[发明专利]一种纤维增强中空纤维膜的制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及中空纤维膜制备装置，具体为一种用于制备纤维增强的高强度中空纤维分离膜的装置。

背景技术

中空纤维膜是分离膜中的一种。因其装填密度大、不需支撑材料、生产工艺简单、制备装置小型化等诸多优点在膜分离技术领域得到广泛应用。

在中空纤维膜的制备中，通常采用干-湿法纺丝、干法纺丝，以及熔融纺丝-拉伸等众多方法。这些制备方法所得不同分离性能的中空纤维膜已能满足一般的化工分离、富集、提纯和纯水制造等领域对膜强度的要求。但在环境恶劣的污水处理领域，特别是在膜生物反应器(MBR)的应用中，因其通常要受到曝气的冲击，其强度往往不能令人满意。采用凝胶纺丝的热致相分离法制备的中空纤维膜的强度得到进一步提高，但与人们的期望值还有一定的差距。

在中空纤维膜的制造过程中以增强纤维为基体，可以制备出高强度中空纤维膜。但在中空部分做到均匀地加入芯液，以及中空纤维膜壁厚的均匀性控制都存在一定的困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，设计一种纤维增强的中空纤维膜的制备装置，使成形后的纤维增强中空纤维膜壁厚均匀、稳定，在提高中空纤维膜的强度的同时，保证产品的渗透质量。

本发明解决所述纤维增强中空纤维膜制备装置的技术问题的方案是：设计一种制备装置，包括增强纤维编织管喂入辊、芯液浸渍槽、导辊、铸膜液制备系统、涂覆模头、凝固浴槽、卷绕辊，其特征在于将增强纤维编织的网状细管直接浸渍于芯液槽，使其吸足芯液后垂直向下进入铸膜液涂覆模头，由于芯液的凝固作用，铸膜液与纤维编织管接触部分逐步凝固，不再流向芯部，以保障其中空结构；离开铸膜液涂覆模头的表面均匀挂满铸膜液的增强纤维编织管，继续垂直向下进入凝固浴，凝固浴中的凝固剂向编织管表面的铸膜液扩散，编织管表面的铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散，随着双扩散过程的不断进行，纤维增强中空纤维膜逐渐成形，最后经卷绕机卷绕得到纤维增强的中空纤维膜；铸膜液由溶解釜、过滤器、泵座、计量泵等构成的通常铸膜液配制系统提供。

所述的涂覆模头由两个主要部件构成，其中一个部件占据了模头的上部和芯部，吸足芯液的纤维编织管自上而下穿过；另一个部件占据了模头的下部和外部，配制好的铸膜液从侧孔进入，首先到达两个部件之间构成的足够大的柱形空腔——铸膜液的动态储存区，随后向下流入并充满两个部件之间形成的圆环狭缝，该狭缝开始一段为等径，随后圆环狭缝直径逐步收敛，且柱形空腔的横截面积是最大圆环狭缝横截面积的2～5倍。最后铸膜液在涂覆模头出口处向处于中心位置的纤维编织管均匀喷出，使其表面均匀挂满铸膜液。

与现有技术相比，本发明采用的编织管浸渍于芯液槽的芯液供给方法，以及装置中的铸膜液涂覆模头可以使增强纤维编织管的表面均匀挂满铸膜液，成形后的中空纤维膜壁厚分布均匀，为产品质量的提高提供了可靠的保证。

附图说明

图1为本发明纤维增强中空纤维膜制备装置工艺流程示意图。

图2为本发明铸膜液涂覆模头剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。具体实施例只是为了进一步清楚说明本发明纤维增强中空纤维膜制备装置的组成、结构，不构成对本发明权利要求的限制。

实施例1

本发明设计的纤维增强中空纤维膜制备装置的工艺流程如图1所示，装置包括增强纤维喂入辊1、芯液浸渍槽2、导辊3、铸膜液涂覆模头4、凝固浴槽5、卷绕机6及溶解釜7、过滤器8、计量泵9。图2是铸膜液涂覆模头4的剖面结构示意图，涂覆模头4由部件41和42组成，411是纤维编织管通道，421是铸膜液进口，由部件41和部件42构成的圆柱形空腔43是铸膜液的动态储存区，圆环狭缝44开始一段为等径，随后圆环狭缝逐步收敛；空腔43的横截面积是圆环狭缝44最大横截面积的3倍。

本发明所述装置工作时，由喂入辊1引出的纤维编织管首先进入芯液浸渍槽2，充分浸渍芯液的纤维编织管，经导辊3进入铸膜液涂覆模头4的进丝通道411，并从中穿过引出；同时在溶解釜7中完成溶解、脱泡，并经过滤器8、计量泵9后的铸膜液从铸膜液涂覆模头4的进料口421进入，铸膜液首先到达41、42两个部件间形成的圆柱形空腔43，随后流入两个部件间的圆环狭缝44，最后在圆环狭缝出口处向处于中心位置的纤维编织管均匀喷出，使其表面均匀挂满铸膜液，经过一段空气浴后，进入凝固浴5，在凝固浴中凝固剂向纤维编织管表面的铸膜液扩散，纤维编织管表面的铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散，随着双扩散过程的不断进行，逐步凝固成形，经卷绕机6卷绕，得到具有均匀中空度的纤维增强中空纤维膜。