一种中空纤维内部注入专用中空纤维膜制造技术

本发明专利技术提供一种将需分离的混合液注入中空纤维膜的中空内部，使其透过包括活性层的多孔膜的中空纤维内部注入专用中空纤维膜，其特征是，在制作具备中空的管状活性层膜之后，直接在其外表面编造高分子纤维编织物、金属线编织物或高分子纤维和金属线的混合编织物，从而在向中空内部注入高温、高压混合液时抑制活性层膜膨胀。根据本发明专利技术，可将高温、高压的原始混合液注入中空纤维膜的中空，将混合液分离成成分物质；且因原始混合物流经中空纤维膜内部，减少膜模块内的死体积，提高原始混合液单位体积与膜表面的接触率，减少所需膜面积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中空纤维膜，尤其是一种将需分离的混合液注入中空纤维膜的中空 内部，使其透过包括活性层的多孔膜(以下简称"活性层膜")的中空纤维内部注入专 用中空纤维膜。
技术介绍
利用中空纤维膜分离混合液，通常是将需分离的混合液(下面，也称"原始混合液") 注入中空纤维膜外部并施加压力，从而使透过中空纤维膜的物质排出至中空。这是因为， 若将需分离的混合液注入中空内部并施加压力，则因膜的承受能力较弱，将在5-10个 大气压条件下遭到破坏。现有技术中，通常使用在高分子纤维等编造而成的编织物外表面，形成活性层膜的 编织物增强型中空纤维膜。但编织物增强型中空纤维膜，在向其中空内部注入需分离的 混合液进行分离时，也存在如下问题。艮卩，涂布在高分子纤维编织物外表面的活性层膜，虽然能凭借编织物的增强作用承 受来自中空纤维外部的一定压力(外压)，但若将原始混合液注入中空内部并施加压力， 则因所施加的内压透过编织物的缝隙直接作用于涂布在其外表面的活性层，因此活性层 膜极易遭到破坏。如上所述，因中空纤维膜对内压的承受能力较弱，因此在利用中空纤 维膜分离混合液时，通常将原始混合液注入中空纤维膜的外部并从中空纤维膜的中控内部回收渗出的物质。但是，上述外部注入混合液内部回收渗透物的方法，在膜模块内产生死体积(dead volume),因此需要更多的原始混合液，而且因降低原始混合液单位体积与膜表面的接 触率，所需膜面积增多。尤其是，在中空纤维束内部，因原始混合液在中空纤维之间沿 着中空纤维的长度方向流动，导致形成原始混合液膜的沟道效应，因此在注入多种原始 混合液时，原始混合液间的混合不充分，降低分离效率。构成编织物增强型中空纤维膜的编织物主要由高分子纤维编造而成，通常釆用聚 酯、尼龙、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯等材料，而用于高温分离膜工艺的中空纤维膜，也 选用玻璃纤维作为编织物材料。在利用高分子纤维编制编织物时，编织物的厚度及内径 取决于所使用的纤维、构成纤维线(yarn)的细线的粗细(Denier)、细线数量及所用 的纤维线条数。虽然可根据用途选用适合的高分子纤维材料，但编织物增强型中空纤维 膜的应用，主要限定于常温条件下处理非溶性溶液的膜分离工艺。这是因为，虽然通过 编织物的增强提高了抗拉强度，即对沿膜长度方向的负荷表现出优良的特性，但对垂直 作用于膜表面的负荷，尤其是从中空纤维膜内部向外施加的压力，其承受能力较弱。例 如，高分子纤维编织物增强型中空纤维膜，在20个以上大气压力条件的反渗透膜分离 工艺中，若向中空内部注入原始混合液，则编织物受压沿放射线方向膨胀，从而导致涂 布在编织物上的活性层膜的破坏，降低膜的性能。因此，在高温、高压下将需分离的混 合液注入中空纤维膜的中空内部时，为提高中空纤维膜的耐压性而在中空纤维膜的外部 编造编织物，不能根本上解决问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术中空纤维膜的问题，本专利技术的目的在于，提供一种中空纤维内部注入专用中空纤维膜，将高温、高压的混合液注入中空纤维膜的中空内部，将混合液 分离成成分物质。本专利技术的另一目的在于，提供一种中空纤维内部注入专用中空纤维膜，彻底防止向 中空纤维膜外部注入原始混合液时所发生的沟道(channeling)效应。本专利技术的又一目的在于，提供一种中空纤维内部注入专用中空纤维膜，提高混合液 单位体积与膜表面的接触率，提高渗透分离效率。