CN112807848B - 一体式梯度过滤材料及其制备方法 - Google Patents

一体式梯度过滤材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及液体过滤材料领域，具体公开了一体式梯度过滤材料及其制备方法，包括1）一体式梯度过滤材料本体的制备；2）开纤处理；3）活性炭填充。涉及的一体式梯度过滤材料本体由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结形成，截面呈三维密度梯度蜂窝结构，其结构稳固、力学性能好，且从根本上解决传统过滤材料层间开裂的整体性问题，并实现逐级梯度过滤，沉降的污垢易清洗，材料使用寿命较长。

Description

一体式梯度过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明属于液体过滤材料领域，具体涉及一体式梯度过滤材料及其制备方法。
背景技术
传统的液体过滤材料，常利用针刺、水刺、熔喷或静电等非织造技术制备单层过滤布，再将其进行复合处理，以实现较高的过滤效果。但其在使用过程中，材料上会很快沉降有一层污垢且很难清洗，致使过滤材料使用寿命缩短。另外，其强度较低、层间易开裂、结构稳定性差，无法实现持久的有效过滤，且价格较昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一体式梯度过滤材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种一体式梯度过滤材料，所述过滤材料本体从上到下依次设置有一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件，所述过滤材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：一体式梯度过滤材料本体的制备
一体式梯度过滤材料本体由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成三维密度梯度蜂窝结构机织物，所述一级过滤组件选择涤纶（PET）、聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）单丝中的一种，所述二级过滤组件选择PVDF、PTFE单丝中的一种，所述三级过滤组件选择聚酯/水溶性聚酯（PET/COPET）海岛丝；
步骤二：开纤处理
将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为9-11 g/L、浴比为1:45-55的溶液中处理30-35min，然后洗涤；
步骤三：活性炭填充
在一级过滤组件内填充活性炭。
进一步的，所述一体式梯度过滤材料本体在剑杆织机上完成织造，其表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为115-125根/10cm，单层织物纬密为105-115根/10cm，得到的三维密度梯度蜂窝结构机织物的截面孔径按4:2:1呈梯度降低。
进一步的，所述一级过滤组件和二级过滤组件的单丝直径为0.35mm-0.45mm，且一级过滤组件的单丝直径小于二级过滤组件的单丝直径。
进一步的，所述PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。
进一步的，所述一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，所述二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
进一步的，所述洗涤步骤具体如下：先用85-90℃热水洗3-5次，再用55-65℃热水洗3-5次，最后用室温水洗2-4次。
进一步的，活性炭的填充厚度为18-22mm。
聚偏氟乙烯（PVDF）是一种高度非反应热塑性含含氟聚合物，具有良好的耐高温、耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，在石油化工、电子电气和氟碳涂料领域得到广泛应用。聚四氟乙烯（PTFE）是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物，具有力学性能优良、耐高温、抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点。海岛丝是由一种聚合物以极细的形式包埋在另一聚合物之中形成的，把可溶性的海成分溶解掉后，就得到了超细的岛纤维，通常所得的岛纤维直径在3μm以下。机织技术是发展最成熟的一种纺织成形技术，是由一个系统的经纱和一个系统的纬纱交织形成织物。
本发明采用以上技术方案，具有以下优点：
1、本发明一体式梯度过滤材料属多层机织物，其由多组经纱与多组纬纱交织而来，在过滤材料截面呈三维密度梯度蜂窝结构，该结构稳固、力学性能好，且从根本上解决传统过滤材料层间开裂的整体性问题。
2、本发明一体式梯度过滤材料本体从上到下依次设置一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件，即该材料在织物截面呈密度梯度排列，在使用过程中实现逐级梯度过滤的目的，沉降的污垢易清洗，材料使用寿命较长。
附图说明
图1为一体式过滤材料的截面示意图；
图2为一体式过滤材料的组织示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案更加清晰明了，下面通过具体实施例对本发明技术方案进行以下详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
一种一体式梯度过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
一体式梯度过滤材料本体的制备：一体式梯度过滤材料本体为三维密度梯度蜂窝结构机织物，其由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成。所述一级过滤组件选择PET单丝；所述二级过滤组件选择PVDF单丝；所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝。表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为120根/10cm，单层织物纬密为110根/10cm，在剑杆织机上完成织造，得到三维密度梯度蜂窝结构机织物，其截面孔径按4:2:1呈梯度降低。所述的PET单丝直径为0.35mm，PVDF单丝直径为0.45mm，PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
开纤处理：将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为10g/L、浴比为1:50的溶液中处理30min，然后用90℃热水洗4次，60℃热水洗4次，再用室温水洗3次。
活性炭填充：在一级过滤组件内填充活性炭，填充活性炭厚度为20mm。
实施例2
一种一体式梯度过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
一体式梯度过滤材料本体的制备：一体式梯度过滤材料本体为三维密度梯度蜂窝结构机织物，其由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成。所述一级过滤组件选择PP单丝；所述二级过滤组件选择PVDF单丝；所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝。表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为115根/10cm，单层织物纬密为105根/10cm，在剑杆织机上完成织造，得到三维密度梯度蜂窝结构机织物，其截面孔径按4:2:1呈梯度降低。所述的PP单丝直径为0.35mm，PVDF单丝直径为0.45mm，PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
开纤处理：将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为9g/L、浴比为1:45的溶液中处理35min，然后在85℃热水洗3次，55℃热水洗5次，再用室温水洗2次。
活性炭填充：在一级过滤组件内填充活性炭，填充活性炭厚度为18mm。
实施例3
