CN113856473B - 一种液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，包括以下步骤：第一步，将端部切齐的中空纤维帘式膜束垂直的放入至膜组件浇注装置内；第二步，向膜组件浇注装置内注入饱和氯化钠溶液/蜂蜜；第三步，待第二步的中空纤维帘式膜束静置平衡后注入环氧树脂，静置至环氧树脂固化完成；第四步，将饱和氯化钠溶液/蜂蜜排出膜组件浇注装置，用纯水冲洗集水管，浇注工艺完成。本发明的有益效果是：选用的封头料液为饱和氯化钠溶液与蜂蜜均是食品级，绿色环保可循环使用，不带来外部污染物，不影响膜组件未来的使用场景。
Description
技术领域
本发明涉及中空纤维膜生产领域，更具体地说涉及一种液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺。
背景技术
中空纤维帘式膜组件主要由中空纤维膜丝、浇注壳、集水管和密封连接件等组成。
目前中空纤维帘式膜组件的常规浇注工艺，采用石膏粉或者软胶将膜丝端部封头，然后将一定数量的膜丝束放入浇注盒内，灌入树脂，树脂固化后对浇注盒进行切头，然后再与集水管进行粘接形成中空纤维帘式膜组件。这种方法最大的难点是膜丝的封头，很难保证膜丝全部封堵，未封堵彻底的膜丝会有树脂倒灌进入膜丝内部形成无效膜丝，导致膜组件有效膜面积减小。
现有专利“一种中空纤维帘式膜组件的封装方法(CN103495344A)”，采用石蜡或者氯化石蜡、硬胶和软胶，完成在集水管中的封装，无需额外切削。这种方法在现实中实现难度较大，石蜡或氯化石蜡常温下是固态，集水管的管径小，且长度长，较难将固体物质取出；另外，利用其封堵密集的膜丝，密集的膜丝间彻底清理干净较难实现，若清理不干净还会影响膜组件的产水水质。
现有专利“一种中空纤维帘式膜封装装置与方法(CN104437094 B)”，采用醋酸钠过饱和溶液或三氟丙基甲基环三硅氧烷低温结晶封堵膜丝，然后进行树脂浇注，树脂固化后，将其进行高温液化流出集水管。一方面先冷却再加热，能耗较高，操作工艺复杂，另一方面醋酸钠过饱和溶液成强碱性，若中空纤维膜丝为湿法膜丝，容易烧丝，破坏膜丝的孔径结构，另外对于亲水性的中空纤维膜，浸没在饱和醋酸钠水溶液中，水溶液会顺着膜丝爬升，影响浇注端根部膜丝的性能；三氟丙基甲基环三硅氧烷刺激眼睛，呼吸系统和皮肤，不溶于水，较难彻底清理干净，对于亲油疏水性膜丝不适用。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种液体封头的中空纤维膜组件浇注工艺。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，包括以下步骤：
第一步，将端部切齐的中空纤维帘式膜束垂直的放入至膜组件浇注装置内；
第二步，向所述膜组件浇注装置内注入饱和氯化钠溶液/蜂蜜；
第三步，待所述第二步的中空纤维帘式膜束静置平衡后注入环氧树脂，静置至环氧树脂固化完成；
第四步，将所述饱和氯化钠溶液/所述蜂蜜排出膜组件浇注装置，用纯水冲洗所述集水管，浇注工艺完成。
优选地，所述中空纤维帘式膜束浸没在所述饱和氯化钠溶液/所述蜂蜜中的深度为2-5mm。
由上述任一方案优选的是，所述第二步中的所述饱和氯化钠溶液的温度为20-25℃，浓度为25％-26％，密度为1.17-1.19g/L。
由上述任一方案优选的是，所述第二步中的所述蜂蜜的含水率为17％-23％，温度为20-25℃，密度为1.38-1.42g/L。
由上述任一方案优选的是，所述第三步中的所述环氧树脂的密度为1.02-1.06g/L。
