一种纤维过滤膜制备装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纤维过滤膜制备装置及其制备方法，本发明专利技术提供的制备方法需要如下装置：包括由搅拌室、混合室、供液装置、供气装置、连接座、喷头组成的供给系统，以及高压电源、输送装置。供液装置、供气装置与搅拌室连通，搅拌室内设有搅拌器，搅拌器由搅拌驱动器驱动旋转。混合室与搅拌室连通，混合室内设有涡轮，涡轮由旋转驱动器驱动旋转。混合室上端设有连接座，喷头设于连接座上端。喷头设有多个喷嘴。输送装置设于喷头正上方，输送装置设有基底，高压电源正极或负极与喷头、连接座电性连接，基底接地。本发明专利技术可实现批量化生产具有多孔结构、粗细纤维交叉重叠沉积、低过滤阻力的纤维过滤膜。

A fiber filter membrane preparation device and its preparation method

The invention discloses a fiber filter membrane preparation device and a preparation method thereof. The preparation method of the invention requires the following devices: a supply system consisting of a mixing chamber, a mixing chamber, a liquid supply device, a gas supply device, a connecting seat and a sprinkler, and a high-voltage power supply and a conveying device. The liquid supply device and the gas supply device are connected with the stirring chamber. The stirring chamber is provided with an agitator, which is driven by a stirring driver to rotate. The mixing chamber is connected with the mixing chamber. A turbine is arranged in the mixing chamber, and the turbine is rotated by a rotary driver. The upper end of the mixing chamber is provided with a connecting seat, and the sprinkler head is arranged at the upper end of the connecting seat. The nozzle is provided with multiple nozzles. The conveying device is positively above the sprinkler head, and the conveying device is provided with a base. The positive or negative poles of the high-voltage power supply are electrically connected with the sprinkler head and the connecting seat, and the base is grounded. The invention can realize batch production of fiber filter membranes with porous structure, cross-overlapping deposition of coarse and fine fibers and low filtration resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维过滤膜制备装置及其制备方法
本专利技术涉及纤维过滤膜制备
，具体为一种纤维过滤膜制备装置及其制备方法。
技术介绍
