本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)制備磺化聚砜復(fù)合納濾膜的方法及其設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著社會各界對水環(huán)境問題的重視程度日益提高和人們對水質(zhì)要求的提高，常規(guī)處理工藝已無法滿足安全飲用水供給的需要。膜分離技術(shù)作為一種高效分離技術(shù)，由于其不涉及相變、無二次污染以及易于自動化操作等明顯優(yōu)點，近年來普遍應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。其中復(fù)合納濾膜由于其較低的壓力和較大的通量，在苦咸水、海水等領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢。

涂覆法是目前使用的最多也是最有效的制備復(fù)合納濾膜的方法。涂覆法制備復(fù)合膜的一般步驟為：第一步先制備微孔基膜，第二步將高聚物涂膜液涂刮或浸漬到基膜表面上后，第三步陰干或加熱使其固化交聯(lián)?，F(xiàn)有涂覆法制備復(fù)合膜技術(shù)中，為達到微孔基膜性能以及表面潔凈且干燥的技術(shù)要求，在進行第二步之前需對微孔基膜進行預(yù)處理。預(yù)處理包括基膜浸泡保孔劑溶液，然后陰干或烘干，確保基膜表面潔凈且干燥。在生產(chǎn)過程中，第一步制備微孔基膜，第二步對基膜進行干燥預(yù)處理，第三步在基膜表面涂覆一層涂膜液并進行成膜處理。對基膜進行預(yù)處理無疑增加了一個工藝步驟，降低了生產(chǎn)效率，甚至增加生產(chǎn)控制風(fēng)險。

發(fā)明(cn104524993a)公開了一種磺化聚砜復(fù)合納濾膜的制備方法，其中底膜凝膠成型后采用自然風(fēng)干24h的方式進行干燥預(yù)處理，然后在底膜表面涂覆磺化聚砜超薄皮層，然而這種制備方法特別是干燥預(yù)處理方法不適合進行連續(xù)化生產(chǎn)。發(fā)明(cn102698609b)公開了一種半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置及其復(fù)合膜制備工藝，側(cè)重于控制擠出嘴中液體的流動狀態(tài)實現(xiàn)區(qū)域選擇性涂膜，同樣未實現(xiàn)連續(xù)制備復(fù)合膜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種連續(xù)制備磺化聚砜復(fù)合納濾膜的方法及其設(shè)備，旨在簡化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，控制降低生產(chǎn)風(fēng)險，實現(xiàn)連續(xù)化批量生產(chǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體為：

一種連續(xù)制備磺化聚砜復(fù)合納濾膜的方法及其設(shè)備，將生產(chǎn)工藝中三步簡化為一步，即制備微孔基膜、基膜預(yù)處理和涂覆成膜簡化為一步工藝。

一種連續(xù)制備磺化聚砜復(fù)合納濾膜的方法：

1)微孔基膜的制備：在支撐材料上涂覆一層聚合物鑄膜液，在凝膠浴環(huán)境下凝固成型。

2)基膜干燥預(yù)處理：將步驟1)凝固成型的微孔基膜在保孔劑溶液中浸漬一段時間后進入第1烘箱進行烘干處理，得到干燥潔凈的微孔基膜。

3)涂覆磺化聚砜溶液并實施成膜處理：將步驟2)干燥潔凈的微孔基膜以輥式浸漬涂覆的方式在磺化聚砜溶液中浸漬一段時間，然后進入第2烘箱進行成膜處理得到磺化聚砜復(fù)合納濾膜。

所述無紡布的材料包括但不限于聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯或聚乙烯或其混合物；

所述無紡布厚度在80μm至120μm之間，單位面積重量在50g/m2至100g/m2之間，透氣系數(shù)0ml/cm2/s至50ml/cm2/s之間。

所述微孔基膜聚合物鑄膜液由聚合物、溶劑、非溶劑添加劑配制而成，其中聚合物在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-40％，溶劑的在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-85％，非溶劑添加劑在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-25％；

所述的聚合物包括：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚酰胺或其中兩種或兩種以上的混合物；

所述的溶劑包括：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n,n-二甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜等或其中兩種或兩種以上的混合物；

所述的非溶劑添加劑，包括：甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、氯化鋰、高氯酸鋰等或其中兩種或兩種以上的混合物；

所述凝膠浴組成為去離子水和溶劑混合物，其中溶劑比例為0-30％，所述的溶劑包括：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n,n-二甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜等或其中兩種或兩種以上的混合物。

所述基膜預(yù)處理所用保孔劑溶液組成為去離子水和?？讋?，其中?？讋┍壤秊?-50％，所述的?？讋┌ǎ罕?、丙三醇、聚乙二醇、氯化鈣、樟腦磺酸鈉等或其中兩種或兩種以上的混合物。

