專利名稱：中空纖維膜的制備方法以及制備設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中空纖維膜的制備方法，以及一種中空纖維膜的制備設(shè)備。該方法適用于濕法或干—濕法中空纖維膜紡絲以及熔融法紡絲。
背景技術(shù)：
圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的中空纖維膜的一種干—濕法紡絲制備方法，料液從紡絲原液釜和紡絲芯液罐中同時(shí)注入到紡絲噴頭中，經(jīng)紡絲噴頭紡絲制膜，制得的膜經(jīng)凝固浴槽1進(jìn)行固化處理，獲得中空纖維膜3，中空纖維膜被傳導(dǎo)到繞絲槽2中的繞絲機(jī)4處，繞成卷。
在上述中空纖維膜的制備方法中，制得的膜經(jīng)過(guò)凝固浴槽1后，獲得的是初生的中空纖維膜，為了除去初生中空纖維膜中殘留的溶劑和添加劑，需要連續(xù)多級(jí)洗提槽或?qū)⒅锌绽w維膜長(zhǎng)時(shí)間浸泡在洗提液體中，生產(chǎn)效率低。
而且現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)膜的處理是間斷的，要經(jīng)過(guò)彼此不相連的工藝流程。根據(jù)上述方法紡制出中空纖維膜，然后將中空纖維膜束再浸在特定組成的溶液中進(jìn)行二次處理，如浸沒(méi)在水中或酸液、堿液中，以除去初生中空纖維膜中的添加劑；如果中空纖維膜要進(jìn)一步進(jìn)行膜組件成型澆鑄，則還需浸沒(méi)在甘油、表面活性劑等中進(jìn)行處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一次性成形中空纖維膜的制備方法，在該方法中可以快速高效、完全地脫除初生中空纖維膜中殘留的溶劑和添加劑，并且可以連續(xù)地生產(chǎn)中空纖維膜，從而提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)穩(wěn)定性。該方法可用于制備反滲透(RO)中空纖維膜、納濾(NF)中空纖維膜、微濾(MF)中空纖維膜和超濾(UF)中空纖維膜等。
本發(fā)明提供的一次性成形中空纖維膜的制備方法主要的步驟，包括a.紡絲制膜；b.在凝固浴槽中固化紡絲制得的膜，生成初生的中空纖維膜；c.初生的中空纖維膜經(jīng)過(guò)超聲波清洗槽，進(jìn)一步除去其中的溶劑和添加劑，從而完全固化中空纖維膜；
d.繞絲成卷；這樣就一次性成形了中空纖維膜。
其中中空纖維膜經(jīng)過(guò)超聲波清洗槽后，還可以經(jīng)過(guò)超聲波處理槽，在超聲波處理槽中用甘油和/或表面活性劑水溶液處理中空纖維膜。
本發(fā)明還提供一種一次性成形中空纖維膜的制備設(shè)備，包括a.凝固浴槽；b.超聲波清洗槽；c.繞絲槽。
其中在超聲波清洗槽后繞絲槽前，還可以進(jìn)一步包括超聲波處理槽。
發(fā)明效果1、本發(fā)明的方法中使用了超聲波清洗槽，其中通過(guò)增加超聲波裝置來(lái)提高中空纖維膜洗提效果，使中空纖維膜快速、完全地固化成膜，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，并且生產(chǎn)質(zhì)量容易控制；2、本發(fā)明的方法中還可以使用超聲波處理槽，在已成形的中空纖維膜中強(qiáng)化浸入甘油、表面活性劑，與常規(guī)間斷浸泡相比，在超聲波處理槽中能快速、均勻地浸泡，浸泡效果可靠。
于是，根據(jù)本發(fā)明的方法，可以快速高效、完全地脫除初生中空纖維膜中殘留的溶劑和添加劑，并且可以連續(xù)地生產(chǎn)中空纖維膜，從而提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)穩(wěn)定性。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用的干濕法紡絲制中空纖維膜的流程圖；圖2為本發(fā)明一次成形中空纖維膜的制備方法的流程圖；圖3為實(shí)施例1所說(shuō)明的一次成形中空纖維膜的制備方法的流程圖；圖4為實(shí)施例2所說(shuō)明的一次成形中空纖維膜的制備方法的流程圖；圖5為實(shí)施例3所說(shuō)明的熔融法一次成形中空纖維膜的制備方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖2為本發(fā)明一次成形中空纖維膜的制備方法的流程圖。
本發(fā)明的方法工藝流程可概括為紡絲原液罐+紡絲芯液罐□凝固浴槽1□超聲波清洗槽5□超聲波處理槽6□繞絲機(jī)。
上述各部件的作用為
