一次成型复合或改性中空纤维膜的方法与设备技术

本发明专利技术提供的一次成型复合或改性的中空纤维膜纺丝的方法主要的步骤，包括：ａ．纺丝制膜；ｂ．完全固化纺丝后的中空纤维膜；ｃ．在膜上涂覆复合物或改性物质；ｄ．涂覆复合物或改性物质后的膜经过加热箱，从而所涂覆的物质和中空纤维膜进行进一步反应。本发明专利技术还提供一次成型复合或改性的中空纤维膜纺丝的设备，包括：ａ．凝固浴槽；ｂ．盛有涂覆液或改性溶液的浴槽；ｃ．加热箱。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一次成型复合或改性中空纤维膜的方法，以及一次成型复合或改性中空纤维膜的设备。该方法适用于湿法或干—湿法中空纤维膜纺丝以及熔融法纺丝。
技术介绍
图1显示了现有技术中的中空纤维膜纺丝的方法，料液从纺丝原液釜和纺丝芯液罐中同时注入到纺丝喷头中，经纺丝喷头纺丝制膜，制得的膜经凝固浴槽1进行固化处理，获得中空纤维膜3，中空纤维膜被传导到绕丝槽2中的绕丝机4处，绕成卷。纺制出中空纤维膜后，将中空纤维膜束或中空纤维膜组件再浸在特定组成的溶液(复合物的溶液或用于改性的溶液)中，进行二次处理，制得复合中空纤维膜或改性中空纤维膜。即，现有技术中制备复合或改性中空纤维膜的方法，包括彼此不相连的两个流程，要经过两次成型，从而制备复合或改性的中空纤维膜的生产过程不能连续进行，降低了生产效率，并且生产稳定性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一次成型复合或改性中空纤维膜的方法，其可以连续地生产复合或改性的中空纤维膜，从而提高了生产效率和生产稳定性，该方法可用于制备反渗透(RO)中空纤维膜、纳滤(NF)中空纤维膜和超滤(UF)中空纤维膜等的复合制膜或改性。其中，对膜进行复合的目的在于制备小孔径或致密性复合分离膜、提高分离膜抗污染性的表面改性、使其具有特殊的选择吸附或螯合等功能。本专利技术提供的一次成型复合或改性的中空纤维膜纺丝的方法主要的步骤，包括1.纺丝制膜；2.完全固化纺丝后的中空纤维膜；3.然后在膜上涂复复合物或改性物质；4.涂复复合物或改性物质后的膜经过加热箱，从而使所涂复的物质和中空纤维膜进行进一步反应；这样就一次成型了复合或改性的中空纤维膜。其中完全固化纺丝后的中空纤维膜可以通过两个凝固过程来完成，经第一步凝固后，形成初生中空纤维膜；对初生的中空纤维膜进行第二步凝固，使其完全固化，在第二步凝固步骤中通过使用超声波来提高对中空纤维膜的洗提作用，达到完全固化的效果。当制备复合的中空纤维膜时，涂复复合物的步骤可以通过两个涂复步骤来完成，这两个涂复步骤分别为涂复用于形成复合层的复合物和涂复用于使复合层内以及复合层和基膜(中空纤维膜)之间形成有化学键的改性物质。在复合制膜中，为了使基膜与复合膜之间以及复合层内形成化学键，使用了二醛、二酸、三酸或二异氰酸酯等物质作为化学交联剂，这些物质在本专利技术中也称为改性物质，其溶液也称为改性溶液。一次成型复合或改性的中空纤维膜纺丝的设备，包括1.凝固浴槽；2.盛有涂复液或改性溶液的浴槽；3.加热箱。在该设备中，可以设置两个凝固浴槽，分别为第一凝固浴槽和第二凝固浴槽，其中第二凝固浴槽设置超声波装置。在该设备中，如果需要可以设置两个涂复浴槽，两个涂复浴槽中可分别为涂复液和改性溶液。这种情况下，该设备中还可以进一步在盛有涂复液的浴槽和盛有改性溶液的浴槽后各安装一个加热箱。本专利技术的特点是设备中增加了装有超声波装置的第二凝固浴槽，通过增加超声波装置来提高中空纤维膜洗提效果，使中空纤维膜快速完全固化成膜；增加盛有涂复液或改性溶液浴槽，在刚成型的中空纤维膜表面上直接涂复复合物或改性物质；增加加热箱，通过用水或微波加热，促进化学反应的进行。于是，制得的中空纤维膜可以直接用于制备复合膜或改性膜，可以连续地生产复合或改性的中空纤维膜，从而提高了生产效率和生产稳定性。附图说明图1为现有技术中常用的干湿法纺丝制中空纤维膜的流程图；图2为本专利技术一次成型复合中空纤维膜方法的流程图；图3为实施例1所说明的一次成型复合中空纤维膜方法的流程图； 图4为实施例2所说明的一次成型复合中空纤维膜方法的流程图；图5为实施例3所说明的一次成型复合中空纤维膜方法的流程图；图6为实施例4所说明的一次成型改性中空纤维膜方法的流程图。具体实施例方式下面以干—湿法纺丝为例对本专利技术的方法进行详细说明。图2为本专利技术一次成型复合或改性中空纤维膜方法的流程图。