一种中空纤维膜组件的制作方法

本实用新型涉及中空纤维膜组件制备技术领域，特别是涉及一种中空纤维膜组件。

背景技术：

膜技术作为21世纪绿色新型水处理技术，正日益显示它的优越性。该技术物理分离、无二次污染、运行条件适中等优势，使得其在废水处理、海水淡化、资源回收利用等方面越来越受到各大行业的青睐。其中，PVDF超滤膜已广泛应用于工业废水、市政污水、饮用水、海水淡化等预处理和深度处理工艺。但是，目前市场上存在的PVDF超滤膜大多数存在易断丝问题，导致产水质量下降，用户使用成本上升，严重影响其经济性，一定程度上降低了该技术的经济性。膜组件中中空纤维膜丝一旦断裂，会造成出水水质迅速变差，直接影响之后的工艺过程，现有的膜组件封装过程存在一定程度的硬胶爬升的现象，硬胶在膜丝表面会导致膜丝变脆，一旦根部未被软胶充分包裹很容易在膜组件运行过程中导致断丝，无法满足膜技术工程应用的需求。因此，提供一种有效的中空纤维膜封装方法非常重要。

技术实现要素：

本实用新型提供一种中空纤维膜组件及其封装方法，可以有效的防止现有胶铸过程中密封硬胶爬升造成根部保护胶无法充分包裹根部而在膜组件使用过程中根部断丝的现象，为保证产品可靠性提供一个重要方法。

技术方案是：

一种中空纤维膜组件，包括：

密封壳，用于放置并密封中空纤维膜丝；

中空纤维膜丝，置于密封壳内部，中空纤维膜丝与密封壳之间填充有密封硬胶，密封硬胶位于中空纤维膜丝的端部；

在中空纤维膜丝与密封硬胶的上部的交界处的外部，还包覆有根部保护胶。

在一个实施方式中，所述的密封壳是膜壳或者胶铸盒。

在一个实施方式中，在胶铸盒的外部还套接有集水管。

在一个实施方式中，根部保护胶的高度是5～35mm。

在一个实施方式中，根部保护胶的材质是环氧树脂、聚氨酯、硅胶或热熔胶。

在一个实施方式中，中空纤维膜丝之间的间距为0.3～1mm。

在一个实施方式中，中空纤维膜丝的结构是外压式中空纤维膜丝、内压式中空纤维膜丝、自支撑式的中空纤维膜丝或带有内衬管或内部加强筋的中空纤维膜丝。

在一个实施方式中，密封硬胶的材质是环氧树脂或者聚氨酯。

一种中空纤维膜组件的制造方法，包括如下步骤：

第1步，中空纤维膜丝的端部放置于预胶铸容器中，向预胶铸容器加入填充介质，再向填充介质的上部加入根部保护胶，并使根部保护胶固化；

第2步，取出中空纤维膜丝，去除掉填充介质；

第3步，将第2步得到的中空纤维膜丝的端头的孔道封堵，向密封壳中加入密封硬胶，将中空纤维膜丝的端部放置于密封壳中，并使密封硬胶固化；密封硬胶的加入高度不超过根部保护胶；

