专利名称：Pe烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的制作方法
技术领域：
本发明属于一种过滤元件，特别是涉及一种在浸渍于被处理液中的状态下对被处理液作过滤处理而得到浸清滤液型膜过滤装置中所使用的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜。
背景技术：
近年来，把膜组件浸渍于被处理液中，而利用空气泡的浮力来使被处理液边自然循环，边过滤的浸渍型膜过滤方法，如特开昭61-129094所用的膜组件，一般专指中空丝膜组件和平膜组件。这里，中空丝膜组件是指把多根外径和内径均为数毫米量级的中空丝膜集合的两端固定了的组件，它是由中孔丝膜内部的减压而使被处理液从外往内通过，从而可以实施对被处理液的过滤处理所构成的；另一方面，平膜组件是指备有多个被设定在袋状中的平膜的组件，它是通过内侧减压使被处理液从这样的平膜的外侧流入内侧，从而可以实施对被处理液的过滤处理所构成的。在中空丝膜组件中，被处理液从中空丝膜的外侧进入内侧，中空丝膜的孔径与被处理液中所含被过滤物质和活性污泥的大小大体相同， 就有可能因引起堵孔而被闭塞，以及空气泡难以通过到中空丝膜内，被处理液的自然循环变得困难了。另一方面，在平膜组件内，被处理液从外侧到内侧，在这样做之后，被处理液自然循环所必须的被处理液的上升气流由空气泡而容易形成。CN 01807639. 4公开了一种浸渍型膜过滤装置，使用的管状过滤膜是形成了圆筒状的过滤膜层和配置在过滤膜层外周面的、具有为赋予对过滤膜层以形状保持性的液体通过性的支撑膜层，其崩溃压至少设定为20kPa。所谓崩溃压是我们所称之为的爆破强度。这里，过滤膜层是由无纺布浸渍PVC溶液，经相转移干法制备的精密对称性过滤膜所构成。此管状过滤膜也可以进一步备有在其支撑膜层的外周面上配置的具有液体通过性的增强层， 此时，支撑膜层和增强层以使用聚酯树脂系无纺布所形成为优选。管状过滤膜的内径设定为3-15mm为优选。还有，管状过滤膜的壁厚(A)与外径(B)之比(A/B)设定为0. 025 0. 1 为优选。还有，在管状过滤膜的外周面上已经部分形成了高度为0. 02-0. 2mm的突起也可以。此时，以过滤膜层的轴线为中心螺旋状形成突起为优选。内增强外支撑的相转移干法制备的管状膜最大的缺点是耐压强度低，通量低，易堵塞。市场上流通的PE烧结过滤管具有通量大、易反清洗等特点，商家广告宣传的产品型号包罗万象，过滤精度最高的为0. 4 μ m， 实际上没有一家能提供1 μ m以下的产品，不能满足含高细度微粒工业废水的精细过滤在线回收的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的缺陷，提供一种PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，它的爆破强度为至少0. 5MPa，过滤精度可在0. 01 1 μ m之间进行选择性制造，通量大， 易反清洗，不易堵塞，满足工业废水处理在线回用，二级废水处理和直饮水处理等精细过滤的需求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于它包括刚性支撑层和软性过滤膜层；所说的刚性支撑层为PE烧结管，软性过滤膜层为带状，螺旋状卷绕包覆在刚性支撑层PE烧结管的外周面上，此带的宽度方向的两端重合，在表面螺旋超声融合处形成热熔粘合剂层积突起。所述的软性过滤膜层由均质膜或非均质膜构成。所述的均质膜是软性支撑基材，是由聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、 聚丙烯腈(PPA)、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、磺化聚醚砜(SPES)、聚醚酰亚胺(PEIM)、聚酰胺 (PA)、一醋、二醋、三醋酸纤维素(CA)聚合物的一种构成。所述的非均质膜由无纺布、织布软性支撑超/微滤复合膜构成。所说的无纺布、织布软性支撑超/微滤复合膜是软性支撑基材，是用粘胶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS纤维的一种无纺铺压或编织制作。所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的内径为3_15mm。所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的壁厚㈧与外径⑶之比(A/B)为 0. 025-0. 1。所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的外周面上部分形成的突起高度为 0. 02-0. 2mm。所述的突起以PE烧结管的轴线为中心螺旋状设置。所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的过滤精度为0. 01 1. 0 μ m。本发明的有益效果是1、爆破强度为至少0. 5MPa;2、过滤精度可在0. 01 1. 0 μ m之间进行选择性制造；3、通量大，易反清洗，不易堵塞，满足工业废水处理在线回用，二级废水处理和直饮水处理等精细过滤的需求。