凝固浴槽對(duì)紡制出的膜進(jìn)行初步凝固化，形成初生中空纖維膜；超聲波清洗槽對(duì)初生中空纖維膜進(jìn)行完全固化處理，洗提除去中空纖維膜中的溶劑和添加劑，其中通過(guò)增加超聲波裝置來(lái)提高中空纖維膜洗提效果；超聲波裝置由超聲波振子組成，超聲波振子均勻分布在超聲波清洗水槽的兩側(cè)或單側(cè)或底部；為了提高清洗效果和降低能耗，超聲波水槽最好寬為10-200mm，深度為20-200mm，根據(jù)選用的超聲波振子功率與個(gè)數(shù)，以及實(shí)際清洗效果，超聲波水槽長(zhǎng)度為500-4000mm。
在紡絲過(guò)程中，為了提高清洗效果，可以不斷地向超聲波清洗水槽中補(bǔ)入新水，新水在靠近中空纖維膜出水槽處注入到超聲波清洗水槽中，在靠近中空纖維膜入水槽處，通過(guò)溢流排出方式來(lái)保持超聲波清洗水槽的液位。
經(jīng)過(guò)凝固浴槽和超聲波清洗槽，中空纖維膜已經(jīng)脫除了溶劑和添加劑，被完全固化，這樣就一次性成形了中空纖維膜。如果中空纖維膜要進(jìn)一步進(jìn)行膜組件成型澆鑄，則中空纖維膜還需要經(jīng)過(guò)超聲波處理槽，浸沒(méi)在甘油、表面活性劑等中進(jìn)行處理。
超聲波處理槽用甘油、表面活性劑或其混合的水溶液等，對(duì)中空纖維膜進(jìn)行處理，其中通過(guò)增加超聲波裝置來(lái)提高處理效果；超聲波裝置由超聲波振子組成，超聲波振子均勻分布在超聲波處理槽的兩側(cè)或單側(cè)或底部。
為了提高浸泡效果和降低能耗，超聲波處理槽最好寬為10-200mm，深度為20-200mm，根據(jù)選用的超聲波振子功率與個(gè)數(shù)，以及實(shí)際浸泡效果，超聲波水槽長(zhǎng)度為500-4000mm。
在紡絲過(guò)程中，為了提高處理效果，可以不斷地向超聲波處理槽中補(bǔ)入新的預(yù)定濃度的甘油和/或表面活性劑水溶液，新的溶液在靠近中空纖維膜出槽處注入，在靠近中空纖維膜入槽處通過(guò)溢流排出方式來(lái)保持超聲波處理槽的液位。對(duì)流出的甘油和/或表面活性劑溶液進(jìn)行回收處理。
紡絲原液為現(xiàn)有技術(shù)中制備中空纖維膜的聚合物的溶液，可以選自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、它們的改性聚合物、它們的共聚物或以上各種聚合物的兩種或多種的混合物的溶液。
紡絲芯液為現(xiàn)有技術(shù)中用于制備中空纖維膜的紡絲芯液，如水、壓縮空氣、煤油等。
凝固浴槽和超聲波清洗槽中的液體為常用的凝固紡絲物的液體，依據(jù)紡絲工藝的不同洗提要求，可以是水、酸溶液、堿溶液、有機(jī)溶劑等。
超聲波處理槽中通常為甘油和/或表面活性劑水溶液，表面活性劑可以為常用的離子型或非離子型表面活性劑。
依據(jù)紡絲工藝的不同要求，其中超聲波清洗槽的溫度為2～150℃，中空纖維膜在超聲波清洗槽中的停留時(shí)間為1～120秒；超聲波處理槽中甘油的濃度可以是20～80wt％，表面活性劑的濃度可以是0.01～10wt％，超聲波處理槽的溫度為2～150℃，中空纖維膜在其中的停留時(shí)間為1～120秒。
以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，其并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1如圖3所示，紡絲原液為PVDF溶液(Solef PVDF 1015 22wt％、聚乙二醇6000 10wt％、二甲基乙酰胺68wt％)，凝固浴槽和超聲波清洗槽中為水，在超聲波清洗槽中的時(shí)間為10秒，不斷地向超聲波清洗水槽中補(bǔ)入新水，補(bǔ)水口在靠近中空纖維膜出水槽處，排水口在靠近中空纖維膜入水槽處，通過(guò)溢流方式排出水。在上繞絲機(jī)前，中空纖維膜即已完全固化，并且已將其中的制膜添加劑完全洗出。紡出的中空纖維膜從繞絲機(jī)上卸下后，浸入到30wt％甘油水溶液中，浸泡12小時(shí)后，取出干燥，澆鑄成中空纖維膜組件。
比較例1未經(jīng)超聲波清洗槽處理，其余紡絲條件同實(shí)施例1，紡出的中空纖維膜從繞絲機(jī)上卸下后，在浸絲槽中浸泡6小時(shí)后更換洗滌水，再浸泡洗滌6小時(shí)后，中空纖維膜被完全固化，并且制膜添加劑已被完全洗出。浸入到30wt％甘油水溶液中，浸泡12小時(shí)后，取出干燥，澆鑄成中空纖維膜組件。
實(shí)施例2如圖4所示，紡絲原液為PVDF溶液(Solef PVDF 1015 22wt％、聚乙二醇6000 10wt％、二甲基乙酰胺68wt％)，凝固浴槽和超聲波清洗槽中為水，不斷向超聲波清洗水槽中補(bǔ)入新水，補(bǔ)水口在靠近中空纖維膜出水槽處，排水口在靠近中空纖維膜入水槽處，通過(guò)溢流方式排出水；然后中空纖維膜再進(jìn)入超聲波甘油處理槽，在超聲波處理槽中的時(shí)間為15秒，不斷向超聲波甘油處理槽中補(bǔ)入新的甘油水溶液，補(bǔ)入口在靠近中空纖維膜出槽處，排出口在靠近中空纖維膜入槽處，通過(guò)溢流方式排出甘油水溶液，收集排出的甘油水溶液，回收再用；在上繞絲輪前，中空纖維膜已被完全固化，已將其中的制膜添加劑完全洗出，并已經(jīng)用甘油處理完畢，將中空纖維膜自繞絲輪上切下后，即可晾干或烘干，送至下一步澆鑄工序進(jìn)行膜組件澆鑄。
