CN211328947U

CN211328947U - 复合纳滤膜和纳滤膜组件和水处理设备

Info

Publication number: CN211328947U
Application number: CN201920250406.3U
Authority: CN
Inventors: 沈广勇; 邵萌孟; 孙蒙蒙; 柳艳敏; 孟祥钦; 江晓利; 赵伟建
Original assignee: China Lucky Group Corp
Current assignee: CHINA LUCKY Group Corp.; Shanghai Lekai New Material Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2029-02-27

Abstract

本实用新型提供了复合纳滤膜和纳滤膜组件和水处理设备。所述复合纳滤膜包括：基材；分离功能层，所述分离功能层设置在所述基材的一个表面上，且所述分离功能层远离所述基材的表面上具有凹凸的纹理。由此，凹凸的纹理会大大增大分离功能层远离基材的表面的比表面积，显著提高复合纳滤膜的水通量，进而提高其市场竞争力。

Description

复合纳滤膜和纳滤膜组件和水处理设备

技术领域

本实用新型涉及膜技术领域，具体的，涉及复合纳滤膜和纳滤膜组件和水处理设备。

背景技术

纳滤膜是一种介于超滤膜与反渗透膜之间的新型膜分离技术，其技术特点是通过空间位阻和静电作用实施对溶解组分的选择性通过，且操作系统压力远远低于反渗透过程(操作压力通常为0.4-1Mp)。通常情况下纳滤膜对于二价离子和分子量大于200的溶质的截留率大于90％，而对一价离子的截留则相对较低，一般在10～50％之间。因此纳滤膜可广泛应用于物料分离，海水淡化等各种领域。在纳滤膜的实际应用中，人们更关注使用的消费比，同等运行条件下，通量越高，截留率越高，膜本身的消费比就更高。因此如何提高纳滤膜的水通量是一个一直被广泛研究的问题。

目前大多数提高水通量的方法均为在单体中加入一些其它物质，以此提高成膜比表面积或亲水性，从而增加水通量。但是该方法普遍存在一个问题是提升比表面积效果不明显，导致水通量提升不够大，或者存在一些其他缺陷，比如在成膜单体中共混入纳米二氧化硅颗粒，以增大成膜表面粗糙度，提高比表面积，水通量虽然有一定的提高，但是存在问题是纳米二氧化硅分散容易团聚，影响成膜性能。

因此，关于纳滤膜的研究有待深入。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种具有高水通量、使用性能佳或易于制备等优点的复合纳滤膜。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种复合纳滤膜。根据本实用新型的实施例，所述复合纳滤膜包括：基材；分离功能层，所述分离功能层设置在所述基材的一个表面上，且所述分离功能层远离所述基材的表面上具有凹凸的纹理。由此，凹凸的纹理会大大增大分离功能层远离基材的表面的比表面积，进而显著提高复合纳滤膜的水通量，进而提高其市场竞争力。

可选的，所述复合纳滤膜还包括：基膜，所述基膜设置在所述基材和所述分离功能层之间。

可选的，所述凹凸的纹理选自锯齿纹、螺纹、网纹、圆圈纹中的至少一种。

可选的，所述凹凸的纹理的深度为200-250纳米。

可选的，所述凹凸的纹理是通过激光刻蚀的方法形成的。

可选的，所述基材的厚度为80-100微米；所述分离功能层的厚度为500-2000纳米；所述基膜的厚度为40-60微米。

可选的，所述基材的厚度为80-90微米；所述分离功能层的厚度为750-1000纳米；所述基膜的厚度为40-50微米。

可选的，形成所述基材的材料为无纺布；形成所述分离功能层的材料为芳香聚酰胺、聚哌嗪酰胺、醋酸纤维素或壳聚糖；形成所述基膜的材料为聚砜、聚醚砜或聚偏氟乙烯。

在本实用新型的另一个方面，本实用新型提供了一种纳滤膜组件。根据本实用新型的实施例，所述纳滤膜组件包括前面所述的复合纳滤膜。由此，该纳滤膜组件具有较大水通量，使用性能较佳，市场竞争力强。

在本实用新型的又一个方面，本实用新型提供了一种水处理设备。根据本实用新型的实施例，该水处理设备包括前面所述的复合纳滤膜或者纳滤膜组件。由此，该水处理设备具有较大水通量，使用性能较佳，效率高，经济性好，市场竞争力强。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例中复合纳滤膜的截面结构示意图。

