[发明专利]管状编织物和使用该管状编织物的复合空心纤维膜

说明书

技术领域

本发明涉及用于水处理的空心纤维膜，尤其涉及复合空心纤维膜。

背景技术

通过从中除去污染物用于清洁液体的水处理可使用加热法，相转变法， 或使用分离膜法。

使用分离膜法可实现高可靠性，因为它适合于基于分离膜中形成的孔 的尺寸稳定地提供想要的水质。此外，使用分离膜法无需进行加热过程。 在这方面，使用分离膜法的优势在于它可广泛地用于多种可能受加热过程 影响的使用微生物的分离过程。

分离膜可包括具有平截面的平式膜，和空心的空心纤维膜。就空心纤 维膜而言，在包括内外径的管状纤维结构的表面上设有微孔，从而通过空 心纤维膜中包括的微孔过滤污染物。和平式膜相比，空心纤维膜因其内外 径而具有更大的表面积。因此，由于空心纤维膜的有利特征比如大表面积， 空心纤维膜在最近的水处理应用中广泛用于分离膜。

在水处理领域，除高透水率之外，要求膜具有优良的机械强度，这对 于构造可靠的分离膜系统是必要的。

空心纤维状膜可适用于水处理中，因为它单位装备面积具有高渗透率。 然而，由于其多孔结构，需要改进其机械强度。因此，已有通过使用织物 或管状编织物作为膜的支持体增强空心纤维膜的尝试。

这样的增强的空心纤维膜的一些实例披露于，例如美国专利No. 4,061,821，和美国专利No.5,472,607，所述专利提出用织物或管状编织物 增强的具有优良的机械强度的复合分离膜。

Hayano等人的美国专利No.4,061,821公开使用管状编织物的复合空心 纤维膜的总构思。然而，在美国专利No.4,061,821中，所述管状编织物不 用作支持体，而是完全地嵌入膜中以补偿当所述空心纤维膜(由丙烯聚合物 形成)单独在高于80℃的温度下使用时因发生收缩引起的透水率降低。这样 的复合膜的缺点在于因膜的厚度增大(所述膜的厚度大于具有管状编织物 涂层的膜)和液体流过膜的阻碍增大而导致透水率明显降低。

美国专利No.5,472,607报告了通过在膜的表面上涂布增强材料增强复 合物空心膜。在此情况下，增强材料不嵌入复合膜，但涂布了薄膜，由此 过滤可靠性因薄膜中的缺陷区域而被破坏。

图1是说明美国专利No.4,061,821中披露的复合空心纤维膜的放大的 截面图，图2是说明美国专利No.5,472,607中披露的复合空心纤维膜的放 大的截面图。

如图1和2所示，这些膜具有指状结构，且在膜的外部或在薄膜层内 具有空隙D，其中缺陷区域(D)由直径5μm或以上的微孔组成。

当聚合物膜显示机械强度以支持膜时，空隙可起到缺陷的作用。特别 地，当表层，即多层薄膜涂层最稠密的最外层，被破坏后，膜的过滤可靠 性可能降低。

除优良的渗透率，大机械强度，和高过滤可靠性之外，用作分离膜的 复合空心纤维膜另外要求高撕裂强度。即，要求复合空心纤维膜具有良好 的机械强度以适合于水处理领域中浸入水中的分离模块，以承受因水处理 系统中充气引起的在膜之间产生的摩擦和物理冲击。在这方面，复合空心 纤维膜必需获得高撕裂强度和过滤可靠性。

美国专利No.6,354,444提出在由细度为0.5-7丹尼尔(denier)的单丝制 成的编织物上涂有聚合物树脂性薄膜的复合空心纤维膜。

为了将空心纤维膜应用于多个水处理领域，具有下列要求：高透水率， 优良的机械强度，高过滤可靠性，高撕裂强度，低原液渗透性，和高刚度。 现有的复合空心纤维膜可以满足上述要求中的一些。因此，对于可以满足 所有上述要求的复合空心纤维膜的开发存在越来越大的需求。

发明内容

本发明的目的在于通过在编织物的支持材料上涂布聚合物树脂性薄膜 提供管状编织物，所述管状编织物实现高渗透率，优良的机械强度，优良 的过滤可靠性，高撕裂强度，和对原液的渗透易于控制和高刚度，还提供 使用所述管状编织物的复合空心纤维膜。

所述管状编织物通过编织纱线制成，所述纱线通过组合细丝和粗丝制 成，其特征在于：所述细丝由多个细度为0.01丹尼尔到0.4丹尼尔的单丝 组成，所述粗丝由至少一个细度为3丹尼尔到50丹尼尔的单丝组成。