制备外压式中空纤维纳滤膜的装置的制作方法

本实用新型涉及一种制备外压式中空纤维纳滤膜的装置。

背景技术：

膜技术是一种新型的分离技术，近几十年发展迅速，纳滤膜已广泛用于石化、电子、轻工、纺织、冶金、食品、化工等领域。它具有纳米级的膜孔径、膜上所带电荷多等结构特点，其截留分子量在200～2000之间，并对二价及多价离子有很高的截留率。自Cadotte等于1972年首次采用界面聚合反应制备复合膜以来，界面聚合法便以其操作简单和容易控制等优点在膜技术领域得到广泛的应用。界面聚合法制备中空纤维纳滤膜一般是以中空超滤膜为基膜，利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应，从而在超滤膜多孔支撑体上形成一很薄的致密层，使其成为纳滤膜。

中空纤维纳滤膜根据膜的超薄功能层是在中空纤维的内表面或者外表面，分为内压式和外压式两种：(1)内压式，系统进水从中空纤维膜丝的内部由内而外透过膜出水，适于水质良好的原水，但如果进水水质较差，则需要更严格的预处理；(2)外压式，系统进水从中空纤维膜丝的外部由外向内透过膜出水，所以水流通道没有被固体悬浮物阻塞的风险。在工业废水处理中，大多采用外压式中空纤维膜组件进行废水处理或资源化。相比内压式，外压式有着更广阔的应用前景，因此提高制备外压式中空纤维纳滤膜的效率具有更深远的意义。

目前，在实验中利用界面聚合法制备外压式中空纤维纳滤膜的效率很低，一次界面聚合只能操作一根中空纤维超滤膜，因为两根或两根以上中空纤维超滤膜浸没在水相或有机相中都会导致膜与膜黏连在一起，膜表面不能充分与溶液接触，从而使界面聚合反应不能充分进行，最终导致界面聚合失败或者制备出来的中空纤维纳滤膜性能差无法达到实验要求。

技术实现要素：

为了克服现有利用界面聚合法制备外压式中空纤维纳滤膜存在的上述缺陷，本实用新型提供一种可同时制备多根外压式中空纤维纳滤膜、中空纤维纳滤膜性能不受影响、制作简单、操作方便的制备外压式中空纤维纳滤膜的装置。

本实用新型采用的技术方案是：

制备外压式中空纤维纳滤膜的装置，其特征在于：包括不锈钢丝支架本体以及由不锈钢丝弯曲而成的若干个圆环组，并且若干个所述的圆环组沿不锈钢丝支架本体的纵向方向间隔布置；所述的圆环组具有由不锈钢丝弯曲成多个圆环形成的花瓣状结构。

相邻圆环组中上下位置相同的圆环的中心位于同一条直线上。保证膜丝可以垂直穿入其中。

所述的不锈钢丝支架本体及圆环组由一根完整的不锈钢丝制作而成，为无接口的一体结构。

相邻的圆环组之间的间隔距离相同，且间隔距离为5～6cm。

所述的不锈钢丝的直径为0.4～0.5mm。

所述的不锈钢丝的长度为40～50cm。

所述的圆环组由四个圆环组成。

所述的圆环的直径为3～4mm。

所述的圆环组的数量为6个。

本实用新型采用一根40～50cm长的极细不锈钢丝，利用尖嘴钳等工具在不锈钢丝上每隔约5～6cm的位置将其弯曲成可以让中空纤维膜通过的圆环组，同一位置上制作4个可供膜丝通过的圆环，呈花瓣状结构。一根不锈钢丝上共制作6个圆环组，将上下位置相同的圆环调整使其中心在一条直线上，保证膜丝可以垂直穿入其中。装置制作过程中铁丝的长度以及圆环组数可以根据实验需要的膜丝长度而定。

本实用新型制备中空纤维纳滤膜的基膜可以是聚砜膜、聚醚砜膜等。本实用新型采用的界面聚合反应发生在基膜的外表面。

本实用新型的使用方法是：将基膜穿入本实用新型装置在一条直线上的圆环中，在装置的底部将膜丝固定，从而使膜丝不能在装置中脱落，完成后就可以进行界面聚合实验了，界面聚合反应是在一端封死的有机管中进行，界面聚合过程中可以轻轻拉动膜丝，使其外表面充分与单体溶液接触。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1、在界面聚合过程中由于不锈钢丝圆环可以使膜与膜间隔开来，并且膜丝可以在圆环中上下拉动，这样就可以使多根膜丝外表面充分与两相接触，完成界面聚合反应，实现一次界面聚合制作多根中空纤维纳滤膜，大大提高了制备效率；

