一种生产纤维纳滤膜的设备的制作方法

本实用新型涉及一种生产纤维纳滤膜的设备，属于生产膜设备技术领域。

背景技术：

纳滤膜技术是近年来国内外发展较快的新型膜分离技术。纳滤膜是介于超滤膜和反渗透膜之间的一种以压力驱动的膜。纳滤膜具有纳米级的膜孔径，并且膜上多数情况下带有电荷，所以纳滤膜在运行时可以截留住二价或多价离子和较大分子量的有机物，而允许单价离子通过。因此，基于纳滤膜的独特性能，其广泛应用于废水处理、食品工业、化工医药业和饮用水行业等。

目前大多数商业化的纳滤膜为卷式纳滤膜。卷式膜有抗污染能力差、较难清洗和对进水水质要求高等问题。相比卷式纳滤膜，纤维纳滤膜具有处理水量大，膜的比表面积大，可以进行反洗等优点，从而可以有效的提高膜本身的抗污染能力，并延长膜的使用寿命。从纳滤膜的制备技术方面来说，目前主要有相转化法和复合法，相转化法是制备纳滤膜较为简单的方法，但制备的纳滤膜存在耐用性差、通量低等问题。

大部分商业化纳滤膜均是通过复合法制备的。复合法的过程包括基膜和分离层的制备。通常，基膜的制备是通过相转化法，而分离层一般采用界面聚合法来制备。制备的基膜要求有适当的孔径、孔径分布、孔隙率和化学稳定性。一般的纤维纳滤膜都是采用复合法进行制备，使得支撑层与分离层之间易发生剥离，并且整体通量较低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本实用新型提供一种生产纤维纳滤膜的设备，该设备生产的纤维纳滤膜具有高的力学性能、亲水性和透水性，同时该设备具有操作简单、工艺条件容易控制以及生产效率高的优点。

本实用新型提供一种生产纤维纳滤膜的设备，其特征在于，按照膜丝顺次连接，依次包括放线机(1)、第一张力传感器(12)、第一小轮(19)、第一主动轮(30)、第一从动轮(31)、第一风道(36)、第二小轮(20)、第二张力传感器(13)、第一大轮(26)、第三张力传感器(14)、第三小轮(21)、第二主动轮(32)、第二从动轮(33)、第二风道(37)、第四小轮(22)、第四张力传感器(15)、第二大轮(27)、第三风道(38)、第三大轮(28)、第四风道(39)、第五小轮(23)、第五张力传感器(16)、第四大轮(29)、第五风道(40)、第六张力传感器(17)、第六小轮(24)、第三主动轮(34)、第三从动轮(35)、第七小轮(25)、第七张力传感器(18)、收线机(2)；第一主动轮(30)、第一从动轮(31)之间水平，第一主动轮(30)、第一从动轮(31)位于水槽(3)的上方；第二主动轮(32)、第二从动轮(33)之间水平，第二主动轮(32)、第二从动轮(33)位于涂层槽(4)的上方；第三主动轮(34)、第三从动轮(35)之间水平，第三主动轮(34)、第三从动轮(35)位于清洗槽(5)的上方；

第一小轮(19)位于水槽(3)的前端边缘的上方；第一风道(36)的进口位于第一从动轮(31)的上方，第二小轮(20)位于第一风道(36)的出口处上方；第二风道(37)、第三风道(38)、第四风道(39)、第五风道(40)并排平行，第二从动轮(33)的上方为第二风 道(37)的进口，第四小轮(22)位于第二风道(37)出口处的上方；第二大轮(27)位于第三风道(38)进口处上方，第三大轮(28)位于第三风道(38)出口处和第四风道(39)进口处的下方，第五小轮(23)位于第四风道(39)出口处的上方，第四大轮(29)位于第五风道(40)进口处上方，第六张力传感器(17)位于第五风道(40)出口处下方，使得第二大轮(27)导出的膜丝进入第三风道(38)并由第三大轮(28)导出第三风道(38)并进入第四风道(39)内，再由第五小轮(23)导出第四风道(39)，膜丝经由第五张力传感器(16)和第四大轮(29)进入第五风道(40)，经由第六张力传感器(17)导出后再由第六小轮(24)导向引入到第三主动轮(34)处，膜丝经由第三主动轮(34)进入清洗槽(5)并由第三从动轮(35)导出清洗槽(5)，导出清洗槽(5)的膜丝经由第七小轮(25)、第七张力传感器(18)然后由收线机(2)收线。

放线机器(1)配有放线轮、放线伺服电机(8)、放线减速机(9)，放线伺服电机(8)、放线减速机(9)放置于第一机架(6)内，用于控制放线轮的放线速度；第一张力传感器位于第一机架上，受电气控制系统控制；

