一種復(fù)合反滲透膜制備的界面聚合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及反滲透膜制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種復(fù)合反滲透膜制備的界面聚 合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 反滲透技術(shù)原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜， 而將這些物質(zhì)和水分離開來(lái)。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解 鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。
[0003] 反滲透膜是實(shí)現(xiàn)反滲透的核心元件，是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性 的人工半透膜。一般用高分子材料制成，如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺 膜，表面微孔的直徑一般在0.5~1 Onm之間，透過性的大小與膜本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。有的 高分子材料對(duì)鹽的排斥性好，而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學(xué)結(jié)構(gòu)具有較多 親水基團(tuán)，因而水的透過速度相對(duì)較快。可見，對(duì)于比較優(yōu)異的反滲透膜產(chǎn)品時(shí)應(yīng)當(dāng)具有滲 透量和脫鹽率均較優(yōu)的特征。并且也隨著反滲透膜的特征不斷的優(yōu)化，其從傳統(tǒng)的化工等 領(lǐng)域逐步向食品領(lǐng)域開始引入應(yīng)用，但其主要是被利用在淡水制備中，水凈化過程中。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于要制備高性能的反滲透膜，均是在反滲透膜制備過程中，通過反 滲透膜的界面聚合反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)反滲透膜的性能改善的;而傳統(tǒng)的反滲透膜界面聚合反應(yīng)是 將反滲透膜支撐層置于界面反應(yīng)液中浸泡處理，使得多孔支撐層在界面聚合反應(yīng)液中發(fā)生 界面聚合反應(yīng)，達(dá)到改性反滲透膜表面的滲透量和脫鹽率的；而浸沒式的界面聚合由于隨 著界面聚合作用的時(shí)間延長(zhǎng)，其界面聚合液中的濃度不斷的發(fā)生變化，使得多孔支撐層在 的膜片在界面聚合反應(yīng)液中的濃度不均勻，使得反滲透膜的穩(wěn)定性較差，并且在高速下將 膜帶取出過程，導(dǎo)致界面聚合液被帶出，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高;低速取出，又影響生產(chǎn)速度，而 且還會(huì)導(dǎo)致后面的膜帶魚前面的膜帶所處的界面聚合液濃度不均勻，需要調(diào)整界面聚合液 的濃度，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種復(fù)合反滲透膜制 備的界面聚合裝置。
[0006] 具體是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種復(fù)合反滲透膜制備的界面聚合裝置，從膜的走向方向的進(jìn)入端依次設(shè)置有表 干裝置、下壓導(dǎo)輥、涂布底輥、涂布模頭、支撐導(dǎo)輥、風(fēng)刀、烘箱;其中膜穿過表干裝置，在表 干裝置的尾端設(shè)置下壓導(dǎo)輥，膜經(jīng)過下壓導(dǎo)輥的作用進(jìn)入涂布底輥的上表面，在涂布底輥 之后設(shè)置支撐導(dǎo)輥，支撐導(dǎo)輥將膜支撐向膜的走向傳送，在下壓導(dǎo)輥和支撐導(dǎo)輥之間設(shè)置 涂布模頭，涂布模頭位于膜的上表面，涂布模頭的頂端設(shè)置有油相料液罐;支撐導(dǎo)輥為多 個(gè)，并在膜的走向上的最后一個(gè)支撐導(dǎo)輥的上端設(shè)置有風(fēng)刀，風(fēng)刀與該最后一個(gè)支撐導(dǎo)輥 之間有能夠供膜穿過的縫隙，并且膜穿過該縫隙之后，進(jìn)入烘箱中。
[0008] 所述的涂布底輥為一個(gè)，涂布模頭可移動(dòng)變位。
[0009] 所述的涂布模頭，其移動(dòng)變位是在Pdijp2之間。
[0010] 所述的移動(dòng)變位，其Pi到P2之間轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為90°。
