專利名稱：一種分離膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型形狀結(jié)構(gòu)的分離膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，分離膜按其形狀分，有平板膜、管式膜和中空纖維膜。管式膜組件分為內(nèi)管式和外管式，在膜制備時，將膜材料涂覆在支撐管的外周或內(nèi)周壁上，管式膜組件裝填密度低，設(shè)備體積龐大。平板膜組件分為板框式和卷式，由于膜材料自身強(qiáng)度問題，在膜基材中都必須有支撐體，在膜制備時，將膜材料涂覆在無紡布等基體支撐材料上。中空纖維膜組件在單位體積內(nèi)的膜裝填密度最大，在強(qiáng)度方面屬于自支撐材料，因此中空纖維膜在使用中的最大問題是膜絲強(qiáng)度問題。如在污水處理方面的膜生物反應(yīng)器中，使用平板膜時，裝填密度低，并且不能采取反向清洗方式，使用中空纖維膜時，雖然設(shè)備體積小，造價低，但易發(fā)生膜絲根部破損、膜絲纏繞導(dǎo)致的局部受力破損和膜絲積泥板結(jié)現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明結(jié)合平板膜與中空纖維膜的優(yōu)點，設(shè)計一種新型結(jié)構(gòu)的膜形狀及其制備方法。本發(fā)明提供一種分離膜，其特征在于分離膜為有中空孔的條狀分離膜，每片條狀膜中至少有一排平行排布的中空孔。每排中空孔的數(shù)量為2 100個，中空孔內(nèi)徑為0. 1 3mm ο膜材料中埋有增強(qiáng)筋線。條狀膜的中空孔可為多層，層數(shù)為1 20。條狀膜外形為平直狀。條狀膜外形為圓弧狀。分離膜材料包括聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、或聚丙烯腈等本發(fā)明膜的形狀為有中空孔的條狀分離膜，膜的斷面截面積較大，因而可以解決中空纖維膜絲根部擺動造成的破損、膜絲細(xì)因而易發(fā)生纏繞導(dǎo)致的局部受力破損等問題， 防止中空纖維膜絲的積泥板結(jié)現(xiàn)象，可以采用中空纖維膜常用的空氣清洗和反洗方式。與圓形的七孔膜或四孔膜相比，膜的外表面接觸面積更大。本發(fā)明新型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是1、類似中空纖維膜的自支撐結(jié)構(gòu)，無須平板膜的無紡布等支撐體，因而可以采用反洗方式，并且，膜組件裝填密度大于平板膜。2、可以制備內(nèi)壓式和外壓式條狀膜。3、膜的斷面面積大，抗拉強(qiáng)力大于中空纖維膜。4、在制備膜組件時，條狀膜片有一定剛度，膜片之間容易均勻排布，克服了由于中空纖維膜絲細(xì)導(dǎo)致的容易膜絲纏繞問題，同時，有利于在使用時，使氣體和液體在膜片周圍均勻分布，克服中空纖維膜絲在使用中的膜絲粘連積泥問題。
5、可以采用溶液相轉(zhuǎn)移方法和熔融擠出方法等常規(guī)制膜方法，制備容易。6、可以在膜片中埋置筋線，類似鋼筋水泥預(yù)制板原理，進(jìn)一步增加分離膜的機(jī)械強(qiáng)度。7、條狀物體表面積大于圓形，增加過濾面積。


圖1為本發(fā)明條狀分離膜斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明帶有加筋的增強(qiáng)型條狀分離膜斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明帶有多層中空孔的條狀分離膜斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明條狀膜的制膜噴口制膜液出口結(jié)構(gòu)示意圖，直接擠出片狀成膜物料；圖5為本發(fā)明條狀膜的制膜噴口制膜液出口結(jié)構(gòu)示意圖。圓環(huán)形制膜噴口擠出圓柱狀成膜物料后，再使圓柱狀成膜物料溶合或熔合，形成條片狀。