图1是本发明的立体图；图2是图1的VII-VII纵截面的端面图；图3是本发明的剖面图；图4是本发明的制备工艺图；图 5 是 BJl 1/1. 0 μ m、BJ12/0. 4μπκ BJ13/0. 03 μ m、BJ14/0. 01 μπιΡΕ 烧结管刚性支撑软性超/微滤复合膜和BJ21/1. 0 μ m、BJ22/0. 4 μ mPE烧结管刚性支撑超/微滤均质膜与日本汤浅/0. 4 μ m复合膜对比验证试验用的模型液的粘度与过滤流量之间的关系图；图6是BJl 1/1.0 μπκ BJ/2/0. 4卿和日本汤浅/0. 4 μ m复合微孔连续过滤反冲洗循环次数与过滤压力变化图；图7是BJ14/0. 01 μ m、BJ13/0. 03 μ mPE烧结管刚性支撑软性超/微滤均质膜、 BJ12/0. 4 μ m和BJl 1/1. 0 μ mPE烧结管刚性支撑软性超/微滤复合膜过滤速率随时间的衰减图。
其中I-PE烧结管，2-无纺布或织布软性支撑超/微滤膜层，3-突起，4_均质膜层。
具体实施例方式实验例1 如图1-4所示，一种PE烧结管刚性支撑软性超滤/微滤复合膜，它是用粘胶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS纤维的一种制作的平均孔径1. 0 μ m和0. 4 μ m的无纺布或织布软性支撑超/微滤复合膜层2，裁成宽2cm的带状，需要指出的是，这里所说的超/微滤复合膜的定义是，过滤精度可在0. 01 1 μ m之间的复合膜，在圆筒状的PE烧结管1的外周面上以形成螺旋状卷绕包覆无纺布或织布软性支撑超/微滤复合膜层2，此时，无纺布或织布软性支撑超/微滤复合膜层2以PE烧结管1赋予刚性支撑层；此膜带的宽度方向的两端重合，在表面形成了螺旋状突起3，然后， 把重合的部分用超声熔合，另外再用热熔粘合剂在无纺布或织布软性支撑超/微滤复合膜层2的两端重合超声融合处层积上厚度0. 15mm的突起3，突起以PE烧结管轴线为中心螺旋状排列，进一步制造了长度约70cm、内径(X) 7mm、壁厚度3mm、突起高度0. 15mm、含此突起的外径7. 7mm、壁厚(A)与外径(B)比为0. 045的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤复合膜 BJll和BJ12，该膜是由无纺布或织布软性支撑超/微滤复合膜层2为一次支撑，PE烧结管 1为刚性二次支撑，其过滤精度分别为1. 0 μ m和0. 4 μ m ；所说的无纺布或织布软性支撑超/微滤复合膜的制作方法是，它包括以下步骤1)铸膜液配制将质量浓度为8-21%的PVC、1-7%的成孔剂、1-10%的添加剂与 65-90%的溶剂混合，在20-75°C下搅拌20-50小时，充分均勻地溶解后；20-200目筛过滤， 之后，在真空中脱泡1-30小时，充分脱除空气，得到铸膜液；2)刮制初生支撑液膜，并在空气中预蒸发将铸膜液恒温10-70°C熟化M-48小时后，在无纺布或织布支撑载体上刮成厚度为80-600 μ m的初生支撑液膜，并在温度为 10-40°C、相对湿度为60-98%的空气中停留50-150秒，进行表面蒸发；3)凝胶化将初生支撑液膜在空气中蒸发后，再浸入0-60°C的凝固浴中，直至完全凝胶；4)固态膜后处理完全凝固的支撑膜，浸入10-60°C的纯水中浸提残余溶剂和添加剂三次以上，每次10分钟，最后再在纯水中浸渍M-72小时后，室温自然晾干；所述的PVC的分子量为2 X 104-5 X IO5 ；所述的成孔剂的分子量为2X 103-2X 106，包括聚乙烯咯烷酮PVP，或聚乙二醇 PEG,或十二醇醚硫酸钠，或十二烷基磺酸钠的一种，或两者或三者的混合物；所述的添加剂为水、甘油、乙二醇或二乙二醇醚的一种；所述的溶剂为N，N' - 二甲基乙酰胺DMAC、N，N' - 二甲基甲酰胺DMF或N-甲基吡咯烷酮NMP ；所述的刮制初生液膜，并在空气中预蒸发条件为铸膜液20_40°C ；支撑载体粘胶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS纤维的一种制作
5
空气温度空气相对湿度停留时间初生液膜最佳厚度
的无纺布或织布；
