CN206823558U - 一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，该装置包括铸膜液搅拌罐、喷丝头、芯液槽。铸膜液搅拌罐通过精密过滤器Ⅰ经供料计量泵与脱泡罐的进液口Ⅱ相连；脱泡罐的出液口Ⅱ连接高精度恒流泵Ⅰ的进液口Ⅲ，该高精度恒流泵Ⅰ的出液口Ⅲ连接喷丝头的铸膜液通道；芯液槽通过精密过滤器Ⅱ连接高精度恒流泵Ⅱ的进液口Ⅳ，该高精度恒流泵Ⅱ的出液口Ⅳ连接喷丝头的芯液通道；喷丝头的铸膜液口和芯液口出来的膜丝依次经内充纯净水溶液的凝胶槽Ⅰ、内充纯净水溶液的凝胶槽Ⅱ、清洗水槽与膜组件组装生产线相连；喷丝头通过喷丝头可升降调解阀固定在凝胶槽Ⅰ上；清洗水槽上方设有收丝轮，该收丝轮上方设有清洗水喷头。本实用新型成本低、操作简便。

Description

一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置

技术领域

本实用新型涉及膜技术领域，尤其涉及一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置。

背景技术

纳滤膜是指允许低价离子或低分子量的小分子透过的功能性半透膜，孔径一般在1~2nm，因能截留的物质大小为纳米级而得名。反渗透几乎均为聚酰胺材质，而纳滤膜可采用多种材质，如醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺复合材料和某些无机材料。纳滤的原理与超滤及反渗透等膜分离过程是一样的，纳滤也是一压力差为推动力的膜分离过程，是一个不可逆过程。与其他膜分离过程相比较，纳滤的一个优点是能截留透过超滤膜的小分子量的有机物，又能透析反渗透所截留的部分无机盐，可同时实现浓缩与脱盐同步进行。纳滤膜分离需要的跨膜压差一般为0.5~2MPa，在同等的外加压力下，纳滤的通量要比反渗透的大得多，在通量一定时，纳滤所需的压力则比反渗透低得多。纳滤是一种新兴的，绿色的水处理技术，在某些方面可以替代传统费用高，工艺繁琐的污水处理工艺，以其特殊的分离能力，以其对色度，硬度和异味的良好去除能力，且操作压力低，水通量大，已成功的应用于电子，食品，医药，化工，海水淡化，污水处理等行业。

目前，中空纤维纳滤膜制备装置涉及的制备技术主要有非溶剂致相分离法（又称湿法）、热致相分离法、复合法。

复合法是先制备复合薄膜，再采用界面聚合，涂覆或者是化学改性的方法制膜，然后放置在一层比较厚，多孔且非选择性的支架材料上，通过调整各种操作参数，在特定的条件下制备出通量高且截留率高的纳滤，制备工艺复杂，远远满足不了市场需求。

热致相分离法原理是在聚合物的熔点以上，将聚合物溶于高沸点低挥发性的溶剂，形成均相溶液。然后降温冷却成膜。控制适当的工艺条件，在分相之后，体系形成以聚合物为连续相，溶剂为分散相的两相结构。这时再选择适当的挥发性试剂（即萃取剂）把溶剂萃取出来，从而获得一定结构形状的聚合物微孔膜。热致相分离法主要缺点是工艺设备复杂，需要高温高压，能耗大。

上述问题限制了中空纤维纳滤膜的大规模的生产，因此开发工艺设备简单，低能耗，节约资源是解决问题的出路。

非溶剂致相分离法工艺是一种利用醋酸纤维，聚偏氟乙烯材料和溶剂搅拌后发生相转换形成不对称膜，非溶剂致相分离法工艺流程是将聚合物溶于溶剂中，形成均相溶液，这时再缓慢加入与溶剂互溶性更强的试剂（称为萃取剂）把溶剂萃取出来，形成以聚合物为连续相、溶剂为分散相的两相结构，再除去溶剂，得到具有一定孔结构的聚合物。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低、操作简便的中空纤维纳滤膜组件的制备装置。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：该装置包括铸膜液搅拌罐、喷丝头、芯液槽；所述铸膜液搅拌罐通过精密过滤器Ⅰ与供料计量泵的进液口Ⅰ相连，该供料计量泵的出液口Ⅰ与脱泡罐的进液口Ⅱ相连；所述脱泡罐的出液口Ⅱ连接高精度恒流泵Ⅰ的进液口Ⅲ，该高精度恒流泵Ⅰ的出液口Ⅲ连接所述喷丝头的铸膜液通道；所述芯液槽通过精密过滤器Ⅱ连接高精度恒流泵Ⅱ的进液口Ⅳ，该高精度恒流泵Ⅱ的出液口Ⅳ连接所述喷丝头的芯液通道；所述喷丝头的铸膜液口和芯液口出来的膜丝依次经内充纯净水溶液的凝胶槽Ⅰ、内充纯净水溶液的凝胶槽Ⅱ、清洗水槽与膜组件组装生产线相连；所述喷丝头通过喷丝头可升降调解阀固定在所述凝胶槽Ⅰ上；所述清洗水槽上方设有收丝轮，该收丝轮上方设有清洗水喷头。

