界面聚合反应装置及中空纤维复合纳滤膜制备装置的制作方法

本实用新型涉及分离膜技术领域，特别是涉及一种界面聚合反应装置及中空纤维复合纳滤膜制备装置。

背景技术：

膜分离技术以压力为驱动力，通过膜孔径尺寸和表面亲和性对混合液体进行选择性分离。其中，界面聚合法制备的复合纳滤膜具有较大的渗透通量和盐截留率。就目前的研究报道和实际应用来看，界面聚合法在纳滤膜基础研究和商业化领域均具有非常重要的地位。这是由于界面聚合法制备纳滤膜，可以通过单独控制支撑层或致密复合层的结构和性能进行调控，制备出所需的力学强度优异、耐压密的不同选择性和不同渗透性的复合纳滤膜。

复合纳滤膜产品有平板膜组件及中空纤维膜组件等。但市面上绝大多数的复合纳滤膜为平板膜组件，而鲜有中空纤维膜组件。这主要是因为中空纤维膜组件所用的中空纤维复合纳滤膜一般是采用界面聚合反应制得，其是先于水相单体中浸泡涂覆，取出，再于油相单体中浸泡涂覆制得，因而导致其很难在产业上大规模连续生产。其次，中空纤维复合纳滤膜在界面聚合反应中水相单体涂覆所需的浸泡时间长，导致生产效率较低。然而中空纤维膜组件具有应用更灵活、膜丝装填密度高、原水预处理简单、运行维护成本低及应用范围更加广泛等优点，因此急需提供一种能够在产业上实现大规模连续生产的界面聚合反应装置和中空纤维复合纳滤膜制备装置。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能够在产业上实现大规模连续高效生产的界面聚合反应装置及中空纤维复合纳滤膜制备装置。

一种界面聚合反应装置，包括：

涂覆组件，包括用于填装水相单体的第一槽体及用于填装油相单体的第二槽体，所述第一槽体包括本体、第一连通部及第二连通部，所述第一连通部及所述第二连通部分别与本体连通且开口朝上设置；

导向组件，包括第一导向件及第二导向件，所述第一导向件用于将待加工产品从所述第一连通部导入所述第一槽体的本体内，所述第二导向件用于将所述第一槽体的本体内涂覆有水相单体的待加工产品从所述第二连通部导入所述第二槽体内，以使产品上涂覆的水相单体与油相单体在产品表面发生界面聚合反应形成复合膜；及

干燥组件，设于所述第二连通部和所述第二槽体之间，且用于干燥涂覆有水相单体的待加工产品。

该界面聚合反应装置可应用于中空纤维超滤支撑膜等产品的表面发生界面聚合反应形成复合膜，进而制得中空纤维复合纳滤膜。如此不仅使中空纤维复合纳滤膜等需要采用界面聚合反应生产的产品可在产业上实现大规模连续生产，且提高了生产效率，此外还提高了中空纤维复合纳滤膜等产品的性能稳定性。

在其中一个实施例中，还包括用于加热所述第一槽体的第一加热组件和/或用于加热所述第二槽体的第二加热组件。

在其中一个实施例中，所述涂覆组件还包括用于第一槽体内水相单体温度调节控制的第一温控件和/或用于第二槽体内油相单体温度调节控制的第二温控件。

在其中一个实施例中，所述涂覆组件还包括用于监测所述第一槽体的本体内的待加工产品所处液面的液压的第一压力监测件和/或用于监测所述第二槽体内的待加工产品所处液面的液压的第二压力监测件。

在其中一个实施例中，所述第一槽体为U型结构。

在其中一个实施例中，所述第一槽体由多段两端开口的管道通过法兰连接而成。

在其中一个实施例中，所述干燥组件包括动力源及风干管，所述动力源用于给所述风干管提供压缩气体，所述风干管设于所述第二连通部和所述第二槽体之间，所述风干管的管壁为中空结构，所述管壁具有用于与所述动力源连通的通风内腔，且所述管壁的内表面设有出风孔，以对所述风干管的管孔中通过的待加工产品进行风干。

在其中一个实施例中，所述界面聚合反应装置还包括第一支架，所述第一支架与所述第一槽体的所述第一连通部、所述本体及所述第二连通部分别连接。

在其中一个实施例中，所述界面聚合反应装置还包括第二支架，所述第二支架与所述第二槽体连接，以用于支撑所述第二槽体。

一种中空纤维复合纳滤膜的制备装置，包括热处理装置及上述界面聚合反应装置，所述界面聚合反应装置用于在中空纤维超滤支撑膜的表面进行界面聚合反应以形成复合膜分离层，所述热处理装置用于将形成复合膜分离层的中空纤维膜进行热处理，以制得所述中空纤维复合纳滤膜。

