编织管增强型中空纤维膜及其制备装置和生产工艺制造方法及图纸

本申请涉及一种编织管增强型中空纤维膜及其制备装置和生产工艺，属于以有机材料为特征的用于物理或化学方法分离的半透膜及其专用制备方法技术领域。编织管增强型中空纤维膜，由分离层、预涂覆层与编织管增强层三层构成，编织管增强层居内，分离层居外，且所述的预涂覆层包括预涂覆层一、预涂覆层二，预涂覆层一位于编织管增强层内侧，预涂覆层二位于编织管增强层与分离层之间。将本申请应用于编织管增强型中空纤维膜等领域，具有粘合强度、剥离率低等优点。

Braided tube reinforced hollow fiber membrane and its preparation and production process

The invention relates to a preparation device and process of braided tube reinforced hollow fiber membrane and its preparing method, which belongs to the technical field of membrane separation and special physical or chemical methods to prepare organic material characteristics. Braided tube reinforced hollow fiber membrane, the separation layer and pre coated layer and the braided tube reinforced layer three layers, woven tube reinforced layer within, separation layer outside the home, pre coating layer and the coating layer, including pre pre coated layer two, a layer of pre coated woven pipe reinforced layer inside. The pre coating layer two is located in the braided tube reinforced layer and separation layer between. This application is applied to the reinforced hollow fiber membrane of braided tube and so on. It has the advantages of low adhesive strength and low stripping rate.

【技术实现步骤摘要】
编织管增强型中空纤维膜及其制备装置和生产工艺
本申请涉及一种编织管增强型中空纤维膜及其制备装置和生产工艺，属于以有机材料为特征的用于物理或化学方法分离的半透膜及其专用制备方法

