CN112694152A - 聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具和制备方法，采用膜袋原料预制方式进行膜片预制，减少聚烯烃反渗透膜卷膜过程中的损伤及不易操作问题，实现聚烯烃反渗透膜元件的卷制；采用多瓣的瓣片部件组成圆管型结构夹持方式替代传统卷膜工艺，完成预制膜袋方式的卷膜，大幅提升卷膜效率；由于聚烯烃膜片厚度薄，不存在胶水渗透性问题，采用热固化或紫外固化等特殊条件快速固化胶水，替代传统聚氨酯胶水，卷膜过程中不会对膜元件卷膜造成影响，完成卷膜后可快速固化，提升生产效率；采用特殊粘胶工艺后可不对膜元件两端进行切割，或为保证整齐进行少量切割，提升膜片及流道布的整体利用率，节约生产成本。

Description

聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具和制备方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具和制备方法。

背景技术

反渗透技术为膜分离技术中最为经济、成熟且处理效果优秀的先进水处理技术，目前已被广泛运用于污水处理、海水淡化、家庭饮用水净化等各个领域。

反渗透膜片为反渗透处理技术中的核心部件，传统反渗透膜片一般由聚酯无纺布、聚砜超滤支持层及聚酰胺脱盐层组成，而采用聚烯烃材料作为反渗透膜的基材，相对于传统聚酯无纺布加聚砜超滤支撑体来讲，聚烯烃材料重量轻、厚度薄、成本低廉、加工工艺成熟，对于传统支撑材料有着巨大的优势。

聚烯烃反渗透膜虽然有着众多独特的优点，但将其应用于反渗透膜元件生产中存在着较多问题。聚烯烃材料厚度薄、形变量大，采用与聚酯无纺布相同的膜元件生产工艺卷膜效率低，合格率低，无法正常批量化生产聚烯烃材料膜元件。

传统反渗透膜元件生产技术较为复杂，常规膜元件卷膜工艺主要分为四个工序：备料、卷膜、切割、包装。首先将反渗透膜片及流道布按照工艺要求进行裁切备料，准备好所有原材料后将膜片及流道布、中心管按照工艺要求进行码放，膜片、纯网及另一层膜片之间使用聚氨酯胶水进行粘接，使反渗透膜形成膜袋，后将膜袋卷成卷式膜元件，放置一定时间后使聚氨酯胶水固化。之后使用切割机将膜元件两端按照工艺要求进行裁切，最终将裁切的膜元件安装膜管套圈及密封圈，进行测试及包装。

卷膜过程中技术难度最大的工艺在于膜元件卷制，以两页膜为例，传统的卷膜工艺为首先将膜片的膜面对折，中间放置浓水流道布，后将准备好的膜片放置于纯网上，在上层继续叠放纯网，然后打胶，放置另一片内含浓网的对折膜片，再打胶固定，之后将膜元件卷起形成螺旋卷式形式，经过放置使胶水固化，最后经过切割完成卷膜。

发明内容

本发明的实施例提供了一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具和制备方法，用于解决现有技术中反渗透膜生产工艺十分复杂，并且生产效率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具，包括：多个弧形的瓣片部件，该多个瓣片部件可通过各自径向侧边缘相互接触，组合成圆管型结构件；每个所述瓣片部件的径向侧边缘具有凹槽部，该凹槽部的长度和厚度分别由膜原料的宽度和厚度决定。

优选地，包括两个半圆形的所述瓣片部件。

优选地，每个所述瓣片部件一侧具有径向延伸的密封槽，另一侧具有拔膜孔；所述密封槽用于组合成圆管型结构件后设置密封圈。

第二方面，本发明提供一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备方法，利用了上述的制备工具，包括：