所述铸膜液通道与所述铸膜液口相联通。

所述芯液通道与所述芯液口相联通，且该芯液口与所述铸膜液口位于同一轴对称中心上；所述芯液口的直径小于所述铸膜液口的直径。

所述铸膜液搅拌罐设有带加热用油的夹层。

所述芯液槽的上半部设有联通式液位计。

所述喷丝头的数量为六个。

所述精密过滤器Ⅰ和所述精密过滤器Ⅱ均设有50目滤网。

所述膜组件组装生产线包括依次连接在一起的膜丝烘干机、膜丝修剪机、离心灌胶机、膜组件封头切除机。

所述凝胶槽Ⅰ包括内充纯净水溶液且设有保温夹层Ⅰ的呈倒梯形槽体Ⅰ和呈三角形的槽体Ⅱ；所述槽体Ⅰ的斜边内侧设有电加热丝Ⅰ，其上分别设有进口Ⅰ和出口Ⅰ，该进口Ⅰ与出口Ⅰ通过管线Ⅰ连有固定于所述槽体Ⅱ底边上的循环水泵Ⅰ；所述槽体Ⅰ的顶部一端设有所述喷丝头，其另一端设有导丝轮Ⅱ，其上设有开口Ⅰ；所述槽体Ⅰ的底部分别设有进水口Ⅰ、排水口Ⅰ；与所述槽体Ⅰ侧边相对的所述槽体Ⅱ直角边上分别设有排风口Ⅰ和排风口Ⅱ；所述喷丝头通过所述喷丝头可升降调解阀固定在所述槽体Ⅰ的顶部；所述喷丝头的所述铸膜液口和所述芯液口出来的所述膜丝经置于所述槽体Ⅰ内的导丝轮Ⅰ穿过所述开口Ⅰ与所述导丝轮Ⅱ相连。

所述凝胶槽Ⅱ包括内充纯净水溶液且设有保温夹层Ⅱ的呈长方形槽体Ⅲ和呈长方形的槽体Ⅳ；所述槽体Ⅲ的顶部分别设有开口Ⅱ、开口Ⅲ，其底部分别设有进口Ⅱ、出口Ⅱ、进水口Ⅱ、排水口Ⅱ；所述开口Ⅱ两侧的所述槽体Ⅲ的顶部设有与所述膜丝相连的导丝电动机、升降电动机，该升降电动机的输出轴穿过所述开口Ⅱ连有导杆；所述导杆上设有导丝轮Ⅲ、导丝轮Ⅳ；所述槽体Ⅲ的顶部一端设有导丝轮Ⅴ；所述膜丝穿过所述开口Ⅱ依次经所述导丝轮Ⅲ、所述导丝轮Ⅳ与所述导丝轮Ⅴ相连；所述进口Ⅱ与所述出口Ⅱ通过管线Ⅱ连有固定于所述槽体Ⅳ底边上的循环水泵Ⅱ；所述槽体Ⅲ的底边内侧设有电加热丝Ⅱ；所述槽体Ⅳ的一个侧边设有排风口Ⅲ，其另一个侧边设有排风口Ⅳ。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型采用非溶液致相法，非溶液致相法因都在100摄氏度下进行生产，因此可降低能耗，节约成本。

2、本实用新型纺丝效率高，因此可降低材料浪费，且避免了复杂的后处理工艺。

3、本实用新型采用油浴加热铸膜液，油浴加热改善容器热传递性能，可使铸膜液受热更加均匀，可使工艺参数更加可控。

4、本实用新型采用的清洗槽水槽内有电动升降导丝系统，可控制膜丝在槽内停留时间，水槽里的水配有水循环系统，可实现水的循环利用，达到节约水资源的目的。

5、本实用新型操作简单，全自动化控制，通过生产过程中工艺参数的自动控制和人工在非工艺状况下的调整，可实现批量生产，制备出满足截留率和膜通量的膜产品。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的膜丝生产流程示意图。