[0011] 所述的P1，其位于膜進(jìn)入涂布底輥與涂布底輥相接觸的點(diǎn);所述的P2,其位于膜走 出涂布底輥與涂布底輥相接觸的點(diǎn)。
[0012] 所述的涂布底輥為兩個(gè)，涂布模頭位于兩個(gè)涂布底輥之間。
[0013] 所述的涂布模頭位于兩個(gè)涂布底輥的中間。
[0014] -種復(fù)合反滲透膜制備的界面聚合方法，包括以下步驟：
[0015] (1)將含水相溶液的多孔支撐層在表干裝置中表干處理至多孔支撐層表面無(wú)肉眼 可見的水相液滴；
[0016] (2)將油相料液采用涂布模頭涂布于步驟(1)處理完的多孔支撐層上，再將其送入 托輥熟化區(qū)，熟化脫鹽層，控制熟化溫度為10-70 °C，熟化時(shí)間為5-300s，相對(duì)濕度為5-80%，得到含有脫鹽層膜；
[0017] (3)將步驟(2)含有脫鹽層膜送入烘箱中干燥處理，除去膜表面的油相料液，烘干 過程的溫度為10_70°C，時(shí)間為1.5-2.5min，即可。
[0018] 所述的表干溫度為5-70°C;所述的含水相溶液的多孔支撐層是含胺類單體溶液的 多孔支撐層；所述的胺類單體為環(huán)己二胺、哌嗪、乙二醇胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二 胺、乙醇胺、聚乙烯亞胺、三乙胺、苯胺、間苯二胺、對(duì)苯二胺、鄰苯二胺、對(duì)苯二甲氨和間苯 二甲胺中的至少一種，其在多孔支撐層中的含量為0.5~所述的多孔支撐層由無(wú)紡 布和涂覆其上的聚砜層、聚醚砜層、聚偏氟乙烯層和聚丙烯腈層中的至少一種組成;所述的 含水相溶液的多孔支撐層，其含水相溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-70%;所述的油相料液，其界面張 力為< 50mN/m;所述的油相料液由酰氯類活性單體和油相溶劑組成，其中酰氯類活性單體 為聯(lián)苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、苯甲酰氯、對(duì)苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、鄰苯二甲酰氯、 苯二磺酰氯、環(huán)戊烷二酰氯、環(huán)戊烷三酰氯、環(huán)己烷三酰氯、丁三酰氯、丁二酰氯、戊三酰氯、 戊二酰氯、己三酰氯、己二酰氯、環(huán)戊烷四酰氯、環(huán)己烷二酰氯、癸二酰氯、癸三酰氯、四氫呋 喃二酰氯、四氫呋喃四酰氯、環(huán)丙烷三酰氯、環(huán)丁烷二酰氯、環(huán)丁烷四酰氯、環(huán)己烷四酰氯中 的至少一種，并且在油相料液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05-2% ;油相溶劑為石腦油、礦物油、環(huán)丙 烷、環(huán)己烷、環(huán)丁烷、環(huán)戊烷、環(huán)庚烷、環(huán)辛烷、甲基環(huán)丙烷、乙基環(huán)丙烷、丙基環(huán)丙烷、丁基環(huán) 丙烷、甲基環(huán)丁烷、乙基環(huán)丁烷、丙基環(huán)丁烷、丁基環(huán)丁烷、1，2_二甲基環(huán)丁烷、1，2_二乙基 環(huán)丁烷、1、3_二甲基環(huán)丁烷、1-甲基2-乙基環(huán)丁烷、1，3_二丙基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷、乙基環(huán) 己烷、丙基環(huán)己烷、正丁基環(huán)己烷、異丁基環(huán)己烷、叔丁基環(huán)己烷、異丙基環(huán)己烷、1，2_二甲 基環(huán)己烷、IS0PAR-E、IS0PAR-L、IS0PAR-G、IS0PAR-H、IS0PAR-C、EXXS0L-D30、EXXS0L-D40、 EXXS0L-D60、EXXS0L-D80、EXXS0L-D60S、1，3二甲基環(huán)己烷、1，4-二甲基環(huán)己烷、1，2_ 二乙基 環(huán)己烷、1，3_二乙基環(huán)己烷、1，4_二乙基環(huán)己烷、1-甲基2-乙基環(huán)己烷、1-甲基3-乙基環(huán)己 烷、1-甲基4-乙基環(huán)己烷、叔丁基環(huán)庚烷、異丁基環(huán)庚烷、甲基環(huán)辛烷、乙基環(huán)辛烷、異丁基 環(huán)辛烷和叔丁基環(huán)辛烷中的至少一種。
[0019]所述的涂布，采用的是狹縫涂布，其中狹縫涂布過程中的涂布模頭與膜表面之間 的距離為5-1500um;所述的涂布，其涂布量為5-300g/m2，并且多孔支撐層運(yùn)行速度為0.5-100m/min;所述的涂布，其是將油相料液與多孔支撐層上的胺類單體進(jìn)行結(jié)合后，在膜表面 進(jìn)行界面反應(yīng)，其反應(yīng)溫度為5-35 °C。
[0020] 所述表干過程，其表干方式為采用風(fēng)刀表干、自然表干、對(duì)流烘箱表干、熱風(fēng)烘箱 表干、氣浮烘箱表干和氣溢烘箱表干中的至少一種或它們的組合。
