CN114875505A - 一种中空纳滤纤维膜生产线及工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种中空纳滤纤维膜生产线及工艺方法，属于纳滤膜生产技术领域。将溶剂、树脂、添加剂通过加热、搅拌混合成均匀的铸膜液，然后把铸膜液通过计量设备、喷丝板定型为中空状，接着通过溶剂与废溶剂的相交换形成过滤通道，再经过收集、后处理，最终成为中空纤维膜丝，本发明的优点是生产线适用于水处理用到的中空纳滤膜的加工使用，经过不同场合长期的现场污水、净水测试，生产的中空纳滤膜性能优异；PA永久化学改性材料，抗污染性优异；抗氯化性能优异，总氯最高可达1ppm；对前处理要求非常低。全套流程工艺实现全自动化生产，PLC控制系统，工艺触屏模式调整，减少人工劳动力，生产效率高。

Description

一种中空纳滤纤维膜生产线及工艺方法

技术领域

本发明涉及一种中空纳滤纤维膜生产线及工艺方法，属于纳滤膜生产技术领域。

背景技术

纳滤膜技术是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术。随着市场需求的增加，中空纤维膜厂家日益增加，中空纤维膜的设备也各种各样，但综合起来存在一些问题：①工艺控制：部分重要工艺区无自动控制或自动程度低；②收集：目前增强型中空纤维膜生产线主要采用绕丝轮进行膜丝的收集，使用此方法的产品主要为束状或捆状，由于绕丝轮的原因，产出的中空纤维膜存在长度不一的问题，在后续使用中会存在产品的浪费；③废水收集及处理：中空纤维膜在生产过程中会添加一些溶剂和添加剂，随着中空纤维纳滤膜的生产，溶剂、添加会随之析出在凝胶槽、浸泡槽中，若直接排放会对环境造成影响，若回收的话浓度又偏低。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种中空纳滤纤维膜生产线及工艺方法。

一种中空纳滤纤维膜生产线，操作站台连接反应釜、芯液灌、流量计、反应釜加热反应浴、过滤器油加热反应浴、计量泵、过滤器、水冷箱、电热套及低温恒温反应浴，反应釜通过管道连接计量泵，计量泵通过管道与过滤器连接，过滤器出口与喷丝板进口连接，芯液灌通过管道连接流量计，流量计通过管道连接喷丝板，喷丝板安装在安装板上，进水管、出水管连接到低温恒温反应浴上，电热套出口与氮气由制氮机连接，出电热套成型后的膜丝垂直进入凝固浴箱内，绕过底部折返轮组，凝固浴箱内有来回两道折返，膜丝穿过组折返轮组，凝固浴箱与离心泵连接，膜丝与过丝轮连接，凝固浴箱与折返轮组并排连接，增高台连接在折返轮组的一侧，水相浸润箱、收集槽、抽真空箱、干燥箱柜、油相浸润槽、温控箱、绕丝机传动箱及绕丝机轮依次连接，干燥箱柜与干燥箱上盖连接，真空泵与抽真空箱连接，过丝轮与水相浸润箱连接，离心泵与折返轮组的机架连接，干燥箱柜内部的膜丝上过轮、膜丝下过轮、热风机、风道管路及电机与机架连接，同步带与电机连接，膜丝上过轮都与同步带串联，由电机带动轮轴主动转动，风道管路出风口在每个轮中间向上吹风，挑高轮组与机架连接，油相浸润槽上沿装有第一油相主动轮和第二油相主动轮，第一油相主动轮和第二油相主动轮由传动皮带串联，三相异步电机连接第一油相主动轮和第二油相主动轮，油相浸润槽内装有油相被动轮，温控箱包括温控箱过轮、温控上壳体、温控下壳体及电热板，绕丝机轮连接绕丝机传动箱，出水管及进水管与喷丝板连接，安装板与喷丝板连接。