實(shí)施例3如圖5所示，將紡絲組成物(Solef PVDF 1015 56wt％、α-Al2O32～5μm粒度44wt％)，用雙螺桿擠出紡絲機(jī)在280℃下擠出紡絲，經(jīng)過(guò)空氣冷凝槽后進(jìn)入超聲波清洗槽(組成物為10wt％氫氧化鈉水溶液)，在超聲波清洗槽中的時(shí)間為10秒，不斷向超聲波清洗水槽中補(bǔ)入新的10wt％氫氧化鈉水溶液，補(bǔ)水口在靠近中空纖維膜出水槽處，排水口在靠近中空纖維膜入水槽處，通過(guò)溢流方式排出水；然后中空纖維膜再進(jìn)入超聲波甘油處理槽，在超聲波處理槽中的時(shí)間為25秒，不斷向超聲波甘油處理槽中補(bǔ)入新的(40wt％甘油+1wt％土溫20)水溶液，補(bǔ)入口在靠近中空纖維膜出槽處，排出口在靠近中空纖維膜入槽處，通過(guò)溢流方式排出甘油水溶液，收集排出的甘油水溶液，回收再用；在上繞絲輪前，已將中空纖維膜中的制膜添加劑完全洗出，并已經(jīng)用甘油處理完畢，將中空纖維膜自繞絲輪上切下后，即可晾干或烘干，送至下一步澆鑄工序進(jìn)行膜組件澆鑄。
權(quán)利要求
1.一種一次性成形中空纖維膜的制備方法，其步驟包括a.紡絲制膜；b.在凝固浴槽中固化紡絲制得的膜，生成初生的中空纖維膜；c.初生的中空纖維膜經(jīng)過(guò)超聲波清洗槽，進(jìn)一步除去其中的溶劑和添加劑，從而完全固化中空纖維膜；d.繞絲成卷；這樣就一次性成形了中空纖維膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于超聲波清洗槽中為水、酸溶液、堿溶液或有機(jī)溶劑，凝固浴槽中為空氣、水、酸溶液、堿溶液或有機(jī)溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于；中空纖維膜經(jīng)過(guò)超聲波清洗槽后，還經(jīng)過(guò)超聲波處理槽，在超聲波處理槽中用甘油和/或表面活性劑處理中空纖維膜。
4.一種一次性成形中空纖維膜的制備設(shè)備，包括a.凝固浴槽；b.超聲波清洗槽；c.繞絲槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的的制備設(shè)備，其特征在于凝固浴槽用于固化紡絲制得的膜，生成初生的中空纖維膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的的制備設(shè)備，其特征在于超聲波清洗槽用于進(jìn)一步除去其中的溶劑和添加劑，從而完全固化中空纖維膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備設(shè)備，其特征在于超聲波清洗槽有補(bǔ)水口和排水口，補(bǔ)水口在靠近中空纖維膜出水槽處，排水口在靠近中空纖維膜入水槽處，通過(guò)溢流方式排出水，用于不斷地向超聲波清洗水槽中補(bǔ)入新水。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備設(shè)備，其特征在于在超聲波清洗槽后繞絲槽前，包括超聲波處理槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備設(shè)備，其特征在于在超聲波處理槽中用甘油和/或表面活性劑處理中空纖維膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于超聲波處理槽有補(bǔ)入口和排出口，補(bǔ)入口在靠近中空纖維膜出槽處，排出口在靠近中空纖維膜入槽處，通過(guò)溢流方式排出甘油水溶液，收集排出的甘油水溶液，回收再用，從而不斷地向超聲波甘油處理槽中補(bǔ)入新的甘油水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種一次性成形中空纖維膜的制備方法，其步驟包括a.紡絲制膜；b.在凝固浴槽中固化紡絲制得的膜，生成初生的中空纖維膜；c.初生的中空纖維膜經(jīng)過(guò)超聲波清洗槽，進(jìn)一步除去其中的溶劑和添加劑，從而完全固化中空纖維膜；d.繞絲成卷。本發(fā)明還涉及一種一次性成形中空纖維膜的制備設(shè)備，包括a.凝固浴槽；b.超聲波清洗槽；c.繞絲槽。
文檔編號(hào)D01D10/06GK1552960SQ03129988
公開(kāi)日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者呂曉龍 申請(qǐng)人:天津膜天膜工程技術(shù)有限公司