2、本实用新型还具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例1

参照图1和图2，制备外压式中空纤维纳滤膜的装置，所述的装置包括由一根不锈钢丝组成的不锈钢丝支架本体1以及由不锈钢丝弯曲而成的六个圆环组2，所述的圆环组2沿不锈钢丝支架本体1的纵向方向设置，相邻圆环组之间间隔一定距离，相邻圆环组之间的间隔距离相同，所述间隔距离为5cm；所述的圆环组2为由不锈钢丝弯曲成四个圆环形成的花瓣状结构，不同圆环组中上下位置相同的圆环中心都在同一条直线上，保证膜丝可以垂直穿入其中；所述的不锈钢丝支架本体1及圆环组2由一根完整的不锈钢丝制作而成，整个装置为无接口的一体结构。

所述的不锈钢丝长度为40cm，不锈钢丝的直径为0.4mm，所述的圆环的直径为3mm。

本实施例使用时，将中空纤维聚醚砜膜沿着在同一直线上的圆环中心穿入，用生胶带在装置底部扎紧，使膜丝固定在装置上。将装置按实验要求依次浸入装有2％的哌嗪溶液和0.5％的TMC溶液的有机玻璃管中进行界面聚合反应，在此过程中可以上下轻轻拉动膜丝，使其外表面与单体溶液充分接触。按照实验要求操作就可以同时成功制作出4根中空纤维纳滤膜，通过后续实验测定，制备出的纳滤膜通量大于30L(m·h)^-1，截留率在90％以上，与单根制备后测试的性能相比基本相同。

实施例2

参照图1和图2，制备外压式中空纤维纳滤膜的装置，包括由一根不锈钢丝组成的不锈钢丝支架本体1以及由不锈钢丝弯曲而成的六个圆环组2，所述的圆环组2沿不锈钢丝支架本体1的纵向方向设置，相邻圆环组之间间隔一定距离，相邻圆环组之间的间隔距离相同，所述的间隔距离为6cm；所述的圆环组2为由不锈钢丝弯曲成四个圆环形成的花瓣状结构，不同圆环组中上下位置相同的圆环中心都在同一条直线上，保证膜丝可以垂直穿入其中；所述的不锈钢丝支架本体1及圆环组2由一根完整的不锈钢丝制作而成，整个装置为无接口的一体结构。

所述的不锈钢丝长度为50cm，不锈钢丝的直径为0.5mm，所述的圆环的直径为4mm。

本实施例使用时，将中空纤维聚砜膜沿着在同一直线上的的圆环中心穿入，用生胶带在装置底部扎紧，使膜丝固定在装置上。将装置按实验要求依次浸入装有6％的PVA溶液和2％的戊二醛溶液的有机玻璃管中进行界面聚合反应，在此过程中上下轻轻拉动膜丝，使其外表面与单体溶液充分接触。按照实验要求操作就可以同时成功制作出4根中空纤维纳滤膜，通过后续实验测定，制备出的纳滤膜通量大于30L(m·h)^-1，截留率在90％以上，与单根制备后测试的性能相比基本相同。

本实用新型在界面聚合过程中由于不锈钢丝圆环可以使膜与膜间隔开来，并且膜丝可以在圆环中上下拉动，这样就可以使多根膜丝外表面充分与两相接触，完成界面聚合反应，实现一次界面聚合制作多根中空纤维纳滤膜，大大提高了制备效率，而且制备出的外压式中空纤维纳滤膜的性能与单根制备出来的基本相同；同时，本实用新型还具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点。

需要指出的是，上述实施例对本实用新型做了比较详细的文字描述，但这些文字描述只是对本实用新型设计思路的简单描述，而不是对本实用新型思路的限制。任何不超过本实用新型设计思路的组合、增加或修改，均落入本实用新型的保护范围内。