專(zhuān)利名稱(chēng):一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型公開(kāi)一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,按國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)表(IPC)劃分 屬于水處理膜結(jié)構(gòu)制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
中空纖維膜廣泛用于工業(yè)及市政污水的處理、飲用水凈化、中水回用、食品加工和 生物醫(yī)藥等各種領(lǐng)域的過(guò)濾或透析。采用纖維增強(qiáng)復(fù)合膜設(shè)計(jì),可分別研究與選擇內(nèi)層、涂 布層和纖維絲等材料,易于得到高強(qiáng)度、高通量的分離膜,因此,纖維增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜 技術(shù)已成為高功能分離膜制備技術(shù)中的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前中空纖維膜在使用過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題(1)膜的強(qiáng)度低,易斷絲;(2) 親水性差、易污染;(3)膜的水通量和截流率無(wú)法同時(shí)提高。本發(fā)明的目的就是通過(guò)制備纖 維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜的方法以解決力學(xué)強(qiáng)度不高的問(wèn)題。[膜科學(xué)與技術(shù)](2008年28卷第六期)的“高強(qiáng)度復(fù)合型PVDF中空纖維膜的制 備研究”介紹了在纖維編織管外表面涂覆一層PVDF鑄膜液,通過(guò)溶液相轉(zhuǎn)化法得到中空纖 維膜。加拿大Zenon 公司的專(zhuān)利(US Patent No. 5, 427, 607 ;WO 00/78437 A1)在其專(zhuān) 利中公開(kāi)的制備PVDF中空纖維復(fù)合微孔膜的方法為在纖維編織支撐管的外表面涂覆一 層很薄的PVDF膜,通過(guò)溶液相轉(zhuǎn)化法得到PVDF中空纖維復(fù)合微孔膜。通過(guò)該方法制制備 的PVDF中空纖維復(fù)合微孔膜雖大大提高了膜的拉伸斷裂強(qiáng)度,但在使用過(guò)程中需要用清 洗劑對(duì)膜進(jìn)行反洗,因此編織支撐管與PVDF膜的界面結(jié)合力顯得非常重要。US Patent No. 5,427,607公開(kāi)的的編織管所用纖維為滌綸、尼龍、聚烯烴纖維、聚胺纖維、氨綸、聚砜纖 維、醋酸纖維素纖維。以上所述的聚合物纖維與PVDF的相溶性都是較差的因此所制備的中 空纖維復(fù)合微孔膜中纖維編織支撐管與與PVDF膜的界面結(jié)合力較弱。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實(shí)用新型提供了一種高強(qiáng)度、高通量的親水性纖維絲增 強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜。為達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,由內(nèi)層膜、復(fù)合涂布層和至少一條纖維束組成, 纖維束緊貼于內(nèi)層膜上并均勻分布于其表面,復(fù)合涂布層粘設(shè)于內(nèi)層膜及纖維束的外周并 復(fù)合為管狀膜體,其中內(nèi)層膜與復(fù)合涂布層的厚度之比為1 :2、1。進(jìn)一步,所述的內(nèi)層膜與復(fù)合涂布層的厚度之比為1 廣5 :1。進(jìn)一步,所述的管狀膜體外徑為0. 5 3mm,壁厚為0. 06 1. 2 mm,孔隙率為50 90%。進(jìn)一步,所述的膜分離孔徑為0. 005 0. 5微米,拉伸斷裂強(qiáng)度為廣10 MPa,在0. 1 MPa,25°C的測(cè)試條件下,純水通水量為200 5000 L/m2*hr。進(jìn)一步,所述纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜的外表面孔徑遠(yuǎn)小于內(nèi)表面孔徑,為不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。本復(fù)合纖維膜主要通過(guò)對(duì)纖維絲的表面處理來(lái)提高高強(qiáng)度中空纖維膜的內(nèi)層、纖 維絲與外涂布層之間具有強(qiáng)界面結(jié)合力,并通過(guò)溶液相轉(zhuǎn)化法制備強(qiáng)界面結(jié)合力的纖維增 強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,該膜具有高力學(xué)強(qiáng)度和大通量、高截留率、親水性、抗污染等優(yōu)異性能, 可應(yīng)用于工業(yè)和市政污水的處理、飲用水凈化、中水回用、食品行業(yè)、電子用高純水、生物醫(yī) 用等許多領(lǐng)域。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果如下(1)通過(guò)增加貼合的纖維絲,可以大大提高膜絲的力學(xué)強(qiáng)度,不但在使用過(guò)程中 不易斷絲,而且可大大提高膜的曝氣壓力,使其在清洗過(guò)程中不易斷絲;(2)采用外涂層為PVDF,并加有親水的開(kāi)孔劑,膜的親水性好,抗污能力強(qiáng);(3)外涂布層的成膜過(guò)層中只有凝固液和溶劑之間的一種交換過(guò)程,膜結(jié)構(gòu)的控 制更為穩(wěn)定、可重復(fù)性高;(4)所制備的纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜的外表面孔徑遠(yuǎn)小于內(nèi)表面孔徑,為不 對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),具有該結(jié)構(gòu)的膜被污染后更易清洗;(5)所得PVDF超濾膜同時(shí)具有高力學(xué)強(qiáng)度、大通量、高截留率、親水性和抗污染 性強(qiáng);本復(fù)合纖維膜可以為各種高功能超濾膜、納濾膜及氣體分離膜等。
