專利名稱:帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜,屬于中空纖維膜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
中空纖維膜是現(xiàn)代膜技術(shù)應(yīng)用中一種重要的膜形式,它具有裝填密度高,體積小,處理效率高和生產(chǎn)工藝簡單等特點(diǎn),在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理、生活污水回用等多方面。中空纖維膜通常為自支撐膜,該膜的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是多孔結(jié)構(gòu),它的力學(xué)強(qiáng)度不高,在運(yùn)行過程中,很容易出現(xiàn)斷絲的問題。為了提高中空纖維膜的強(qiáng)度,許多高校和科學(xué)院所都在開展高強(qiáng)度中空纖維膜的研究,采用NIPS法制備中空纖維膜時(shí),可通過調(diào)節(jié)膜材料和制備工藝或者在制備中加入納米氧化物,在一定程度上可提高中空纖維膜的強(qiáng)度,但是,提高的效果不明顯。采用TIPS法制備中空纖維膜,在一定程度上也可提高中空纖維膜的強(qiáng)度,但是,該方法成本高,耗能大,制備出的中空纖維膜的抗污染性不好。此外,中空纖維膜用于水處理常用的一種工藝為MBR,該技術(shù)是將生化處理的水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間進(jìn)行獨(dú)立控制,增加了處理工藝的靈活性。然而,在MBR處理過程中,需要高強(qiáng)度和大量地曝氣將停留在膜絲表面中的污泥不停地抖掉,以防止造成膜的污染。在該過程中,一方面對(duì)膜的強(qiáng)度要求較高,另一方面導(dǎo)致運(yùn)行成本很高。中空纖維膜用于水處理的另一種工藝是先將污水進(jìn)行生化處理,然后采用自然沉降的方式進(jìn)行泥水分離,然后進(jìn)入浸沒式的超濾系統(tǒng)中。在這種水處理工藝中,采用自然沉降的方式存在停留時(shí)間長、占地面積大、處理量小和小顆粒物沉降不完全等問題。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型提供一種帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜。帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜,包括支撐管、微細(xì)纖維;帶有絮狀纖維的長絲編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管;帶有支撐管的中空纖維膜表面附有一層微細(xì)纖維?!N帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜的制備方法,包括以下步驟:步驟(I)使用帶有絮狀纖維的長絲通過編織機(jī)、鉤編機(jī)或者鉤針機(jī)編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管;步驟(2)在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管內(nèi)放入一球體,該球體的外徑要大于網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)的孔眼;步驟(3)將放有球體的支撐管穿過帶有孔眼的錐方形料腔的孔眼,使帶有球體的支撐管留在錐方形料腔內(nèi)部;步驟⑷將聚合物、溶劑和成孔劑按以下重量比混合,聚合物10-25,溶劑50-70,成孔劑5-15,將該混合物進(jìn)行攪拌和加熱溶解均勻制得鑄膜液,然后將鑄膜液倒入錐方形料腔內(nèi)部;步驟(5)帶有球體的支撐管被鑄膜液完全浸潤后,通過收絲輪的拉力拉動(dòng)支撐管,在該過程中,由于球體加支撐管的外徑大于孔眼的內(nèi)徑,所以球體被停留在孔眼上,支撐管帶有一層鑄膜液,部分鑄膜液將進(jìn)入支撐管的內(nèi)部,然后進(jìn)入凝固浴中;步驟¢)當(dāng)帶有鑄膜液的支撐管進(jìn)入凝固浴后,隨之支撐管上的鑄膜液中的溶劑和成孔劑進(jìn)入凝固浴,鑄膜液中的聚合物由于發(fā)生相轉(zhuǎn)移而成為帶有支撐管的中空纖維膜,而由于該支撐管上具有較多的微細(xì)纖維不被鑄膜液覆蓋,使得帶有支撐管的中空纖維膜表面附有一層微細(xì)纖維。