[發(fā)明專利]一種用于膜蒸餾的管狀膜制備方法

無效

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• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN102284404A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鋼;劉冉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京承峰納泰科技有限公司
• 主分類號: B05D1/02
• 分類號: B05D1/02;B05D7/00;D01D5/00;C08J5/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于膜蒸餾的管狀膜制備方法，涉及一種靜電紡絲管狀膜制備方法，涉及一種納米纖維管狀膜制備方法，屬于膜科學和膜材料制備及膜蒸餾領(lǐng)域。

技術(shù)背景

膜技術(shù)隨工業(yè)和科學技術(shù)的發(fā)展，在許多領(lǐng)域用途越來越廣泛。膜組件有板框式、管狀式、中空纖維式、螺旋卷繞式等。管狀膜組件由于能有效地控制濃差極化，流動狀態(tài)好，可大范圍調(diào)節(jié)流速；膜生成污垢后容易清洗；對料液預處理要求不高，被廣泛應用。常規(guī)的管狀膜制備方法在教科書中都可以看到，如安樹生主編的“膜科學技術(shù)實用教程”化學工業(yè)出版社2005年2月版第22至24頁有較詳?shù)臄⑹觥Ｆ浞椒ㄖ饕c是在多孔的圓形支撐體上涂敷上一層適當厚度的高分子材料，干燥成膜而成。這種方法一直緣用至今，并無突破性改變。常規(guī)制備管狀膜方法的缺點：1、設(shè)備投資高、操作費用大。2、與板式膜組件比，膜的制備條件較難控制，而且管口密封較困難。3、管狀膜孔隙率低，且不易控制。

發(fā)明的內(nèi)容

本發(fā)明針對管狀膜常規(guī)制備方法存在的缺點，提出一個設(shè)備投資少、工藝簡單易操作、制成的管狀膜孔隙率高的制膜方案。本方案是采用靜電紡絲制膜法將適合用于膜蒸餾的高分子材料溶液噴涂在管狀支撐上，形成管狀均勻的膜層。其設(shè)備是靜電紡絲管狀膜制備裝置，膜的接收系統(tǒng)為多個各自旋轉(zhuǎn)的支撐管。

選擇制作管狀膜的支撐管2若干支，其直徑Φ10-20mm。如圖標明，2b為篩網(wǎng)管，長度為300-1000mm。2a為兩段與篩網(wǎng)管2b連接的金屬管，長度按需要而定。為了制作真空膜蒸餾裝置的需要，其中一段金屬管頂端是封閉的。支撐管圍繞一個中心圓輥1表面排列，并緊貼表面。設(shè)計一個長度與篩網(wǎng)管2b相匹配的中心圓輥1，直徑Φ400-600mm，表面附上一層聚合物材料，以增加表面摩擦力。其作用是當中心圓輥1轉(zhuǎn)動時帶動支撐管2轉(zhuǎn)動，同時對在支撐管上形成的膜起到調(diào)理作用。設(shè)計一個圓形支架3，其作用是支撐和限定支撐管2的兩端，其直徑大小要求能使支撐管表面與中心圓輥表面接觸。圓形支架3與支撐管2應是滑動配合，當中心圓輥1轉(zhuǎn)動時，可以帶動支撐管2相對圓形支架3轉(zhuǎn)動。中心圓輥1轉(zhuǎn)動速度可以調(diào)節(jié)，根據(jù)噴頭4高分子溶液噴量、中心圓輥直徑和支撐管直徑比例關(guān)系調(diào)節(jié)，目的是要求支撐管2接收的膜均勻。同時圓形支架3相對中心圓輥1作同心轉(zhuǎn)動，以便各個支撐管都能均勻地接收到噴絲膜。其轉(zhuǎn)速可調(diào)，一般要比中心圓輥的轉(zhuǎn)速低。圓形支架的轉(zhuǎn)速決定了支撐管在噴絲范圍內(nèi)停留時間，關(guān)系到管狀膜的厚度，根據(jù)管狀膜厚度要求調(diào)節(jié)圓形支架3的轉(zhuǎn)速。

附圖說明

圖1為膜蒸餾的管狀膜制備裝置示意圖，1為中心圓輥，2為支撐管，3為圓形支架，4為靜電紡絲噴頭。

圖2為管狀膜的支撐管示意圖，2a為兩段與篩網(wǎng)管連接的金屬管，2b為篩網(wǎng)管。

具體實施方式

在制作管狀膜之前，首先選擇適合用于膜蒸餾的材料。膜蒸餾的膜材料應是具有疏水性質(zhì)，如果具有超疏水性更好。在疏水性材料中以聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯為首選材料。為方便靜電紡絲，選擇聚偏氟乙烯(PVDF)分子量在60-80萬為適宜。將PVDF溶于甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺(DMF)或DMF與丙酮的混合溶劑中，配成8-10％的溶液。由于是靜電紡絲制膜，對于PVDF溶液體系，噴頭應接負高壓直流電源，而正端接地。管狀制膜裝置的接絲系統(tǒng)、中心圓輥、圓形支架都必須很好地接地。同時要控制電紡環(huán)境溫度和濕度，溫度過低易造成電紡絲膜不干而使纖維粘接在一起，映響膜的多孔性。溫度過高易使噴頭長胡須，影響電紡穩(wěn)定性，同時易造成飛花。一般溫度控制在30-50℃，視電紡液溶劑揮發(fā)程度而定。當濕度太大時，由于電紡過程溶劑揮發(fā)吸熱，空氣中水蒸氣冷凝而成水。由此破壞了電紡的電場條件，并使膜不能很好地附在支撐體上。因此，最好將濕度控制在40％以下。

實例