技术介绍
膜生物反应器（MBR）水处理技术是一种将膜技术和生物技术相结合的高效生化水处理技术，它是结合了膜分离技术和传统的污泥法的一种高效污水处理新技术，具有适用范围广、综合运行成本低、出水水质好、系统性能稳定、占地面积小等特点，在工业污水处理及城市生活污水处理方面有着广泛的应用。通常MBR系统在运行时采用浸没抽吸式过滤，膜材料长期暴露在高化学耗氧量、高浊度的污水中，水质环境非常恶劣，此时的膜表面很容易出现污染物沉淀吸附、膜孔污堵、浓差极化等现象，从而导致膜通量下降显著。因此需要对膜表面进行定期的高强度曝气清洗，以冲刷膜表面的污染物。曝气压力越大，膜丝摆动幅度越大，清洗效果越好，而这就要求膜材料具有较高的机械强度。在诸多MBR膜材料中，由于编织管增强型中空纤维膜材料具有优良的机械性能而得到广泛应用，已成为MBR膜材料的首选材料。目前，商业化的编织管增强型中空纤维膜依旧存在许多不足，主要表现在涂覆过滤层与编织管支撑层之间的粘附力不够紧密易于脱落、涂覆不均匀、爆破强度较差等。如中国专利CN101069818A公布了一种增强毛细管膜及其制备方法，在该制备方法中，只是将铸膜液简单的涂覆在纤维编织管的外表面，纤维编织管的内表面未与涂覆液有效结合，由于纤维编织管与涂覆层为不同的物质组成，存在因界面结合状态不良而导致它们容易脱落。中国专利CN102160967A公布了一种内衬增强型中空纤维膜管及其制备装置和制备方法，通过对纤维编织管进行两次涂覆得到具有表面分离层、过渡层与编织管增强层三层结构的编织管增强型中空纤维膜。虽然表面分离层和过渡层的粘合强度较好，但由于过渡层也只是在编织管外表面涂覆，两者的粘合强度一般，未从根本上解决分离层与增强体之间粘合不好的问题。中国专利CN102512992A公布了一种涂覆膜中空纤维管的制备方法，通过若干一浸一轧工艺使各种涂覆液包裹到纤维编织管内外壁，但该方法工艺较复杂，连续化程度较低，不适合规模化生产。中国专利CN203971777U公布了一种用于制备增强复合支撑中空纤维膜的设备，该设备是将编织管以水平的方式通过涂覆机头以及凝固浴，由于涂覆液自身的重力作用，导致在涂覆过程中很难控制涂覆过滤层均匀地涂覆在纤维编织管外表面。基于此，做出本申请。
技术实现思路
针对现有编织中空膜所存在的上述缺陷，本申请首先提供了一种粘合强度高、防剥离的编织管增强型中空纤维膜，该中空纤维膜的内部和内、外表面均被预涂覆液包裹。为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：编织管增强型中空纤维膜，由分离层、预涂覆层与编织管增强层三层构成，编织管增强层居内，分离层居外，且所述的预涂覆层包括预涂覆层一、预涂覆层二，预涂覆层一位于编织管增强层内侧，预涂覆层二位于编织管增强层与分离层之间；所述的编织管是由化纤复丝编织而成，预涂覆层是预涂覆液凝固而成，该预涂覆液是由PVDF树脂、亲水剂、硅藻土和溶剂所形成的，且各组分的质量百分比分别为：PVDF树脂5～15%，亲水剂5～15%，硅藻土1～5%，溶剂65～89%；分离层是由铸膜液凝固而成，该铸膜液由PVDF树脂、有机致孔剂、两亲性共聚物、表面活性剂和溶剂组成，且各组分的质量百分比分别为：PVDF树脂10～30%，有机致孔剂5～20%，两亲性共聚物1～5%，表面活性剂0.1～3%，余量为溶剂，铸膜液的溶剂与预涂覆液的溶剂相同或不同。进一步的，作为优选：所述的化纤复丝选用聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维和聚氨基甲酸酯纤维中的一种或两种的混编结构。所述编织管的编织密度为20～50目，编织锭数为15～30锭。高编织密度的纤维编织管变形小，但产量低，而且不易预涂覆液渗入到纤维编织管内部及内表面；而低编织密度的问题是伸长率高，易变形，涂覆不均匀，进而影响增强型膜整体的规整性。更优选的，所述的编织密度为30～40目。所述的PVDF树脂的重均分子量介于30～80万，可供选择的PVDF树脂品牌有：Kynar741、Kynar760、Kynar761、KynarMG15、FR904、Solef1010、Solef1015、Solef6010、Solef6020、HSV900及其它重均分子量大于30万的树脂。作为优选的品牌有：Kynar760、Kynar761、KynarMG15、FR904、Solef1010、Solef1015、Solef6010、Solef6020。所述的亲水剂为乙醇、丙三醇、乙二醇、聚乙二醇、异丙醇、正丁醇或者聚乙烯醇中的一种或者几种组合而成。所述的两亲性共聚物为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯、聚醚改性硅油、聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯中的一种或几种。两亲性共聚物是同时含有亲水链段和疏水链段的嵌段共聚物，亲水链段在膜的制备过程中富集于膜的表面，可以显著提高膜的亲水性及纯水渗透性；而疏水链段的存在，使两亲性共聚物和聚偏氟乙烯具有良好的相容性，保证了膜结构的稳定性和持久性。所述的有机致孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、甲基纤维素、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或几种，有机致孔剂能有效改善聚偏氟乙烯膜的微孔结构、孔隙率以及纯水通量等性能。所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基氨基丙酸钠、吐温-20、吐温-80中的一种或几种。所述的溶剂（预涂覆液溶剂、铸膜液溶剂）选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。本申请第二方面的目的是提供一种用于制备上述编织管增强型中空纤维膜的制备装置，包括供线机构、涂覆机头、预涂覆机头、凝固槽、漂洗槽、收线机构和绕丝轮，所述的供线机构、预涂覆机头、涂覆机头、凝固槽、漂洗槽、收线机构和绕线轮顺次设置；所述的预涂覆机头由预涂覆液入口、内腔、液体分布板、输送管、海绵层和排料口组成，预涂覆液入口与预涂覆液罐连通，液体分布板、输送管和海绵层均位于内腔内，且液体分布板和输送管上均开设有孔，海绵层位于液体分布板与输送管之间，用于储存和缓冲预涂覆液，减缓预涂覆液的流动，避免预涂覆机头发生漏料；涂覆机头连接有铸膜液纺丝罐。进一步的，作为优选：所述的供线机构与预涂覆机头之间设置有供线浮动辊，该供线浮动辊分别与供线机构连接，用于控制纤维编织管在预涂覆机头前后保持恒定的张力。所述的预涂覆液罐与预涂覆机构之间依次设置预涂覆液计量泵和预涂覆液过滤器，用于提供无杂质的均匀预涂覆液。所述的铸膜液纺丝罐与涂覆机头之间依次设置铸膜液过滤器、铸膜液计量泵，用于提供无杂质的均匀涂覆液所述的凝固槽和漂洗槽中分别设置有加热装置，用于控制凝固温度和漂洗温度。所述的收线机构与绕线轮之间设置收线浮动辊，该收线浮动辊与绕丝轮连接，用于控制编织管增强型中空纤维膜在卷绕过程中保持恒定的张力。所述的涂覆机头与凝固槽的垂直距离为0～500mm。所述的预涂覆机头与涂覆机头的垂直距离为0～200mm。本申请在制备装置的前端和后端通过设计浮动辊自动张力控制器，可以精确地控制纤维编织管在牵引和卷绕过程中保持恒定的张力，使纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
编织管增强型中空纤维膜，其特征在于：由分离层、预涂覆层与编织管增强层三层构成，编织管增强层居内，分离层居外，且所述的预涂覆层包括预涂覆层一、预涂覆层二，预涂覆层一位于编织管增强层内侧，预涂覆层二位于编织管增强层与分离层之间；所述的编织管是由化纤复丝编织而成，预涂覆层是预涂覆液凝固而成，该预涂覆液是由PVDF树脂、亲水剂、硅藻土和溶剂所形成的，且各组分的质量百分比分别为：PVDF树脂5～15%，亲水剂5～15%，硅藻土1～5%，溶剂65～89%；分离层是由铸膜液凝固而成，该铸膜液由PVDF树脂、有机致孔剂、两亲性共聚物、表面活性剂和溶剂组成，且各组分的质量百分比分别为：PVDF树脂10～30%，有机致孔剂5～20%，两亲性共聚物1～5%，表面活性剂0.1～3%，余量为溶剂，铸膜液的溶剂与预涂覆液的溶剂相同或不同。