附图说明

图1为一实施方式的界面聚合反应装置的结构图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1，一实施方式的界面聚合反应装置10包括涂覆组件、导向组件及干燥组件14。

涂覆组件包括用于填装水相单体的第一槽体11及用于填装油相单体的第二槽体12。第一槽体11包括本体111、第一连通部112及第二连通部113，第一连通部112及第二连通部113分别与本体111连通且开口朝上设置。

导向组件包括第一导向件131及第二导向件132。第一导向件131用于将待加工产品从第一连通部112导入第一槽体11的本体111内。第二导向件132用于将第一槽体11的本体111内涂覆有水相单体的待加工产品从第二连通部113 导入第二槽体12内，以使产品上涂覆的水相单体与油相单体在产品表面发生界面聚合反应形成复合膜。

干燥组件14设于第二连通部113和第二槽体12之间，且用于干燥涂覆有水相单体的待加工产品，除去其表面多余的水分，控制进入油相单体前膜丝等待加工产品的干燥程度。

上述界面聚合反应装置10工作时，在第一槽体11和第二槽体12内分别装填水相单体和油相单体，并将中空纤维超滤支撑膜等其他待加工产品设于第一导向件131和第二导向件132上，且依次穿过第一连通部112、本体111、第二连通部113、干燥组件14及第二槽体12，以使水相单体与油相单体在中空纤维超滤支撑膜等产品的表面发生界面聚合反应形成复合膜。界面聚合反应的水相单体和油相单体活性很高，一旦接触很快在产品表面形成网状超薄致密表层，即复合膜。最后通过热处理得到中空纤维复合纳滤膜。

上述界面聚合反应装置10，采用导向组件将水相单体涂覆和油相单体涂覆连续化，采用干燥组件14除去涂覆有水相单体的待加工产品表面多余的水分，克服了中空纤维超滤支撑膜等丝膜状的产品无法像平板支撑层一样通过刷子刷去多余的液体的问题，避免多余液体和涂覆不均匀导致复合膜形成“针孔”缺陷，进而影响中空纤维复合纳滤膜的渗透截留性能的问题。且，通过第一槽体 11的独特设计，可控制第一连通部112和第二连通部113的液面，以控制第一槽体11的本体111内的中空纤维超滤支撑膜等产品所处的液位，进而通过较高的液位增加中空纤维超滤支撑膜在水相涂覆过程中所受的压力，以加快水相单体与中空纤维超滤支撑膜等产品的渗透吸附速率，进而缩短水相涂覆所需的浸泡时间，从而缩短了水相单体涂覆所需的浸泡时间，进而减小了水相单体涂覆和油相单体涂覆所需的浸泡时间差异，进一步在连续化生产的基础上减少了生产时间，提高了生产效率。

因此该界面聚合反应装置10的应用，不仅使中空纤维复合纳滤膜等需要采用界面聚合反应生产的产品可在产业上实现大规模连续生产，且提高了生产效率，此外还提高了中空纤维复合纳滤膜等产品的性能稳定性。

具体地，传统制备方法，水相单体的涂覆时间即与水相单体作用的时间至少要5～20分钟，而采用上述界面反应装置可将水相单体的涂覆时间缩短至0.5～5 分钟。

可理解，上述界面聚合反应装置10可用于一根或多根中空纤维超滤支撑膜等待加工产品同时进行界面聚合反应，还可用于膜表面化学改性。具体地，为了避免多根中空纤维超滤支撑膜相互影响，可对导向组件进行适当改进，设置沟槽或者挡板。界面聚合反应制备的方法具有致密层厚度和孔径的结构可调控的优点，从而突破常规过程制备的分离膜水通量和截留率此消彼长的制约，制备的复合膜出渗透通量和截留率同时提高。

进一步地，该界面聚合反应装置10还包括第一加热组件(图未示)。第一加热组件用于加热第一槽体11。进一步地，该界面聚合反应装置10还包括第二加热组件(图未示)。第二加热组件用于加热第二槽体12。如此可根据水相单体涂覆所需的温度设置第一加热组件的加热温度。可根据油相单体涂覆所需的温度设置第二加热组件的加热温度。

进一步地，涂覆组件还包括第一温控件114。第一温控件114用于调节控制第一槽体11内水相单体的温度。进一步地，涂覆组件还包括第二温控件(图未示)。第二温控件用于调节控制第二槽体12内油相单体的温度。进一步地，涂覆组件还包括第一压力监测件115。第一压力监测件115用于监测第一槽体11 的本体111内的待加工产品所处液面的液压。进一步地，涂覆组件还包括第二压力监测件(图未示)。第二压力监测件用于监测第二槽体12内的待加工产品所处液面的液压。第一压力监测件和第二压力监测件均为压力表。