由上述任一方案优选的是，所述第三步中加入所述环氧树脂的速度为30-50ml/min。
由上述任一方案优选的是，所述膜组件浇注装置包括集水管、浇注槽和集水管端盖，所述浇注槽设置在所述集水管上方且二者连通，所述集水管的两端设有所述集水管端盖。
由上述任一方案优选的是，所述第一步中所述中空纤维帘式膜束的底部与所述集水管的上壁对齐。
由上述任一方案优选的是，所述第一步的所述中空纤维帘式膜束为疏水型中空纤维膜。
由上述任一方案优选的是，所述疏水型中空纤维膜为超亲油疏水中空纤维膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜和气体分离膜中的任一种。
本发明的有益效果为：
选用的封头料液氯化钠溶液与蜂蜜均是食品级，绿色环保可循环使用，不带来外部污染物，不影响膜组件未来的使用场景；
氯化钠与蜂蜜均是易溶于水，树脂固化彻底后，用纯水易于将其冲洗干净；
环氧树脂在固化过程中易于放热爆聚、烧丝，氯化钠水溶液可具有冷却、降温作用，有利于树脂缓慢固化；
氯化钠溶液和蜂蜜均属于中性料液，若浇注装置为金属材质时，不会造成腐蚀；
选用的封头料液为液体，树脂固化完成后，料液可循环使用，能耗低，树脂使用量减少，与传统工艺相比较，省掉了膜丝封头和切头，浇注壳与集水管粘接三道的工序，另外还减少切头造成的树脂浪费；
与传统工艺相比较，本发明的浇注工艺节省树脂等原料，能耗低，工序简单易操作。
附图说明
图1是膜组件浇注装置的结构示意图；
图2是中空纤维膜束水平对齐示意图；
图3是中空纤维膜束水平对齐示意图；
图4是浇注完成的膜组件剖面图；
图5a是实施例1的结果示意图；
图5b是实施例2的结果示意图；
图5c是实施例3的结果示意图；
图5d是实施例4的结果示意图；
图5e是实施例5的结果示意图；
图5f是实施例6的结果示意图；
图6a是实施例7的结果示意图；
图6b是实施例8的结果示意图；
图6c是实施例9的结果示意图；
图6d是实施例10的结果示意图；
图6e是实施例11的结果示意图；
图6f是实施例12的结果示意图；
图中：
1、集水管；2、浇注槽；3、水平尺；4、环氧树脂；
5、饱和氯化钠溶液/蜂蜜；6、集水管端盖；7、中空纤维膜。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1-4所示1为集水管；2为浇注槽；3为水平尺；4为环氧树脂；5为饱和氯化钠溶液/蜂蜜；6为集水管端盖；7为中空纤维膜。
一、用饱和氯化钠溶液作为封头料液
1、浇注方法
如图1-4所示本发明中使用的膜组件浇注装置包括集水管、浇注槽和集水管端盖，所述浇注槽设置在所述集水管上方且二者连通，所述集水管的两端设有所述集水管端盖，优先地，浇注槽的高度为40-70mm，集水管的管径为25-50mm。
膜组件浇注装置是开模具件，其材质为UPVC、ABS或者不锈钢。
本发明中中空纤维帘式膜束为疏水型中空纤维膜，所述疏水型中空纤维膜为超亲油疏水中空纤维膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜和气体分离膜中的任一种。
一种液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，包括以下步骤：
第一步，将端部切齐的中空纤维帘式膜束垂直的放入至膜组件浇注装置内，所述中空纤维帘式膜束的底部与所述集水管的上壁对齐；该步骤中利用水平尺将其与集水管的上壁对齐，水平尺为钢管，钢管的外径为5-15mm，长度15-100cm。
第二步，向所述膜组件浇注装置内注入饱和氯化钠溶液；
所述饱和氯化钠溶液的温度为20-25℃，浓度为25％-26％，密度为1.34-1.36g/L；