对膜原料设置透水区，该透水区的反渗透膜被移除，暴露出纯水流道布；

通过组合所述瓣片部件构成圆管型结构件夹持住膜原料，使所述透水区位于所述圆管型结构件的空腔内；

在位于所述制备工具两侧的膜原料表面设置浓水流道布；

以所述圆管型结构件为轴卷绕膜原料，获得膜原料卷；

对该膜原料卷进行固化处理，获得反渗透膜元件产品。

优选地，所述的移除透水区的反渗透膜包括：

沿膜原料宽度方向，对膜原料进行热熔分裁处理，剥离该热熔分裁区域的反渗透膜，构造出所述透水区；

或，

沿膜原料宽度方向设置多个通孔，构造出所述透水区。

优选地，所述的通过组合所述瓣片部件构成圆管型结构件夹持住膜原料，使所述透水区位于所述圆管型结构件的空腔内具体包括：

将膜原料与一个所述瓣片组件相接触，使所述透水区位于所述瓣片组件的内侧，将该瓣片组件与其它瓣片组件相盖合，夹持住膜原料。

优选地，所述的移除透水区的反渗透膜包括：

沿膜原料宽度方向切断膜原料；

剥离膜原料切断侧附近的反渗透膜，构造出所述透水区。

优选地，所述的通过组合所述瓣片部件构成圆管型结构件夹持住膜原料，使所述透水区位于所述圆管型结构件的空腔内具体包括：

组合所述瓣片部件，使相邻所述瓣片部件的凹槽部相互对应；

将膜原料的透水区侧伸入所述圆管型结构件的空腔内，使所述瓣片部件夹持住膜原料。

优选地，还包括：

填补膜原料与所述瓣片部件之间的间隙，使膜原料与所述瓣片部件紧密贴合。

优选地，所述的对该膜原料卷进行固化处理包括：

对所述膜原料卷进行绑扎固定；

通过热烘或紫外线照射固化膜原料中反渗透膜与纯水流道布之间的粘结胶水，获得反渗透膜元件产品；

或，

在绑扎固定后的膜原料卷的轴向两侧涂覆浸渍胶水，使浸渍胶水浸入膜原料中反渗透膜与纯水流道布之间的间隙；

通过热烘或紫外线照射固化浸渍胶水，获得反渗透膜元件产品。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明提供的聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具和制备方法，采用膜袋原料预制方式进行膜片预制，减少聚烯烃反渗透膜卷膜过程中的损伤及不易操作问题，实现聚烯烃反渗透膜元件的卷制；采用多瓣的瓣片部件组成圆管型结构夹持方式替代传统卷膜工艺，完成预制膜袋方式的卷膜，大幅提升卷膜效率；由于聚烯烃膜片厚度薄，不存在胶水渗透性问题，采用热固化或紫外固化等特殊条件快速固化胶水，替代传统聚氨酯胶水，卷膜过程中不会对膜元件卷膜造成影响，完成卷膜后可快速固化，提升生产效率；采用特殊粘胶工艺后可不对膜元件两端进行切割，或为保证整齐进行少量切割，提升膜片及流道布的整体利用率，节约生产成本。

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为本发明提供的一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具的结构示意图；

图2为本发明提供的一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具的俯视图；

图3为本发明提供的一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具的左右图；

图4为膜原料的结构示意图；

图5为本发明提供的一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备方法的流程图；

图6为本发明提供的一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备方法中透水区位置示意图；

图7为本发明提供的一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备方法中制备工具与膜原料组合示意图；

图8为本发明提供的一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备方法中制备工具夹持住膜原料的状态图；

图9为本发明提供的一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备方法中反渗透膜元件产品示意图。

图中：

101.制备工具1011.凹槽部1012.密封槽1013.拔膜孔401.反渗透膜402.纯水流道布；

601.透水区；701.与制备工具相接合的膜原料801.被制备工具夹持后的膜原料802.浓水流道布901.卷绕成型的膜原料。

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。

本发明提供的聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具和制备方法，目的由于聚烯烃材料厚度薄、价格低廉、生产工艺成熟，如能在反渗透膜生产及卷膜中成功替代传统聚酯无纺布及聚砜组成的超滤基膜，将会是反渗透膜行业的革命性发展。也是由于其厚度薄的特点，按照传统反渗透卷膜工艺很难将其卷制为常规尺寸膜元件产品。

参见图1-3，本发明提供一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具，包括：多个弧形的瓣片部件，该多个瓣片部件可通过各自径向侧边缘相互接触，组合成圆管型结构件；每个瓣片部件的径向侧边缘具有凹槽部1011，用于在膜元件卷制工艺中容置膜原料，该凹槽部1011的长度和厚度分别由膜原料的宽度和厚度决定。该凹槽部1011优选位于中部区域，其长度小于瓣片部件的长度，余下的瓣片部件轴向两侧的侧边缘为相互组合时的接触面。

该瓣片部件的数量由膜原料(膜袋)的样式决定，例如在一些优选实施例中(图1-3)，所要加工的膜原料为两页膜，瓣片部件为截面为两个半圆形的瓣片部件，凹槽部1011位于瓣片部件侧边缘的中部，其轴向两侧边缘用于相互组合时的接触面。