一种一体式梯度过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
一体式梯度过滤材料本体的制备：一体式梯度过滤材料本体为三维密度梯度蜂窝结构机织物，其由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成。所述一级过滤组件选择PVDF单丝；所述二级过滤组件选择PVDF单丝；所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝。表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为125根/10cm，单层织物纬密为115根/10cm，在剑杆织机上完成织造，得到三维密度梯度蜂窝结构机织物，其截面孔径按4:2:1呈梯度降低。所述的一级过滤组件用PVDF单丝直径为0.35mm，二级过滤组件用PVDF单丝直径为0.45mm，PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
开纤处理：将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为11g/L、浴比为1:55的溶液中处理30min，然后用90℃热水洗5次，65℃热水洗3次，再用室温水洗4次。
活性炭填充：在一级过滤组件内填充活性炭，填充活性炭厚度为22mm。
实施例4
一种一体式梯度过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
一体式梯度过滤材料本体的制备：一体式梯度过滤材料本体为三维密度梯度蜂窝结构机织物，其由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成。所述一级过滤组件选择PTFE单丝；所述二级过滤组件选择PVDF单丝；所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝。表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为120根/10cm，单层织物纬密为110根/10cm，在剑杆织机上完成织造，得到三维密度梯度蜂窝结构机织物，其截面孔径按4:2:1呈梯度降低。所述的PTFE单丝直径为0.35mm，PVDF单丝直径为0.45mm，PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
开纤处理：将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为10g/L、浴比为1:50的溶液中处理30min，然后在90℃热水洗4次，60℃热水洗4次，再用室温水洗3次。
活性炭填充：在一级过滤组件内填充活性炭，填充活性炭厚度为20mm。
实施例5
一种一体式梯度过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
一体式梯度过滤材料本体的制备：一体式梯度过滤材料本体为三维密度梯度蜂窝结构机织物，其由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成。所述一级过滤组件选择PET单丝；所述二级过滤组件选择PTFE单丝；所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝。表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为120根/10cm，单层织物纬密为110根/10cm，在剑杆织机上完成织造，得到三维密度梯度蜂窝结构机织物，其截面孔径按4:2:1呈梯度降低。所述的PET单丝直径为0.35mm，PTFE单丝直径为0.45mm，PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
开纤处理：将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为10g/L、浴比为1:50的溶液中处理30min，然后在90℃热水洗4次，60℃热水洗4次，再用室温水洗3次。
活性炭填充：在一级过滤组件内填充活性炭，填充活性炭厚度为20mm。
实施例6
一种一体式梯度过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
一体式梯度过滤材料本体的制备：一体式梯度过滤材料本体为三维密度梯度蜂窝结构机织物，其由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成。所述一级过滤组件选择PP单丝；所述二级过滤组件选择PTFE单丝；所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝。表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为120根/10cm，单层织物纬密为110根/10cm，在剑杆织机上完成织造，得到三维密度梯度蜂窝结构机织物，其截面孔径按4:2:1呈梯度降低。所述的PP单丝直径为0.35mm，PTFE单丝直径为0.45mm，PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
开纤处理：将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为10g/L、浴比为1:50的溶液中处理30min，然后在90℃热水洗4次，60℃热水洗4次，再用室温水洗3次。
活性炭填充：在一级过滤组件内填充活性炭，填充活性炭厚度为20mm。
实施例7
一种一体式梯度过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
一体式梯度过滤材料本体的制备：一体式梯度过滤材料本体为三维密度梯度蜂窝结构机织物，其由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成。所述一级过滤组件选择PVDF单丝；所述二级过滤组件选择PTFE单丝；所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝。表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为120根/10cm，单层织物纬密为110根/10cm，在剑杆织机上完成织造，得到三维密度梯度蜂窝结构机织物，其截面孔径按4:2:1呈梯度降低。所述的PVDF单丝直径为0.35mm，PTFE单丝直径为0.45mm，PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
开纤处理：将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为10g/L、浴比为1:50的溶液中处理30min，然后在90℃热水洗4次，60℃热水洗4次，再用室温水洗3次。
活性炭填充：在一级过滤组件内填充活性炭，填充活性炭厚度为20mm。
实施例8
一种一体式梯度过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
一体式梯度过滤材料本体的制备：一体式梯度过滤材料本体为三维密度梯度蜂窝结构机织物，其由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成。所述一级过滤组件选择PTFE单丝；所述二级过滤组件选择PTFE单丝；所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝。表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为120根/10cm，单层织物纬密为110根/10cm，在剑杆织机上完成织造，得到三维密度梯度蜂窝结构机织物，其截面孔径按4:2:1呈梯度降低。所述的一级过滤组件用PTFE单丝直径为0.35mm，二级过滤组件用PTFE单丝直径为0.45mm，PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
开纤处理：将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为10g/L、浴比为1:50的溶液中处理30min，然后在90℃热水洗4次，60℃热水洗4次，再用室温水洗3次。
活性炭填充：在一级过滤组件内填充活性炭，填充活性炭厚度为20mm。