[0021] 所述的涂布模頭與涂布底輥之間的狹縫的寬度以及內(nèi)部的流道結(jié)構(gòu)是根據(jù)所涂 布油相溶液的界面張力、粘度、涂層厚度和涂布溫度等設(shè)計(jì)。
[0022] 所述的熟化裝置是帶有托輥的室內(nèi)自然開放環(huán)境、氣浮烘箱和氣溢烘箱中的至少 一種。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)效果體現(xiàn)在：
[0024] 通過從膜走向的起始端依次設(shè)置有表干裝置、下壓導(dǎo)輥、涂布底輥、涂布模頭、支 撐導(dǎo)輥、風(fēng)刀、烘箱，并且結(jié)合涂布模頭與涂布底輥的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得膜經(jīng)過的縫隙為狹縫， 在結(jié)合膜經(jīng)過表干裝置、在下壓導(dǎo)輥的作用下，進(jìn)入涂布底輥與涂布模頭形成的狹縫之間， 再在支撐導(dǎo)輥的作用下，使得膜向膜的走向延伸，并經(jīng)過風(fēng)刀與支撐導(dǎo)輥之間形成的狹縫， 確保膜的厚度均一，進(jìn)入烘箱后進(jìn)行烘干出來(lái)，使得在反滲透膜多孔支撐層上建立了穩(wěn)定 可控的油水兩相薄層界面作用，使得酰氯單體與胺類單體在界面進(jìn)行穩(wěn)定高效的聚合反 應(yīng)，提高了反滲透膜的品質(zhì)，確保了反滲透膜的品質(zhì)穩(wěn)定，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)涂布反應(yīng)，提高了 生產(chǎn)效率，降低了成本。
[0025] 本實(shí)用新型的進(jìn)行涂布過程中，通過涂布底輥與涂布模頭的作用，將界面聚合反 應(yīng)液涂布于反滲透膜的多孔支撐層上，避免了反滲透膜帶在高速運(yùn)轉(zhuǎn)向前進(jìn)的過程中造成 界面聚合液浪費(fèi)的缺陷，降低了生產(chǎn)成本，而且還能夠確保涂布在多孔支撐層上的界面聚 合反應(yīng)液的濃度均一，提高了反滲透膜產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性，通過連續(xù)涂布處理，結(jié)合風(fēng)刀與 支撐導(dǎo)輥之間的狹縫，使得多孔支撐層上的界面聚合反應(yīng)厚度得到均一化，達(dá)到了對(duì)油相 溶液液層的厚度精確控制，提高了膜產(chǎn)品的品質(zhì)，加快了反滲透膜生產(chǎn)速度，降低了成本。
[0026] 本實(shí)用新型還結(jié)合對(duì)界面聚合的方法進(jìn)行限制，尤其是對(duì)界面聚合的工藝步驟進(jìn) 行限制，提高了界面聚合的可連續(xù)性，加快了反滲透膜界面聚合反應(yīng)的速率，加快了生產(chǎn)速 度，降低了生產(chǎn)成本;再結(jié)合熟化過程的溫度、時(shí)間、濕度的限制，使得反滲透膜在熟化處理 過程中不會(huì)被較高的溫度所損壞，也能夠使得反滲透膜的界面聚合層的性能得到提高，使 得其通透量和脫鹽率均得到改善，提高了反滲透膜的品質(zhì);再結(jié)合烘干步驟的處理，使得涂 布的物料能夠在一定溫度的作用下得到固定，確保了反滲透膜的品質(zhì)穩(wěn)定。
[0027] 具體，本研究者還通過以下實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步的說明本實(shí)用新型的技術(shù)效果：
[0028] 實(shí)驗(yàn)組:采用本發(fā)明的裝置，將含有37wt%水相溶液的聚砜多孔支撐層采用高速 風(fēng)刀進(jìn)行表干處理，表干風(fēng)速30m/min，支撐層表面無(wú)肉眼可見水相液滴，水相單體為間苯 二胺，其在多孔支撐層中的濃度為4.Owt%;然后將含有0.5wt%均苯三甲酰氯的環(huán)己烷溶 液采用狹縫涂布模頭均勻涂布于聚砜多孔支撐層上，涂布速度15m/min，涂布量為120g/m 2， 經(jīng)定量涂布后的聚砜多孔支撐層進(jìn)入托輥熟化區(qū)，熟化溫度為35°C，熟化時(shí)間設(shè)定為20s， 相對(duì)濕度為55 % ;經(jīng)脫鹽層熟化步驟后的復(fù)合反滲透膜進(jìn)入氣浮烘箱干燥，去除表面環(huán)己 烷溶液，烘干溫度60°C，時(shí)間2min，獲得膜片，作為實(shí)驗(yàn)組膜片。
[0029]對(duì)照組:采用專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310303643.9的一種復(fù)合反滲透膜及制備方法制備 的復(fù)合反滲透膜作為對(duì)照膜片。
[0030]實(shí)驗(yàn)方法：
[0031] 將膜片放在膜片檢測(cè)臺(tái)中，在操作壓力為225psi、原水為2000ppm NaCl水溶