CN208771215U - 一种纳滤膜的生产装置 - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种纳滤膜的生产装置。包括：基膜制膜液储罐，用于存放制备基膜的制膜液；刮膜机，连接于基膜制膜液储罐，用于将制膜液刮涂成膜状；牵拉辊，用于牵拉刮膜机中得到的基膜；相变槽，用于对牵拉辊中拉出的基膜进行相变处理；清洗槽，用于对相变槽中经过相变处理的基膜进行清洗；第一收卷辊，用于对清洗槽中经过清洗后的基膜进行收卷；水相槽，用于对第一收卷辊接收的基膜进行浸润界面聚合法制纳滤膜的水相溶液处理；油相槽，用于对水相槽中浸润过水相溶液的基膜进行浸润界面聚合法制纳滤膜的油相溶液处理；漂洗槽，用于对油相槽中经过界面聚合反应的纳滤膜进行漂洗；甘油槽，用于对漂洗槽中得到的纳滤膜进行甘油浸泡处理。
Description
技术领域
本实用新型属于纳滤膜生产领域，涉及到一种纳滤膜的生产装置。
背景技术
纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术，早期称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200～2000之间，膜孔径约为1nm左右，适宜分离大小约为1nm的溶解组分，故称为“纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分于量和低分子量有机物的分离，且成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。
近年来，纳滤膜的研究与发展非常迅猛。从美国专利看：最早有关纳滤技术的专利出现于20世纪80年代末，到1990年，只有9项专利，而在以后的5年中（1991～1995），出现了69项专利，到目前为止，有关纳滤膜及其应用的专利已超过330项，其应用涉及石油化工、海洋化工、水处理、生物、生化、制药、制糖、食品、环保、冶金等众多领域。我国从20世纪80年代后期就开始了纳滤膜的研制，在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜，S-PES涂层纳滤膜和芳香聚酰胺复合纳滤膜，并对其性能的表征及污染机理等方面进行了试验研究，取得了一些初步的成果。但与国外相比，我国纳滤膜的研制技术和应用开发都还处于起步阶段。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种具有连续性、自动化方式生产纳滤膜的设备，具有生产过程连续性高、生产条件可控的优点。
技术方案是：
一种纳滤膜的生产装置，包括：
基膜制膜液储罐，用于存放制备基膜的制膜液；
刮膜机，连接于基膜制膜液储罐，用于将制膜液刮涂成膜状；
牵拉辊，用于牵拉刮膜机中得到的基膜；
相变槽，用于对牵拉辊中拉出的基膜进行相变处理；
清洗槽，用于对相变槽中经过相变处理的基膜进行清洗；
第一收卷辊，用于对清洗槽中经过清洗后的基膜进行收卷；
水相槽，用于对第一收卷辊接收的基膜进行浸润界面聚合法制纳滤膜的水相溶液处理；
油相槽，用于对水相槽中浸润过水相溶液的基膜进行浸润界面聚合法制纳滤膜的油相溶液处理；
漂洗槽，用于对油相槽中经过界面聚合反应的纳滤膜进行漂洗；
甘油槽，用于对漂洗槽中得到的纳滤膜进行甘油浸泡处理；
烘干装置，用于对甘油槽中经过甘油浸泡处理的纳滤膜进行烘干处理；
第二收卷辊，用于对烘干装置中得到的纳滤膜进行收卷。
在一个实施方式中，还包括：风刀，用于对水相槽中得到的基膜进行进行吹扫，除去表面的水相溶液。
在一个实施方式中，还包括：第一纠偏装置，连接于第一收卷辊，用于对收卷得到的基膜过程进行纠偏处理；第一激光传感器，连接于第一纠偏装置，用于对第一收卷辊上发射激光并接收反射光，并将信号反馈于第一纠偏装置。
