[发明专利]一种增强型中空纤维微滤膜的制备方法及制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及高分子中空纤维膜的制备技术，尤其涉及一种编织管增强型高分子中空纤维微滤膜的制备方法及制备系统。

背景技术

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对于环境尤其是水环境安全的要求越来越高。为了获得更稳定和更高水质的出水水质，污水处理和饮用水处理工艺中越来越多的采用了膜法水处理技术，其中中空纤维超/微滤膜的应用越来越广泛。膜生物反应器（MBR）和自来水膜过滤成为最有市场前景的废水和水处理技术，而具有更高的机械强度和使用寿命的内衬增强型中空纤维复合膜凭借其优越的性能得到了快速的发展。

内衬增强型中空纤维复合膜主要由涂覆的表面分离层和编织管或其他类型支撑材料所组成，分别担负分离与支撑强度两项功能。表面分离层可选择的膜材料包括聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）或聚偏氟乙烯（PVDF）等。编织管所用的纤维材料为聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（尼龙）、聚烯烃纤维（丙纶、乙纶等）、聚氨酯纤维（氨纶）、聚砜纤维、醋酸纤维素纤维。

国内外已经有大量的关于内衬增强型中空纤维复合膜的专利发表。但是，迄今为止，内衬增强型中空纤维复合膜制备技术要么存在聚合物分离层与纤维编织管结合力较弱，分离膜易于脱落的问题，要么就是为了增强粘结力采用了非常复杂的制备方法，增加了工艺的复杂性和生产成本。

目前已公开的涂覆设备有两类，一种是与自支撑中空纤维纺丝相似的垂直式浸入凝固浴涂覆系统，这种方式最为普遍。另一种是与线缆涂覆方式类似的水平浸入凝固浴涂覆系统，这种方式比较少见。不管采用哪种方式，目前的内衬增强型中空纤维复合膜制备技术均采用精细的喷丝头在内衬外表面涂敷膜液的方法获得表面分离层。然而，这都需要喷丝头的设计和加工的精度需要很高，也对操作工人提出了很高的要求。精密的喷丝头和设备制备以及操作工人劳动强度增大都会增加设备和人力的成本，不利于产品的竞争力。

为了改善内衬与高分子分离层的粘结性能，人们也做了大量的研究和实践工作， 尽管采用了很多复杂方法，所得到的效果都差强人意，即使粘结性能得到了一定程度上的提高，但付出的代价也是很高的，一方面增加了工序和原材料，另一方面加大了操作工人的劳动强度，这都大大的增加了设备、原料和人力的投入。

因此，采用一种简便可靠的制备方法来制备性能稳定的增强型中空纤维微滤膜已经变得越来越重要。

发明内容

本发明为了解决现有技术生产成本高、加工复杂以及加工效果不理想的问题，提出一种设备简单、运行稳定可靠的增强型中空纤维微滤膜制备方法及制备系统，以降低生产过程中的成本，提高产品市场竞争力。

本发明提出的一种增强型中空纤维微滤膜的制备方法，步骤如下：

步骤1：前处理

先除去编织管表面的污染物和水分、或者先进行改性编织管表面性质处理；

步骤2：浸涂

将除去污染物和水分的编织管牵引进入具有保护气体包围的铸膜液中浸渍，再将浸渍有铸膜液的编织管垂直向上牵引，使得所述铸膜液均匀涂敷在编织管表面；

步骤3：蒸汽诱导相分离法成型

将浸涂铸膜液的编织管引入蒸汽浴中，使所述编织管的膜表面分相形成微孔膜，再牵引一段距离后引入凝固浴，进一步固化成型为增强型中空纤维微滤膜；

步骤4：后处理

将所述的增强型中空纤维微滤膜置于纯水中漂洗12~24h，最后置于保护液中浸泡8~24h后，晾干。

本发明还提出了一种增强型中空纤维微滤膜的制备系统，其包括：退绕装置、前处理设施、涂覆装置；设于所述涂覆装置正上方的蒸汽浴、设于该蒸汽浴一侧的凝固浴和收丝槽；所述蒸汽浴下方的进入通道上还设有蒸汽隔离装置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明突破了以往生产工艺中必须使用精密喷丝头成型的局限性，省去了造价昂贵的喷丝头的费用投入，节约了成本；省去了喷丝头调节和清洗的工作，降低了工人劳动强度，节约了人力成本。本发明不同与以往生产工艺中膜丝必须从上而下，进入凝胶液的工艺流程，而是采用编织管先浸入制膜液，在编织管表面均匀涂覆膜液后，由下而上进入蒸汽凝胶工艺。这种浸涂的工艺，可以非常容易的保证编织管表面涂覆层的均匀性，而且可以通过调节浸涂的深度和浸涂时间来调节涂覆层的厚度、膜与编织管的粘结强度。调节过程快速简便，人力投入少，生产过程稳定可靠，可以随时停止和开始生产，而不会严重影响膜丝质量。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例的制备工艺流程示意图；