CN113600020A - 一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，涉及膜组件技术，包括如下步骤：将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起；将并在一起的膜丝开口端穿入到PVC管内并从PVC管另一端露出；用硅胶塞堵住膜丝的开口；将膜丝开口端及PVC管一同插入液态的环氧树脂中静置一段时间，期间，液态的环氧树脂以静态的方式向PVC管内移动，并充满PVC管内除去膜丝外的空间；待充于PVC管内的环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管取出，切掉被堵住的膜丝开口端，使膜丝的开口重新开启。具有操作简单、封装效果好、成功率高、膜丝浪费少、可灵活控制膜组件规模的特点。

Description

一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法

技术领域

本发明涉及膜组件技术领域，具体涉及一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法。

背景技术

采用膜技术使污染物与水分子进行分离，可将宝贵的水资源进行二次利用，同时污染物中的贵重金属离子也可以过滤浓缩回收使用，经济效益十分可观，已得到广泛的应用。

膜组件是膜技术应用中的具体形式，膜组件主要由中空纤维膜丝组成。工业上一般采用机器封装中空纤维膜丝的方式得到膜组件，这类膜组件规格较大，出水量大，不适合应用于实验室处理小规模废水；而且工业上使用的机器不适合封装数目较少的中空纤维膜丝组成的膜组件，购买困难且价格高。还有用胶粘法封装中空纤维膜丝制得膜组件的方案，该方法制作膜组件时，先用高温将膜丝开口处融化粘合后，再用胶粘合膜丝；此法不易控制温度，膜丝开口处粘合效果不稳定，膜丝开口融合不完全，胶会进入膜丝内部，堵塞膜丝开口，制作出的膜组件不能进行污染物和滤液的分离，制作的膜组件成功率极低，浪费大量膜丝。

实验室分离水中的污染物质、测定膜污染机理实验中也常用到膜组件，然而现有的膜组件封装方法，均不适用于实验室膜组件的制备。亟需一种适用于实验规模使用的小型中空纤维膜组件的制作方法，该方法既不需要使用工业机器封装，也不会像胶粘法那样成功率低，而且操作简单易行，能根据处理水量和要分离的污染物的具体情况和分离要求，以及安装膜组件的膜生物反应器的高度和直径，灵活控制膜组件规模(如膜丝的数目和膜丝的长度)。

发明内容

为此，本发明提供一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，以解决上述的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其包括：

将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起；

将并在一起的膜丝开口端穿入到PVC管内并从PVC管另一端露出；

用硅胶塞堵住膜丝的开口；

将膜丝开口端及PVC管一同插入液态的环氧树脂中静置一段时间，期间，液态的环氧树脂以静态的方式向PVC管内移动，并充满PVC管内除去膜丝外的空间；

待充于PVC管内的环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管取出，切掉被堵住的膜丝开口端，使膜丝的开口重新开启。

进一步地，所述将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起包括：按膜丝外横截面面积总和占PVC管内横截面面积的30-40％配置膜丝呈一束，所述将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起包括：将多根膜丝整理成一束，将该束膜丝弯成U形，使该U形束状的膜丝两端并拢在一起，并拢后的膜丝外横截面面积总和占PVC管内横截面面积的60-80％。

进一步地，并拢在一起的膜丝开口端为平齐状态，或并在一起的膜丝开口端从PVC管另一端露出后为平齐状态。

进一步地，通过裁切获得所述平齐状态，或通过端部敦齐获得所述平齐状态。

进一步地，所述将膜丝开口端及PVC管一同插入液态的环氧树脂中静置一段时间包括：将液态环氧树脂放入空心橡胶塞或硅胶塞中，将PVC管和膜丝开口端一同插入到橡胶塞或硅胶塞的盛有液态环氧树脂的空心中，随后保持插入状态静置一段时间。

进一步地，所述待充于PVC管内的环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管取出包括：充满PVC管内除膜丝外的空间的液态环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管从空心橡胶塞或硅胶塞中取出。

进一步地，所述切掉被堵住的膜丝开口端，使膜丝的开口重新开启包括：切掉PVC管的靠近膜丝开口的一端，并将被硅胶塞堵住的膜丝段一同切掉从而重新开启膜丝开口，未被切除的PVC管内部与膜丝外部之间的缝隙充满固态环氧树脂。