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜一方面通過該中空纖維膜中網(wǎng)狀的支撐管來提高中空纖維膜的強(qiáng)度,防止在高曝氣的運(yùn)行過程中發(fā)生斷裂;另一方面通過該中空纖維膜中的絮狀纖維來實(shí)現(xiàn)泥水分離,其過程如下,在膜池中微生物所需氧氣的曝氣量下,通過水壓和滲透壓的作用,使其在帶絮狀纖維的管狀增強(qiáng)體的表面或者膜層表面的絮狀纖維形成一定厚度的濾餅層,活性污泥通過該濾餅層后實(shí)現(xiàn)泥水分離,從而可得到較好的水質(zhì),然后再進(jìn)入內(nèi)部的中空纖維膜進(jìn)行過濾。當(dāng)過濾一段時(shí)間后,該泥餅層不再起到過濾的作用時(shí),通過膜池中的強(qiáng)曝氣將該泥餅層沖刷掉,如此反復(fù)運(yùn)行。因此,采用這種帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜用于水處理中,可以達(dá)到在運(yùn)行過程中不發(fā)生中空纖維膜斷絲的情況,還可以降低工藝的運(yùn)行成本,減少占地面積,提高膜池微生物的降解效率,減緩膜污染等多重作用。帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜用于水處理中,一方面通過該中空纖維膜中網(wǎng)狀的支撐管來提高中空纖維膜的強(qiáng)度,防止在高曝氣的運(yùn)行過程中發(fā)生斷裂;另一方面通過該中空纖維膜中的絮狀纖維來實(shí)現(xiàn)泥水分離,不僅可以達(dá)到在運(yùn)行過程中不發(fā)生斷絲的情況,還可以大幅度降低能耗,提高運(yùn)行通量,降低對(duì)中空纖維膜的污染。
圖1是本實(shí)用新型帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為圖1的剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型,但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例1:一種帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜,包括支撐管2、微細(xì)纖維3 ;帶有絮狀纖維的長絲編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管2 ;帶有支撐管2的中空纖維膜I表面附有一層微細(xì)纖維3。微細(xì)纖維3的長絲為粗細(xì)不同,旦數(shù)為20D-1000D的人造纖維和天然纖維;微細(xì)纖維3的長絲為直的和彎曲的絮狀纖維,微細(xì)纖維3的長度為l-10mm。實(shí)施例2:一種帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜的制備方法,包 括以下步驟:步驟(I)使用帶有絮狀纖維的長絲通過編織機(jī)、鉤編機(jī)或者鉤針機(jī)編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管;步驟(2)在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管內(nèi)放入一球體,該球體的外徑要大于網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)的孔眼;步驟(3)將放有球體的支撐管穿過帶有孔眼的錐方形料腔的孔眼,使帶有球體的支撐管留在錐方形料腔內(nèi)部;步驟⑷將聚合物、溶劑和成孔劑按以下重量比混合,聚合物聚偏氟乙烯樹脂2;聚合物聚氯乙烯17 ;溶劑二甲基甲酰胺 70;成孔劑聚乙烯吡咯烷酮7;成孔劑聚乙二 醇4;將該混合物進(jìn)行攪拌和加熱溶解均勻制得鑄膜液,然后將鑄膜液倒入錐方形料腔內(nèi)部;步驟(5)帶有球體的支撐管被鑄膜液完全浸潤后,通過收絲輪的拉力拉動(dòng)支撐管,在該過程中,由于球體加支撐管的外徑大于孔眼的內(nèi)徑,所以球體被停留在孔眼上,支撐管帶有一層鑄膜液,部分鑄膜液將進(jìn)入支撐管的內(nèi)部,然后進(jìn)入凝固浴中;步驟¢)當(dāng)帶有鑄膜液的支撐管進(jìn)入凝固浴后,隨之支撐管上的鑄膜液中的溶劑和成孔劑進(jìn)入凝固浴,鑄膜液中的聚合物由于發(fā)生相轉(zhuǎn)移而成為帶有支撐管的中空纖維膜,而由于該支撐管上具有較多的微細(xì)纖維不被鑄膜液覆蓋,使得帶有支撐管的中空纖維膜表面附有一層微細(xì)纖維。