[发明专利]一种带絮状增强中空纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带絮状增强中空纤维膜及其制备方法，属于中空纤维膜技术领域。

背景技术

中空纤维膜是现代膜技术应用中一种重要的膜形式，它具有装填密度高，体积小，处理效率高和生产工艺简单等特点，在国内外已被广泛应用于工业废水处理、生活污水回用等多方面。中空纤维膜通常为自支撑膜，该膜的内在结构是多孔结构，它的力学强度不高，在运行过程中，很容易出现断丝的问题。

为了提高中空纤维膜的强度，许多高校和科学院所都在开展高强度中空纤维膜的研究，采用NIPS法制备中空纤维膜时，可通过调节膜材料和制备工艺或者在制备中加入纳米氧化物，在一定程度上可提高中空纤维膜的强度，但是，提高的效果不明显。采用TIPS法制备中空纤维膜，在一定程度上也可提高中空纤维膜的强度，但是，该方法成本高，耗能大，制备出的中空纤维膜的抗污染性不好。

此外，中空纤维膜用于水处理常用MBR工艺，在此工艺运行中，需要高强度和大量地曝气将停留在膜丝表面中的污泥不停地抖掉，以防止造成膜的污染。在该过程中，一方面对膜的强度要求较高，另一方面导致运行成本较高。中空纤维膜用于水处理的另一种工艺是先将污水进行生化处理，然后采用自然沉降的方式进行泥水分离，然后进入浸没式的超滤系统中。在这种水处理工艺中，采用自然沉降的方式存在停留时间长、占地面积大、处理量小和小颗粒物沉降不完全等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供带絮状增强中空纤维膜及其制备方法。

一种带絮状增强中空纤维膜的制备方法，采用湿法纺丝工艺制备中空纤维膜丝，在中空纤维膜丝的外表面，采用带有絮状纤维的长丝进行编织或者钩编，使其成为带絮状增强中空纤维膜。

中空纤维膜丝的外表面附有一层管状外增强体，该管状增强体上附有絮状的纤维、管状外支撑增强体为网状结构。

一种带絮状增强中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚合物、溶剂和成孔剂按以下重量比混合：聚合物10-25，溶剂50-70，成孔剂5-15，将其混合物进行搅拌和加热溶解均匀制得铸膜液，将铸膜液通过中空纤维纺丝机的喷丝头进行纺丝成型，然后进入凝固浴中，使得铸膜液中的溶剂和成孔剂进入凝固液中，聚合物由于发生相转移而成为具有多孔结构的中空纤维膜丝；

(2)将收好的连续不断的中空纤维膜丝通过编织机或者钩编机，使带有絮状纤维的长丝在中空纤维丝的表面形成网状结构；

(3)将制备好的带絮状增强中空纤维膜切割成所需要的长度，然后进行后处理，从而制备出带絮状增强中空纤维膜。

一种带絮状增强中空纤维膜，包括中空纤维膜丝，中空纤维膜丝的外表面附有一层管状增强体，该管状增强体上带有絮状纤维。

所述的管状增强体为网状多孔结构。

本发明的技术效果是：带絮状增强中空纤维膜一方面通过该中空纤维膜中网状的支撑体来提高中空纤维膜的强度，防止在高曝气的运行过程中发生断裂；另一方面通过该中空纤维膜中的絮状纤维来改善滤饼层结构，从而提高泥水分离效果，其过程如下：在膜池中微生物所需氧气的曝气量下，通过水压和渗透压的作用，使其在带絮状纤维的管状增强体的表面或者膜层表面的絮状纤维上形成一定厚度的滤饼层，混合液通过该滤饼层后实现泥水分离，滤过液进入内部的中空纤维膜进行过滤。当过滤一段时间后，该泥饼层不再起到过滤的作用时，通过膜池中的强曝气将该泥饼层冲刷掉，如此反复运行。因此，采用这种带絮状增强中空纤维膜用于水处理中，可以达到在运行过程中不发生中空纤维膜断丝的情况，还可以降低工艺的运行成本，减少占地面积，减缓膜污染等多重作用。

带絮状增强中空纤维膜用于水处理中，一方面通过该中空纤维膜中网状的支撑体来提高中空纤维膜的强度，防止在高曝气的运行过程中发生断裂；另一方面通过该中空纤维膜中的絮状纤维来来改善滤饼层结构，从而实现泥水分离，不仅可以达到在运行过程中不发生断丝的情况，还可以大幅度降低能耗，提高运行通量，降低对中空纤维膜的污染。

附图说明

图1是本发明带絮状增强中空纤维膜的结构示意图；

图2为图1的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：带絮状增强中空纤维膜的制备方法包括如下步骤：

(1)按照下列材料的重量比进行混合配料，

聚合物聚偏氟乙烯树脂                    20；