一种管式多层复合分离膜的自动组装装置及方法，属于膜分离技术领域。所述的管式多层复合膜的自动组装装置及方法，可分别将不同组分的制膜液依次喷涂至管式基膜外表面，进而在三维（3-D）支撑体表层形成具有分离作用的多层复合膜。本发明专利技术可自动完成不同组分制膜液在基膜上的喷涂组装，大大缩短了成膜时间，简化制膜程序。所得有机无机复合多层膜经热交联处理后，聚电解质间可形成稳定的共价键，从而大大提高分离层的稳定性和耐溶剂性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于膜分离
技术介绍
膜分离技术因其低能耗、高效率、分离过程无二次污染，且分离设备性能不受处理量大小的影响等特点，现已在工业、食品行业、农业、医学等领域获得广泛应用。最早发展起来的分离膜多为有机材料，因其柔韧性、成膜性和选择性好，制膜材料丰富等优势，从而获得了广泛的应用。但有机膜机械强度、化学稳定性、耐热性和抗溶胀性相比无机膜要差，在一些复杂苛刻的分离体系应用中受到了限制。无机膜具有机械强度高，稳定性好，耐化学和生物侵蚀，使用寿命长等特点。无机膜多为氧化铝、氧化锆或二氧化硅等无机粒子紧密堆积而成，分离层具有较大的孔径，因而不能用作分离小分子、染料分子以及有机物脱水等分离 过程。近年来，在无机膜表层复合致密的有机分离层，制备出无物理孔的致密的有机无机复合膜，则可以弥补这些缺陷。现有的制备方法包括共混法、涂覆法、表面聚合法、等离子体嫁接聚合技术和层-层吸附法等。层-层吸附法利用带相反电荷聚电解质之间的静电作用，可在液-固界面交替沉积形成多层膜，且具有制膜材料丰富、操作简单、膜厚度纳米级可控等优点，因而被认为是构筑复合超薄膜结构的有效方法。但采用传统的浸溃式层-层吸附法制备复合膜，通常需要几个甚至十几个小时，且制膜程序繁琐，不利于规模化生产的需要。前期，我们已成功在平板式基膜上成功的进行喷涂组装多层复合膜(中国专利申请号201110439682. 2)，大大缩短了成膜时间。但如何实现在3-D (三维结构)多孔支撑体上喷涂组装，并保证其均匀和可重复性仍是一个难题，至今无相关工作报导。本专利技术的特点在于，通过将3-D管式支撑体固载到转速可调控的载膜器上，同时在喷涂组装过程中同步进行红外和吹风等烘干步骤，可快速将有机活性层复合到3-D管式无机多孔支撑体上，制成有机无机复合膜。所得复合膜活性层厚度大大减小，降低组分的渗透阻力，同时交联过程可增强复合膜的机械强度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，能够实现在三维管式支撑体上喷涂组装多层分离膜，有效的简化层层吸附自组装成膜的制膜程序，缩短成膜时间。一种管式多层复合分离膜的自动组装装置，空气压缩机25连接过滤减压阀24，过滤减压阀24接通四通阀23的一个接口，四通阀23的另外三个接口分别通过输气管路26与压力桶A8、压力桶B9和压力桶ClO相连接，组成三路输出；第一路输出通过输气管路连接至盛放聚阴离子溶液的压力桶A20，压力桶A20通过输液管路27连接至雾化喷嘴A8，压力桶A20还连接有连接至雾化喷嘴A8的输气管路26，从压力桶A20至雾化喷嘴AS的输气管路上还依次连接有电磁阀A17，三通阀A14和减压阀All ;三通阀A14的主输气口连接至雾化喷嘴A8的喷雾接口，三通阀A14的副输气口与减压阀All和雾化喷嘴AS的气动开关连接；第二路输出通过输气管路连接至盛放去离子水的压力桶B21，压力桶B21通过输液管27连接至雾化喷嘴B9，压力桶B21还连接有连接至雾化喷嘴B9的输气管路26，从压力桶B21至雾化喷嘴B9的输气管路上还依次连接有电磁阀B18，三通阀B15和减压阀B12 ；三通阀B15的主输气口连接至雾化喷嘴B9的喷雾接口，三通阀B 15的副输气口与减压阀B12和雾化喷嘴B9的气动开关连接；第三路输出通过输气管路连接至盛放聚阳离子溶液的压力桶C22，压力桶C22通过输液管27连接至雾化喷嘴C10，压力桶C22还连接有连接至雾化喷嘴ClO的输气管路26，从压力桶C22至雾化喷嘴ClO的输气管路26上还依次连接有电磁阀C19，三通阀C16和减压阀C13 ;三通阀C16的主输气口连接至雾化喷嘴ClO的喷雾接口，三通阀C16的副输气口与减压阀ClO和雾化喷嘴ClO的气动开关连接；雾化喷嘴A8、雾化喷嘴B9、雾化喷嘴ClO的出射口均正对载膜器7所固载的管式无机膜6 ；电磁阀A17、电磁阀B18、电磁阀C19和红外灯29连接至PLC控制器30，PLC控制器30调控红外灯29的开闭，三个电磁阀17，18，19的开通时间、等待时间、开通顺序和循环次数，并设定为自动运行；所述的载膜器由可调低速电机I、联轴器2、固定挡板3、箍管套4和固定轴5组成；可调低速电机I与固定轴5的中心轴通过联轴器2连接；可调低速电机I上连接有调速器28 ;箍管套4 一端固定在固定轴5上，另一端用于固定管式基膜6。所述的可调低速电机I的转速为6 120rpm。所述的空气压缩机25提供O. 3MPa以上的压力。所述输气管路26和输液管路27为耐高压软管或导管。一种管式多层复合分离膜的自动组装方法，其包括以下步骤(a)将聚阳离子、聚阴离子聚电解质分别溶解在溶剂中，经搅拌、超声脱泡，配成制膜液；(b)将处理后的管式基膜固定在载膜器7上，同时在6 120rpm调节低速电机转速；(C)将聚阴离子溶液置于压力桶A20、去离子水置于压力桶B21、聚阳离子溶液置于压力桶C22内；(d)启动空气压缩机，调节过滤减压阀，保持输出压力恒定，同时开启红外灯29，设定并启动运行程序；(e )在O. 2 O. 4MPa压力下，将聚阴离子制膜液喷涂至管式基膜外表面，在基膜表面形成聚阴离子薄膜层。所述的多层复合分离膜的自动组装方法，在上述步骤后，再进一步按照下列步骤继续组装(f)在O. 2 O. 4MPa压力下，将去离子水喷涂至管式薄膜表面，对聚阴离子薄膜层进行淋洗；(g)在O. 2 O. 4MPa压力下，将聚阳离子制膜液喷涂至薄膜表面，使聚阳离子与聚阴离子发生反应，形成单层复合膜；(h)在O. 2 O. 4MPa喷涂压力下，将去离子水喷涂至薄膜表面，对聚离子薄膜层进行淋洗。所述的多层复合分离膜的自动组装方法，在上述步骤后，再进一步按照下列步骤继续组装(i)重复(e) (h)步骤，或重复(e)、(g)步骤，在基膜表面形成多层复合分离膜。(j)喷涂完毕后，将复合膜从载膜器上取下。(k)将制备好的管式有机无机复合膜在7(T200°C范围内加热交联O. 5 12h。 上述的喷涂组装过程可首先设定好喷涂程序，通过数控系统实现自动运行。在本专利技术中，所述的浸溃式层层吸附法，是指将基膜进行荷电处理后，浸入聚阳(阴)离子聚电解质溶液中，然后在去离子水中浸泡、洗涤，再浸入聚阴(阳)离子聚电解质溶液中，反复多次后可形成多层复合分离层。所述的溶剂为水、甲醇、乙醇或正庚烷。所述的支撑体为管式微滤膜、超滤膜或纳滤膜，所述基膜的膜材料可以是A1203、ZrO2 或 SiO2 等。在本专利技术中，管式无机膜的预处理方法为，先将基膜浸入带有胺基的硅烷偶联剂溶液中进行化学改性，使其表面荷有正电，然后用去离子水对其进行漂洗，最后在120°C下烘干待用。本专利技术基于有机无机复合膜的优势和LbL法成膜的特点，提出了一种更为简单快捷的制备管式有机无机复合多层分离膜的自动组装装置和方法。