收线机(2)配有收线轮、收线伺服电机(10)和收线减速机(11)，收线伺服电机(10)和收线减速机(11)位于第五机架(7)内，收线伺服电机(10)和收线减速机(11)用于控制收线轮运行速度，收线轮处设有第七张力传感器感应，第七张力传感器并受电气控制系统控制，安装收线轮的架上安装有计数开关、离合器和报警器，分别可以控制收丝匝数计数的开始和停止、收丝轮的转动和停止以及到达设定的收丝匝数时的提示，收线伺服电机和收线减速机均位于第五机架内部，受电器控制系统控制；

水槽上面的第一主动轮和第一从动轮，膜丝经由第一主动轮进入水槽，并由第一从动轮由水槽引出，水槽配有第一加热装置用于控制温度，第一主动轮配有第一主动轮伺服电机和第一主动轮减速机，第一主动轮伺服电机和第一主动轮减速机受电气控制系统控制，第一主动轮伺服电机和第一主动轮减速机位于第二机架内部；

涂层槽位于第二主动轮和第二从动轮的下面，膜丝通过第二主动轮进入涂层槽，并由第二从动轮引出涂层槽，涂层槽配有第二加热装置用于控制温度，第二主动轮配有第二主动轮伺服电机和第二主动轮减速机，第二主动轮伺服电机和第二主动轮减速机位于第三机架内部，由电气控制系统控制；

清洗槽位于第三主动轮和第三从动轮的下方，膜丝由第三主动轮进入清洗槽，并由第三从动轮引出清洗槽，清洗槽配有第三加热装置用于控制温度，第三主动轮配有第三主动轮伺服电机和第三主动轮减速机，第三主动轮伺服电机和第三主动轮减速机位于第四机架内部，由电气控制系统控制；

第一主动轮(30)、第二主动轮(32)、第三主动轮(34)分别配有各自的伺服电机和第减速机，用于控制轮子的转速；

第三大轮(28)是从动轮。

第一大轮(26)、第二大轮(27)、第四大轮(29)分别配有各自的伺服电机和第减速机， 用于控制轮子的转速。

第一风道(36)、第二风道(37)、第三风道(38)、第四风道(39)、第五风道(40)分别配有加热装置和鼓风机，用于各自风道的送风和加热；第一风道(36)的加热装置和鼓风机置于第三机架内，第二风道(37)、第三风道(38)、第四风道(39)、第五风道(40)各自的加热装置和鼓风机均置于第四机架内。

本实用新型的伺服电机和减速机均与电器控制系统连接，受电器控制系统控制。

所述电器控制系统配有触摸屏、主机、PID控制和电流变送器，其中触摸屏位于第二机架上，主机、PID控制和电流变送器位于第二机架内。

本实用新型所有伺服电机的功率为0.1～1KW。

本实用新型所有减速机速比为30：1～150：1。

可选的，所述放线机的放线速度为每2分钟1米～每20分钟1米可调控。

可选的，所述水槽、涂层槽、清洗槽的加热装置的加热温度为0～150℃。

可选的，所述电气控制系统可以调控所述放线机的放线速度。

水槽用于盛放制备纳滤分离层时水溶性的单体水溶液，涂层槽用于盛放制备纳滤分离层时非水溶性的单体的有机溶液，清洗槽用于清洗。

优选水槽、涂层槽、清洗槽中的液体体积为不大于20L；所述水槽中液体为多元胺类中的一种溶解于水中形成的水溶液，其中多元胺类包括芳香族和脂肪族两类，所述芳香族包括间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺、均苯三胺、4-甲基间苯二胺、间苯二胺-5-磺酸、N,N-二甲基间苯二胺以及聚间氨基苯乙烯，所述脂肪族包括哌嗪、1，4-环己二胺、聚乙烯醇、壳聚糖、聚乙烯胺和多胺基聚氧乙烯；所述涂层槽中液体为酰氯和异氰酸酯中的一种溶解于烷烃中形成的有机溶液，其中酰氯和异氰酸酯均包括芳香族和脂肪族两类，所述芳香族包括对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、甲基间苯二异氰酸酯、5-氧甲酰氯-异酞酰氯、5-异氰酸酯-异酞酰氯和甲基间苯二异氰酸酯，所述脂肪族包括1，3，5-环乙烷三甲酰氯和1，3，4-环戊烷三酰氯；所述清洗槽中的液体为0～100wt.％的乙醇水溶液。