在一个实施方式中，还包括：第二纠偏装置，连接于第二收卷辊，用于对收卷得到的基膜过程进行纠偏处理；第二激光传感器，连接于第二纠偏装置，用于对第二收卷辊上发射激光并接收反射光，并将信号反馈于第二纠偏装置。
在一个实施方式中，还包括：第一辊，用于对牵拉辊中拉出的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于相变槽中。
在一个实施方式中，还包括：第二辊，用于对相变槽中经过相变处理的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于清洗槽中。
在一个实施方式中，还包括：第三辊，用于对第一收卷辊接收的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于水相槽中。
在一个实施方式中，还包括：第四辊，用于对水相槽中得到的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于油相槽中。
在一个实施方式中，还包括：第五辊，用于对油相槽中得到的纳滤膜进行拉动，并使纳滤膜能够浸没于漂洗槽中。
有益效果
相对于现有技术，本实用新型提供的纳滤膜生产装置具有以下优势：
1)适用于各种聚合物膜材料，按照聚合物、溶剂、添加剂按照一定比例制成溶液在经过此工艺制备得到成卷的纳滤膜。
2)此设备能够根据需要灵活，基膜制备过程中凝固浴所采用的溶剂种类、凝固浴温度、空气暴露时间、界面聚合中水相单体、油相单体等都可灵活调整。
3)此工艺采用浸涂式界面聚合，基膜先浸入水相中一定时间，然后用风刀吹干表面，最后浸入油相中一定时间得到纳滤膜。
4) 此设备采用浸涂式界面聚合和后处理相结合，简化聚合和后处理的步骤。
附图说明
图1是本实用新型的流程图。
图2是本实用新型的装置图。
其中，1、基膜制膜液储罐；2、刮膜机；3、牵拉辊；4、相变槽；5、第一辊；6、清洗槽；7、第二辊；8、第一收卷辊；9、水相槽；10、第三辊；11、油相槽；12、第四辊；13、漂洗槽；14、第五辊；15、甘油槽；16、第一纠偏装置；17、第一激光传感器；18、风刀；19、烘干装置；20、第二收卷辊；21、第二纠偏装置；22、第二激光传感器。
具体实施方式
本实用新型采用的装置如图2所示：
包括：
基膜制膜液储罐1，用于存放制备基膜的制膜液；这里可以采用的基膜的材质可以是选用聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、醋酸纤维素，优选聚砜和聚酰亚胺；制膜液中使用溶剂，为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮，优选N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺，在制膜液中还可以加入的添加剂为PEG200、PEG400、PVP400。 制膜液的制备，可以是将聚合物、溶剂和添加剂按一定的质量比例混合，聚合物的质量浓度为10%-40%，溶剂质量浓度为40%-80%，添加剂质量浓度为5%-40%，搅拌到完全溶解，静置脱泡。
刮膜机2，连接于基膜制膜液储罐1，用于将制膜液刮涂成膜状；这里的刮膜机2的刀头的刮涂厚度可以调节，例如在10-200μm之间。
牵拉辊3，用于牵拉刮膜机2中得到的基膜；
相变槽4，用于对牵拉辊3中拉出的基膜进行相变处理；相变槽4中可以用水作为凝固浴。相变温度是10-40℃。
清洗槽6，用于对相变槽4中经过相变处理的基膜进行清洗；清洗槽6中可以采用水作为清洗液。
第一收卷辊8，用于对清洗槽6中经过清洗后的基膜进行收卷。
通过以上装置，经过刮涂、相变、清洗和收卷环节得到成卷的基膜。制备好的成卷基膜放入去离子水中保存待使用时取出。