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明新型結(jié)構(gòu)的膜形狀，分離膜形狀為有中空孔的條狀分離膜。每片條狀膜中，至少有一排平行排布的中空孔，每排中空孔數(shù)量為2 100個，中空孔內(nèi)徑為0. 1 3mm。膜材料中可以埋有增強(qiáng)筋線。中空孔可以為多層，層數(shù)可以為1 20。根據(jù)本發(fā)明的制備方法，采用類似中空纖維紡絲機(jī)的設(shè)備來制備有中空孔的條狀分離膜，將紡絲噴頭改為帶有插入管的專用制膜噴口。根據(jù)需要的中空孔平行排布數(shù)量、層數(shù)和增強(qiáng)筋線，加工專用的制膜噴口。將成膜材料從制膜噴口擠出，定型，制備出有中空孔的條狀分離膜。條狀膜成形方法可以從條狀制膜噴口直接擠出片狀成膜物料，也可以從類似中空纖維膜的圓環(huán)形制膜噴口擠出圓柱狀成膜物料后，再使圓柱狀成膜物料溶合或熔合，形成條片狀。本發(fā)明適用的分離膜材料包括成膜材料可以為常用的聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、聚丙烯腈等。本發(fā)明的成膜機(jī)理是可以采用溶液相轉(zhuǎn)移方法、熱致相轉(zhuǎn)移方法、熔融擠出方法等常用中空纖維膜的成膜機(jī)理。圖1為條狀分離膜斷面結(jié)構(gòu)示意圖，成膜材料2內(nèi)形成有中空孔部分1。每片條狀膜中至少有一排平行排布的中空孔，每排中空孔數(shù)量為2 100個，中空孔內(nèi)徑為0. 1 3_。條狀膜外形可以為平直狀(如圖1上半部分)或圓弧狀(如圖1下半部分)，圓弧狀可以增加膜片的外表面接觸面積。圖2為帶有加筋的增強(qiáng)型條狀分離膜斷面結(jié)構(gòu)示意圖，成膜材料2內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)筋3，加強(qiáng)筋線可以為縱向連續(xù)不間斷的線狀物，直徑可以為0.01 3mm，筋線材料可以為尼龍、滌綸、丙綸、聚酰亞胺、芳香聚酰胺、聚乙烯等化纖長絲或短纖維，線密度為50 500dtex/10 500f ；也可以是上述化纖的加捻紗線；也可以是上述加捻紗線的機(jī)織或針織的編織繩；還可以是上述纖維材料制成的縫紉線，規(guī)格20 100S/2 4合股。還可以是棉線繩或碳纖維、玻璃纖維等無機(jī)纖維或其編織繩，還可以是尼龍、聚偏氟乙烯等材料制成的
4魚線等實心材料。還可以是縱向連續(xù)的網(wǎng)格線，網(wǎng)格縱向尺寸為0. 1 20mm，網(wǎng)格橫向尺寸為1 20mm。其中優(yōu)選材料為滌綸纖維和聚偏氟乙烯，優(yōu)選纖維形式為縫紉線和魚線。提高筋線與膜材料的粘接強(qiáng)度，可以提高筋線與膜材料的抗剝離性。圖3為帶有多層中空孔的條狀分離膜斷面結(jié)構(gòu)示意圖。中空孔可以為多層，層數(shù)可以為1 20。中空孔間可以埋有增強(qiáng)筋線。實施例1 將二甲基乙酰胺(韓國三星，工業(yè)一級純，下同)63wt%、聚偏氟乙烯樹脂(Solef 6010，下同)21wt%、聚乙二醇5wt%、丙二醇11襯％，在100°C下攪拌溶解均勻， 脫泡。采用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的溶液相轉(zhuǎn)移紡絲方法，通過端面出口結(jié)構(gòu)如圖4的制膜噴口擠出成膜。預(yù)置加強(qiáng)筋線為聚偏氟乙烯實心線，直徑為0.4mm，數(shù)量為4個。中空孔插入管外徑為0.9mm，平行插入管數(shù)量為5個。制膜液流道6寬度為0. 5mm。凝固浴中凝固劑為水，中空孔芯液為水，膜條牽引速度為32m/min。得到聚偏氟乙烯中空纖維條狀膜，中空孔內(nèi)徑0. 60mm，條狀膜厚度1. 1mm，寬度4. 4mm，中空孔內(nèi)壓破裂壓力0. 42MPa，外壓壓扁壓力 0. 25MPa。條狀膜縱向拉斷力30kg。