本实用新型具有以下优点和有益效果：本实用新型提供的一种生产纤维纳滤膜的设备，用于制备核壳结构的纤维纳滤膜，支撑丝束位于中心，在支撑丝束外面为膜基层，膜基层的外面为纳滤分离层，支撑丝束是由多根独立的丝并列平行组成圆柱丝束状。支撑丝束的有机聚合物材料为聚己二酰己二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚间对苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇缩甲醛中的一种。所述膜基层材料选自聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚乳酸、醋酸纤维素聚丙烯腈、聚丙烯腈、聚氧乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚酰亚胺、胶原蛋白中的一种，本设备用于在膜基层外面制备纳滤分离层。该生产纤维纳滤膜的设备结构简单，易于操作，适合工业化大规模生产，同时生产效率高，节省了企业的生产成本，进一步提高了企业的市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型提供的生产纤维纳滤膜的设备的简易结构示意图；

图2为本实用新型提供的生产纤维纳滤膜的设备的简易布置图。

其中1为放线机，2为收线机，3为水槽，4为涂层槽，5为清洗槽，6为第一机架，7为第五机架，8为放线伺服电机，9为放线减速机，10为收线伺服电机，11为收线减速机，12为第一张力传感器，13为第二张力传感器，14为第三张力传感器，15为第四张力传感器，16为第五张力传感器，17为第六张力传感器，18为第七张力传感器，19为第一小轮，20为第二小轮，21为第三小轮，22为第四小轮，23为第五小轮，24为第六小轮，25为第七小轮，26为第一大轮，27为第二大轮，28为第三大轮，29为第四大轮，30为第一主动轮，31为第一从动轮，32为第二主动轮，33为第二从动轮，34为第三主动轮，35为第三从动轮，36为第一风道，37为第二风道，38为第三风道，39为第四风道，40为第五风道，41为第二机架，42为第三机架，43为第四机架。

具体实施方式

下面将参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不限于以下实施例。

实施例1

如图1所示：本实用新型提供一种生产纤维纳滤膜的设备，按照膜丝顺次连接，依次包括放线机1、第一张力传感器12、第一小轮19、第一主动轮30、第一从动轮31、第一风道36、第二小轮20、第二张力传感器13、第一大轮26、第三张力传感器14、第三小轮21、第二主动轮32、第二从动轮33、第二风道37、第四小轮22、第四张力传感器15、第二大轮27、第三风道38、第三大轮28、第四风道39、第五小轮23、第五张力传感器16、第四大轮29、第五风道40、第六张力传感器17、第六小轮24、第三主动轮34、第三从动轮35、第七小轮25、第七张力传感器18、收线机2；第一主动轮30、第一从动轮31之间水平，第一主动轮30、第一从动轮31位于水槽3的上方；第二主动轮32、第二从动轮33之间水平，第二主动轮32、第二从动轮33位于涂层槽4的上方；第三主动轮34、第三从动轮35之间水平，第三主动轮34、第三从动轮35位于清洗槽5的上方；

第一小轮19位于水槽3的前端边缘的上方；第一风道36的进口位于第一从动轮31的上方，第二小轮20位于第一风道36的出口处上方；第二风道37、第三风道38、第四风道39、第五风道40并排平行，第二从动轮33的上方为第二风道37的进口，第四小轮22位于第二风道37出口处的上方；第二大轮27位于第三风道38进口处上方，第三大轮28位于第三风道38出口处和第四风道39进口处的下方，第五小轮23位于第四风道39出口处的上方，第四大轮29位于第五风道40进口处上方，第六张力传感器17位于第五风道40出口处下方，使得第二大轮27导出的膜丝进入第三风道38并由第三大轮28导出第三风道38并进入第四风道39内，再由第五小轮23导出第四风道39，膜丝经由第五张力传感器16和第四大轮29进入第五风道40，经由第六张力传感器17导出后再由第六小轮24导向引入到第三主动轮34处，膜丝经由第三主动轮34进入清洗槽5并由第三从动轮35导出清洗槽5，导出清洗槽5的膜丝经由第七小轮25、第七张力传感器18然后由收线机2收线。

放线机器1配有放线轮、放线伺服电机8、放线减速机9，放线伺服电机8、放线减速机9放置于第一机架6内，用于控制放线轮的放线速度；第一张力传感器位于第一机架上，受电气控制系统控制；

收线机2配有收线轮、收线伺服电机10和收线减速机11，收线伺服电机10和收线减速机11位于第五机架7内，收线伺服电机10和收线减速机11用于控制收线轮运行速度，收线轮处设有第七张力传感器感应，第七张力传感器并受电气控制系统控制，收线轮架上安装有计数开关、离合器和报警器，分别可以控制收丝匝数计数的开始和停止、收丝轮的转动和停止以及到达设定的收丝匝数时的提示，收线伺服电机和收线减速机均位于第五机架内部，受电器控制系统控制；