图2是本实用新型的另一个实施例中复合纳滤膜的截面结构示意图。

图3是本实用新型的一个实施例中复合纳滤膜的俯视图。

图4是本实用新型的另一个实施例中复合纳滤膜的俯视图。

图5是本实用新型的又一个实施例中复合纳滤膜的俯视图。

图6是本实用新型的又一个实施例中复合纳滤膜的俯视图。

图7是本实用新型图4-图6中复合纳滤膜的截面示意图。

图8是本实用新型的另一个实施例中复合纳滤膜的截面结构示意图。

图9是本实用新型的一个实施例中纳滤膜组件的结构示意图。

附图标记：

10-基材；20-分离功能层；30-基膜；1：外壳；2：进水流道；3：复合纳滤膜；4：纯水收集流道；5：中心管；6：密封垫圈；7：待处理水；8：产水

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种复合纳滤膜。根据本实用新型的实施例，参照图1，所述复合纳滤膜包括：基材10；分离功能层20，分离功能层20设置在基材10的一个表面上，且分离功能层20远离基材10的表面上具有凹凸的纹理。由此，凹凸的纹理会大大增大分离功能层远离基材的表面的比表面积，进而显著提高复合纳滤膜的水通量，进而提高其市场竞争力。

根据本实用新型的实施例，为了加固分离功能层的稳定性，参照图2，复合纳滤膜还包括：基膜30，基膜30设置在基材10和分离功能层20之间。由此，分离功能层复合在基膜上，可以大大提高其复合稳定性，进而延长复合纳滤膜的使用寿命。

根据本实用新型的实施例，凹凸纹理的具体形状没有限制要求，只要可以增大分离功能层的比表面积即可。在本实用新型的一些实施例中，凹凸的纹理选自锯齿纹(参照图3，其沿AA’的截面示意图参照图1或图2)、螺纹(参照图4，其沿BB’的截面示意图参照图7中的(a)或(b))、网纹(参照图5，其沿CC’的截面示意图参照图7中的(a)或(b))、圆圈纹(参照图6，其沿DD’的截面示意图参照图7中的(a)或(b))中的至少一种。由此，上述凹凸纹理不仅可以大大增加分离功能层的比表面积，而且还便于制作。根据本实用新型的实施例，凹凸纹理的密度没有限制要求，本领域技术人员根据实际需求灵活设计即可，在此不作限制要求。

根据本实用新型的实施例，参照图8，凹凸的纹理的深度L为200-300纳米。

根据本实用新型的实施例，凹凸的纹理的深度L为200-250纳米。如果深度过大，则容易损伤基膜。深度过小，则起不到增加纳滤膜比表面积的效果。

根据本实用新型的实施例，为了精确的获得所需凹凸纹理的图样，同时获得更大的比表面积和水通量，凹凸的纹理可通过激光刻蚀的方法形成的。由此，不仅可以精确获得所需凹凸纹理的图样及其尺寸，而且制备方法简单，工艺成熟，易于工业化生产，且获得的复合纳滤膜表面的比表面积显著增大，水通量明显提高。

根据本实用新型的实施例，本领域技术人员可以根据复合纳滤膜的使用需求和工作环境等实际条件灵活设计基材、分离功能层和基膜的厚度。在本实用新型的一些实施例中，参照图8，基材的厚度H₁为80-100微米，如此，基材强度较佳，既可以保证复合纳滤膜具有较佳的强度，满足环境的使用要求，又不会因为基材过厚而使得复合纳滤膜整体尺寸较大；分离功能层的厚度H₂为500-2000纳米，如此，具有较大的尺寸空间来制作凹凸的纹理，分离功能层不会因为制作凹凸的纹理后的厚度(H₂-L)太薄而影响其分离功能；基膜的厚度H₃为40-60微米，如此可以保证一定的支撑强度以及与分离功能层的粘牢外，也不会因为其太厚导致水通量的下降等。

根据本实用新型一些优选实施例，基材的厚度为80-90微米；分离功能层的厚度H₂为750-1000纳米；基膜的厚度为40-50微米。如此，复合纳滤膜使用性能最佳。

根据本实用新型的实施例，为了满足复合纳滤膜的使用需求，形成基材的材料为无纺布，如此，既可以增加复合纳滤膜的强度，满足使用时对复合纳滤膜强度的要求，而且无纺布无毒无害，对环境友好，在使用过程中不会产生有毒物质，拨水性佳；形成分离功能层的材料为聚酰胺、哌嗪聚酰胺、醋酸纤维素或壳聚糖，如此，使用性能佳，材料来源广泛，可以根据分离的具体物质满足不同的使用需求；形成基膜的材料为聚砜、聚醚砜或聚偏氟乙烯，如此，可以很好的与分离功能层复合，加固分离功能层的稳定性。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种纳滤膜组件。根据本实用新型的实施例，所述纳滤膜组件包括前面所述的复合纳滤膜。由此，该纳滤膜组件具有较大的水通量，使用性能较佳，市场竞争力强。本领域技术人员可以理解，所述纳滤膜组件具有前面所述的复合纳滤膜的所有特征和优点，在此不再过多的赘述。