本专利技术的方法工艺流程可概括为纺丝原液罐+纺丝芯液罐□第一凝固浴槽5□第二凝固浴槽+超声波□第一涂复浴槽(和第二涂复浴槽)□加热箱□绕丝机。上述各部件的作用为第一凝固浴槽对纺制出的膜初步凝固化，形成初生中空纤维膜；第二凝固浴槽对初生中空纤维膜进行完全固化处理，洗提除去中空纤维膜中的溶剂和添加剂，在第二凝固浴槽通过增加超声波装置来提高中空纤维膜洗提效果；超声波装置由超声波振子组成，超声波振子均匀分布在第二凝固浴槽的两侧或单侧或底部；第一涂复浴槽对于外复合型中空纤维膜，涂复形成复合层的反应物或改性物质；第二涂复浴槽对于外复合型中空纤维膜，如需要，涂复第二种反应物；加热箱通过水加热或微波加热，促进化学反应的进行。如果需要，可以在第一涂复浴槽和第二涂复浴槽后各安装一个加热箱。其中纺丝原液为现有技术中制备中空纤维膜的聚合物的溶液，可以选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、它们的改性聚合物、它们的共聚物或以上各种聚合物的两种或多种的混合物的溶液。纺丝芯液为现有技术中已知的制备中空纤维膜的纺丝芯液，可以是二醛水溶液或水。凝固浴槽中的液体为常用的凝固纺丝膜的液体，可以是水。当本专利技术的方法用于一次成型复合的中空纤维膜纺丝时，涂复浴槽中的溶液为复合物溶液或改性溶液，它们的种类根据复合制膜的需要而定，复合物溶液可以为聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PA)、醋酸纤维素(CA)或羟甲基纤维素(CMC)等的溶液；改性溶液为二醛、二酸、三酸或二异氰酸酯等物质；优选使用改性物质的水溶液。加入二醛、二酸、三酸或二异氰酸酯等物质的目的是为了使在基膜上复合的聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PA)、醋酸纤维素(CA)或羟甲基纤维素(CMC)等化学交联，保证复合层在使用中性能稳定，不会流失。例如，先在中空纤维膜表面上涂复复合物聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)，可再用丙、丁、戊二醛交联或用聚丙烯酸(PA)进行反应，制备复合膜；如果在中空纤维膜表面上涂复复合物醋酸纤维素(CA)，可再用二醛、二酸、三酸或二异氰酸酯交联，制备复合膜；使用这些物质能使基膜与复合膜之间形成化学键。这些物质在本专利技术中也称为改性物质，其溶液也称为改性溶液。本专利技术的复合中空纤维膜材料的基膜材料可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、醋酸纤维素(CA)、它们的改性聚合物、它们的共聚物或以上各种聚合物的两种或多种的混合物。复合层材料可以是聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PA)、醋酸纤维素(CA)或羟甲基纤维素(CMC)等。为了使基膜与复合膜之间的连接更紧密、更牢固，使获得的复合中空纤维膜材料的耐化学等性能更好，使用时间更长，优选基膜与复合膜之间形成化学键，例如基膜通过化学改性或物理共混，使基膜表面上带有可与上述交联剂反应的化学基团。中空纤维膜也可以先用改性物质浸涂处理后，再涂复复合物，来制备复合膜。本专利技术的方法还可以用于由醋酸纤维素(CA)材料制得中空纤维膜的改性。醋酸纤维素材料有两大缺点易生物降解，也就是生物稳定性不好；另外，许用PH范围窄(PH5~7)，从而导致化学稳定性差，耐酸碱性能差。膜应用中最大问题是膜使用中的污染导致的膜通量衰减。解决的最常规方法是通过酸碱化学清洗来恢复膜通量。醋酸纤维素材料耐酸碱性能差的问题大大限制了它的应用。用丙、丁、戊二醛等二醛类或二异氰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一次成型复合或改性的中空纤维膜纺丝的方法，其步骤包括：ａ．纺丝制膜；ｂ．完全固化纺丝后的中空纤维膜；ｃ．在膜上涂复复合物或改性物质；ｄ．涂复复合物或改性物质后的膜经过加热箱，从而所涂复的物质和中空纤维膜进行进 一步反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓龙，
申请(专利权)人：天津膜天膜工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]