水槽上面的第一主动轮和第一从动轮，膜丝经由第一主动轮进入水槽，并由第一从动轮由水槽引出，水槽配有第一加热装置用于控制温度，第一主动轮配有第一主动轮伺服电机和第一主动轮减速机，第一主动轮伺服电机和第一主动轮减速机受电气控制系统控制，第一主动轮伺服电机和第第一主动轮减速机位于第二机架内部；

涂层槽位于第二主动轮和第二从动轮的下面，膜丝通过第二主动轮进入涂层槽，并由第二从动轮引出涂层槽，涂层槽配有第二加热装置用于控制温度，第二主动轮配有第二主动轮伺服电机和第二主动轮减速机，第二主动轮伺服电机和第二主动轮减速机位于第三机架内部，由电气控制系统控制；

清洗槽位于第三主动轮和第三从动轮的下方，膜丝由第三主动轮进入清洗槽，并由第三从动轮引出清洗槽，清洗槽配有第三加热装置用于控制温度，第三主动轮配有第三主动轮伺服电机和第三主动轮减速机，第三主动轮伺服电机和第三主动轮减速机位于第四机架内部，由电气控制系统控制；

第一主动轮30、第二主动轮32、第三主动轮34分别配有各自的伺服电机和第减速机，用于控制轮子的转速；

小轮只有控制方向作用，都是从动轮。第三大轮28也是从动轮。

第一大轮26、、第二大轮27、第四大轮29分别配有各自的伺服电机和第减速机，用于控制轮子的转速。

第一风道36、第二风道37、第三风道38、第四风道39、第五风道40分别配有加热装置和鼓风机，用于各自风道的送风和加热；第一风道36的加热装置和鼓风机置于第三机架内，第二风道37、第三风道38、第四风道39、第五风道40各自的加热装置和鼓风机均置于第四机架内。

本实用新型的伺服电机和减速机均与电器控制系统连接，受电器控制系统控制。

所述电器控制系统配有触摸屏、主机、PID控制和电流变送器，其中触摸屏位于第二机架上，主机、PID控制和电流变送器位于第二机架内。

本实用新型所有伺服电机的功率为0.1～1KW。

本实用新型所有减速机速比为30：1～150：1。

可选的，所述放线机的放线速度为每2分钟1米～每20分钟1米可调控。

可选的，所述水槽、涂层槽、清洗槽的加热装置的加热温度为0～150℃。

可选的，所述电气控制系统可以调控所述放线机的放线速度。

水槽用于盛放制备纳滤分离层时水溶性的单体水溶液，涂层槽用于盛放制备纳滤分离层时非水溶性的单体的有机溶液，清洗槽用于清洗。

优选水槽、涂层槽、清洗槽中的液体体积为不大于20L；所述水槽中液体为多元胺类中的一种溶解于水中形成的水溶液，其中多元胺类包括芳香族和脂肪族两类，所述芳香族包括间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺、均苯三胺、4-甲基间苯二胺、间苯二胺-5-磺酸、N,N-二甲基间苯二胺以及聚间氨基苯乙烯，所述脂肪族包括哌嗪、1，4-环己二胺、聚乙烯醇、壳聚糖、聚乙烯胺和多胺基聚氧乙烯；所述涂层槽中液体为酰氯和异氰酸酯中的一种溶解于烷烃中形成的有机溶液，其中酰氯和异氰酸酯均包括芳香族和脂肪族两类，所述芳香族包括对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯、甲基间苯二异氰酸酯、5-氧甲酰氯-异酞酰氯、5-异氰酸酯-异酞酰氯和甲基间苯二异氰酸酯，所述脂肪族包括1，3，5-环乙烷三甲酰氯和1，3，4-环戊烷三酰氯；所述清洗槽中的液体为0～100wt.％的乙醇水溶液。

实施例1

选用150D的聚丙烯腈丝束为支撑丝束，将10g聚丙烯腈溶于100mL N,N-二甲基乙酰胺中，得到10％的聚丙烯腈均匀溶液，将聚丙烯腈均匀溶液及聚丙烯腈支撑丝束通过喷丝头和凝固浴，形成被纳米纤维层均匀包裹的支撑丝束，将此支撑丝束用去离子水浸泡120min，然后通过本实用新型的生产纤维纳滤膜的设备，控制水槽、涂层槽、清洗槽的溶液分别为5wt.％间苯二胺水溶液、3wt.％间苯二甲酰氯的正己烷溶液、0.1wt.％的乙醇水溶液，控制水槽、涂层槽、清洗槽的温度分别为50℃、50℃、50℃，控制导丝纶风道的加热温度为50℃，制备出的纤维纳滤膜通量45L/m²，制备出的纤维纳滤膜纳滤功能层的厚度为0.2μm，对浓度为1g/L的氯化钠溶液和1g/L的硫酸镁溶液的截留率分别为45％和97％。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型做了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。