成卷基膜放入全自动界面聚合机中的放卷汽涨轴上，充气固定，固定好的基膜首先穿过激光纠偏装置进入张力滚轴，然后浸入水相浸涂槽。
水相槽9，用于对第一收卷辊8接收的基膜进行浸润界面聚合法制纳滤膜的水相溶液处理；水相浸涂槽中溶剂为去离子水，溶质为质量浓度为1%-20%的二胺类界面聚合单体，例如哌嗪、对苯二胺、间苯二胺等，优选哌嗪。装置中还包括：风刀18，用于对水相槽9中得到的基膜进行吹扫，除去表面的水相溶液。通过水相浸涂槽的基膜表面用风刀进行吹扫，除去表面的水相溶液，吹干的基膜在继续浸入油相溶液。
油相槽11，用于对水相槽9中浸润过水相溶液的基膜进行浸润界面聚合法制纳滤膜的油相溶液处理；所用的油相溶剂为正己烷、正十二烷等，优选正己烷，所用的溶质为苯甲酰氯，优选均苯酰氯，质量浓度为0.1%-5%。残留在膜表面的水相溶质与油相溶质在基膜表面发生聚合反应生成聚酰胺聚合层，反应好的膜浸入清洗槽。
漂洗槽13，用于对油相槽11中经过界面聚合反应的纳滤膜进行漂洗，洗去膜表面多余的油相溶剂，然后用挤压滚除去膜表面的水；
甘油槽15，用于对漂洗槽13中得到的纳滤膜进行甘油浸泡处理；可以在膜的表面形成甘油保护。
烘干装置19，用于对甘油槽15中经过甘油浸泡处理的纳滤膜进行烘干处理；
第二收卷辊20，用于对漂洗槽13中经过处理的纳滤膜进行收卷。
在一个实施方式中，还包括：第一纠偏装置16，连接于第一收卷辊8，用于对收卷得到的基膜过程进行纠偏处理；第一激光传感器17，连接于第一纠偏装置16，用于对第一收卷辊8上发射激光并接收反射光，并将信号反馈于第一纠偏装置16。也可以还包括：第二纠偏装置21，连接于第二收卷辊20，用于对收卷得到的基膜过程进行纠偏处理；第二激光传感器22，连接于第二纠偏装置21，用于对第二收卷辊20上发射激光并接收反射光，并将信号反馈于第二纠偏装置21。本实用新型中的纠偏装置可以采用现有技术中的成熟装置模块，卷材纠偏是指制造商所生产的卷材在喷涂、印刷、冲切、层合、分切或者其它卷材卷绕过程中，始终要保持卷材侧面整齐一致而采取的技术操作。因为卷材边缘一旦没有对齐就会引起后续的工步出错，导致材料浪费或停工调整。所以，在处理加工卷材的时候，需要对偏移的卷材进行及时的纠偏操作。一个典型的纠偏系统包括纠偏控制器，纠偏感应器，纠偏框架及驱动器。卷材纠偏控制系统是一个闭环控制系统、控制器、传感器、线性导向机构构成闭环控制的基本部分，首先纠偏传感器探测卷材的边缘或线条，读出卷材的实际位置与设定位置的偏移量，并将偏移量转换成与之成正比电信号，再将电信号送入 控制器，信号经过控制器放大、校准后，输出至线性驱动器，线性驱动器根据信号的大小，驱动纠偏导正机构，将卷材恢复至设定位置。现行驱动器的驱动信号只与卷材跑偏量成正比关系，这就使得对于各种不同的卷材、纠偏系统都能够提供精确的控制。纠偏系统原理：由纠偏感应器B发出红外光/超声波/激光/可见光监测卷材的运行，将信号发送给控制器A。控制器发现卷材有位置漂移后，根据控制者预先设定的指令，通过驱动器D控制纠偏框架C摆动，纠正卷材位置。卷材自动纠偏系统使用光电传感器，检测卷材边缘位置，将测得的位置误差信号送入控制器，经过控制单元判断处理后，控制驱动电机，将发生偏差位置的卷材纠正到正确的位置。现有的纠偏系统提供几种不同的检测方式：检边、跟线或对中。 其驱动系统使用低速同步、变频调速、步进及伺服电机驱动，驱动行程与卷材偏移量成严格的比例关系。系统还可以配合不同的探头使用，以适合检测不同卷材的需要，如：红外线光电、模拟量红外线光电等。微电脑数字式控制器为系统各项功能提供精确的控制。采用的纠偏装置可以是美塞斯MC01/400/830/1898等商用型号。
在一个实施方式中，还包括：第一辊5，用于对牵拉辊3中拉出的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于相变槽4中。