应当理解的是，本发明中的膜原料为夹心复合式膜袋，具体结构如图4所示，采用纯水流道布作为中心支撑材，上下直接覆盖聚烯烃基材，再进行反渗透膜生产，生产好后可直接成为反渗透膜401、纯水流道布402、反渗透膜401三层复合结构，进行制(卷)膜工序前可采用此种复合体进行膜片裁切，根据膜元件设计要求决定膜片裁切长度或宽度。另一种方式为首先将聚烯烃反渗透膜401与流道布进行复合，采用多个放卷机构对膜片及流道布同时放卷，后使用粘接、焊接、热熔等方式将膜片与流道布固定，形成复合形式，同时根据工艺要求对膜片长度或宽度进行切割。也可先对膜片及流道布进行切割，后进行复合。

进一步的，每个瓣片部件一侧(外侧表面)具有径向延伸的密封槽，另一侧具有拔膜孔。密封槽用于组合成圆管型结构件后设置密封圈。当瓣片部件组合圆管型结构件后在该密封槽处安装橡胶密封圈，用于膜元件最终放置在膜壳中时密封产水及浓水使用。拔膜孔用于将膜元件从膜壳中拆卸下来时方便拔取使用。

第二方面，本发明提供聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备方法，使用上述的制备工具，如图5所示，具体包括如下步骤：

对膜原料设置透水区601，该透水区601的反渗透膜被移除，暴露出纯水流道布；

通过组合瓣片部件构成圆管型结构件夹持住膜原料，使透水区601位于圆管型结构件的空腔内；

在位于制备工具两侧的膜原料表面设置浓水流道布；

以制备工具为轴卷绕膜原料，获得膜原料卷；

对该膜原料卷进行固化处理，获得反渗透膜元件产品。

进一步的，还包括组成圆管型结构件之后，在密封槽内安装密封圈的步骤。

在一些优选实施例中，移除透水区601的反渗透膜的过程具体包括：

沿膜原料宽度方向，对膜原料进行热熔分裁处理，剥离该热熔分裁附近区域的反渗透膜，暴露出纯水流道布，构造出透水区601；

或，

沿膜原料宽度方向在膜原料打多个(一行)通孔，暴露出纯水流道布，构造出透水区601。该通孔可使产水从膜袋内侧通过纯水流道布或小孔流入中心管内侧。

进一步的，上述通过组合瓣片部件构成圆管型结构件夹持住膜原料，使透水区601位于圆管型结构件的空腔内的过程具体包括：

如图7所示，将膜原料与一个瓣片组件相接触，使透水区601位于瓣片组件的内侧，将该瓣片组件与其它瓣片组件相盖合，再通过高频焊接或胶粘的方式使瓣片组件相互固定连接，夹持住膜原料。

在另一些实施例中，移除透水区601的反渗透膜的方式也可以是：

沿膜原料宽度方向切断膜原料；

剥离邻近膜原料切断侧的反渗透膜，暴露出纯水流道布，构造出透水区601。

进一步的，采用上述分切方式构造透水区601时，接合膜原料与制备工具的过程具体包括：

组合所述瓣片部件，使相邻瓣片部件的凹槽部相互对应；

将膜原料的透水区601侧伸入所述圆管型结构件的空腔内，再通过高频焊接或胶粘的方式使瓣片组件相互固定连接，使瓣片部件夹持住膜原料。

将膜原料与制备工具进行组合后，在制备工具径向两侧的膜原料表面敷设浓水流道布802，其可以分别设置在两段膜原料的同侧，即同为上方侧或下方侧，也可以在一段膜原料上方侧敷设，在另一段膜原料下方侧敷设，构成相对于制备工具中心对称的布置形式。为防止浓水流道布卷膜过程中错位可在流道布与膜原料(袋)边缘进行少量焊接或者点胶粘接。

如果膜原料与制备工具相接触的区段存在缝隙可以使用胶水进行粘接，防止纯水泄露。

夹持成型以及后续设置了浓水流道布的状态如图8所示。

如图9所示，浓水流道布完成放置后将组合体以制备工具为圆心进行卷起，卷制为螺旋卷式膜原料卷，后采用防水胶带将该膜原料卷进行绑扎固定，膜原料中预覆的(反渗透膜与纯水流道布之间的)胶水采用热固化或紫外固化等特殊固化工艺，完成卷膜后可在短时间内进行胶水的固定。另一种胶水粘接方式可在卷膜过程中仅将各原材料进行少量固定，在卷膜完成后将圆柱体的膜原料卷两侧浸渍胶水溶液，使浸渍胶水浸入膜原料中反渗透膜与纯水流道布之间的间隙，后使用烘箱或紫外等特殊条件进行固化，而浓水流道布及制备工具可采用特殊处理，防止胶水渗透。

卷制完成后的膜原料卷如两端整齐，可不进行切割，如两端不整齐可使用切边机对膜原料卷两端进行切边，仅切除少量膜片以保证两端整齐干净即可。切割后膜元件外观如图8所示。切割完成后即可安装密封圈及膜管套圈，进行最终包装或测试。