一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，将溶剂、树脂、添加剂通过加热、搅拌混合成均匀的铸膜液，然后把铸膜液通过计量设备、喷丝板定型为中空状，接着通过溶剂与废溶剂的相交换形成过滤通道，再经过收集、后处理，最终成为中空纤维膜丝，含有以下步骤：物料溶解、过滤、定型、电热套加热、吹氮气保护、凝胶、收集、抽真空、热干燥、油相浸润、恒温加热、绕丝及浸泡处理步骤。

本发明的优点是生产线适用于水处理用到的中空纳滤膜的加工使用，经过不同场合长期的现场污水、净水测试，生产的中空纳滤膜性能优异；PA永久化学改性材料，抗污染性优异；抗氯化性能优异，总氯最高可达1ppm；对前处理要求非常低。全套流程工艺实现全自动化生产，PLC控制系统，工艺触屏模式调整，减少人工劳动力，生产效率高。

本发明从混料，到基膜纺制，再到水相浸润、干燥、界面聚合及热处理，本发明包含全流程、可联动的成套装备。

本发明克服了工艺控制、收集和废水处理等问题，通过此生产线结构及工艺设计，实现了工艺自动连续化、稳定运行的中空纤维纳滤生产线。相对于现有技术中手工操作、间歇式的纺丝过程，解决了从混料，到基膜纺制，再到水相浸润、干燥、界面聚合及热处理的全套流程、可联动的成套装备。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为一种中空纳滤纤维膜纺丝生产线结构示意图。

图2为一种中空纳滤纤维膜纺丝生产线局部放大结构示意图。

图3为一种中空纳滤纤维膜干燥箱内部结构示意图。

图4为一种中空纳滤纤维膜油相槽及温控箱结构示意图。

图5为一种中空纳滤纤维膜水冷箱喷丝板结构示意图。

反应釜1、芯液灌2、流量计3、操作站台4、反应釜加热反应浴5、过滤器油加热反应浴6、计量泵7、过滤器8、水冷箱9、电热套10、低温恒温反应浴11、制氮机组12、凝固浴箱13、膜丝14、折返轮组15、离心泵16、增高台17、水相浸润箱18、过丝轮19、收集槽20、抽真空箱21、真空泵22、干燥箱上盖23、干燥箱柜24、油相浸润槽25、传动皮带26、温控箱27、绕丝机传动箱28、绕丝机轮29、膜丝上过轮30、膜丝下过轮31、热风机32、风道管路33、电机34、同步带35、挑高轮组36、温控箱过轮37、温控上壳体38、温控下壳体39、电热板40、油相被动轮41、电机42、第一油相主动轮43、第二油相主动轮44、喷丝板45、进水管46、出水管47、安装板48。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。为能进一步了解本发明的内容、特点以及功效，以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

