一种增强型中空纤维膜内衬预处理方法技术

本发明专利技术属于复合膜材料制备领域，具体涉及一种增强型中空纤维膜内衬的预处理工艺。本发明专利技术公开的预处理工艺，其特征在于，首先通过送丝装置将增强内衬浸入预处理液中一段时间，而后依次通过轧辊和剪切吹风方式除去多余的预处理液，最后将增强内衬穿过细长针管得以恢复圆形。在预处理过程中，使用经过选择的预处理液，可有效改良中空纤维膜与增强内衬之间的粘结强度，避免膜层剥落与撕裂，使得所制备的内衬增强型中空纤维膜获得更为优良的机械性能，膜分离层与增强内衬之间的剥离强度增加，大于0.5 MPa。同时，起泡点压力大于0.2 MPa，水通量可提升30%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合膜材料制备领域，具体涉及一种增强型中空纤维膜内衬的预处理工艺。
技术介绍
随着工业化程度的不断提升和各类水源品质的日益恶化，化学稳定性好、机械强度高、抗污染能力强成为对膜分离材料性能越来越普遍的要求。当前，在全球的膜生物反应器(MBR)工程领域，中空纤维膜元件业已占据较明显优势，尤其是针对MBR（MembraneBio-Reactor）过程所要求的高机械强度而开发的内衬增强型中空纤维膜元件，彻底解决了长久以来业内为之苦恼的断丝情况，因而市场应用前景良好。然而，这种内衬增强型中空纤维膜材料属于复合材料领域，主要由涂敷的表面分离层和编织管或其它类型支撑材料所组成，分别担负分离与高强度两项功能，因此，仍存在膜分离层易从增强内衬上剥离与撕裂情况的缺点，在严重情况下，甚至可导致过滤膜元件的提前报废。增强膜分离层与增强内衬之间的粘结强度，进而提高内衬增强型中空纤维膜及其元件的使用寿命，是本专利技术之目的所在。这方面也有部分公司进行研究，如通用电气公司在WO2013/133926EN中公开了一种具有可相容的编织的支撑长丝的中空纤维复合膜，该过滤膜主要通过在编织物材料中增加PET/PVDF芯-鞘结构的长纱替代部分PET长纱，从而为增强膜提供较高的剥离强度。该技术方案首先需要制备PET/PVDF芯-鞘结构的长纱，制作工艺比较复杂，且未公开具体的制作方法。另外，将两种不同种类的长纱进行一起编织的纺织工艺也比较复杂。
技术实现思路
1、所要解决的技术问题：现有的内衬增强型中空纤维膜材料，存在膜分离层易从增强内衬上剥离与撕裂的缺点，在严重情况下，甚至可导致过滤膜元件的提前报废。2、技术方案：为了解决以上问题，本专利技术提供一种增强型中空纤维膜内衬的预处理工艺，包括以下步骤：增强内衬浸入预处理液中一段时间；除去多余的预处理液；将增强内衬恢复圆形。所述预处理液为铸膜液聚合物原料的溶剂、非溶剂或溶剂/非溶剂混合液中的一种，混合液中溶剂/非溶剂混合液的体积比在100:1~1:10之间。所述预处理液中，溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基二苯醚中的任意一种，非溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、丙二醇、甘油、正丁醇、二甘醇、PEG200、PEG400、PEG600中的任意一种。所述预处理液pH在2.0~12.0之间。所述预处理液中添加一定量的可溶性聚合物。所述可溶性聚合物为聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的任意一种或两种的混合。所述可溶性聚合物的添加量在体积比0.1~15.0wt%。优选的，所述可溶性聚合物的添加量在体积比1.0~5.0wt%。所述增强内衬在处理液中停留时间为0.5~60.0s。优选的，所述增强内衬在处理液中停留时间为2.0～10.0s。除去多余的预处理液的方式为依次通过轧辊和剪切吹风。在压辊工序中，轧辊工作压力范围为0.5～10.0kg；在剪切吹风工序中，吹风干燥耗时0.5~120s；经过压辊和剪切吹风处理工序后，增强内衬的质量增量为10～80%。优选的，经过压辊和剪切吹风处理工序后，所述增强内衬的质量增量范围为30～50%。恢复圆形采用的方法为将增强内衬穿过细长针管。所述细长针管的内径与增强内衬的外径保持相同，其内径范围在0.3~3.0mm之间，长度大于2cm。优选的，所述细长针管的长度范围为10~50cm。所述增强内衬的类型为编织管或针织管。所述的编制管或针织管为外径尺寸在0.3~3.0mm之间，编织密度为10~80目，编织锭数为8~64锭的化纤复丝。所述的化纤复丝的材质为聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚氨基甲酸酯纤维中的一种或两种。3、有益效果：本专利技术提供的增强型中空纤维膜内衬的预处理工艺可设于纺丝工序之前用以提升增强内衬的可纺性，操作简单，耗时短，处理效果明显，可应用于大多数内衬增强型中空纤维膜制备，具有广泛的工业应用前景。本专利技术在公开的预处理过程中序，将增强内衬浸入预处理液中一段时间，而后依次通过轧辊和剪切吹风方式除去多余的预处理液，最后将增强内衬穿过细长针管得以恢复圆形。其添加的预处理工序对完整中空纤维膜制备工艺过程不产生影响。