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1,一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,由內(nèi)層膜1、復(fù)合涂布層 3和至少一條纖維束2組成,纖維束緊貼于內(nèi)層膜上并均勻分布于其表面,復(fù)合涂布層粘設(shè) 于內(nèi)層膜及纖維束的外周并復(fù)合為管狀膜體,其中內(nèi)層膜與復(fù)合涂布層的厚度之比為1 2 8:1。圖1中為三條纖維束2均勻分布于內(nèi)層膜表面。所述的內(nèi)層膜與復(fù)合涂布層的厚度之比為1 廣5:1,所述的管狀膜體外徑為 0. 5 3mm,壁厚為0. 06 1. 2 mm,孔隙率為50 90%,所述的膜分離孔徑為0. 005 0. 5微米,拉 伸斷裂強(qiáng)度為廣10 MPa,在0. 1 MPa,25°C的測(cè)試條件下,純水通水量為200 5000 L/m2*hr。請(qǐng)參閱圖1,所述纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜的外表面孔徑遠(yuǎn)小于內(nèi)表面孔徑,為 不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。本復(fù)合纖維膜主要通過(guò)對(duì)纖維絲的表面處理來(lái)提高高強(qiáng)度中空纖維膜的內(nèi)層、纖 維絲與外涂布層之間具有強(qiáng)界面結(jié)合力,并通過(guò)溶液相轉(zhuǎn)化法制備強(qiáng)界面結(jié)合力的纖維增 強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,該膜具有高力學(xué)強(qiáng)度和大通量、高截留率、親水性、抗污染等優(yōu)異性能, 可應(yīng)用于工業(yè)和市政污水的處理、飲用水凈化、中水回用、食品行業(yè)、電子用高純水、生物醫(yī) 用等許多領(lǐng)域。以上所記載,僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施例,任何熟悉本項(xiàng)技藝者運(yùn)用本創(chuàng) 作所做的修飾、變化,皆屬本創(chuàng)作主張的專(zhuān)利范圍,而不限于實(shí)施例所揭示者。
權(quán)利要求一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,其特征在于由內(nèi)層膜、復(fù)合涂布層和至少一條纖維束組成,纖維束緊貼于內(nèi)層膜上并均勻分布于其表面,復(fù)合涂布層粘設(shè)于內(nèi)層膜及纖維束的外周并復(fù)合為管狀膜體,其中內(nèi)層膜與復(fù)合涂布層的厚度之比為12~81。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,其特征在于所述的內(nèi)層 膜與復(fù)合涂布層的厚度之比為1 廣5 :1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,其特征在于所述的管狀 膜體外徑為0. 5 3mm,壁厚為0. 06 1. 2 mm,孔隙率為50 9< 0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,其特征在于所述的膜分 離孔徑為0. 005、. 5微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,其特征在于所述纖維絲 增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜的外表面孔徑遠(yuǎn)小于內(nèi)表面孔徑,為不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜,由內(nèi)層膜、復(fù)合涂布層和至少一條纖維束組成,纖維束緊貼于內(nèi)層膜上并均勻分布于其表面,復(fù)合涂布層粘設(shè)于內(nèi)層膜及纖維束的外周并復(fù)合為管狀膜體,其中內(nèi)層膜與復(fù)合涂布層的厚度之比為1∶2~8∶1。所述纖維絲增強(qiáng)復(fù)合中空纖維膜的外表面孔徑遠(yuǎn)小于內(nèi)表面孔徑,為不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。本復(fù)合纖維膜主要通過(guò)對(duì)纖維絲的表面處理來(lái)提高高強(qiáng)度中空纖維膜的內(nèi)層、纖維絲與外涂布層之間具有強(qiáng)界面結(jié)合力,具有高力學(xué)強(qiáng)度和大通量、高截留率、親水性、抗污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D69/12GK201755453SQ20102023620
公開(kāi)日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者張燕玲, 曾沿鴻, 江良涌, 王俊川, 黃德昌 申請(qǐng)人:廈門(mén)綠邦膜技術(shù)有限公司