图2为本实用新型的膜组件组装生产线示意图

图3为本实用新型的喷丝头剖面结构示意图。

图4为本实用新型的凝胶槽Ⅰ结构示意图。

图5为本实用新型的凝胶槽Ⅱ结构示意图。

图中：1—铸膜液搅拌罐；2—精密过滤器Ⅰ；3—供料计量泵；4—脱泡罐；5—高精度恒流泵Ⅰ；6—喷丝头；7—芯液槽；8—精密过滤器Ⅱ；9—高精度恒流泵Ⅱ；10—凝胶槽Ⅰ；11—凝胶槽Ⅱ；12—清洗水槽；13—铸膜液通道； 14—芯液通道；15—铸膜液口；16—芯液口；17—夹层；18—联通式液位计；19—清洗水喷头；20—收丝轮；21—膜丝烘干机；22—膜丝修剪机；23—离心灌胶机；24—膜组件封头切除机；25—膜组件成品；26—喷丝头可升降调解阀；27—保温夹层Ⅰ；28—进水口Ⅰ；29—导丝轮Ⅰ；30—电加热丝Ⅰ；31—循环水泵Ⅰ；32—导丝轮Ⅱ；33—排风口Ⅰ；34—排风口Ⅱ；35—排水口Ⅰ；36—导丝电动机；37—升降电动机；38—导杆；39—进水口Ⅱ；40—排风口Ⅲ；41—导丝轮Ⅲ；42—电加热丝Ⅱ；43—循环水泵Ⅱ；44—导丝轮Ⅳ；45—导丝轮Ⅴ；46—保温夹层Ⅱ；47—排水口Ⅱ；48—排风口Ⅳ。

具体实施方式

如图1~3所示，一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，该装置包括铸膜液搅拌罐1、喷丝头6、芯液槽7。

铸膜液搅拌罐1通过精密过滤器Ⅰ2与供料计量泵3的进液口Ⅰ相连，该供料计量泵3的出液口Ⅰ与脱泡罐4的进液口Ⅱ相连；脱泡罐4的出液口Ⅱ连接高精度恒流泵Ⅰ5的进液口Ⅲ，该高精度恒流泵Ⅰ5的出液口Ⅲ连接喷丝头6的铸膜液通道13；芯液槽7通过精密过滤器Ⅱ8连接高精度恒流泵Ⅱ9的进液口Ⅳ，该高精度恒流泵Ⅱ9的出液口Ⅳ连接喷丝头6的芯液通道14；喷丝头6的铸膜液口15和芯液口16出来的膜丝依次经内充纯净水溶液的凝胶槽Ⅰ10、内充纯净水溶液的凝胶槽Ⅱ11、清洗水槽12与膜组件组装生产线相连；喷丝头6通过喷丝头可升降调解阀26固定在凝胶槽Ⅰ10上，可方便调解喷丝头6距凝胶槽Ⅰ10的距离。清洗水槽12上方设有收丝轮20，该收丝轮20上方设有清洗水喷头19，以喷淋的方式清洗生产出来的膜丝，喷淋后的水自流到下方的清洗水槽12。