Claims (7)

1.一体式梯度过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：一体式梯度过滤材料本体的制备
一体式梯度过滤材料本体由一级过滤组件、二级过滤组件和三级过滤组件采用经纱接结而成三维密度梯度蜂窝结构机织物，所述一级过滤组件选择PET、PP、PVDF、PTFE单丝中的一种，所述二级过滤组件选择PVDF、PTFE单丝中的一种，所述三级过滤组件选择PET/COPET海岛丝；
所述一体式梯度过滤材料本体在剑杆织机上完成织造，其表经：中经：里经排列比为1:1:1，单层织物经密为115-125根/10cm，单层织物纬密为105-115根/10cm，得到的三维密度梯度蜂窝结构机织物的截面孔径按4:2:1呈梯度降低；
步骤二：开纤处理
将步骤一所得的三维密度梯度蜂窝结构机织物在碱液浓度为9-11 g/L、浴比为1:45-55的溶液中处理30-35min，然后洗涤；
步骤三：活性炭填充
在一级过滤组件内填充活性炭。
2.根据权利要求1所述的一体式梯度过滤材料的制备方法，其特征在于，所述一级过滤组件和二级过滤组件的单丝直径为0.35mm-0.45mm，且一级过滤组件的单丝直径小于二级过滤组件的单丝直径。
3.根据权利要求1所述的一体式梯度过滤材料的制备方法，其特征在于，所述PET/COPET海岛丝为160D/48F×37，海与岛比例为20:80。
4.根据权利要求1所述的一体式梯度过滤材料的制备方法，其特征在于，所述一级过滤组件织物覆盖系数为65%±3%，所述二级过滤组件织物覆盖系数为75%±3%。
5.根据权利要求1所述的一体式梯度过滤材料的制备方法，其特征在于，洗涤步骤具体如下：先用85-90℃热水洗3-5次，再用55-65℃热水洗3-5次，最后用室温水洗2-4次。
6.根据权利要求1所述的一体式梯度过滤材料的制备方法，其特征在于，活性炭的填充厚度为18-22mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法得到的一体式梯度过滤材料。
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