20-30 0C ； 55-95% ； 50-120 秒；
150-200 μ m ；无纺布厚度0. 1-0. Imm 1. 5mm,精度士 0. 02mm,无纺布密度 50g/m2_300g/m2，精度士 10g/m2;所述的凝固浴的组成包括第一组份和第二组份，第一组份的质量含量为0-90% ； 剩余为第二组份，其中 第一组份是溶剂，溶剂包括DMAC、DMF或NMP ；第二组份包括水或乙二醇水溶液，乙二醇的百分含量为0-50% ；所述的凝胶化的条件第一组份为DMAC 或 DMF，0% -85% ；第二组份为乙二醇水溶液或水，15-85% ；温度0-40°C；时间2-10分钟。实施例2 如图1-4所示，一种PE烧结管刚性支撑软性超/微滤均质膜，它是用聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PPA)、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、磺化聚醚砜(SPES)、聚醚酰亚胺(PEIM)、聚酰胺(PA)、一醋、二醋、三醋酸纤维素(CA)聚合物的一种制作的平均孔径1. 0 μ m和0. 4 μ m的超/微滤均质膜层4，该均质膜的制备方法已通过 CN201010562862. 5专利申请保护，裁成宽2cm的带状，需要指出的是，这里所说的超/微滤均质膜的定义是，过滤精度可在0. 01 1. 0 μ m之间的均质膜，在圆筒状的PE烧结管1的外周面上以形成螺旋状卷绕包覆超/微滤均质膜层4膜带，此时，超/微滤均质膜层4以 PE烧结管1赋予刚性支撑层；此膜带的宽度方向的两端重合，在表面形成了螺旋状突起3， 然后，把重合的部分用超声熔合，另外再用热熔粘合剂在超/微滤均质膜层4的两端重合超声融合处层积上厚度0. 15mm的突起3，突起以PE烧结管轴线为中心螺旋状排列，进一步制造了长度约70cm、内径⑴7mm、壁厚度3mm、突起高度0. 15mm、含此突起的外径7. 7mm、壁厚 (A)与外径(B)比为0. 045的PE烧结管刚性支撑超/微滤均质膜BJ21和BJ22,其过滤精度为 1. Oym禾口 0. 4μ 。实施例3 如图1-4所示，一种PE烧结管刚性支撑软性超/微滤复合膜，它是用粘胶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS纤维的一种制作的平均孔径0. 03 μ m和0. 01 μ m的无纺布或织布软性支撑超/微滤复合膜层2，按照实施例1的方法制造了长度约70cm、内径(X) 7mm、壁厚度3mm、突起高度0. 15mm、含此突起的外径7. 7mm、壁厚(A)与外径(B)比为0. 045的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤复合膜 BJ13和BJ14,其过滤精度为0. 03 μ m和0. 01 μ m。PE烧结管刚性支撑软性超/微滤复合膜BJ13和BJ14的制备方法同实施例1。如图如、恥所示，使用实施例1和3制备的超/微滤复合膜BJ11、BJ12、BJ13、BJ14， 以及使用实施例2制备的超/微滤均质膜BJ21和BJ22，设定反洗空气流量为1. 5L/min、水头差为60cm (6kPa)，进行恒压过滤，分别对试验液CMC/PE0 = 0. 1重量％ /0. 8重量％的混合液，粘度=8cps，测定过滤流量和模型液的粘度的关系，过滤流量用量筒和秒表测定，实验测试数据如表1所示。 表1 不同平均孔径的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤复合膜和均质膜验证试验用的模型液的粘度与过滤流量之间的关系及BJ22/0. 4 μ m膜与日本0. 4 μ m膜的比较实验测试数据
性能参数膜型号与平均孔径/Wn模型滤液粘度/OnPa · S)平均衰减率/%爆破强度 /MPa1255075100过滤速率/ (ml/min)BJ11/1.010491. 178. 264. 25210. 000. 6BJ21/1.01181059286639. 320. 5BJ12/0. 41916. 012. 911. 09. 010. 530. 7BJ22/0. 42017. 514. 512. 310. 010. 000. 5日本/0. 417. 513951. 218. 630. 02过滤速率 /(ml/hr)BJ13/0. 035. 764. 43. 21. 70. 4518. 440. 8BJ14/0. 010. 640. 490. 350. 190. 0518. 440. 8分析表1得出BJ21/1. 0 μ m极限耐压强度是日本汤浅株式会社在中国申请的申请号为CN01807639. 