其中：铸膜液通道13与铸膜液口15相联通。

芯液通道14与芯液口16相联通，且该芯液口16与铸膜液口15位于同一轴对称中心上；芯液口16的直径小于铸膜液口15的直径。

铸膜液搅拌罐1设有带加热用油的夹层17。

芯液槽7的上半部设有联通式液位计18。

喷丝头6的数量为六个。

精密过滤器Ⅰ2和精密过滤器Ⅱ8均设有50目滤网。

膜组件组装生产线包括依次连接在一起的膜丝烘干机21、膜丝修剪机22、离心灌胶机23、膜组件封头切除机24。

凝胶槽Ⅰ10包括内充纯净水溶液且设有保温夹层Ⅰ27的呈倒梯形槽体Ⅰ和呈三角形的槽体Ⅱ（参见图4）。槽体Ⅰ的斜边内侧设有电加热丝Ⅰ30，其上分别设有进口Ⅰ和出口Ⅰ，该进口Ⅰ与出口Ⅰ通过管线Ⅰ连有固定于槽体Ⅱ底边上的循环水泵Ⅰ31；槽体Ⅰ的顶部一端设有喷丝头6，其另一端设有导丝轮Ⅱ32，其上设有开口Ⅰ；槽体Ⅰ的底部分别设有进水口Ⅰ28、排水口Ⅰ35；与槽体Ⅰ侧边相对的槽体Ⅱ直角边上分别设有排风口Ⅰ33和排风口Ⅱ34；喷丝头6通过喷丝头可升降调解阀26固定在槽体Ⅰ的顶部；喷丝头6的铸膜液口15和芯液口16出来的膜丝经置于槽体Ⅰ内的导丝轮Ⅰ29穿过开口Ⅰ与导丝轮Ⅱ32相连。

凝胶槽Ⅱ11包括内充纯净水溶液且设有保温夹层Ⅱ46的呈长方形槽体Ⅲ和呈长方形的槽体Ⅳ（参见图5）。槽体Ⅲ的顶部分别设有开口Ⅱ、开口Ⅲ，其底部分别设有进口Ⅱ、出口Ⅱ、进水口Ⅱ39、排水口Ⅱ47；开口Ⅱ两侧的槽体Ⅲ的顶部设有与膜丝相连的导丝电动机36、升降电动机37，该升降电动机37的输出轴穿过开口Ⅱ连有导杆38；导杆38上设有导丝轮Ⅲ41、导丝轮Ⅳ44；槽体Ⅲ的顶部一端设有导丝轮Ⅴ45；膜丝穿过开口Ⅱ依次经导丝轮Ⅲ41、导丝轮Ⅳ44与导丝轮Ⅴ45相连；进口Ⅱ与出口Ⅱ通过管线Ⅱ连有固定于槽体Ⅳ底边上的循环水泵Ⅱ43；槽体Ⅲ的底边内侧设有电加热丝Ⅱ42；槽体Ⅳ的一个侧边设有排风口Ⅲ40，其另一个侧边设有排风口Ⅳ48。

电加热丝Ⅰ30、电加热丝Ⅱ42均外接电源。

本实用新型的运行过程：

将原材料加入铸膜液搅拌罐1搅拌，完全溶解后通过精密过滤器Ⅰ2滤去杂质，由供料计量泵3送入脱泡罐4进行真空脱泡处理，脱泡后的铸膜液由高精度恒流泵Ⅰ5输送到喷丝头6的铸膜液通道13。将芯液原料加到芯液槽7，经精密过滤器Ⅱ8滤去杂质后，由高精度恒流泵Ⅱ9输送到喷丝头6的铸膜液通道14，铸膜液和芯液分别通过喷丝头6的铸膜液口15和芯液口16进入凝胶槽Ⅰ10的纯净水溶液中，其中芯液融入纯净水中，铸膜液因为非溶剂致相分离的原理，由液体形成固体的具有中空结构的纤维膜。

初始生产阶段时，由于难以自动完成凝胶槽Ⅰ10的导丝轮Ⅰ29、导丝轮Ⅱ32对膜丝行进方向的引导，所以在初始生产阶段，需人工手动完成中空纤维膜通过导丝轮Ⅰ29、导丝轮Ⅱ32。再依次人工引导通过凝胶槽Ⅱ11、最后人工手动引导到收丝轮20。至此人工手动引导膜丝的工作完成。此后就是各程序单元的自主导丝了。生产出来的成品膜丝经膜丝烘干机21烘干后，经过膜丝修剪机22按所需长度修剪出一定长度的膜丝，修剪后的膜丝再经离心灌胶机23灌注密封用的胶水黏合所需的配件、膜组件封头切除机24切除修饰封头，最后得到膜组件产品25。

Claims (10)