当然，本领域技术人员可以理解，纳滤膜组件除了前面所述的复合纳滤膜之外，还具有纳滤膜组件所必备的结构或部件，比如，隔膜网、筛网膜、外壳、密封件等必备的结构或部件。在本实用新型的一个具体实施例中，参照图9，该纳滤膜组件包括外壳1，进水流道2，复合纳滤膜3，纯水收集流道4，中心管5，密封垫圈6，具体的，待处理水7流入后在进水流道2中流动，经过复合纳滤膜3过滤的产水8进入中心管5。

在本实用新型的再一方面，本实用新型提供了一种水处理设备。根据本实用新型的实施例，该水处理设备包括前面所述的复合纳滤膜或纳滤膜组件。该水处理设备具有较大水通量，使用性能较佳，效率高，经济性好，市场竞争力强。

当然，本领域技术人员可以理解，除了前面所述的复合纳滤膜或纳滤膜组件之外，该水处理设备还包括常规谁处理设备的必要结构和部件，在此不再一一赘述。另外，该水处理设备的具体应用也没有特别限制，可以用于处理工业废水、生活污水、海水等等。

实施例

实施例1-4和对比例1中复合纳滤膜均由无纺布基材，聚砜基膜，聚酰胺分离功能层复合而成，结构示意图参照图2，通过激光刻蚀在分离功能层上刻出250nm深度的凹凸纹理(实施例1为锯齿纹，实施例2为螺纹，实施例3为网纹，实施例4为圆圈纹，对比例1为无纹理)，显著增大分离功能层比表面积。采用实施例1-4和对比例1中获得的复合纳滤膜分别过滤硫酸镁水溶液和氯化钠水溶液，分别测定硫酸镁截留率((1-过滤后硫酸镁水溶液中硫酸镁的含量/过滤前硫酸镁水溶液中硫酸镁的含量)×100％)、硫酸镁水通量、氯化钠截留率((1-过滤后氯化钠水溶液中氯化钠的含量/过滤前氯化钠水溶液中氯化钠的含量)×100％)和氯化钠水通量，其中硫酸镁与氯化钠的浓度为2000ppm，测试温度为25°，测试压力为0.7MPa，实施例1-4与对比例1中未刻凹凸纹理的复合纳滤膜的对比数据见表1。

表1实施例1-4和对比例1的对比数据表

从表1的数据可以看出，具有锯齿纹、螺纹、网纹、圆圈纹等纹理结构的纳滤膜与无凹凸纹理的复合纳滤膜相比，截留率基本相当的基础上，水通量会有一个明显的提高。在这几种凹凸纹理中，尤以锯齿纹的复合纳滤膜的水通量性能提升最佳，原因为其分离功能层的比表面积提升最大。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种复合纳滤膜，其特征在于，包括：

基材；

分离功能层，所述分离功能层设置在所述基材的一个表面上，且所述分离功能层远离所述基材的表面上具有凹凸的纹理；

基膜，所述基膜设置在所述基材和所述分离功能层之间。

2.根据权利要求1所述的复合纳滤膜，其特征在于，所述凹凸的纹理选自锯齿纹、螺纹、网纹、圆圈纹中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的复合纳滤膜，其特征在于，所述凹凸的纹理的深度为200-250纳米。

4.根据权利要求1所述的复合纳滤膜，其特征在于，所述凹凸的纹理是通过激光刻蚀的方法形成的。

5.根据权利要求1所述的复合纳滤膜，其特征在于，所述基材的厚度为80-100微米；

所述分离功能层的厚度为500-2000纳米；

所述基膜的厚度为40-60微米。

6.根据权利要求5所述的复合纳滤膜，其特征在于，所述基材的厚度为80-90微米；

所述分离功能层的厚度为750-1000纳米；

所述基膜的厚度为40-50微米。

7.根据权利要求1所述的复合纳滤膜，其特征在于，形成所述基材的材料为无纺布；

形成所述分离功能层的材料为芳香聚酰胺、聚哌嗪酰胺、醋酸纤维素或壳聚糖；

形成所述基膜的材料为聚砜、聚醚砜或聚偏氟乙烯。

8.一种纳滤膜组件，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的复合纳滤膜。

9.一种水处理设备，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的复合纳滤膜或权利要求8所述的复合纳滤膜组件。