以饱和氯化钠溶液作为封头料液不挥发，无毒，不与环氧树脂发生反应。
所述中空纤维帘式膜束浸没在所述饱和氯化钠溶液中的深度为2-5mm，保护膜丝产水端的完整性。
第三步，待所述第二步的中空纤维帘式膜束静置平衡后注入环氧树脂，加入所述环氧树脂的速度为30-50ml/min，静置至环氧树脂固化完成。其中，所述环氧树脂的密度为1.02-1.06g/L，封头料液使用的饱和氯化钠溶液，其密度大于1.1g/L，由于密度的差异，进行浇注的时候，可以保证树脂在上部，封头料液在下部，保护膜丝产水端部。
第四步，将所述饱和氯化钠溶液排出膜组件浇注装置，用纯水冲洗所述集水管，浇注工艺完成。
2.不同饱和氯化钠溶液的浓度如下表1所示：
表1饱和氯化钠溶液浇注实验效果
如表1所示随着温度的升高，氯化钠溶液的溶解度降低，密度减小，都能成功实现树脂在饱和氯化钠溶液上部，成功的实现膜组件浇注。但氯化钠溶液温度超过25℃，会加速树脂的固化，易引起树脂爆聚。因此优选20-25℃。
氯化钠质量浓度20％-24％时，树脂悬浮在氯化钠溶液中，虽然氯化钠溶液密度大于树脂的密度，初次灌入树脂时冲击，氯化钠水溶液的端面不平，会引起树脂断面凹凸不平。所以氯化钠质量浓度优选25％-26％。
二、用蜂蜜溶液作为封头料液
1、浇注方法
如图1-4所示本发明中使用的膜组件浇注装置包括集水管、浇注槽和集水管端盖，所述浇注槽设置在所述集水管上方且二者连通，所述集水管的两端设有所述集水管端盖，优先地，浇注槽的高度为40-70mm，集水管的管径为25-50mm。
膜组件浇注装置是开模具件，其材质为UPVC、ABS或者不锈钢。
本发明中中空纤维帘式膜束为疏水型中空纤维膜，所述疏水型中空纤维膜为超亲油疏水中空纤维膜、聚四氟乙烯膜、聚丙烯膜和气体分离膜中的任一种。
一种液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，包括以下步骤：
第一步，将端部切齐的中空纤维帘式膜束垂直的放入至膜组件浇注装置内，所述中空纤维帘式膜束的底部与所述集水管的上壁对齐；该步骤中利用水平尺将其与集水管的上壁对齐，水平尺为钢管，钢管的外径为5-15mm，长度15-100cm。
第二步，向所述膜组件浇注装置内注入蜂蜜；
所述蜂蜜的含水率为17％-23％，温度为20-25℃，密度为1.38-1.42g/L。
以蜂蜜作为封头料液不挥发，无毒，不与环氧树脂发生反应。
所述中空纤维帘式膜束浸没在所述蜂蜜中的深度为2-5mm，保护膜丝产水端的完整性。
第三步，待所述第二步的中空纤维帘式膜束静置平衡后注入环氧树脂，加入所述环氧树脂的速度为30-50ml/min，静置至环氧树脂固化完成。其中，所述环氧树脂的密度为1.02-1.06g/L，封头料液使用的低含水量的蜂蜜，密度大于1.1g/L，由于密度的差异，进行浇注的时候，可以保证树脂在上部，封头料液在下部，保护膜丝产水端部。
第四步，将所述蜂蜜排出膜组件浇注装置，用纯水冲洗所述集水管，浇注工艺完成。
2.不同蜂蜜溶液的浓度如下表2所示：
表2蜂蜜溶液浇注实验效果
如表2所示，温度19℃时，蜂蜜实验失败，原因是，低温时，蜂蜜粘度低，树脂固化过程中爆聚，温度增加，随着树脂不断固化，温度降低，树脂变硬，但爆聚增加的温度会影响蜂蜜的粘度，此时，树脂固化温度与蜂蜜粘度变化不匹配，导致了树脂端面凹凸不平，无法预判有效膜丝数量，最终实验失败。
实施例1
具体实施方式如图2所示，先将水平尺贯穿集水管两端，并且紧靠集水管上壁面，然后将切齐的片状中空纤维膜束从浇注槽放入膜组件浇注装置内部，保持与水平尺垂直相交的状态，固定住片状中空纤维膜束。
