[实用新型]一种中空纤维复合膜的制备装置

说明书

技术领域

本发明属于高分子分离膜技术领域，具体涉及一种中空纤维复合膜的制备装置。

背景技术

界面聚合法是制备非对称复合膜的主要方法，即在多孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄表层。界面聚合法制得的复合膜具有无可比拟的优越性，其超薄表层最薄可达几纳米，从而使膜具有较高的渗透通量。此外，界面聚合法还具有反应迅速、易于控制、所需温度低、反应物用量少等优点。界面聚合一般是将多孔基膜表面依次与多元胺水相溶液、多元酰卤的有机相溶液接触，多元胺与多元酰卤发生聚合反应，从而在基膜表面形成聚酰胺薄层。

目前，界面聚合法生产的复合膜产品多为平板式，中空纤维复合膜的制备仅仅停留在实验室。如发明专利CN102773024B、CN101804302B、CN105268325A分别提出了中空纤维复合正渗透膜、反渗透膜、纳滤膜的制备方法。这些制备方法大体相似，即将多根多孔中空纤维基膜做成膜组件，先后向基膜的中空通道中注入多元胺水相溶液、胺反应性多元酰卤的油相溶液，使多元胺与多元酰卤在中空纤维基膜内表面反应形成功能性超薄表层。这些专利技术给出的方法受制于制膜工艺(如反应溶液的注入导出工序复杂、涂敷量难以精确控制、膜内表面干燥较慢等)，不能用于中空纤维复合膜的连续化生产。

针对中空纤维膜内壁界面聚合的局限性，在膜外进行界面聚合是实现中空纤维复合膜连续生产的必要选择。发明专利CN101658763B公开一种基于LabView控制的中空纤维膜涂敷设备，该设备配备张力传感控制装置、预处理釜、界面聚合反应釜、后处理釜、烘干和风干装置等；通过调节涂敷速度和釜内过渡轮间距离，继而控制反应时间和超薄功能层形成。该专利技术存在的问题是，在界面聚合法复合膜的生产过程中，通过浸涂的方式反应溶液在基膜表面的涂敷均一性差，同时涂有水相的基膜通过和有机相中物质发生反应，使得有机相中物质随反应而浓度变稀，造成产品品质不稳定。发明专利CN100411721C提出的中空纤维复合膜涂敷机中，设计的反应管水平安装，充以流动的有机相。虽然反应管中不断有新的有机相补充，但势必造成有机相的浪费，同时水相的涂敷量也不能得到控制。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种中空纤维复合膜的制备装置。通过该装置使得制备方法工艺简单，控制精确，成膜质量稳定性好，容易实现工业化；该制备装置结构简单，涂敷均匀，使用经济，可连续化生产。

本实用新型是通过以下技术方案加以实现的：

设计一种中空纤维复合膜的制备方法，该制备方法采用定量涂敷界面聚合的方法在多孔中空纤维基膜的外表面复合一层功能性聚酰胺致密表层。

一种中空纤维复合膜的制备装置，该制备装置包含放丝辊(1)、与放丝辊采用基膜依次串通连接的水相涂敷头(5)、吹风管(6)、有机相涂敷头(9)、干燥管(10)、漂洗槽(11)、收丝辊(12)；水相涂敷头(5)通过水相给液泵(4)与水相釜(3)连通，有机相涂敷头(9)通过有机相给液泵(8)与有机相釜(7)连通。

进一步包括辅助导丝辊、张力传感器、PLC控制器，基膜采用辅助导丝辊改变方向、牵伸；基膜采用张力传感器监测张力；PLC控制器分别与放丝辊、收丝辊、辅助导丝辊、张力传感器、吹风管、干燥管、水相给液泵、有机相给液泵连接。

所述放丝辊、收丝辊、辅助导丝辊的转速可以调节，各辊之间的相对转速通过张力传感器和PLC控制器控制，以保证膜丝张力维持在适中的范围；所述水相给液泵、有机相给液泵的流量可以调节；所述吹风管、干燥管的风温、风速可以调节；所述水相涂敷头与吹风管进口的距离、有机相涂敷头与干燥管进口的距离均可以调节。

水相涂敷头(5)和有机相涂敷头(9)的结构：涂敷头为一嵌套结构，涂敷头的外层结构(13)组成一空腔，外层结构(13)的一端设有开孔作为基膜进口(14)，外层结构(13)的另一端设有开孔作为基膜出口(15)，外层结构(13)的侧面设有涂敷液进口管(16)；涂敷头的内层为两端开口的圆筒(17)，穿过外层结构(13)的空腔，一端嵌套密封在外层结构基膜进口(14)的孔内，圆筒(17)的另一端位于基膜出口(15)的孔中心，且基膜出口(15)的孔的直径大于圆筒(15)的直径，基膜出口(15)的孔有一定的厚度，使得圆筒(17)的另一端位于基膜出口(15)的孔内，即圆筒(17)的另一端没有伸出外层结构(13)也没有悬在空腔内。