在本专利技术公开的预处理过程中，使用经过选择的预处理液，可有效改良中空纤维膜与增强内衬之间的粘结强度，避免膜层剥落与撕裂，使得后续纺丝工艺制备的内衬增强型中空纤维膜获得更为优良的机械性能，有效解决了内衬增强改良膜材料领域长期以来存在的复合膜分离层易剥落、膜元件使用寿命有限等问题。本专利技术公开的预处理工艺操作简单，耗时短，处理效果明显，增强型中空纤维膜的膜分离层与增强内衬之间的剥离强度大于0.5MPa，起泡点压力大于0.2MPa，水通量可提升30%以上；可应用于大多数内衬增强型中空纤维膜制备工艺，具有广泛的工业应用前景。具体实施方式本专利技术提供一种增强型中空纤维膜内衬的预处理工艺，包括以下步骤，增强内衬浸入预处理液中一段时间；除去多余的预处理液；将增强内衬恢复圆形。除去多余的预处理液的方式为依次通过轧辊和剪切吹风。恢复圆形采用的方法为将增强内衬穿过细长针管。本专利技术在膜制备工艺中增添一道预处理工序，通过使用经过选择的预处理液，有效改良中空纤维膜与增强内衬之间的粘结强度，所制备出的增强型中空纤维膜的膜分离层与增强内衬之间的剥离强度增加，大于0.5MPa；避免膜层剥落与撕裂，使得后续纺丝工艺制备的内衬增强型中空纤维膜获得更为优良的机械性能；此外，聚合物膜孔径均一度提升，起泡点压力大于0.2MPa；水通量可提升30%以上。该预处理工艺操作简单，耗时短，处理效果明显，可应用于大多数内衬增强型中空纤维膜制备工艺。下面通过实施例来对本专利技术的有益效果进行验证。首选，我们选取一个空白样，用于和本专利技术制作的进行对比。空白样为未添加本专利技术所述预处理工艺的普通内衬增强型中空纤维复合膜，其制备流程为：将18wt%聚合物原料、9wt%两亲性嵌段聚醚改性有机硅、15wt%PEG800、4wt%水以及54wt%DMF混合，80℃下进行搅拌溶解12h，然后脱泡24h得到铸膜液备用。增强内衬的类型为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维编织管，其外径尺寸为0.9mm，编织密度为20目，编织锭数为24锭。以DMF:NMP:水为40wt%:25wt%:35wt%混合溶液为外凝胶液，将铸膜液在0.2MPa下从喷丝头挤出浸入外凝胶液中。纺丝过程中，控制铸膜液温度和外凝胶液温度分别保持为80℃和50℃，空气段高度为30cm。然后将其在纯水中漂洗24h，取出晾干。实施例1首先通过送丝装置将增强内衬浸入预处理液中一段时间，而后依次通过轧辊和剪切吹风方式除去多余的预处理液，最后将增强内衬穿过细长针管得以恢复圆形。增强内衬的类型为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维编织管，其外径尺寸为0.9mm，编织密度为20目，编织锭数为24锭。预处理液为二甲基乙酰胺，调节其pH为5.0，添加的聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯，含量为1.0wt%。在预处理工艺中，增强内衬在处理液中停留时间为2s，轧辊工作压力为0.5kg，吹风干燥耗时5s；经过压辊和剪切吹风处理工序后，增强内衬的质量增量为30%；细长针管的内径为0.9mm，长度为10cm。其余制膜条件与空白样一致。经过所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强型中空纤维膜内衬及预处理工艺，包括以下步骤：增强内衬浸入预处理液中一段时间；除去多余的预处理液；将增强内衬恢复圆形。

【技术特征摘要】
1.一种增强型中空纤维膜内衬及预处理工艺，包括以下步骤：增强内衬浸入预处理液中一段时间；除去多余的预处理液；将增强内衬恢复圆形。2.如权利要求1所述的一种增强型中空纤维膜内衬及预处理工艺，其特征在于：所述预处理液为铸膜液聚合物原料的溶剂、非溶剂或溶剂/非溶剂混合液中的一种，溶剂/非溶剂混合液的体积比在100:1~1:10间。3.如权利要求1所述的一种增强型中空纤维膜内衬及预处理工艺，其特征在于：依次通过轧辊和剪切吹风方式除去多余的预处理液。4.如权利要求1所述的一种增强型中空纤维膜内衬及预处理工艺，其特征在于：将增强内衬穿过细长针管恢复圆形。5.如权利要求2所述的一种增强型中空纤维膜内衬及预处理工艺，其特征在于：所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基二苯醚中的任意一种，所述非溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、丙二醇、甘油、正丁醇、二甘醇、PEG200、PEG400、PEG600中的任意一种。6.如权利要求1所述的一种增强型中空纤维膜内衬及预处理工艺，其特征在于：所述预处理液pH范围在2.0~12.0之间；添加体积比为0.1~15.0wt%的可溶性聚合物，优选为1.0~5.0wt%。7.如权利要求6所述的一种增强型中空纤维膜内衬及预处理工艺，其特征在于：所述可溶性聚合物为聚丙烯酸甲酯、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小军，李晶，
申请(专利权)人：南京佳乐净膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32