相应的，如采用多页膜可使用两瓣的瓣片部件组合夹持方式，将两组或多组膜片进行对折或叠放后中间部分与制备工具内部连接处采用裁切或打孔方式连接，后将制备工具进行组合，也可使用多瓣的瓣片部件夹持方式，采用三瓣的瓣片部件及以上方式夹持单组膜片增加膜片量。

综上所述，本发明提供的聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具和制备方法，采用膜袋原料预制方式进行膜片预制，减少聚烯烃反渗透膜卷膜过程中的损伤及不易操作问题，实现聚烯烃反渗透膜元件的卷制；采用多瓣的瓣片部件组成圆管型结构夹持方式替代传统卷膜工艺，完成预制膜袋方式的卷膜，大幅提升卷膜效率；由于聚烯烃膜片厚度薄，不存在胶水渗透性问题，端面无胶水外漏，采用热固化或紫外固化等特殊条件快速固化胶水，替代传统聚氨酯胶水，卷膜过程中不会对膜元件卷膜造成影响，完成卷膜后可快速固化，提升生产效率；采用特殊粘胶工艺后可不对膜元件两端进行切割，或为保证整齐进行少量切割，既解决了使用聚烯烃材料生产反渗透膜元件的卷膜问题，又针对传统卷膜工艺生产效率低的问题进行改善，实现了及节约了原材料的同时，生产效率的大幅上升。

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。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

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 (10)

1.一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备工具，其特征在于，包括：多个弧形的瓣片部件，该多个瓣片部件可通过各自径向侧边缘相互接触，组合成圆管型结构件；每个所述瓣片部件的径向侧边缘具有凹槽部，该凹槽部的长度和厚度分别由膜原料的宽度和厚度决定。

2.根据权利要求1所述的制备工具，其特征在于，包括两个半圆形的所述瓣片部件。

3.根据权利要求1所述的制备工具，其特征在于，每个所述瓣片部件一侧具有径向延伸的密封槽，另一侧具有拔膜孔；所述密封槽用于组合成圆管型结构件后设置密封圈。

4.一种聚烯烃为基材的反渗透膜元件的制备方法，其特征在于，利用了如权利要求1至3任一所述的制备工具，包括：

对膜原料设置透水区，该透水区的反渗透膜被移除，暴露出纯水流道布；

通过组合所述瓣片部件构成圆管型结构件夹持住膜原料，使所述透水区位于所述圆管型结构件的空腔内；

在位于所述制备工具两侧的膜原料表面设置浓水流道布；

以所述圆管型结构件为轴卷绕膜原料，获得膜原料卷；

对该膜原料卷进行固化处理，获得反渗透膜元件产品。

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述的移除透水区的反渗透膜包括：

沿膜原料宽度方向，对膜原料进行热熔分裁处理，剥离该热熔分裁区域的反渗透膜，构造出所述透水区；

或，

沿膜原料宽度方向设置多个通孔，构造出所述透水区。

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述的通过组合所述瓣片部件构成圆管型结构件夹持住膜原料，使所述透水区位于所述圆管型结构件的空腔内具体包括：

将膜原料与一个所述瓣片组件相接触，使所述透水区位于所述瓣片组件的内侧，将该瓣片组件与其它瓣片组件相盖合，夹持住膜原料。

7.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述的移除透水区的反渗透膜包括：

沿膜原料宽度方向切断膜原料；

剥离膜原料切断侧附近的反渗透膜，构造出所述透水区。

8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述的通过组合所述瓣片部件构成圆管型结构件夹持住膜原料，使所述透水区位于所述圆管型结构件的空腔内具体包括：

组合所述瓣片部件，使相邻所述瓣片部件的凹槽部相互对应；

将膜原料的透水区侧伸入所述圆管型结构件的空腔内，使所述瓣片部件夹持住膜原料。

9.根据权利要求6或8所述的制备方法，其特征在于，还包括：

填补膜原料与所述瓣片部件之间的间隙，使膜原料与所述瓣片部件紧密贴合。

10.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述的对该膜原料卷进行固化处理包括：

对所述膜原料卷进行绑扎固定；

通过热烘或紫外线照射固化膜原料中反渗透膜与纯水流道布之间的粘结胶水，获得反渗透膜元件产品；

或，

在绑扎固定后的膜原料卷的轴向两侧涂覆浸渍胶水，使浸渍胶水浸入膜原料中反渗透膜与纯水流道布之间的间隙；

通过热烘或紫外线照射固化浸渍胶水，获得反渗透膜元件产品。

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