[发明专利]一种在线编织-相转移成型复合中空纤维膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及在线编织-相转移成型复合中空纤维膜制备方法，尤其涉及一种高强度中空纤维膜的制备技术。

背景技术

膜技术是上世纪60年代发展起来的一种新兴的分离技术，由于其具有诸多优点而受到广泛关注并已得到较好的应用，在整个膜技术系统中，膜作为核心单元而成为关键部分，中空纤维膜以其优良的自支撑性能，较高的填装密度，单位体积内相对较大的处理面积而成为微滤、超滤过程的主要膜形式。在实际使用过程中，长时间高压力水流的压迫、冲击扰动，以及频繁的清洗，高速水流甚至气流均对膜丝产生很大的损害，断丝已成为中空纤维膜使用过程中常见的现象，尤其是在膜生物反应器(MBR)得到广泛应用的中空纤维帘式膜组件，MBR中恶劣的使用环境及大量脉冲气体的搅动，常发生断丝现象，对产水水质产生极大影响，造成设备寿命减短，带来更换成本的增加。目前已经规模和市产化应用的中空纤维膜材质大多采用有机膜，其膜材料主要包括醋酸纤维素、聚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈等。但是，有机膜存在膜强度不高，膜材料常会发生破裂，特别是中空纤维膜容易出现膜丝断裂。一般方法制备的中空纤维膜，膜强度完全由分离膜材料自身所提供，分离膜的实用性不仅与分离功能有关，而且与膜强度密切相关，特别是一些膜材料本身性质(如聚偏氟乙烯)也使得制备中空纤维的强度较低，难于满足要求。因此适应实际需要、高强度、性能优良的中空纤维膜制备技术研究具有重要意义，而以无机材料编织管为支撑材料加入到中空纤维中，利用无机材料编织管高强度性能来承受受力作用，是改善中空纤维膜强度的一种有效方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了在线编织-相转移成型复合中空纤维膜制备方法，采用在线编织制备长纤维编织管支撑层，并其外面复合一层高分子有机膜，通过相转移制备管式复合中空纤维膜。该方法制备过程简单，所制得的中空纤维膜强度高、通量大。

本发明是这样来实现的，其特征是制备方法为：

以高分子有机材料膜材料为复合层材料，将高分子有机膜材料、溶剂、添加剂按质量比混合，搅拌溶解均匀，制成复合中空纤维膜的复合层铸膜液；纺织纤维通过编织机在线编织纤维编织管支撑层，由拉挤机的牵引装置弋引，芯模固定不动，纤维编织管支撑层沿芯模织好，由芯模前端进入模具，同时，在模具前端的复合层铸膜液浸渍区内浸渍复合层铸膜液(复合层铸膜液在压力下源源注入模腔)，经牵引通过凝固槽胶凝、固化，最终制得复合中空纤维膜。

所述的高分子有机膜材料可以为下述的一种或多种有机高分子材料的混合物：聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯。

所述的纺织纤维支撑层材料选用无机玻璃纤维、棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、氨纶，优选为无机玻璃纤维。

所述的溶剂可以为下述的一种或多种溶剂的混合物：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N～甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、环丁砜、四甲基脲、六甲基磷酸铵。

所述的添加剂为下述的一种或多种混合物：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、氯化锂、硝酸钠、聚氧乙烯、乙醇、甘油。

本发明的技术效果是：制备过程简单，编织管通过在线编织机编织，分离膜同步复合在编织管上，编织管与复合层之间接触点多，结合紧密，通过管式复合中空纤维膜制备条件的控制，可制得低成本、高性能、高强度、耐用型高强度复合中空纤维膜。

具体实施方式

实施例一

以聚偏氟乙烯为复合层材料，将聚偏氟乙烯、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮按质量比混合，搅拌溶解均匀，制成复合中空纤维膜的复合层铸膜液；玻璃纤维通过编织机在线编织成玻璃纤维编织管支撑层，由拉挤机的牵引装置弋引，芯模固定不动，玻璃纤维编织管支撑层沿芯模织好，由芯模前端进入模具，同时，聚偏氟乙烯铸膜液在压力下源源注入模腔，在模具前端的聚偏氟乙烯铸膜液浸渍区内浸渍复合层铸膜液，经牵引通过凝固槽胶凝、固化，最终制得复合中空纤维膜。

实施例二

以聚砜为复合层材料，将聚砜、二甲基乙酰胺、聚乙二醇按质量比混合，搅拌溶解均匀，制成复合中空纤维膜的复合层铸膜液；涤纶纤维通过编织机在线编织成玻璃纤维编织管支撑层，由拉挤机的牵引装置弋引，芯模固定不动，玻璃纤维编织管支撑层沿芯模织好，由芯模前端进入模具，同时，聚砜铸膜液在压力下源源注入模腔，在模具前端的聚砜膜液浸渍区内浸渍复合层铸膜液，经牵引通过凝固槽胶凝、固化，最终制得复合中空纤维膜。