在一个实施方式中，还包括：第二辊7，用于对相变槽4中经过相变处理的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于清洗槽6中。
在一个实施方式中，还包括：第三辊10，用于对第一收卷辊8接收的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于水相槽9中。
在一个实施方式中，还包括：第四辊12，用于对水相槽9中得到的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于油相槽11中。
在一个实施方式中，还包括：第五辊14，用于对油相槽11中得到的纳滤膜进行拉动，并使纳滤膜能够浸没于漂洗槽13中。
实施例1
纳滤膜的生产步骤：
1)将聚醚砜、PEG400和N,N-二甲基乙酰胺按照质量浓度19:26:55混合加热搅拌至完全溶解，然后静置脱泡。
2)静置好的聚合物溶液倒入调试好的全自动刮膜机，相变槽和清洗槽都为去离子水，水温保持在40℃，空气暴露时间为20s，然后收卷得到成卷基膜，制备好的基膜放入去离子水中保存。
3)将基膜固定在界面聚合放卷轴上，然后穿过激光纠偏和张力轴再浸入水相溶液和油相溶液得到纳滤膜。
4)制备好的纳滤膜先进入水洗槽洗去多余的水相和油相物质，然后浸入甘油槽进行浸泡，烘干，最后收卷保存。
5)经过测试，通过本工艺制得的纳滤膜截留分子量在150-300Da内，符合纳滤膜范围，纳滤膜的水通量为6-10L/h·m2 ·bar，对于MgSO4截留率为95-99%之间，达到实验室自制膜的等级。
实施例2
纳滤膜的生产步骤：
1)将聚酰亚胺、PEG400和N,N-二甲基乙酰胺按照质量浓度22:12:66混合加热搅拌至完全溶解，然后静置脱泡。
2)静置好的聚合物溶液倒入调试好的全自动刮膜机，相变槽和清洗槽都为去离子水，水温保持在40℃，空气暴露时间为20s，然后收卷得到成卷基膜，制备好的基膜放入去离子水中保存。
3)将基膜固定在界面聚合放卷轴上，然后穿过激光纠偏和张力轴再浸入水相溶液和油相溶液得到纳滤膜。
4)制备好的纳滤膜先进入水洗槽洗去多余的水相和油相物质，然后浸入甘油槽进行浸泡，烘干，最后收卷保存。
5)经过测试，通过本工艺制得的纳滤膜截留分子量在200-300Da内，符合纳滤膜范围，纳滤膜的水通量为6-10L/h·m2 ·bar，对于MgSO4截留率为95-99%之间，达到实验室自制膜的等级。
实施例3
纳滤膜的生产步骤：
1)将聚醚砜、PEG400和N,N-二甲基乙酰胺按照质量浓度19:26:55混合加热搅拌至完全溶解，然后静置脱泡。
2)静置好的聚合物溶液倒入调试好的全自动刮膜机，相变槽和清洗槽都为去10%乙醇水溶液，水温保持在50℃，空气暴露时间为30s，然后收卷得到成卷基膜，制备好的基膜放入去离子水中保存。
3)将基膜固定在界面聚合放卷轴上，然后穿过激光纠偏和张力轴再浸入水相溶液和油相溶液得到纳滤膜。
4)制备好的纳滤膜先进入水洗槽洗去多余的水相和油相物质，然后浸入甘油槽进行浸泡，烘干，最后收卷保存。
5)经过测试，通过本工艺制得的纳滤膜截留分子量在150-300Da内，符合纳滤膜范围，纳滤膜的水通量为6-10L/h·m2 ·bar，对于MgSO4截留率为95-99%之间，达到实验室自制膜的等级。
Claims (9)
1.一种纳滤膜的生产装置，其特征在于，包括：
基膜制膜液储罐（1），用于存放制备基膜的制膜液；
刮膜机（2），连接于基膜制膜液储罐（1），用于将制膜液刮涂成膜状；
牵拉辊（3），用于牵拉刮膜机（2）中得到的基膜；
相变槽（4），用于对牵拉辊（3）中拉出的基膜进行相变处理；
清洗槽（6），用于对相变槽（4）中经过相变处理的基膜进行清洗；