实施例1：如图1、图2、图3、图4及图5所示，一种中空纳滤纤维膜生产线，操作站台4连接反应釜1、芯液灌2、流量计3、反应釜加热反应浴5、过滤器油加热反应浴6、计量泵7、过滤器8、水冷箱9、电热套10及低温恒温反应浴11，反应釜1通过管道连接计量泵7，计量泵7通过管道与过滤器8连接，过滤器8出口与喷丝板45进口连接，芯液灌2通过管道连接流量计3，流量计3通过管道连接喷丝板45，喷丝板45安装在安装板48上，进水管46、出水管47连接到低温恒温反应浴11上，电热套10出口与氮气由制氮机12连接，出电热套10成型后的膜丝14垂直进入凝固浴箱13内，绕过底部折返轮组15，凝固浴箱13内有来回两道折返，膜丝14穿过5组折返轮组15，凝固浴箱13与离心泵16连接，膜丝14与过丝轮19连接，凝固浴箱13与折返轮组15并排连接，增高台17连接在折返轮组15的一侧，水相浸润箱18、收集槽20、抽真空箱21、干燥箱柜24、油相浸润槽25、温控箱27、绕丝机传动箱28及绕丝机轮29依次连接，干燥箱柜24与干燥箱上盖23连接，真空泵22与抽真空箱21连接，过丝轮19与水相浸润箱18连接，离心泵16与折返轮组15的机架连接，传动皮带26与油相被动轮41连接，干燥箱柜24内部的膜丝上过轮30、膜丝下过轮31、热风机32、风道管路33及电机34与机架连接，同步带35与电机34连接，由10组膜丝上过轮30和10组膜丝下过轮31、上下错位排布，每组膜丝上过轮30都与同步带串联在一起，由电机34带动轮轴主动转动，风道管路33出风口在每个轮中间向上吹风，挑高轮组36与机架连接，油相浸润槽25上沿装有第一油相主动轮43和第二油相主动轮44，第一油相主动轮43和第二油相主动轮44由传动皮带26串联，三相异步电机42连接第一油相主动轮43和第二油相主动轮44，油相浸润槽25内装有油相被动轮41，温控箱27包括温控箱过轮37、温控上壳体38、温控下壳体39及电热板40，绕丝机轮29连接绕丝机传动箱28，出水管47及进水管46与喷丝板45连接，安装板48与喷丝板45连接。

实施例2：如图1、图2、图3、图4及图5所示，一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，含有以下步骤：

纺丝原液在反应釜1中搅拌均匀，在芯液和凝固浴的共同作用下形成中空纤维纳滤膜基膜。基膜先经过水相浸润，干燥后进入油相进行界面聚合形成脱盐功能层，最后经过热处理后形成中空纤维纳滤膜。

反应釜1固定焊接在操作站台4上，反应釜1内倒入原料充分搅拌，外层介质油由反应釜加热反应浴5加热，温度范围在60℃—150℃之间，加热搅拌后的原料流入计量泵7内，计量泵7流出到过滤器8内，过滤器8为双层，夹层介质为油，由过滤器油加热反应浴6加热，其温度控制范围在60℃—150℃之间，过滤器8出口与喷丝板45进口连接，原料进入到喷丝板45内。

芯液灌2加热由电伴热的方式加热，芯液温度达到20℃—80℃范围之间调整，芯液流速为0.2-1ml/min，流速控制由流量计3控制，流出的芯液同样进入到喷丝板45)内，六个喷丝板45安装在安装板48上，喷丝板45温度在30℃—100℃之间，水冷箱9给其降温，水冷箱9双层夹层为清水，进水管46、出水管47连接到低温恒温反应浴11上，由低温恒温反应浴11控制其水循环和温度。

出口纺出中空纳滤纤维膜丝，丝线垂直进入到电热套10内，电热套10温度控制范围在100℃—300℃之间调控，电热套10出口有氮气，氮气由制氮机12提供，出电热套10成型后的膜丝14表面吹氮气，可以保护膜丝14表面损坏，膜丝14垂直进入凝固浴箱13内，绕过底部折返轮组15，凝固浴箱13内有来回两道折返，膜丝14穿过5组折返轮组15，凝固浴箱13内装满清水，离心泵16带动槽内水循坏，凝固浴由电热棒加热，加热温度范围在30℃—80℃内调控，膜丝14出凝固浴后向上到增高台17，形成高度差可将膜丝14表面水分控回槽内，膜丝14进入到水相浸润箱18内，槽内装满水和一定剂量的药剂，膜丝14经过两组过丝轮19将膜丝14浸泡在槽内，出槽后膜丝14向下进入收集槽内，两槽高度落差是为了膜丝14表面的水分回流到槽内。

