[发明专利]内压式纤维增强滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内压式纤维增强滤膜及其制备方法。

背景技术

中空纤维膜以其装填密度大、不需支撑材料、生产工艺简单等诸多优点被广泛地用于分离技术领域。在中空纤维膜的制备中，主要采用相转化的湿法纺丝、干法纺丝、干-湿法纺丝等成形方法，以及熔融纺丝-拉伸、熔融纺丝-烧结、熔融纺丝-溶出等方法。这些制备方法制得的中空纤维膜已能满足普通的化工分离、富集、提纯和纯水制造等领域对膜强度的要求。但对环境恶劣的污水处理，特别是膜生物反应器(MBR)的应用中，中空纤维膜强度往往不能令人满意。采用热致相分离法制备的中空纤维分离膜强度虽得到了进一步提高，但与人们的期望值或实际需要还有一定的差距。

近年来，开展的增强型中空纤维膜受到了重视，如内支撑中空纤维膜，是在编织管外表面涂覆铸膜液再经凝固成形后处理而成，该膜具有单皮层结构，可作为外压式膜或抽吸式膜使用；纤维增强型中空纤维膜，是采用具有长纤维通道的喷丝头，将长纤维引入纤维通道，经过纤维定位板后，进入铸膜液和纤维复合区，复合后的长纤维和铸膜液共挤出，在芯液和外层凝固浴或冷却浴的作用下成膜或者采用长纤维和铸膜液共挤出的喷丝头，将长纤维从料液罐引出，经过铸膜液管路，从喷丝头铸膜液入口引入进到喷丝头中，经过纤维定位板定位后，长纤维和铸膜液共挤出，在芯液和外层凝固浴的作用下成膜，最后经导轮到卷绕机收卷，该方法制备的膜具有双皮层结构；外支撑增强型中空纤维膜，是采用带有絮状纤维的长丝在中空纤维膜丝的外表面进行编织或者钩编，使其成为带絮状增强中空纤维膜，该方法通过中空纤维膜中网状的支撑体来提高中空纤维膜的强度，防止在高曝气的运行过程中发生断裂，另一方面通过该中空纤维膜中的絮状纤维还可改善滤饼层的结构，从而提高泥水分离效率，但是通过先制备中空纤维膜丝再在其外表面编织网状支撑体的方法使得支撑体与膜丝之间的粘接性能差，在使用过程中会致使支撑体脱落。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种内压式纤维增强滤膜，该膜为单皮层结构，通量大，错流进水耐污染。

本发明的另一目的是提供一种内压式纤维增强滤膜的制备方法，该制备过程采用三通道喷丝板来制膜，方法简单易操作，能实现连续化生产。

本发明的内压式纤维增强滤膜是在中空编织管内表面涂覆一层高分子铸膜液，在内、外凝固浴液作用下凝固再经水洗而成，该制膜过程能实现连续化生产，所述的高分子铸膜液中含有亲水剂，制备的内压式纤维增强滤膜通量大，抗污染能力强，内径为2-8mm，外径为3-10mm。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1)将一定纤度的纤维经过加工形成中空编织管，将编织管经过张力控制装置穿过三通道喷丝板的最外孔道中；

所述的加工方式为编织机机编、钩编机钩编或缠绕机缠绕中的一种；

2)配制铸膜液：将高分子制膜材料、成孔剂、添加剂、溶剂按以下质量百分比：

在温度为30-90℃的条件下在纺丝釜中均匀混合、溶解、脱泡后得到质量浓度为15-35％的铸膜液；

3)向纺丝釜加压，使铸膜液依次通过过滤器、熔体泵后，进入三通道喷丝板的中间孔道内；

4)配制内凝固芯液：将溶剂与水按质量百分比0-30∶70-100配制内凝固芯液；

5)将步骤4)配制的内凝固芯液加入芯液罐中，然后向芯液罐加压，使芯液通过芯液管从三通道喷丝板的最内道喷出；

6)配制外凝固浴液：将溶剂与水按质量百分比0-30∶70-100配制外凝固浴液；

7)开启加工编织管的机器、纺丝釜、芯液罐和收丝机，调节加工编织管的机器、纺丝釜、芯液罐和收丝机的转速使整套装备稳定运转起来；

8)将编织管、铸膜液、内凝固芯液同时经过喷丝板挤出，经过一定长度的气隙后进入10-40℃的外凝固浴液进行凝固，再经水洗、后处理而收集于收丝轮上即制得内压式纤维增强滤膜。

所述的纤维纤度为30-400dtex；

所述的纤维在机编、钩编或缠绕前要进行捻股，所述的捻股是将同种纤维进行1-5次捻股；

所述的纤维为聚酯纤维、聚酰胺纤维、玻璃纤维、维纶纤维、聚乙烯纤维或聚丙烯纤维中的一种；

所述的高分子制膜材料为聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜、聚砜、聚丙烯腈(PAN)中的一种；

所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种的混合物；