第一收卷辊（8），用于对清洗槽（6）中经过清洗后的基膜进行收卷； 水相槽（9），用于对第一收卷辊（8）接收的基膜进行浸润界面聚合法制纳滤膜的水相溶液处理；
油相槽（11），用于对水相槽（9）中浸润过水相溶液的基膜进行浸润界面聚合法制纳滤膜的油相溶液处理；
漂洗槽（13），用于对油相槽（11）中经过界面聚合反应的纳滤膜进行漂洗；
甘油槽（15），用于对漂洗槽（13）中得到的纳滤膜进行甘油浸泡处理；
烘干装置（19），用于对甘油槽（15）中经过甘油浸泡处理的纳滤膜进行烘干处理；
第二收卷辊（20），用于对烘干装置（19）中得到的纳滤膜进行收卷。
2.根据权利要求1所述的纳滤膜的生产装置，其特征在于，还包括：风刀（18），用于对水相槽（9）中得到的基膜进行吹扫，除去表面的水相溶液。
3.根据权利要求1所述的纳滤膜的生产装置，其特征在于，还包括：第一纠偏装置（16），连接于第一收卷辊（8），用于对收卷得到的基膜过程进行纠偏处理；第一激光传感器（17），连接于第一纠偏装置（16），用于对第一收卷辊（8）上发射激光并接收反射光，并将信号反馈于第一纠偏装置（16）。
4.根据权利要求1所述的纳滤膜的生产装置，其特征在于，还包括：第二纠偏装置（21），连接于第二收卷辊（20），用于对收卷得到的基膜过程进行纠偏处理；第二激光传感器（22），连接于第二纠偏装置（21），用于对第二收卷辊（20）上发射激光并接收反射光，并将信号反馈于第二纠偏装置（21）。
5.根据权利要求1所述的纳滤膜的生产装置，其特征在于，还包括：第一辊（5），用于对牵拉辊（3）中拉出的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于相变槽（4）中。
6.根据权利要求1所述的纳滤膜的生产装置，其特征在于，还包括：第二辊（7），用于对相变槽（4）中经过相变处理的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于清洗槽（6）中。
7.根据权利要求1所述的纳滤膜的生产装置，其特征在于，还包括：第三辊（10），用于对第一收卷辊（8）接收的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于水相槽（9）中。
8.根据权利要求1所述的纳滤膜的生产装置，其特征在于，还包括：第四辊（12），用于对水相槽（9）中得到的基膜进行拉动，并使基膜能够浸没于油相槽（11）中。
9.根据权利要求1所述的纳滤膜的生产装置，其特征在于，还包括：第五辊（14），用于对油相槽（11）中得到的纳滤膜进行拉动，并使纳滤膜能够浸没于漂洗槽（13）中。
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|---|---|---|---|
| CN201821181402.6U CN208771215U (zh) | 2018-07-25 | 2018-07-25 | 一种纳滤膜的生产装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN112516810A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-19 | 南京工业大学 | 一种纳滤膜的制造方法及装置 |
| CN113070022A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-06 | 齐齐哈尔大学 | 一种可批量循环式超薄膜展开制备装置 |
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2018
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