如图3所示，用集水管端盖将集水管两端封堵，然后从浇注槽倒入浓度为25％-26％的饱和氯化钠水溶液，其中，饱和氯化钠水溶液的浓度可以选用25％、25.5％和26％中的任一种，用显色试纸定位液面，氯化钠水溶液的液面高度高于膜丝底部3mm，静置平衡后，缓慢注入环氧树脂，环氧树脂的液面高度为2-4cm，静置12-24h，环氧树脂固化完成后，将集水管端盖，排出氯化钠溶液，然后用纯水冲洗集水管，冲洗干净后膜组件浇注完成，剖面图如图4所示。
实施例2
膜丝水平对齐操作步骤与方式与实施例1相同。
如图3所示，用集水管端盖将集水管两端封堵，然后从浇注槽倒入含水量为17％-23％的蜂蜜，由于蜂蜜的粘度较大，流速缓慢，密切注意蜂蜜在浇注槽内是否流动液面水平。该蜂蜜浓度可以选择含水量为17％、18％、19％、20％、21％、22％和23％中的任一种。膜组件浇注装置的两端均采用显色试纸定位，确保封头料液保持水平。蜂蜜液面高度高于膜丝底部3mm，静置平衡后，缓慢注入环氧树脂，环氧树脂的液面高度为2-4cm，静置12-24h，环氧树脂固化完成后，将集水管端盖，排出蜂蜜溶液，然后用纯水冲洗集水管，冲洗干净后膜组件浇注完成，剖面图如图4所示。
以上对本发明的两个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，将端部切齐的中空纤维帘式膜束垂直的放入至膜组件浇注装置内；
第二步，向所述膜组件浇注装置内注入饱和氯化钠溶液/蜂蜜；
第三步，待所述第二步的中空纤维帘式膜束静置平衡后注入环氧树脂，静置至环氧树脂固化完成；
第四步，将所述饱和氯化钠溶液/所述蜂蜜排出膜组件浇注装置，用纯水冲洗集水管，浇注工艺完成；
所述中空纤维帘式膜束浸没在所述饱和氯化钠溶液/所述蜂蜜中的深度为2-5mm；
所述第二步中的所述饱和氯化钠溶液的温度为20℃-25℃，浓度为25%-26%，密度为1.17-1.19g/L；
所述第二步中的所述蜂蜜的含水率为17%-23%，温度为20-25℃，密度为1.38-1.42g/L；
所述第三步中的所述环氧树脂的密度为1.02-1.06g/L；
所述第三步中加入所述环氧树脂的速度为30-50ml/min。
2.根据权利要求1所述的液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，其特征在于：所述膜组件浇注装置包括集水管、浇注槽和集水管端盖，所述浇注槽设置在所述集水管上方且二者连通，所述集水管的两端设有所述集水管端盖。
3.根据权利要求2所述的液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，其特征在于：所述第一步中所述中空纤维帘式膜束的底部与所述集水管的上壁对齐。
4.根据权利要求3所述的液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，其特征在于：所述第一步的所述中空纤维帘式膜束为疏水型中空纤维膜。
5.根据权利要求4所述的液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，其特征在于：所述疏水型中空纤维膜为超亲油疏水中空纤维膜。
6.根据权利要求4所述的液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，其特征在于：所述疏水型中空纤维膜为聚四氟乙烯膜或聚丙烯膜。
7.根据权利要求4所述的液体封头的亲油疏水型中空纤维膜组件浇注工艺，其特征在于：所述疏水型中空纤维膜为气体分离膜。
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