纤维过滤膜在过滤、催化、医学及生物等领域发挥着重要的作用，纳米纤维具有比表面积大、良好的强度和刚度、易分散、加工性能良好等特点，体现出优良的过滤特性，可以有效过滤微纳级别颗粒。当纤维膜上出现多孔结构时，其表面积、孔隙率、表面活性及吸附性能都得到进一步提高，因此，多孔结构纳米纤维膜具有更大的应用空间和潜力。另外，低过滤阻力的过滤膜可以有效降低过滤推动力，提高过滤效率，降低过滤成本以及延长使用寿命，所以相同过滤效率的情况下，制备出低过滤阻力的纤维过滤膜具有一定的意义。静电纺丝技术是制备纳米纤维的重要方法之一，电纺过程可概括为：聚合物凸液在高压静电场的作用下发生电液耦合作用，形成泰勒锥，当电场力足够大，液滴将克服表面张力形变成射流并向纤维收集器喷射，在电场力、电荷排斥力等作用下逐渐被拉伸、固化成超细纤维，最后在纤维收集器上形成纳米纤维。利用静电纺丝技术制备出具有多孔结构、低过滤阻力的纳米纤维膜，将促进过滤膜在各领域的深入应用。如专利CN105536352A，通过加快溶剂的挥发速度，制备多孔纤维，能够有效降低过滤阻力，但是通过此种方法制备的纤维力学性能欠佳，且批量化生产中无法解决大量挥发溶剂的回收问题；也有学者提出在电纺过程中加入纳米颗粒，提高纤维膜的比表面积，但无法解决纳米颗粒在使用过程中脱落并污染使用环境的问题。现有技术操作工序复杂、无法直接生产多孔结构纤维、量产低，无法实现批量化生产具有多孔结构、粗细纤维交叉重叠沉积、低过滤阻力的纤维过滤膜。因此，现有技术存在进一步改进和优化的需求，这也正是该
内的研究重点之一，更是本专利技术得以完成的动力和出发点所在。
技术实现思路
（一）解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种纤维过滤膜制备装置及其制备方法，解决现有技术操作工序复杂、无法直接生产多孔结构纤维、量产低等问题，可实现批量化生产具有多孔结构、粗细纤维交叉重叠沉积、低过滤阻力的纤维过滤膜。（二）技术方案本技术方案由供给系统、高压电源、输送装置三部分组成，供给系统提供纺丝溶液，高压电源提供纺丝电场，输送装置上设有的基底用于接收纺丝成型后的纤维。其中，供给系统由搅拌室、混合室、供液装置、供气装置、连接座及喷头组成。供液装置、供气装置与搅拌室连通，搅拌室内设有搅拌器，搅拌器由搅拌驱动器驱动旋转。混合室与搅拌室连通，混合室内设有涡轮，涡轮由旋转驱动器驱动旋转。混合室上端设有连接座，喷头设于连接座上端。喷头设有多个喷嘴，喷嘴与基底的间距不一致。输送装置设于喷头正上方，输送装置设有基底，高压电源正极或负极与喷头、连接座电性连接，基底接地。所述喷嘴，由导电材料制成，内径范围为30μm~1500μm。所述搅拌器，搅拌器为平桨式、锚式、涡轮式或推进式。一种纤维过滤膜制备方法，具体步骤如下：步骤1.搭建制备装置，第一喷嘴与基底的间距5cm~50cm，第二喷嘴与基底的间距5cm~50cm，第三喷嘴与基底的间距5cm~50cm，第一喷嘴与基底的间距小于第二喷嘴与基底的间距，第二喷嘴与基底的间距小于第三喷嘴与基底的间距；步骤2.将溶液装满搅拌室和混合室；步骤3.设定供液装置泵入溶液的流量为10μl/hr~500ml/hr，溶液开始泵送至搅拌室；步骤4.设定供气装置泵入气体的流量范围为10μl/hr~50ml/hr，气泡产生的频率为1Hz~50Hz，将气泡泵送至搅拌室；步骤5.开启搅拌驱动器，设定转速为10rpm~2000rpm，驱动搅拌器旋转，将搅拌室内的气体打碎成微小气泡并与溶液充分均匀混合；步骤6.开启旋转驱动器，设定转速为10rpm~3000rpm，驱动涡轮旋转，使气体在溶液内溶解成纳米级别的气泡；步骤7.待第一喷嘴、第二喷嘴及第三喷嘴稳定地冒出溶液时，开启高压电源，设定电压输出值为1kV~50kV，喷头与基底之间产生高压静电场，第一喷嘴、第二喷嘴及第三喷嘴均向基底喷射出纺丝射流；步骤8.待基底上的纤维膜沉积到要求的厚度，开启输送装置，将纤维膜移出纺丝区域；步骤9.使用接地金属棒碰触纤维膜，中和纤维膜上的残余电荷；步骤10.取出纤维膜，即得到多孔结构、低过滤阻力的纤维膜，具体为三种不同直径的纤维互相重叠、穿插所形成的纤维过滤膜。（三）有益效果采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比，具备以下优点：1、溶液和气体在搅拌器的作用下，气体被打碎成微小气泡并与纺丝溶液充分均匀混合。气液混合物进入混合室二次混合，受到涡轮的高速剪切作用，气体在纺丝溶液内溶解成纳米级别的气泡。从喷头冒出的溶液含有纳米级别气泡，当溶液形成射流向基底喷射时，气泡由于空气剪切作用、压差效应等因素发生破裂，气泡所在位置会形成孔洞，因此所形成的纤维具有多孔结构。2、因为第一喷嘴与基底的间距小于第二喷嘴与基底的间距，第二喷嘴与基底的间距小于第三喷嘴与基底的间距，所以第一喷嘴喷射出的纤维直径较大，第二喷嘴次之，第三喷嘴喷射出的纤维直径最小。粗纤维和细纤维相互重叠、穿插沉积形成纤维过滤膜，该纤维过滤膜具有较低的过滤阻力。附图说明图1为本专利技术装置示意图。图中：1搅拌驱动器、2搅拌室、3供液装置、4供气装置、5搅拌器、6高压电源、7基底、8输送装置、9喷头、9-1第一喷嘴、9-2第二喷嘴、9-3第三喷嘴、10连接座、11涡轮、12混合室、13旋转驱动器。具体实施方式阐述实施例是为了更好地理解本专利的