4发明专利产品/0. 4 μ m膜的30倍，BJ22/0. 4 μ m是汤浅0. 4 μ m膜的 25 30倍；滤液黏度为ImPa · s时，BJ22/0. 4ym的过滤速率比日本汤浅同种孔径规格的膜高出25. 71%，而滤液黏度为IOOmPa · s时，BJ22/0. 4 μ m的过滤速率是日本汤浅同种孔径规格的膜的5. 67倍。实施例的BJ11、BJ12、BJ21和BJ22的过滤速率随滤液粘度增加的衰减率是日本汤浅复合膜/0. 4 μ mm的53. 46%。BJ13/0. 03和BJ14/0. 01过滤速率随滤液粘度增加的衰减率比日本汤浅复合膜/0.4ymm低1%。数据分析表明，PE烧结管刚性支撑软性超/微滤复合膜BJ11、BJ12、BJ13、BJ14以及使用实施例2制备的PE烧结管刚性支撑超/微滤均质膜BJ21和BJ22与日本汤浅复合膜/0. 4 μ mm相比，具有耐压强度高、过滤速率快、且更适用于高黏体系的过滤。表2 定时反洗连续过滤过滤压力随循环次数的变化和反洗效果
权利要求
1.一种PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于它包括刚性支撑层和软性过滤膜层；所说的刚性支撑层为PE烧结管，软性过滤膜层为带状，螺旋状卷绕包覆在刚性支撑层PE烧结管的外周面上，此带的宽度方向的两端重合，在表面螺旋超声融合处形成热熔粘合剂层积突起。
2.如权利要求1所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所述的软性过滤膜层是由非均质膜或均质膜构成。
3.如权利要求2所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所述的非均质膜由无纺布、织布软性支撑超/微滤复合膜构成。
4.如权利要求3所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所述的无纺布、织布软性支撑超/微滤复合膜是软性支撑基材，是用粘胶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、 聚丙烯纤维或苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS纤维的一种无纺铺压或编织制作。
5.如权利要求2所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所说的均质膜是软性支撑基材，是由聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PPA)、聚砜 (PS)、聚醚砜(PEQ、磺化聚醚砜(SPEQ、聚醚酰亚胺(PEIM)、聚酰胺(PA)、一醋、二醋、三醋酸纤维素(CA)聚合物的一种构成。
6.如权利要求1所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的内径为3-15mm。
7.如权利要求1所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的壁厚(A)与外径(B)之比(A/B)为0. 025-0. 1。
8.如权利要求1所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的外周面上部分形成的突起高度为0. 02-0. 2mm。
9.如权利要求1所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所述的突起以PE烧结管的轴线为中心螺旋状设置。
10.如权利要求1所述的PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，其特征在于所述的PE 烧结管刚性支撑软性超/微滤膜的过滤精度为0. 01 1. 0 μ m。
全文摘要
本发明提供一种PE烧结管刚性支撑软性超/微滤膜，属于过滤元件，它是在PE烧结管外周上以形成螺旋状卷绕包覆软性过滤膜层，软性过滤膜层的宽度方向的两端重合，表面熔合形成螺旋状突起。其PE烧结管作为刚性二次支撑载体，无纺布或织物软性支撑超/微滤复合膜或超/微滤均质膜作为过滤膜层，爆破强度至少0.5MPa，过滤精度在0.01～1.0μm之间，该过滤元件满足工业废水处理在线回用，二级废水处理和直饮水处理等精细过滤的需求。
文档编号C02F1/44GK102335556SQ201110327720
公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者刘峥, 刘永兴, 吴良义, 王守印 申请人:天津市宝钜净化设备工程有限公司