其基本原理是在一定压力下，将聚阴离子制膜液、水、聚阳离子制膜液依次交替喷涂在竖直旋转的管式无机膜外表面，聚阴离子与聚阳离子通过静电作用在支撑体表面形成具有分离作用的多层复合分离膜。所得多层复合膜经热交联处理后，聚电解质间可形成稳定的共价键，从而大大提高分离层的稳定性和耐溶剂性能。由于此法无需将基膜长时间浸泡、漂洗、烘干，且整个过程可通过逻辑程序实现自动控制，从而简化制膜程序，缩本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种管式多层复合分离膜的自动组装装置，其特征在于空气压缩机(25)连接过滤减压阀(24)，过滤减压阀(24)接通四通阀(23)的一个接口，四通阀(23)的另外三个接口分别通过输气管路(26)与压力桶A (20)、压力桶B (21)和压力桶C (22)相连接，组成三路输出； 第一路输出通过输气管路连接至盛放聚阴离子的压力桶A (20)，压力桶A (20)通过输液管路(27)连接至雾化喷嘴A (8)，压力桶A (20)还连接有连接至雾化喷嘴A (8)的输气管路(26)，从压力桶A (20)至雾化喷嘴A (8)的输气管路上还依次连接有电磁阀A (17)，三通阀A (14)和减压阀A (11);三通阀A (14)的主输气口连接至雾化喷嘴A (8)的喷雾接口，三通阀A (14)的副输气口与减压阀A (11)和雾化喷嘴A (8)的气动开关连接； 第二路输出通过输气管路连接至盛放去离子水的压力桶B (21)，压力桶B (21)通过输液管(27)连接至雾化喷嘴B (9)，压力桶B (21)还连接有连接至雾化喷嘴B (9)的输气管路(26)，从压力桶B (21)至雾化喷嘴B (9)的输气管路上还依次连接有电磁阀B (18)，三通阀B (15)和减压阀B (12);三通阀B (15)的主输气口连接至雾化喷嘴B (9)的喷雾接口，三通阀B (15)的副输气口与减压阀B (12)和雾化喷嘴B (9)的气动开关连接； 第三路输出通过输气管路连接至盛放聚阳离子溶液的压力桶C (22)，压力桶C (22)通过输液管(27)连接至雾化喷嘴C (10)，压力桶C (22)还连接有连接至雾化喷嘴C (10)的输气管路(26)，从压力桶C (22)至雾化喷嘴C (10)的输气管路(26)上还依次连接有电磁阀C (19)，三通阀C (16)和减压阀C (13);三通阀C (16)的主输气口连接至雾化喷嘴C(10)的喷雾接口，三通阀C (16)的副输气口与减压阀C (10)和雾化喷嘴C (10)的气动开关连接；雾化喷嘴A (8)、雾化喷嘴B (9)、雾化喷嘴C (10)的出射口均正对载膜器(7)所固载的管式基膜(6); 电磁阀A (17)、电磁阀B (18)、电磁阀C (19)和红外灯(29)连接至PLC控制器(30)，PLC控制器(30)调控红外灯(29)的开闭，电磁阀A (17)、电磁阀B (18)、电磁阀C (19)的开通时间、等待时间、开通顺序和循环次数，并设定PLC控制器(30 )为自动运行。2.根据权利要求I所述的一种管式多层复合分离膜的自动组装装置，其特征在于所述的载膜器包括可调低速电机(I)、联轴器(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国俊，唐海齐，王任，纪树兰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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