[发明专利]一种增强型中空纤维膜、制备方法及装置

说明书

本发明在于提供一种新型增强型中空纤维膜制备设备。所述的增强型中空纤维膜丝包括中心支撑的编织绳，分布在支撑绳周围的膜丝以及将编织绳与膜丝束缚成膜束的缠绕带。所述的设备包括料液罐、芯液罐、纺丝计量泵、放线架、特制喷丝头、凝固浴槽、缠绕带装置、三辊牵引装置、漂洗槽、绕丝轮。本发明的有益效果在于，提供一种用于增强型中空纤维膜制备设备。编织绳提供了整体膜丝的拉伸强度，膜丝提供了整体膜束的分离性能。相比较于传统外径的膜丝，该制备使得整体膜束具有更大的分离比表面积。同时该设备能制备出一次成型的膜束，具有操作简单、生产效率高的优点。

技术领域

本发明涉及有机中空纤维膜制备领域，尤其涉及一种增强型中空纤维膜、制备方法及装置。

背景技术

水资源对于我国来说是一种宝贵的资源，各个行业对所用水资源都有不同的要求。将膜分离技术引入水资源利用领域中，能更好的进行水资源预处理、中水回用、废水达标排放等，能满足各个行业的用水需求，同时也符合国家可持续发展战略。

膜应用在膜生物反应器、超纯水制备等中主要起到固液分离作用，其应用在膜曝气生物反应器、水产养殖等中主要起到气液接触，增大液体介质中的溶氧量的作用。因此无论是固液分离、气液分离、气液接触等膜分离技术都产生了良好的经济效益。

目前市场上的中空纤维膜无论在柱式膜组件中还是在帘式膜组件中，都会出现断丝现象。目前市场上常用的方法主要有热致相法（TIPS法）和内衬编织管法。TIPS法是将聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂（又称稀释剂）中，形成均相溶液，然后降温冷却。在冷却过程中，体系会发生相分离。其生产出来的膜丝具有较高的拉伸强度和开孔率，使其在应用过程中不易断丝，国际主要以旭化成、东丽为代表，国内主要以赛诺为代表。主要缺点是使用过程中使用的稀释剂或多或少带有毒性且稀释剂成本一直较高，同时生产过程中需要的温度较高，操作并不便利。内衬编织管法主要是NIPS法的一种延伸，用编织管取代NIPS法生产中使用的芯液。通过特制的喷丝头，使编织管外表面均匀的涂覆一层铸膜液，再经过液液相分离成膜。最初开创此种生产方法的主要以加拿大Zenon公司（US Patent No.5472607，US2003/0098275A，WO 00/78437A1）为代表，目前国内以碧水源和枫科为代表。同时国内通过改善编织管纹路来提高编织管与膜分离层间的粘结性。相比较于中空纤维膜来说，膜表面积减少很多。

此外，还有部分专利使用其他特殊材料制备中空纤维膜，如PTFE材料（CN102284251A），但聚四氟乙烯的平板膜制备和缠绕过程比较复杂，工业化很困难。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于提供新型的增强型中空纤维膜制备设备。设计了一种特制的喷丝头与制膜生产设备。使生产的膜丝以一根编织绳为中心，均匀分布在编织绳四周，再通过编织机，使一束中空纤维膜丝缠绕成一束整体。所制备的中空纤维膜丝，从外观上来看是一根膜丝，实际上是一束包含编织绳中空纤维膜丝的整体（以下简称膜束）。其中，中空纤维膜通过干喷-湿纺法制得，具有分离层和支撑层，起到分离作用。一束膜丝中间的编织绳主要起支撑中空纤维膜丝的作用，以防止膜丝在使用过程中出现断丝现象，类似于骨骼与血管的联系。编织绳好比骨骼起到整体膜束支撑的作用，血管好比膜丝，起到其分离纯化的作用。该方法制备的膜束具有有效面积大，不易断丝等优点。

技术方案是：

本发明的第一个方面，提供了：

一种增强型中空纤维膜，包括多根中空纤维膜丝，所述的中空纤维膜丝排列成束状的膜丝束，并且在膜丝束中间设有增强绳，在膜丝束的外部捆扎有缠绕带。

在一个实施方式中，所述的中空纤维膜的材质是聚合物。