所述磺化聚砜溶液由磺化聚砜、非溶劑添加劑和溶劑配制而成，其中磺化聚砜在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-30％，溶劑的在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50-100％，非溶劑添加劑在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-20％；

所述磺化聚砜的磺化度在0-80％％之間；進一步的，所述溶劑包括：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n,n-二甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、水、乙醇、異丙醇、乙二醇單甲醚、二甘醇甲醚、二甘醇二甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙酮、四氫呋喃、二氯甲烷等或其中兩種或兩種以上的混合物；

所述非溶劑添加劑包括：氯化鋰、高氯酸鋰、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、甲苯、苯酚、三乙胺等或其中兩種或兩種以上的混合物。

一種連續(xù)制備磺化聚砜復(fù)合納濾膜的設(shè)備：

其設(shè)備包括支撐體放卷轉(zhuǎn)鼓、鑄膜機構(gòu)、鑄膜凝膠槽、基膜預(yù)處理槽、第一烘箱、磺化聚砜溶液浸漬槽、第二烘箱、收卷轉(zhuǎn)鼓。

所述鑄膜機構(gòu)設(shè)置在所述支撐體放卷轉(zhuǎn)鼓上部出口處，所述鑄膜凝膠槽設(shè)置在所述支撐體放卷轉(zhuǎn)鼓下部；

支撐材料經(jīng)支撐體放卷轉(zhuǎn)鼓傳送后在所述鑄膜機構(gòu)處涂抹聚合物鑄膜液后進入所述鑄膜凝膠槽；

支撐材料表面形成聚合物層后被導(dǎo)入所述基膜預(yù)處理槽；

所述基膜預(yù)處理后被導(dǎo)入第一烘箱進行烘干處理；

干燥后的基膜進入所述磺化聚砜溶液浸漬槽實施浸漬涂覆；

基膜涂覆一層磺化聚砜溶液后進入所述第二烘箱實施烘干熱處理；

烘干后在所述收卷轉(zhuǎn)鼓收集磺化聚砜復(fù)合納濾膜。

所述鑄膜機構(gòu)包括盛裝聚合物鑄膜液的料槽和將聚合物鑄膜液在支撐體表面鋪展的涂布頭或刮刀。

所述鑄膜凝膠槽包括凝膠槽、清洗槽和淬火槽。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

一種連續(xù)制備磺化聚砜復(fù)合納濾膜的方法，簡單易行，生產(chǎn)效率高，基膜預(yù)處理工藝采用烘干處理的方式得到干燥且潔凈的涂覆底膜，并且在烘干前實施基膜保孔處理，避免烘干過程導(dǎo)致基膜膜孔收縮而破壞基膜結(jié)構(gòu)。本方法微孔基膜制備中支撐材料的引入，可以增強復(fù)合膜的機械強度，以承受連續(xù)式涂布過程中的機械張力和高溫處理而保持平整度。

一種連續(xù)制備磺化聚砜復(fù)合納濾膜的設(shè)備，微孔基膜制備、基膜預(yù)處理和涂覆成膜一步工藝，省去了中間環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)控制風(fēng)險。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本發(fā)明。此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明涉及的磺化聚砜復(fù)合納濾膜連續(xù)制備設(shè)備流程示意圖。其中：

1為支撐體放卷轉(zhuǎn)鼓，用以將支撐體傳輸至系統(tǒng)中；

2為鑄膜機構(gòu)，用以涂覆聚合物鑄膜液；

3為鑄膜凝膠槽，用以凝膠聚合物鑄膜液，并實施清洗和定型處理；

4為基膜預(yù)處理槽，用以基膜?？最A(yù)處理；

5為第一烘箱，用以烘干預(yù)處理基膜；

6為磺化聚砜溶液浸漬槽，用以浸漬涂覆磺化聚砜溶液；

7為第二烘箱，用以磺化聚砜復(fù)合納濾膜烘干熱處理；

8為收卷轉(zhuǎn)鼓，用以收集磺化聚砜復(fù)合納濾膜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細(xì)的說明。

