层3的孔径为2～10μm。
实施例1
将无支撑体的PES折叠滤芯装置于芯管上，折叠滤芯随芯管以50m/min的轴向速度往复运动，1.5m/min的径向速度转动，将聚酯粒子通过挤出机熔喷装置形成直径为2μm的聚酯纤维喷射于折叠滤芯表面，从折叠滤芯的一端向另一端熔喷第一熔喷层，如此往复喷射于折叠滤芯的折褶间至充填完满，形成滤芯体；然后滤芯体随芯管以15m/min的轴向往复速度，速度逐渐增大至35m/min，以20m/min的径向速度转动，聚酯纤维喷射于滤芯体表面形成厚度为2mm的第二熔喷层，在第二熔喷层表面涂布活性炭层，厚度为2mm，在活性炭层表面再形成第二熔喷层，如此反复进行，第二熔喷层为5层、活性炭层为4层，第二熔喷层的孔径由内层2μm逐渐增大到表层的10μm，孔径呈梯度分布。
用该滤芯过滤相同的净化水，其使用寿命为35天，比单纯的PES折叠滤芯使用寿命延长15天；产生水的总碳降低85%，处理液的量提高45%。表明本发明的具有高容污及吸附功能能的折叠滤芯，多孔性过滤层容纳的较多的被分离物质，明显起到了膜过滤高容污作用和对微有机物污染的去除作用。
实施例2
将无支撑体的PES折叠滤芯装置于芯管上，折叠滤芯随芯管以60m/min的轴向速度往复运动，2m/min的径向速度转动，将聚酯粒子通过挤出机熔喷装置形成直径为5μm的聚酯纤维喷射于折叠滤芯表面，从折叠滤芯的一端向另一端熔喷第一熔喷层，如此往复喷射于折叠滤芯的折褶间至充填完满，形成滤芯体；然后滤芯体随芯管以15m/min的轴向往复速度，速度逐渐增大至35m/min，以25m/min的径向速度转动，聚酯纤维喷射于滤芯体表面形成厚度为1mm的第二熔喷层，在第二熔喷层表面涂布活性炭层，厚度为1mm，在活性炭层表面再形成第二熔喷层，第二熔喷层为2层、活性炭层为1层，第二熔喷层的孔径由内层1μm逐渐增大到表层的5μm，孔径呈梯度分布。
实施例3
将无支撑体的PES折叠滤芯装置于芯管上，折叠滤芯随芯管以80m/min的轴向速度往复运动，3m/min的径向速度转动，将聚丙烯粒子通过挤出机熔喷装置形成直径为10μm的聚丙烯纤维喷射于折叠滤芯表面，从折叠滤芯的一端向另一端熔喷第一熔喷层，如此往复喷射于折叠滤芯的折褶间至充填完满，形成滤芯体；然后滤芯体随芯管以15m/min的轴向往复速度，速度逐渐增大至35m/min，以30m/min的径向速度转动，聚丙烯纤维喷射于滤芯体表面形成厚度为5mm的第二熔喷层，在第二熔喷层表面涂布活性炭层，厚度为0.5mm，在活性炭层表面再形成第二熔喷层，如此反复进行，第二熔喷层为10层、活性炭层为9层，第二熔喷层的孔径由内层0.5μm逐渐增大到表层的2μm，孔径呈梯度分布。

Claims (6)

1.一种具有高容污及吸附功能的折叠滤芯，包括滤芯体，其特征是：所述滤芯体由折叠滤芯（1）的折褶间填充第一熔喷层（2）形成，在滤芯体的外表面设有第二熔喷层（3），第二熔喷层（3）的表面设有活性炭层（4），第二熔喷层（3）和活性炭层（4）依此间隔设置，最外层为第二熔喷层（3）；
所述第二熔喷层（3）为2～10层，活性炭层（4）为1～9层；
所述第一熔喷层（2）的孔径0.5～2μm；
所述第二熔喷层（3）沿滤芯体径向具有孔径梯度，最内层的第二熔喷层（3）的孔径为0.5～2μm，最外层的第二熔喷层（3）的孔径为2～10μm。
2.如权利要求1所述的具有高容污及吸附功能的折叠滤芯，其特征是：所述第二熔喷层（3）的厚度为1～5mm。
3.如权利要求1所述的具有高容污及吸附功能的折叠滤芯，其特征是：所述活性炭层（4）的厚度为0.5～2mm。
4.如权利要求1所述的具有高容污及吸附功能的折叠滤芯，其特征是：所述折叠滤芯（1）是由PES、PS、PVDF、PVC、PAN中的一种或多种通过折叠加工形成。
5.如权利要求1所述具有高容污及吸附功能的折叠滤芯的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（a）将折叠滤芯（1）装置于芯管上，折叠滤芯（1）随芯管以50～80m/min的轴向速度往复运动，同时以1.5～3m/min的径向速度转动，将聚合物通过挤出机熔喷装置形成直径为2～10μm的聚合物纤维，喷射于折叠滤芯（1）表面，熔喷至折叠滤芯（1）的折褶间填满第一熔喷层（2）形成滤芯体；
（b）滤芯体随芯管以15～35m/min的轴向速度往复运动，同时以20～30m/min的径向速度转动，将聚合物通过挤出机熔喷装置形成直径为0.5～10μm的聚合物纤维喷射在滤芯体外表面形成第二熔喷层（3）；在第二熔喷层（3）表面涂布活性炭层（4），然后在活性炭层（4）表面熔喷第二熔喷层（3）；熔喷第二熔喷层（3）和涂布活性炭层（4）交替进行；所述第二熔喷层（3）为2～10层，活性炭层（4）为1～9层，最外层为第二熔喷层（3）。
6.如权利要求5所述的具有高容污及吸附功能的折叠滤芯的制备方法，其特征是：所述聚合物是PP、PE、PBT、尼龙、PPS、PLA、PVA、PET中的一种或多种。
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