實(shí)施例3:一種帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜的制備方法,包括以下步驟:步驟(I)使用帶有絮狀纖維的長絲通過編織機(jī)、鉤編機(jī)或者鉤針機(jī)編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管;步驟(2)在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管內(nèi)放入一球體,該球體的外徑要大于網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)的孔眼;步驟(3)將放有球體的支撐管穿過帶有孔眼的錐方形料腔的孔眼,使帶有球體的支撐管留在錐方形料腔內(nèi)部;步驟(4)將聚合物、溶劑和成孔劑按以下重量比混合,聚合物聚偏氟乙烯樹脂17 ;聚合物聚醚砜3 ;溶劑二甲基甲酰胺69;成孔劑聚乙烯吡咯烷酮3;成孔劑聚乙二醇8;將該混合物進(jìn)行攪拌和加熱溶解均勻制得鑄膜液,然后將鑄膜液倒入錐方形料腔內(nèi)部;步驟(5)帶有球體的支撐管被鑄膜液完全浸潤后,通過收絲輪的拉力拉動(dòng)支撐管,在該過程中,由于球體加支撐管的外徑大于孔眼的內(nèi)徑,所以球體被停留在孔眼上,支撐管帶有一層鑄膜液,部分鑄膜液將進(jìn)入支撐管的內(nèi)部,然后進(jìn)入凝固浴中;步驟¢)當(dāng)帶有鑄膜液的支撐管進(jìn)入凝固浴后,隨之支撐管上的鑄膜液中的溶劑和成孔劑進(jìn)入凝固浴,鑄膜液中的聚合物由于發(fā)生相轉(zhuǎn)移而成為帶有支撐管的中空纖維膜,而由于該支撐管上具有較多的微細(xì)纖維不被鑄膜液覆蓋,使得帶有支撐管的中空纖維膜表面附有一層微細(xì)纖維。實(shí)施例4:一種帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜的制備方法,包括以下步驟:步驟(I)使用帶有絮狀纖維的長絲通過編織機(jī)、鉤編機(jī)或者鉤針機(jī)編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管;步驟(2)在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管內(nèi)放入一球體,該球體的外徑要大于網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)的孔眼;步驟(3)將放有球體的支撐管穿過帶有孔眼的錐方形料腔的孔眼,使帶有球體的支撐管留在錐方形料腔內(nèi)部;步驟(4)將聚合物、溶劑和成孔劑按以下重量比混合,聚合物聚偏氟乙烯樹脂 18 ;聚合物聚乙二醇7;溶劑二甲基甲酰胺60;成孔劑聚乙烯吡咯烷酮 8;成孔劑聚乙二醇7;將該混合物進(jìn)行攪拌和加熱溶解均勻制得鑄膜液,然后將鑄膜液倒入錐方形料腔內(nèi)部;步驟(5)帶有球體的支撐管被鑄膜液完全浸潤后,通過收絲輪的拉力拉動(dòng)支撐管,在該過程中,由于球體加支撐管的外徑大于孔眼的內(nèi)徑,所以球體被停留在孔眼上,支撐管帶有一層鑄膜液,部分鑄膜液將進(jìn)入支撐管的內(nèi)部,然后進(jìn)入凝固浴中;步驟¢)當(dāng)帶有鑄膜液的支撐管進(jìn)入凝固浴后,隨之支撐管上的鑄膜液中的溶劑和成孔劑進(jìn)入凝固浴,鑄膜液中的聚合物由于發(fā)生相轉(zhuǎn)移而成為帶有支撐管的中空纖維膜,而由于該支撐管上具有較多的微細(xì)纖維不被鑄膜液覆蓋,使得帶有支撐管的中空纖維膜表面附有一層微細(xì)纖維。