[发明专利]一种半连续制备复合膜的装置及其复合膜制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及复合膜制备技术领域，更准确的说，涉及了一种高效地半连续制备复合膜的装置及其制备工艺。

背景技术

膜分离技术是当代新型高效的分离技术，是多学科交叉的产物，特别适合于现代工业对节能、提高生产效率、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，已经成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。膜分离技术与传统的分离技术比较，具有分离效率高、能耗低、占地面积小、过程简单、操作方便、不污染环境、便于与其他技术集成等特点。在近三十多年膜分离技术已经广泛地应用于石油化工、制药、生化、环境、能源、电子、冶金、轻工、食品、航天、海水淡化、医疗保健等领域。

膜材料本身是实现膜分离过程的关键。膜材料首先要具备良好的成膜性，基本无缺陷大规模生产；其次要具备耐热、耐酸碱、耐微生物侵蚀、抗溶剂和耐氧化等性能。要实现分离膜的工业化生产必须能够确保大规模生产。

复合膜与不对称膜相比具有很大的工业化应用优势，可以选择不同材料制作活性层和基膜使它们的功能达到最优化；可以用不同方法制备与组分有强相互作用的超薄活性层，使膜对分离物系具有很高的分离效果和传质通量，同时具有良好的物化稳定性和耐压密性；可以制备有良好重复性和不同活性层厚度的复合膜；这些优势决定了膜分离技术工业化必须采用复合膜的形式。

刮膜技术是目前平板复合膜制备的最常用方法之一，涂膜溶液附着在基膜上从而形成复合膜活性层，经过后续处理得到需要的复合膜。

现有的平板膜制备形式主要有两种，一种是实验室范围内使用的小型间歇生产平板膜装置，一种是工业上广泛使用的连续生产平板膜装置。前者只能满足实验室的需求，制备的膜重复性差，稳定性差，一次性制备的膜面积很小。后者广泛应用于工业生产平板膜，但是这种连续生产方式带来资源的浪费。在现行的工业生产平板膜行业均采用连续生产，即在基膜上连续不断的涂覆活性层成膜溶液，然后根据使用需要裁剪成需要的尺寸，这必然带来基膜及活性层成膜溶液的浪费。因此，如何大面积制备合适尺寸、性能稳定的复合膜，节约复合膜的制造成本是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，改进平板复合膜的制备工艺，制备满足膜分离过程需要的复合膜，本发明提出了一种半连续制备复合膜的装置，本发明还提供了利用上述装置制备半连续复合膜的工艺，可以有效的降低复合膜制备的成本，提高膜的重复性及利用率。

本发明的技术方案如下：一种半连续制备复合膜的装置，其特征在于，包括：配料反应釜2、中间供料罐4、溶液过滤器7、挤出嘴9、挤出嘴可调开关11、液晶触摸屏程序控制界面10和基膜传送器15组成；其中配料反应釜2底部经进料开关16及隔膜泵3与中间供料罐4侧面中部连接；中间供料罐4底部通过出料开关17及螺杆计量泵6与溶液过滤器7侧面中部连接；溶液过滤器7另一侧面通过流量控制阀8与挤出嘴9上部相连；液晶触摸屏程序控制界面10通过电路与挤出嘴9上部及流量控制阀8侧面连接；其中挤出嘴9下面设有挤出嘴可调开关11，挤出嘴9设置在基膜传送器15放卷辊14的上部。

上述的配料反应釜2内设有温控仪1，控制反应釜内的温度；中间供料罐4设有液位控制系统5和温控仪1；其中所述液位控制系统5通过电路连接在所述的中间供料罐4侧面；中间供料罐4设有液体流量计18；控制中间料液罐内的液位从而控制成膜溶液的流动。其中流量控制阀8根据液晶触摸屏程序控制界面10设定的程序控制挤出嘴可调开关11的闭合状态从而控制流体从挤出嘴9的挤出状态制备半连续的复合膜。

其中基膜传送器15由基膜12、收卷辊13和放卷辊14组成，控制基膜的传送。其中所述配料反应釜2上设置滴加药品管线19；配料反应釜2下方设有样品取放口20，通过样品取放口打开或关闭配料反应釜。

本发明还提供了利用上述装置制备复合膜的工艺，其具体步骤如下：在配料反应釜2中配制涂膜溶液；涂膜溶液从配料反应釜底部放出经进料开关16进入隔膜泵3，从而供入中间供料罐4，中间供料罐中的液体由出料开关17的控制进入螺杆计量泵6泵入溶液过滤器7进行过滤；过滤后的液体由溶液过滤器7在液晶触摸屏程序控制界面10所设的程序下经过流量控制阀进入挤出嘴9，当需要涂膜时挤出嘴可调开关11开启，当不需要涂膜时挤出嘴可调开关11关闭；需要涂膜时，涂膜溶液在挤出嘴的挤出空隙形成均匀的薄膜并涂覆在基膜上；已涂覆的基膜经过后续处理得到所要的复合膜。后续处理过程一般包括相转化、干燥、交联、辐射、蒸汽沉积、真空等离子处理。