进一步地，切掉被堵住的膜丝开口端后，去除附着在PVC管外侧的已凝固的环氧树脂。

进一步地，所述膜丝为中空纤维膜丝。

进一步地，所述中空纤维膜丝为PVDF中空纤维膜丝。

本发明具有如下优点：

不需要使用机器封装(现有技术中也没有可用于制作实验规模使用的膜组件的机器)，可用于小型膜组件的制作；封装时通过硅胶塞将膜丝开口堵住，在胶封时胶(环氧树脂)不会流入到膜丝内堵塞膜丝开口，膜组件封装成功率高，密封性好；能根据处理水量和要分离的污染物的具体情况和分离要求，以及安装膜组件的膜生物反应器尺寸，选用不同长度和配置不同数目的膜丝，从而控制总过滤面积，达到灵活控制膜组件规模的目的；封装好的膜组件具有PVC管，使得膜组件能直接与快插直通、快插变径等连接，能快速安装到膜生物反应器中使用，反之，也非常方便将膜组件从膜生物反应器中拆卸下来。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1为本发明具体实施方式提供的一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法的流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在一个具体实施例中，如图1所示，一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，包括如下步骤：

步骤1，将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起。膜丝开口端不能搭接(搭接导致开口方向相反)，只能沿相同方向合拢；其中，膜丝采用PVDF中空纤维膜丝。

步骤2，将并在一起的膜丝开口端穿入到PVC管内并从PVC管另一端露出。

步骤3，用硅胶塞堵住膜丝的开口。每根膜丝有两个开口，每个开口均用一个硬质的硅胶塞堵住，避免环氧树脂进入到膜丝开口内。

步骤4，将膜丝开口端及PVC管一同插入液态的环氧树脂中静置一段时间，期间，液态的环氧树脂以静态的方式向PVC管内移动，并充满PVC管内除去膜丝外的空间。

步骤5，待充于PVC管内的环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管取出，切掉被堵住的膜丝开口端，使膜丝的开口重新开启。如此即可得到封装好的膜组件，膜丝开口端为膜组件的出水端，PVC管可与膜生物反应器中的快插连接。

使用上述的方法制作小型膜组件，不需要使用机器封装(现有技术中也没有可用于制作实验规模使用的膜组件的机器)，可用于小型膜组件的制作；封装时通过硅胶塞将膜丝开口堵住，在胶封时胶(环氧树脂)不会流入到膜丝内堵塞膜丝开口，膜组件封装成功率高，密封性好；能根据处理水量和要分离的污染物的具体情况和分离要求，以及安装膜组件的膜生物反应器尺寸，选用不同长度和配置不同数目的膜丝，从而控制总过滤面积，达到灵活控制膜组件规模的目的；封装好的膜组件具有PVC管，使得膜组件能直接与快插直通、快插变径等连接，能快速安装到膜生物反应器中使用，反之，也非常方便将膜组件从膜生物反应器中拆卸下来。

在另一个可选的实施例中，所述将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起包括：按膜丝外横截面面积总和占PVC管内横截面面积的30-40％配置膜丝呈一束，所述将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起包括：将多根膜丝整理成一束，将该束膜丝弯成U形，使该U形束状的膜丝两端并拢在一起，并拢后的膜丝外横截面面积总和占PVC管内横截面面积的60-80％。膜丝两端不能搭接(搭接导致膜丝开口方向相反)，只能沿相同方向合拢。并拢在一起的膜丝开口端为平齐状态，或并在一起的膜丝开口端从PVC管另一端露出后为平齐状态。通过裁切获得所述平齐状态，或通过端部敦齐获得所述平齐状态。

该实施例不仅具有上一个实施例所提供的方法的全部优点，还具有如下优点：以内径为10mm的PVC管，以及外径为2.2mm、内径为1.2mm的中空纤维膜丝为例进行说明，PVC管内横截面面积为3.14×5×5＝78.5mm²；按填装比例0.7计算，可以装填78.5×0.7/(3.14×1.1×1.1)＝14，可在该PVC管内穿设14根该膜中空纤维膜丝，在本实施例中，采用U形束状的膜丝，一根膜丝对应两个开口端，仅需7根中空纤维膜丝即可形成14个开口端穿设PVC管内的设置状态。如此，PVC管内横截面面积的30％填充有环氧树脂，能牢固地胶封膜丝于管内，而且还保证具有一定量的膜丝，避免膜丝数量太少而影响总过滤面积；平齐状态更方便之后的沾胶、胶封。