为达到上述目的，本专利技术中空纤维内部注入专用中空纤维膜的特征是，在制作具备 中空的管状活性层膜之后，直接在其外表面编造高分子纤维编织物、金属线编织物或高 分子纤维和金属线的混合编织物，从而在向中空内部注入高温、高压混合液时抑制活性 层膜膨胀。因高分子材料中空纤维膜耐压性差，因此为了向中空纤维膜内部注入高压原始混合 液进行分离，需确保中空纤维膜足够的机械强度，以承受来自原始混合液的压力。在将 混合物注入中空内部的中空纤维膜中，若希望通过编织物增强机械强度，编织物需位于 活性层膜外部。为此，本专利技术制作管状活性层膜，之后直接在其外部编造编织物。此时， 作为增强材料具有优良机械强度的编织物，承受施加于中空纤维膜内部的全部压力，以 支撑中空纤维膜。此时，可在上述活性层膜内部，以复合膜的方式形成比外部多孔层更 为细密的活性层。用多孔材料制作活性层膜外层并在内部形成比其更为细密的活性层， 则即使注入高压原始混合液，也能以足够的机械强度承受来自原始混合液的压力。根据不同的编织物材料，其容许压力和容许温度有所不同，而用高分子纤维编造的 编织物对压力、高温及有机溶剂的接触表现较差，因此需增强编织物的强度。比起高分 子纤维，金属材料的机械性远远超过前者，而且耐热性高，与有机溶剂接触时不会表现出与有机溶剂液体的亲和性，尺寸稳定性好。因此，编造本专利技术的编织物时，可混合高 分子纤维和金属线编造或只用金属线编造。若只用金属线编造编织物，虽然其机械性和尺寸稳定性好，但因编织物本身较硬， 因此在高压工艺中可能损伤位于内部的活性层膜，降低制造模块的操作性。因此，编造 用于高温、高压条件下的中空纤维膜时，可用金属线替换编织物的部分高分子纤维，即 可混合高分子纤维和金属线编制。这样，不仅可以提高编织物的流动性，而且因采用作 为增强材料的金属线，也可提高所造编织物对压力、温度及有机溶剂接触的稳定性。总 而言之，混合金属线和高分子纤维编造的编织物，其对高温、高压或有机溶剂接触的表 现稳定，而经上述编织物增强的膜，其表现也必然稳定。混合金属线和高分子纤维编造 编织物时，金属线的比率越高，编织物的机械性和尺寸稳定性越好，但编织物本身较硬， 制造模块的操作性降低；反之，其比率越低，编织物的流动性越高，操作性越高，但机 械性和尺寸稳定性变弱。因此，上述高分子纤维和金属线混编编织物中，金属线条数或 与高分子纤维混合的金属线条数，约占全部编造线条数的5-30%为宜。另外，在上述编 织物中，各金属线和相邻金属线之间保持等间距为宜。在此使用的金属线，可釆用铜、 镍、不锈钢、锡、镍铬等各种金属材料，而各金属线的粗细可根据所要编制的中空纤维 膜的大小，采用0. 05-0. 4 mm的直径。上述用于编造编织物的高分子纤维为聚酯、尼龙、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯等纤维， 可使用纤维线(yarn)形式的高分子纤维。纤维线为将一定粗细的多个细线结合为单一 线条的编造线，细线粗细为100-150丹尼尔(denier)，细线条数为10-400条。各高分子纤维和金属线的粗细取决于所要编造的编织物的厚度和直径，另外，为了 制造出外观均匀的编织物，所采用的金属线和高分子纤维的粗细要尽量保持一致。编造上述编织物所使用的高分子纤维或金属线，其全部条数为10-80条为宜。上述活性层膜包括纟内滤膜(nanofiltration membrane)、反渗透膜(reverse osmosis membrane)、蒸汽渗透膜(vapor permeation membrane)、渗透汽化膜(pervaporation membrane)或气体分离膜(gas separation membrane)。附图说明图la为本专利技术编织物增强型中空纤维膜第一实施例部分切面斜视图lb为图la所示的编织物增强型中空纤维膜剖面图lc为编造图la所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空纤维内部注入专用中空纤维膜，其特征在于：在制作具备中空的管状活性层膜之后，直接在其外表面编造高分子纤维编织物、金属线编织物或高分子纤维和金属线的混合编织物，从而在向中空内部投入高温、高压混合液时抑制活性层膜膨胀。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：廉忠均，
申请(专利权)人：株式会社赛普拉泰克，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]