實(shí)施例5:一種帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜的制備方法,包括以下步驟:步驟(I)使用帶有絮狀纖維的長絲通過編織機(jī)、鉤編機(jī)或者鉤針機(jī)編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管I ;步驟(2)在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管內(nèi)放入一球體,該球體的外徑要大于網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)的孔眼;步驟(3)將放有球體的支撐管I穿過帶有孔眼的錐方形料腔的孔眼,使帶有球體的支撐管留在錐方形料腔內(nèi)部;步驟(4)將聚合物、溶劑和成孔劑按以下重量比混合,聚合物聚偏氟乙烯樹脂20;溶劑二甲基甲酰胺70;成孔劑聚乙烯吡咯烷酮0.5;成孔劑聚乙二醇9.5;將該混合物進(jìn)行攪拌和加熱溶解均勻制得鑄膜液,然后將鑄膜液倒入錐方形料腔內(nèi)部;步驟(5)帶有球體的支撐管2被鑄膜液完全浸潤后,通過收絲輪的拉力拉動(dòng)支撐管2,在該過程中,由于球體加支撐管2的外徑大于孔眼的內(nèi)徑,所以球體被停留在孔眼上,支撐管2帶有一層鑄膜液,部分鑄膜液將進(jìn)入支撐管2的內(nèi)部,然后進(jìn)入凝固浴中;步驟¢)當(dāng)帶有鑄膜液的支撐管2進(jìn)入凝固浴后,隨之支撐管2上的鑄膜液中的溶劑和成孔劑進(jìn)入凝固浴,鑄膜液中的聚合物由于發(fā)生相轉(zhuǎn)移而成為帶有支撐管2的中空纖維膜,而由于該支撐管2上具有較多的微細(xì)纖維不被鑄膜液覆蓋,使得帶有支撐管2的中空纖維膜表面附有一層微細(xì)纖維3。微細(xì)纖維3為直的和彎曲的絮狀纖維,絮狀纖維的優(yōu)選長度為l-10mm。微細(xì)纖維3為粗細(xì)不同,且數(shù)為20D-1000D的人造纖維和天然纖維。帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜進(jìn)行了下述性能測定:I)使用半干法孔徑測定儀測定了所得到中空纖維膜的平均孔徑是0.1微米,內(nèi)徑為1.0毫米,外徑為2.2毫米。2)使用拉伸機(jī)測定的中 空纖維膜的強(qiáng)度是150N。3)使用通量測定儀在0.1MPa壓力下測定的所述中空纖維膜在25°C與I大氣壓下的純水通量是550L/m2.h。
權(quán)利要求1.一種帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜,包括支撐管、微細(xì)纖維;其特征在于,帶有絮狀纖維的長絲編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管;帶有支撐管的中空纖維膜表面附有一層微細(xì)纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜,其特征在于,微細(xì)纖維為20D-1000D的人造纖維和天然纖維;微細(xì)纖維的長絲為直的和彎曲的絮狀纖維,微細(xì)纖維的長度為1-1Omm0
專利摘要帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜,包括支撐管、微細(xì)纖維;帶有絮狀纖維的長絲編織成管狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的支撐管;帶有支撐管的中空纖維膜表面附有一層微細(xì)纖維。帶絮狀增強(qiáng)中空纖維膜用于水處理中,一方面通過該中空纖維膜中網(wǎng)狀的支撐管來提高中空纖維膜的強(qiáng)度,防止在高曝氣的運(yùn)行過程中發(fā)生斷裂;另一方面通過該中空纖維膜中的絮狀纖維來實(shí)現(xiàn)泥水分離,不僅可以達(dá)到在運(yùn)行過程中不發(fā)生斷絲的情況,還可以大幅度降低能耗,提高運(yùn)行通量,降低對(duì)中空纖維膜的污染。
文檔編號(hào)C02F1/44GK203043857SQ201220622359
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者李鎖定, 陳亦力, 代攀, 文劍平, 于東江 申請(qǐng)人:北京碧水源膜科技有限公司