在又一个可选的实施例中，所述将膜丝开口端及PVC管一同插入液态的环氧树脂中静置一段时间包括：将液态环氧树脂放入空心橡胶塞或硅胶塞中，将PVC管和膜丝开口端一同插入到橡胶塞或硅胶塞的盛有液态环氧树脂的空心中，使随后保持插入状态静置一段时间。该实施例不仅具有上两个实施例所提供的方法的全部优点，还具有使用较少的环氧树脂即可实现胶封的优点：该空心与PVC管的外径相适配，一般的，空心橡胶塞或硅胶塞的内径等于或稍小于PVC管的外径，空心橡胶塞具有一定的弹性，空心橡胶塞内径稍小于PVC管外径时不影响PVC管的插入；如果空心橡胶塞内径大于PVC管外径，PVC管插入时会使橡胶塞内部所盛液态环氧树脂溢出。在本实施例中，所述待充于PVC管内的环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管取出包括：充满PVC管内除膜丝外的空间的液态环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管从空心橡胶塞或硅胶塞中取出。当PVC管内的环氧树脂凝固时，PVC管外部的环氧树脂也是凝固的；由于PVC管是插入盛有液态环氧树脂的空心橡胶塞(其内径与PVC管外径几乎相同)中，所以PVC管外径和空心橡胶塞内壁几乎没有空隙或空隙很小，当液态环氧树脂向PVC管内部移动并凝固后，PVC管外径和空心橡胶塞内壁之间凝固的环氧树脂量很少，此时可以直接将PVC管从空心橡胶塞中拔出，因为环氧树脂可以粘住PVC和PVDF中空纤维膜丝，但是不会粘住橡胶。

在再一个可选的实施例中，所述切掉被堵住的膜丝开口端，使膜丝的开口重新开启包括：切掉PVC管的靠近膜丝开口的一端，并将被硅胶塞堵住的膜丝段一同切掉从而重新开启膜丝开口，未被切除的PVC管内部与膜丝外部之间的缝隙充满固态环氧树脂。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，包括：

将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起；

将并在一起的膜丝开口端穿入到PVC管内并从PVC管另一端露出；

用硅胶塞堵住膜丝的开口；

将膜丝开口端及PVC管一同插入液态的环氧树脂中静置一段时间，期间，液态的环氧树脂以静态的方式向PVC管内移动，并充满PVC管内除去膜丝外的空间；

待充于PVC管内的环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管取出，切掉被堵住的膜丝开口端，使膜丝的开口重新开启。

2.根据权利要求1所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，按膜丝外横截面面积总和占PVC管内横截面面积的30-40％配置膜丝呈一束，所述将一束膜丝的两端以膜丝开口同向的方式并拢在一起包括：将多根膜丝整理成一束，将该束膜丝弯成U形，使该U形束状的膜丝两端并拢在一起，并拢后的膜丝外横截面面积总和占PVC管内横截面面积的60-80％。

3.根据权利要求2所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，并拢在一起的膜丝开口端为平齐状态，或并在一起的膜丝开口端从PVC管另一端露出后为平齐状态。

4.根据权利要求3所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，通过裁切获得所述平齐状态，或通过端部敦齐获得所述平齐状态。

5.根据权利要求1所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，所述将膜丝开口端及PVC管一同插入液态的环氧树脂中静置一段时间包括：将液态环氧树脂放入空心橡胶塞或硅胶塞中，将PVC管和膜丝开口端一同插入到橡胶塞或硅胶塞的盛有液态环氧树脂的空心中，随后保持插入状态静置一段时间。

6.根据权利要求5所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，所述待充于PVC管内的环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管取出包括：充满PVC管内除膜丝外的空间的液态环氧树脂凝固后，将膜丝及PVC管从空心橡胶塞或硅胶塞中取出。

7.根据权利要求1所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，所述切掉被堵住的膜丝开口端，使膜丝的开口重新开启包括：切掉PVC管的靠近膜丝开口的一端，并将被硅胶塞堵住的膜丝段一同切掉从而重新开启膜丝开口，未被切除的PVC管内部与膜丝外部之间的缝隙充满固态环氧树脂。

8.根据权利要求7所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，切掉被堵住的膜丝开口端后，去除附着在PVC管外侧的已凝固的环氧树脂。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，所述膜丝为中空纤维膜丝。

10.根据权利要求9所述的适用于实验规模使用的小型膜组件的制作方法，其特征在于，所述中空纤维膜丝为PVDF中空纤维膜丝。

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