技术实现思路
，所述内容只是
技术实现思路
的一部分，而不是用于限制本
技术实现思路
，且实施例中的各个装置只用于示意、理解本专利的
技术实现思路
，并不代表各个装置的实际大小和互相之间的位置。如图1所示，本技术方案由供给系统、高压电源6、输送装置8三部分组成，供给系统提供纺丝溶液，高压电源6提供纺丝电场，输送装置8上设有的基底7用于接收纺丝成型后的纤维。其中，供给系统由搅拌室2、混合室12、供液装置3、供气装置4、连接座10及喷头9组成。供液装置3、供气装置4与搅拌室2连通，搅拌室2与混合室12连通，混合室12上端设有连接座10，喷头9设于连接座10上端。输送装置8设于喷头9正上方，高压电源6正极或负极与喷头9、连接座10电性连接，基底7接地。供液装置3用于存储纺丝溶液并将纺丝溶液泵送至搅拌室2，流量范围为10μl/hr~500ml/hr，本实施例采用液体泵。供气装置4向搅拌室2提供惰性气体，流量范围为10μl/hr~50ml/hr，气泡产生的频率为1Hz~50Hz，本实施例采用氦气泵。搅拌室2内设有搅拌器5，搅拌器5为平桨式、锚式、涡轮11式或推进式，本实施例搅拌器5选用锚式搅拌器5。搅拌驱动器1用于驱动搅拌器5旋转，转速范围为10rpm~2000rpm，本实施例搅拌驱动器1选用旋转电机。气体在搅拌室2内被搅拌器5打碎并与纺丝溶液混合均匀。混合室12内设有涡轮11。旋转驱动器13用于驱动涡轮11旋转，转速范围为10rpm~3000rpm，本实施例旋转驱动器13选用旋转电机。气体和溶液在混合室12内进一步混合，使气体在纺丝溶液内溶解至纳米级别的气泡。喷头9设于连接座10上端，喷头9设有多个喷嘴，喷嘴由导电材料制成，内径范围为30μm~1500μm，本实施例采用点胶喷头9。如本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维过滤膜制备装置，其特征在于：包括供给系统、高压电源、输送装置；所述供给系统由搅拌室、混合室、供液装置、供气装置、连接座及喷头组成；所述供液装置、供气装置与搅拌室连通，搅拌室内设有搅拌器，搅拌器由搅拌驱动器驱动旋转；所述混合室与搅拌室连通，混合室内设有涡轮，涡轮由旋转驱动器驱动旋转；所述混合室上端设有连接座，喷头设于连接座上端；所述喷头设有多个喷嘴；所述输送装置设于喷头正上方，输送装置设有基底，喷嘴与基底的间距不一致；所述高压电源正极或负极与喷头、连接座电性连接，基底接地。

【技术特征摘要】
1.一种纤维过滤膜制备装置，其特征在于：包括供给系统、高压电源、输送装置；所述供给系统由搅拌室、混合室、供液装置、供气装置、连接座及喷头组成；所述供液装置、供气装置与搅拌室连通，搅拌室内设有搅拌器，搅拌器由搅拌驱动器驱动旋转；所述混合室与搅拌室连通，混合室内设有涡轮，涡轮由旋转驱动器驱动旋转；所述混合室上端设有连接座，喷头设于连接座上端；所述喷头设有多个喷嘴；所述输送装置设于喷头正上方，输送装置设有基底，喷嘴与基底的间距不一致；所述高压电源正极或负极与喷头、连接座电性连接，基底接地。2.根据权利要求1所述的一种纤维过滤膜制备装置，其特征在于：所述喷嘴，由导电材料制成，内径范围为30μm~1500μm。3.根据权利要求1所述的一种纤维过滤膜制备装置，其特征在于：所述搅拌器为平桨式、锚式、涡轮式或推进式中任意一种。4.一种纤维过滤膜制备方法，具体步骤如下：步骤1.搭建权利要求1-3任意一项所述的纤维过滤膜制备装置，第一喷嘴与基底的间距5cm~50cm，第二喷嘴与基底的间距5cm~50cm，第三喷嘴与基底的间距5cm~50cm，第一喷嘴与基底的间距小于第二喷嘴与基底的间距，第二喷嘴...

【专利技术属性】
技术研发人员：范兴铎，应伟军，李映平，
申请(专利权)人：浙江农林大学暨阳学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33