下一工艺进入到膜丝14烘干定型阶段，首先，进入到抽真空箱21内，真空箱前后留有膜丝14入口和出口为非封闭环境，真空泵工作后，顺管道抽取一定量的空气和膜丝14表面的水分，后续进入到干燥箱柜24内，干燥箱柜24内部由10组膜丝上过轮30和10组膜丝下过轮31、上下错位排布，每组膜丝上过轮30都与同步带串联在一起，由电机34带动轮轴主动转动，主动转动可减少膜丝14过度拉扯造成的损伤，风道管路33出风口在每个轮中间向上吹风，箱内温度在80度左右，温度控制由热风机32控制。

其后由挑高轮组36支撑进入到油相浸润槽25内，槽上沿装有油相主动轮43和油相主动轮44，两轮组由传动皮带26串联，三相异步电机42带动其主动转动，油相浸润槽25内装有油相被动轮41，膜丝深入到槽底部绕过油相被动轮41折返，进入到温控箱27内，温控箱27由温控箱过轮37、温控上壳体38、温控下壳体39、电热板40组成，膜丝14穿过温控箱过轮37进入箱内进行恒温温控控干，箱内温度由电热板提供，温度范围控制在60℃—100℃之间。穿过温控箱27后膜丝基本稳定成型，随后由绕丝机轮29进行收丝，绕丝机轮29工作由绕丝机传动箱28提供动力。

从原料到成品生产，整条生产线的车速控制在1-5m/min，自动化程序控制、速度、温度以及启停由控制箱操作，参数调整由控制箱的触摸屏调整更改，PLC控制系统使用AS228-T型号PLC制作，整个程序扫描周期时间短，反应迅速。

生产线一次纺六根丝线同时生产，操作便捷，节约人工劳动力，生产产品稳定，性能优异。

如上，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，将溶剂、树脂、添加剂通过加热、搅拌混合成均匀的铸膜液，然后把铸膜液通过计量设备、喷丝板定型为中空状，接着通过溶剂与废溶剂的相交换形成过滤通道，再经过收集、后处理，最终成为中空纤维膜丝，其特征在于,含有以下步骤：物料溶解、过滤、定型、电热套加热、吹氮气保护、凝胶、收集、抽真空、热干燥、油相浸润、恒温加热、绕丝及浸泡处理步骤。

2.根据权利要求1所述的一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，其特征在于,纺丝原液在反应釜中搅拌均匀，在芯液和凝固浴的共同作用下形成中空纤维纳滤膜基膜，基膜先经过水相浸润，干燥后进入油相进行界面聚合形成脱盐功能层，最后经过热处理后形成中空纤维纳滤膜。

3.根据权利要求1或者权利要求2所述的一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，其特征在于,反应釜内倒入原料充分搅拌，外层介质油由反应釜加热反应浴加热，温度范围在60℃—150℃之间，加热搅拌后的原料流入计量泵内，计量泵流出到过滤器内，过滤器为双层，夹层介质为油，由过滤器油加热反应浴加热，其温度控制范围在60℃—150℃之间，过滤器出口与喷丝板进口连接，原料进入到喷丝板内。

4.根据权利要求3所述的一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，其特征在于,芯液灌加热由电伴热的方式加热，芯液温度达到20℃—80℃范围之间调整，芯液流速为0.2-1ml/min，流速控制由流量计控制，流出的芯液同样进入到喷丝板内，喷丝板温度在30℃—100℃之间，水冷箱给其降温，水冷箱双层夹层为清水，进水管、出水管连接到低温恒温反应浴上，由低温恒温反应浴控制其水循环和温度。

5.根据权利要求4所述的一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，其特征在于,出口纺出中空纳滤纤维膜丝，丝线垂直进入到电热套内，电热套温度控制范围在100℃—300℃之间调控，电热套出口有氮气，氮气由制氮机提供，出电热套成型后的膜丝表面吹氮气，膜丝垂直进入凝固浴箱内，绕过底部折返轮组，凝固浴箱内有来回两道折返，膜丝穿过组折返轮组，凝固浴箱内装满清水，离心泵带动槽内水循坏，凝固浴由电热棒加热，加热温度范围在30℃—80℃内调控，膜丝出凝固浴后向上到增高台，形成高度差将膜丝表面水分控干回槽内，膜丝进入到水相浸润箱内，槽内装满水和药剂，膜丝经过两组过丝轮将膜丝浸泡在槽内，出槽后膜丝向下进入收集槽内。