具体地，第一槽体11为U型结构。U型结构的第一槽体11可减少水相单体的使用量。也就是说第一槽体11的本体111、第一连通部112及第二连通部 113共同形成U型结构。具体地，第一槽体11由多段两端开口的管道通过法兰连接而成。如此第一槽体11的设置非常灵活，第一连通部112和第二连通部113 的高度也可根据需要灵活设置。具体地，管道为钢管。

具体地，第一槽体11的本体111的底部设有第一排液口(图未示)。第二槽体12的底部设有第二排液口(图未示)。

进一步地，干燥组件14包括动力源(图未示)及风干管(图未标)。动力源用于给风干管提供压缩气体，风干管设于第二连通部113和第二槽体12之间。

具体地，动力源为空气压缩机。具体地，风干管的管壁为中空结构，具有用于与动力源连通的通风内腔，且管壁的内表面设有出风孔，以对风干管内部的产品进行均匀风干，且风干程度可控。更具体地，出风孔的数量可为多个。具体地，通风内腔以使压缩空气在其内形成细小的空气气流，以使压缩气体通过细小空气流道从出风孔均匀流出，对待加工产品进行均匀风干。更具体地，出风孔均匀分布在风干管的内表面上，以对待加工产品进行360度风干。

具体地，干燥组件14还包括加热温控部件，加热温控部件能够对流过的气体进行精确的加热控温。

具体地，干燥组件14还包括第三压力监测调节件(图未示)，设于风干管和动力源连通的管路上以用于调节和监测出风速度。第三压力监测调节件为压力表。

更具体地，该界面聚合反应装置10还包括第一支架15和第二支架16。第一支架15与第一槽体11的第一连通部112、本体111、第二连通部113分别连接以保证其稳定性。第二支架16与第二槽体12连接，以用于支撑第二槽体12。

具体地，第一导向件131连接于第一支架15上且位于第一连通部112的开口处。具体地，风干管连接于第一支架15上且正对第二连通部113的开口设置。具体地，第二导向件132连接于第一支架15且位于风干管远离第一连通部112 的开口处。

具体地，第一支架15为矩形框架结构，第一槽体11位于第一支架15内且第一连通部112、本体111、第二连通部113分别与第一支架15连接。具体地，第二支架16设于第一支架15的一侧。更具体地，第一支架15和第二支架16 位于一个平面内。

具体地，第一支架15上还设有加强筋。加强筋水平设置与第一导向件131 和第二导向件132连接处平行设置。

更具体地，第一支架15和第二支架16相互连接，以增强界面反应装置的整体稳定性。

具体地，导向组件还包括第三导向件133，第三导向件133设于第一支架 15上，且用于给风干管出来的待加工产品在进入第二槽体12之前提供一个缓冲段。具体地，第三导向件133的数量为多个，多个第三导向件133间隔设于第一支架15上，且相邻两个第三导向件133距离第一支架15的距离设置不相同，以进一步增加缓冲段。

具体地，各导向件均为导向轮。各导向件的表面设有海绵泡沫，以减少产品表面受到导向件的磨损。具体地，海绵泡沫为高分子聚合物软体海绵泡沫。更具体地，海绵泡沫由聚氨酯，聚乙烯、酚醛树脂、聚醚、聚乙烯醇及天然乳胶中的至少一种材质制成。

进一步地，该界面聚合反应装置10还包括放卷组件。放卷组件设于第一连通部112的开口处，且用于将待涂覆的产品进行退绕。具体地，放卷组件具有放卷轮，放卷轮的表面也可设有上述海绵泡沫。可理解，在一实施例中，第一导向件131可替代放卷轮，同时起到退绕和导向的作用。

进一步地，该界面聚合反应装置10还包括收卷组件17。收卷组件17设于第二槽体12的一侧，且用于将进行界面聚合反应后的产品进行收卷。具体地，收卷组件17具有收卷轮，收卷轮的表面也可设有上述海绵泡沫。收卷轮连接于第二支架16上。

本发明还提供了一实施方式的中空纤维复合纳滤膜的制备装置。其包括热处理装置及上述界面聚合反应装置10。

界面聚合反应装置10用于在中空纤维超滤支撑膜的表面进行界面聚合反应以形成复合膜分离层。

热处理装置用于将形成有复合膜分离层的中空纤维膜进行热处理，以使复合膜分离层进一步交联聚合，使表层的微孔进一步收缩致密化，得到中空纤维复合纳滤膜。

具体地，热处理装置为烘箱等可以实现热处理的装置。

上述中空纤维复合纳滤膜的制备装置可用于大规模连续生产中空纤维复合纳滤膜，且具有较高的生产效率和产品性能稳定性。

制得的中空纤维复合纳滤膜以中空纤维超滤支撑膜为中间支撑层，复合膜分离层为致密复合分离层紧密均匀结合在中空纤维超滤支撑膜的外表面上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。