外壓純水初始透過通量970L/m2 · hiO. IMPa 20°C，膜分離孔徑0. 10 μ m。圖4為條狀膜的制膜噴口制膜液出口結(jié)構(gòu)示意圖，不銹鋼噴口組合件4內(nèi)設(shè)中空孔插入管5以及預(yù)置加強(qiáng)筋線3，中空孔插入管5外側(cè)形成制膜液流道6，制膜液從條狀制膜噴口的流道6直接擠出，形成片狀成膜物料。實施例2 將2公斤聚偏氟乙烯樹脂、3. 5公斤鄰苯二甲酸二乙酯，在雙螺桿擠出機(jī)上，230°C混合、擠出，通過端面出口結(jié)構(gòu)如圖5的制膜噴口擠出成膜。中空孔插入管外徑為 1.9mm，平行插入管數(shù)量為19個，分為兩排。制膜液流道6寬度為0. 5mm。膜條經(jīng)過200mm 空氣行程后進(jìn)入水中冷卻，中空孔芯部通入壓縮空氣，膜條牽引速度為ISm/min。得到聚偏氟乙烯中空纖維條狀膜，中空孔內(nèi)徑0. 80mm,條狀膜厚度2. 4mm,寬度12mm，中空孔內(nèi)壓破裂壓力0.62MPa。條狀膜縱向拉斷力15kg。內(nèi)壓純水透過速度740L/m2 · h@0. IMPa 20°C, 膜分離孔徑0. 10 μ m,孔隙率72%。圖5為條狀膜的制膜噴口制膜液出口結(jié)構(gòu)示意圖，不銹鋼噴口組合件4內(nèi)設(shè)中空孔插入管5以及預(yù)置加強(qiáng)筋線3，中空孔插入管5外側(cè)形成制膜液流道6，制膜液從類似中空纖維膜的圓環(huán)形制膜噴口擠出圓柱狀成膜物料后，在完全固化成形前，再使圓柱狀成膜物料相鄰接觸，溶合或熔合，形成條片狀成膜物料。
權(quán)利要求
1.一種分離膜，其特征在于分離膜為有中空孔的條狀分離膜，每片條狀膜中至少有一排平行排布的中空孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜，其特征在于每排中空孔的數(shù)量為2 100個，中空孔內(nèi)徑為0. 1 3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜，其特征在于膜材料中埋有增強(qiáng)筋線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜，其特征在于條狀膜的中空孔可為多層，層數(shù)為1 20。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離膜的制備方法，其特征在于，將成膜材料從帶有插入管的制膜噴口擠出，成形，制備出有中空孔的條狀分離膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離膜的制備方法，其特征在于 從條狀制膜噴口的流道直接擠出片狀成膜物料，形成條片狀膜物料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離膜的制備方法，其特征在于從類似中空纖維膜的圓環(huán)形制膜噴口擠出圓柱狀成膜物料后，再使圓柱狀成膜物料溶合或熔合，形成條片狀膜物料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型結(jié)構(gòu)的分離膜及其制備方法。分離膜形狀為有中空孔的條狀分離膜，每片條狀膜中的中空孔至少有一排平行排布，數(shù)量為2～100個，中空孔內(nèi)徑為0.1～3mm。膜材料中可以埋有增強(qiáng)筋線。中空孔可以為多層，層數(shù)可以為1～20。本發(fā)明新型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是類似中空纖維膜的自支撐結(jié)構(gòu)，無須平板膜的無紡布等支撐體，因而可以采用反洗方式，并且，膜組件裝填密度大于平板膜。
文檔編號B01D67/00GK102198372SQ20101013193
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者呂曉龍 申請人:呂曉龍