6.根据权利要求5所述的一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，其特征在于,膜丝烘干定型阶段，首先，进入到抽真空箱内，真空箱前后留有膜丝入口和出口为非封闭环境，真空泵工作后，顺管道抽取一定量的空气和膜丝表面的水分，后续进入到干燥箱柜内，干燥箱柜内部由10组膜丝上过轮和10组膜丝下过轮、上下错位排布，每组膜丝上过轮都与同步带串联在一起，由电机带动轮轴主动转动，风道管路出风口在每个轮中间向上吹风，箱内温度在75-85度，温度控制由热风机控制。

7.根据权利要求6所述的一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，其特征在于,其膜丝由挑高轮组支撑进入到油相浸润槽内，槽上沿装有油相主动轮，两轮组由传动皮带串联，三相异步电机带动其主动转动，油相浸润槽内装有油相被动轮，膜丝深入到槽底部绕过油相被动轮折返，进入到温控箱内，膜丝穿过温控箱过轮进入箱内进行恒温温控控干，箱内温度由电热板提供，温度范围控制在60℃—100℃之间。

8.根据权利要求7所述的一种中空纳滤纤维膜生产工艺方法，其特征在于,膜丝穿过温控箱后成型，随后由绕丝机轮进行收丝，绕丝机轮工作由绕丝机传动箱提供动力。

9.一种中空纳滤纤维膜生产线，其特征在于,操作站台连接反应釜、芯液灌、流量计、反应釜加热反应浴、过滤器油加热反应浴、计量泵、过滤器、水冷箱、电热套及低温恒温反应浴，反应釜通过管道连接计量泵，计量泵通过管道与过滤器连接，过滤器出口与喷丝板进口连接，芯液灌通过管道连接流量计，流量计通过管道连接喷丝板，喷丝板安装在安装板上，进水管、出水管连接到低温恒温反应浴上，电热套出口与氮气由制氮机连接，出电热套成型后的膜丝垂直进入凝固浴箱内，绕过底部折返轮组，凝固浴箱内有来回两道折返，膜丝穿过组折返轮组，凝固浴箱与离心泵连接，膜丝与过丝轮连接，凝固浴箱与折返轮组并排连接，增高台连接在折返轮组的一侧，水相浸润箱、收集槽、抽真空箱、干燥箱柜、油相浸润槽、温控箱、绕丝机传动箱及绕丝机轮依次连接，干燥箱柜与干燥箱上盖连接，真空泵与抽真空箱连接，过丝轮与水相浸润箱连接，离心泵与折返轮组的机架连接，干燥箱柜内部的膜丝上过轮、膜丝下过轮、热风机、风道管路及电机与机架连接，同步带与电机连接，膜丝上过轮都与同步带串联，由电机带动轮轴主动转动，风道管路出风口在每个轮中间向上吹风，挑高轮组与机架连接，油相浸润槽上沿装有第一油相主动轮和第二油相主动轮，第一油相主动轮和第二油相主动轮由传动皮带串联，三相异步电机连接第一油相主动轮和第二油相主动轮，油相浸润槽内装有油相被动轮，温控箱包括温控箱过轮、温控上壳体、温控下壳体及电热板，绕丝机轮连接绕丝机传动箱，出水管及进水管与喷丝板连接，安装板与喷丝板连接。

10.根据权利要求9所述的一种中空纳滤纤维膜生产线，其特征在于,由10组膜丝上过轮和10组膜丝下过轮、上下错位排布，每组膜丝上过轮都与同步带串联。

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