1.一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：该装置包括铸膜液搅拌罐（1）、喷丝头（6）、芯液槽（7）；所述铸膜液搅拌罐（1）通过精密过滤器Ⅰ（2）与供料计量泵（3）的进液口Ⅰ相连，该供料计量泵（3）的出液口Ⅰ与脱泡罐（4）的进液口Ⅱ相连；所述脱泡罐（4）的出液口Ⅱ连接高精度恒流泵Ⅰ（5）的进液口Ⅲ，该高精度恒流泵Ⅰ（5）的出液口Ⅲ连接所述喷丝头（6）的铸膜液通道（13）；所述芯液槽（7）通过精密过滤器Ⅱ（8）连接高精度恒流泵Ⅱ（9）的进液口Ⅳ，该高精度恒流泵Ⅱ（9）的出液口Ⅳ连接所述喷丝头（6）的芯液通道（14）；所述喷丝头（6）的铸膜液口（15）和芯液口（16）出来的膜丝依次经内充纯净水溶液的凝胶槽Ⅰ（10）、内充纯净水溶液的凝胶槽Ⅱ（11）、清洗水槽（12）与膜组件组装生产线相连；所述喷丝头（6）通过喷丝头可升降调解阀（26）固定在所述凝胶槽Ⅰ（10）上；所述清洗水槽（12）上方设有收丝轮（20），该收丝轮（20）上方设有清洗水喷头（19）。

2.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述铸膜液通道（13）与所述铸膜液口（15）相联通。

3.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述芯液通道（14）与所述芯液口（16）相联通，且该芯液口（16）与所述铸膜液口（15）位于同一轴对称中心上；所述芯液口（16）的直径小于所述铸膜液口（15）的直径。

4.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述铸膜液搅拌罐（1）设有带加热用油的夹层（17）。

5.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述芯液槽（7）的上半部设有联通式液位计（18）。

6.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述喷丝头（6）的数量为六个。

7.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述精密过滤器Ⅰ（2）和所述精密过滤器Ⅱ（8）均设有50目滤网。

8.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述膜组件组装生产线包括依次连接在一起的膜丝烘干机（21）、膜丝修剪机（22）、离心灌胶机（23）、膜组件封头切除机（24）。

9.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述凝胶槽Ⅰ（10）包括内充纯净水溶液且设有保温夹层Ⅰ（27）的呈倒梯形槽体Ⅰ和呈三角形的槽体Ⅱ；所述槽体Ⅰ的斜边内侧设有电加热丝Ⅰ（30），其上分别设有进口Ⅰ和出口Ⅰ，该进口Ⅰ与出口Ⅰ通过管线Ⅰ连有固定于所述槽体Ⅱ底边上的循环水泵Ⅰ（31）；所述槽体Ⅰ的顶部一端设有所述喷丝头（6），其另一端设有导丝轮Ⅱ（32），其上设有开口Ⅰ；所述槽体Ⅰ的底部分别设有进水口Ⅰ（28）、排水口Ⅰ（35）；与所述槽体Ⅰ侧边相对的所述槽体Ⅱ直角边上分别设有排风口Ⅰ（33）和排风口Ⅱ（34）；所述喷丝头（6）通过所述喷丝头可升降调解阀（26）固定在所述槽体Ⅰ的顶部；所述喷丝头（6）的所述铸膜液口（15）和所述芯液口（16）出来的所述膜丝经置于所述槽体Ⅰ内的导丝轮Ⅰ（29）穿过所述开口Ⅰ与所述导丝轮Ⅱ（32）相连。

10.如权利要求1所述的一种中空纤维纳滤膜组件的制备装置，其特征在于：所述凝胶槽Ⅱ（11）包括内充纯净水溶液且设有保温夹层Ⅱ（46）的呈长方形槽体Ⅲ和呈长方形的槽体Ⅳ；所述槽体Ⅲ的顶部分别设有开口Ⅱ、开口Ⅲ，其底部分别设有进口Ⅱ、出口Ⅱ、进水口Ⅱ（39）、排水口Ⅱ（47）；所述开口Ⅱ两侧的所述槽体Ⅲ的顶部设有与所述膜丝相连的导丝电动机（36）、升降电动机（37），该升降电动机（37）的输出轴穿过所述开口Ⅱ连有导杆（38）；所述导杆（38）上设有导丝轮Ⅲ（41）、导丝轮Ⅳ（44）；所述槽体Ⅲ的顶部一端设有导丝轮Ⅴ（45）；所述膜丝穿过所述开口Ⅱ依次经所述导丝轮Ⅲ（41）、所述导丝轮Ⅳ（44）与所述导丝轮Ⅴ（45）相连；所述进口Ⅱ与所述出口Ⅱ通过管线Ⅱ连有固定于所述槽体Ⅳ底边上的循环水泵Ⅱ（43）；所述槽体Ⅲ的底边内侧设有电加热丝Ⅱ（42）；所述槽体Ⅳ的一个侧边设有排风口Ⅲ（40），其另一个侧边设有排风口Ⅳ（48）。