實施例1：

如圖1所示，連續(xù)制備工藝：支撐材料經(jīng)支撐體放卷轉(zhuǎn)鼓1被傳遞到鑄膜機構(gòu)2；支撐材料表面涂覆一層聚合物鑄膜液，浸入鑄膜凝膠槽3的凝膠浴形成聚合物層，并經(jīng)清洗和淬火處理得到微孔基膜；隨后微孔基膜被導(dǎo)入基膜預(yù)處理槽4實施基膜?？最A(yù)處理；后經(jīng)過第一烘箱5烘干形成干燥且潔凈的基膜；干燥后的基膜隨后被輸送到磺化聚砜溶液浸漬槽6，在干燥基膜表面涂覆一層磺化聚砜溶液；隨后進入第二烘箱7實施烘干熱處理，在基膜表面形成一層致密的磺化聚砜復(fù)合層；最后由收卷轉(zhuǎn)鼓8收集磺化聚砜復(fù)合納濾膜。

所述支撐材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯無紡布，厚度為95μm，單位面積重量為74g/m2，透氣系數(shù)為2.1ml/cm2/s。所述微孔基膜聚合物鑄膜液組成為22.5％聚砜，5％聚乙烯吡咯烷酮，72.5％二甲基甲酰胺。所述凝膠浴組成為10％二甲基甲酰胺和90％離子水。所述基膜預(yù)處理所用保孔劑溶液組成為30％丙三醇和70％去離子水。所述磺化聚砜溶液由5％磺化聚砜(磺化度40％)、8％乙二醇和87％乙二醇單甲醚配制而成。

壓力為0.41mpa，料液溫度為25℃，所述磺化聚砜復(fù)合納濾膜的純水通量為87lmh，對250mg/l的硫酸鈉截留率為87.1％，對250mg/l的氯化鈉截留率為42.9％，對peg1000(相對分子量為1000)的截留率為94.5％。

實施例2：

磺化聚砜復(fù)合納濾膜的連續(xù)制備工藝同實施例1。

所述支撐材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯共混無紡布，厚度為85μm，單位面積重量為58g/m2，透氣系數(shù)為4.7ml/cm2/s。所述微孔基膜聚合物鑄膜液組成為24.5％聚醚砜，10％聚乙二醇6000，65.5％二甲基乙酰胺。所述凝膠浴組成為16％二甲基乙酰胺和84％離子水。所述基膜預(yù)處理所用?？讋┤芤航M成為25％丙二醇和75％去離子水。所述磺化聚砜溶液由8％磺化聚砜(磺化度60％)、15％丙三醇和79％二甘醇二甲醚配制而成。

壓力為0.41mpa，料液溫度為25℃，所述磺化聚砜復(fù)合納濾膜的純水通量為102lmh，對250mg/l的硫酸鈉截留率為82.1％，對250mg/l的氯化鈉截留率為36.9％，對peg2000(相對分子量為2000)的截留率為91.2％。

實施例3：

磺化聚砜復(fù)合納濾膜的連續(xù)制備工藝同實施例1。

所述支撐材料為聚丙烯無紡布，厚度為120μm，單位面積重量為80g/m2，透氣系數(shù)為13.3ml/cm2/s。所述微孔基膜聚合物鑄膜液組成為22％聚氯乙烯，4％聚乙烯吡咯烷酮，6％聚乙二醇2000，68％n,n-二甲基吡咯烷酮。所述凝膠浴組成為離子水。所述基膜預(yù)處理所用?？讋┤芤航M成為15％丙二醇，3％樟腦磺酸和72％去離子水。所述磺化聚砜溶液由15％磺化聚砜(磺化度25％)、1％氯化鋰和84％四氫呋喃配制而成。

壓力為0.41mpa，料液溫度為25℃，所述磺化聚砜復(fù)合納濾膜的純水通量為64lmh，對250mg/l的硫酸鈉截留率為89.7％，對250mg/l的氯化鈉截留率為50.3％，對peg1000(相對分子量為1000)的截留率為96.9％。

實施例4：

磺化聚砜復(fù)合納濾膜的連續(xù)制備工藝同實施例1。

所述支撐材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯無紡布，厚度為100μm，單位面積重量為85g/m2，透氣系數(shù)為3.3ml/cm2/s。所述微孔基膜聚合物鑄膜液組成為20％聚砜，8％磺化聚醚砜，4％聚乙烯吡咯烷酮，68％二甲基甲酰胺。所述凝膠浴組成為25％二甲基甲酰胺和75％離子水。所述基膜預(yù)處理所用保孔劑溶液組成為25％丙三醇和75％去離子水。所述磺化聚砜溶液由6％磺化聚砜(磺化度40％)、20％丙三醇和74％乙二醇單甲醚配制而成。

壓力為0.41mpa，料液溫度為25℃，所述磺化聚砜復(fù)合納濾膜的純水通量為57lmh，對250mg/l的硫酸鈉截留率為92.5％，對250mg/l的氯化鈉截留率為58.8％，對peg600(相對分子量為600)的截留率為87.4％。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本申請所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本申請型的保護范圍之中。