[发明专利]一种新型中空纤维膜滤芯及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中空纤维膜滤芯，具体涉及一种具有新型结构的中空纤维膜滤芯及其制造方法。

背景技术

膜分离技术是一种广泛应用于溶液或气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。膜壁微孔密布，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被膜截留，达到物质分离及浓缩的目的。在净水行业中，使用中空纤维膜做成滤芯来过滤净化水质的技术被广泛运用。

公知的中空纤维膜滤芯有二种形式，一种是将多根中空纤维膜丝聚集在一起，用密封材料密封中空纤维膜丝两端。让中空纤维膜丝均匀分散在密封材料中。并让中空纤维膜丝一端内管保持封闭，另一端膜丝内管的保持畅通。膜丝两端分别与滤芯壳体用密封材料密封固定；另一种滤芯是将中纤维膜丝绕成“U”形，多根中空纤维膜丝聚集在一起，用密封材料密封固定“U”形开口端，并保持膜丝管畅通。中空纤维膜丝均匀分散在密封材料中，膜丝“U”形开口端与滤芯壳体用密封材料密封固定。这二种中空纤维膜滤芯的共同特点是，滤芯形状均为长管状，未净化水经过膜丝管壁滤膜过滤后，所得净水化从中空纤维膜管开口端流出；中空纤维膜内管开口端与壳体间的密封固定材料制作的密封层为平板状结构；中空纤维膜管开口端在净水装置下端固定。

发明专利201310474735.3公开了一种中空纤维膜滤芯，包括净水单元、产水管、滤芯壳，净水单元包括中空纤维膜、密封层。所述中空纤维膜由多条中空纤维膜丝汇聚而成，中空纤维膜丝绕成“U形”，其特征是所述密封层结构为密闭中空立方体，密封层上设有开口，开口贯通密封层，所述密封层中空立方体安放在滤芯中，密封层在滤芯中间固定，密封层底部外表面与滤芯壳底上表面保持间距。本发明滤芯具有中空纤维膜组件填充密度高、料液侧压降低的特征。同时具有框板式滤芯料液流速高、抗污染、易清洗的特征。滤芯制作成本低，有较高的产水速度，膜的使用效率高，污垢不易沉积，便于清洗维护。

上述滤芯存在不足，一是所述产水管包括导向槽、进水孔、导向柱，定位装置等结构复杂。二是采用粘合材料包括环氧树脂、聚氨脂树脂、聚烯烃树脂等固化的密封层，密封层强度不够，不适宜较大型滤芯。三是密封层外壁与中空纤维膜接触处中空膜丝，由于制造时易产生毛细效应，密封液体向中空纤维膜根部爬升，造成根部中空纤维膜丝变脆，容易折断。

传统的中空纤维膜滤芯密封头为平面结构，其制造方法为立式静置浇铸法或卧式离心浇铸法。先将中空纤维膜束放入筒状壳体内，中空纤维束密封端长度超过壳体密封端长度，用一活动密封盖密封端部，壳体和活动密封盖构成完整浇铸模。然后向模具内注入液态密封材料如环氧树脂、聚氨脂树脂、聚烯烃树脂等，液态密封材料在重力或者离心力作用下固化形成密封头部。最后移除密封盖，剪截去除中空纤维膜开口端，制得滤芯。密封头部将未净化水和净化水分隔，未净化水通过中空纤维膜过滤得到净化水。

传统的制造方法，其浇铸模具由滤芯的筒状壳体端部与活动密封盖构成，加工完成后要移除密封盖，剪截去除超过壳体端部的多余密封层，不但浪费材料而且费时费力；还有，传统方法制作的滤芯其中空纤维膜管在产水端表面分布不均匀、不规整；再有传统的滤芯制造方法也不适宜制造具有立体密封头部的中空纤维膜滤芯。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种新型中空纤维膜滤芯及其制造方法，该滤芯结构简单，立体密封头部有较高的强度，制造时中空纤维膜丝不产生毛细效应，中空纤维膜管在产水端表面分布均匀、规整，中空纤维膜根部不容易折断。

为达上述目的，本发明的技术方案是：一种新型中空纤维膜滤芯及其制造方法，如图1所示，包括滤芯和外壳（4），滤芯包括密封体（1）、中空纤维膜（2）、滤芯端盖（3）和产水管（6），净化水出口（5）。所述中空纤维膜丝开口端从密封体外表面穿过密封层到其内表面。其特征是所述密封体包括保护层（9）、支撑层、密封层（10），所述支撑层由外支撑层（8）和内支撑层（7）或者由外支撑层、内支撑层其中之一构成，保护层、外支撑层、密封层和内支撑层由外向内紧密结合在一起。

所述中空纤维膜可使用反渗透膜、纳米滤膜、超滤膜和微滤膜。材料包括聚乙烯、聚丙烯、纤维素，醋酸纤维素、聚偏氟乙烯等，以及他们的复合材料。所述密封层，由粘合材料固化形成，粘合材料包括环氧树脂、聚氨脂树脂、聚烯烃树脂等。所述支撑层，可以由不锈钢、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、聚氨脂树脂等材料制成。所述保护层由硅胶、软树脂等弹性体材料制成，保护层紧密环绕在中空纤维膜与密封体结合处的中空纤维膜四周。