【技术特征摘要】
1.编织管增强型中空纤维膜，其特征在于：由分离层、预涂覆层与编织管增强层三层构成，编织管增强层居内，分离层居外，且所述的预涂覆层包括预涂覆层一、预涂覆层二，预涂覆层一位于编织管增强层内侧，预涂覆层二位于编织管增强层与分离层之间；所述的编织管是由化纤复丝编织而成，预涂覆层是预涂覆液凝固而成，该预涂覆液是由PVDF树脂、亲水剂、硅藻土和溶剂所形成的，且各组分的质量百分比分别为：PVDF树脂5～15%，亲水剂5～15%，硅藻土1～5%，溶剂65～89%；分离层是由铸膜液凝固而成，该铸膜液由PVDF树脂、有机致孔剂、两亲性共聚物、表面活性剂和溶剂组成，且各组分的质量百分比分别为：PVDF树脂10～30%，有机致孔剂5～20%，两亲性共聚物1～5%，表面活性剂0.1～3%，余量为溶剂，铸膜液的溶剂与预涂覆液的溶剂相同或不同。2.如权利要求1所述的编织管增强型中空纤维膜，其特征在于：所述的化纤复丝选用聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维和聚氨基甲酸酯纤维中的一种或两种的混编结构。3.如权利要求1所述的编织管增强型中空纤维膜，其特征在于：所述编织管的编织密度为20～50目，编织锭数为15～30锭。4.如权利要求1所述的编织管增强型中空纤维膜，其特征在于：所述的PVDF树脂的重均分子量介于30～80万。5.如权利要求1所述的编织管增强型中空纤维膜，其特征在于：所述的亲水剂为乙醇、丙三醇、乙二醇、聚乙二醇、异丙醇、正丁醇或者聚乙烯醇中的一种或者几种组合而成。6.如权利要求1所述的编织管增强型中空纤维膜，其特征在于：所述的两亲性共聚物为聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯、聚醚改性硅油、聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯中的一种或几种；所述的有机致孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、甲基纤维素、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种或几种；所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基氨基丙酸钠、吐温-20、吐温-80中的一种或几种。7.如权利要求1所述的编织管增强型中空纤维膜，其特征在于：所述的溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。8.如权利要求1-7任一项所述编织管增强型中空纤维膜的制备装置，其特征在于：包括供线机构、涂覆机头、预涂覆机头、凝固槽、漂洗槽、收线机构和绕丝轮，所述的供线机构、预涂覆机头、涂覆机头、凝固槽、漂洗槽、收线机构和绕线轮顺次设置；所述的预涂覆机头由预涂覆液入口、内腔、液体分布板、输送管、海绵层和排料口组成，预涂覆液入口与预涂覆液罐连通，液体分布板、输送管和海绵层均位于内腔内，且液体分布板和输送管上均开设有孔，海绵层位于液体分布板与输送管之间，用于储存和缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，
申请(专利权)人：李亮，
类型：发明
国别省市：江西,36