第4步，将中空纤维膜丝的端头的孔道封堵处切除后，得到中空纤维膜组件。

在一个实施方式中，填充介质与根部保护胶不互溶。

在一个实施方式中，填充介质是在第一温度下为固体、升高至第二温度下为液体的物质；第一温度范围是0～40℃，第二温度为40～80℃。

在一个实施方式中，填充介质是聚乙烯醇或石蜡。

在一个实施方式中，第3步中孔道封堵是采用淀粉、环氧树脂、聚氨酯、硅胶或热熔胶等。

在一个实施方式中，密封硬胶厚度为50～80mm。

在一个实施方式中，根部保护胶的厚度为10-40mm。

在一个实施方式中，根部保护胶没入密封硬胶中的深度为5～15mm，根部保护胶高于密封硬胶的部分为5～35mm。

在一个实施方式中，所述的密封壳是膜壳或者胶铸盒。

在一个实施方式中，在第4步之后，还包括将胶铸盒上安装集水管的步骤。

有益效果

本实用新型的中空纤维膜组件封装方法，可以保证膜丝根部保护胶充分包裹根部，并且阻断密封硬胶在膜丝表面的爬升，为保证产品质量提供一个重要方法。

附图说明

图1为根部保护胶预胶铸示意图；

图2为预胶铸丝块示意图；

图3为柱式膜组件封装完成后剖面示意图；

图4为帘式膜组件封装完成后剖面示意图。

其中，1、中空纤维膜丝；2、预胶铸容器；3、根部保护胶；4、填充介质；5、膜壳；6、密封硬胶；7、胶铸盒；8、集水管。

具体实施方式

本实用新型公开了一种中空纤维膜组件封装方法，包括中空纤维膜丝1、预胶铸容器2，根部保护胶3和填充介质4。其中：预先将中空纤维膜丝1置于预胶铸容器2中，向容器中加入填充介质4，待稳定后加入膜丝根部保护胶3，待根部保护胶3固化之后将预胶铸丝块从预胶铸容器2中取出，去除膜丝上的填充介质4,干燥后将膜丝端部涂上堵孔介质防止密封胶进入内孔内，堵塞膜丝水流通道。将预胶铸膜丝块垂直缓慢的放入已注入配制好的密封硬胶6并带有加胶底盘的膜壳5中，直至到达最底部，膜丝根部保护胶应该有一部分没入密封硬胶中。待密封硬胶6固化后，拆除加胶盘并切除预留部分硬胶将膜丝内孔打开形成水流通道。本实用新型的中空纤维膜组件封装方法，可以有效的防止现有胶铸过程中密封硬胶爬升造成根部保护胶无法充分包裹根部而在膜组件使用过程中根部断丝的现象，为保证产品可靠性提供一个重要方法。

基于以上的方法，本实用新型的具体实施步骤如图1～3所示：

中空纤维膜组件的制造方法，包括如下步骤：

第1步，中空纤维膜丝1的端部放置于预胶铸容器2中，向预胶铸容器2加入填充介质4，再向填充介质4的上部加入根部保护胶3，并使根部保护胶3固化；填充介质4与根部保护胶3不互溶，填充介质4是在第一温度下为固体、升高至第二温度下为液体的物质；第一温度范围是0～40℃，第二温度为40～80℃；在一个实施方式中，填充介质4是聚乙烯醇或石蜡。预胶铸容器2为易于形变的材料制成，例如聚乙烯、聚丙烯或硅橡胶等；形状可以是圆柱形也可以是长方体形。根部保护胶3是一种质地较软的胶，可以是环氧树脂、聚氨酯、硅胶或热熔胶等。

第2步，取出中空纤维膜丝1，去除掉填充介质4；

第3步，采用淀粉、环氧树脂、聚氨酯、硅胶或热熔胶等，将第2步得到的中空纤维膜丝1的端头的孔道封堵，向密封壳中加入密封硬胶6，将中空纤维膜丝1的端部放置于密封壳中，并使密封硬胶6固化；密封硬胶6的加入高度不超过根部保护胶3；密封硬胶6厚度为50～80mm，根部保护胶3的厚度为10～40mm，根部保护胶没入密封硬胶中的深度为5～15mm，根部保护胶高于密封硬胶的部分为5～35mm。密封硬胶是一种质地较硬的胶，可以是环氧树脂、聚氨酯等。这里所使用的密封壳，当采用柱式组件时，可以是柱式膜组件膜壳，当采用帘式组件时，也可以是帘式膜组件集水管。

第4步，将中空纤维膜丝1的端头的孔道封堵处切除后，得到中空纤维膜组件。

在一个实施方式中，所述的密封壳是膜壳5或者胶铸盒7。

在一个实施方式中，在第4步之后，还包括将胶铸盒7上安装集水管8的步骤。

基于以上的方法，制备得到的膜组件的结构是：

一种中空纤维膜组件，包括：

密封壳，用于放置并密封中空纤维膜丝1；

中空纤维膜丝1，置于密封壳内部，中空纤维膜丝1与密封壳之间填充有密封硬胶6，密封硬胶6位于中空纤维膜丝1的端部；

在中空纤维膜丝1与密封硬胶6的上部的交界处的外部，还包覆有根部保护胶3。

在一个实施方式中，所述的密封壳是膜壳5或者胶铸盒7。

在一个实施方式中，在胶铸盒7的外部还套接有集水管8。

在一个实施方式中，中空纤维膜丝1之间的间距为0.3～1mm。

在一个实施方式中，中空纤维膜丝1的结构是外压式中空纤维膜丝、内压式中空纤维膜丝、自支撑式的中空纤维膜丝或带有内衬管或内部加强筋的中空纤维膜丝。

实施例1

如图1所示，一种中空纤维膜组件封装方法，包括中空纤维膜丝1，预胶铸容器2，根部保护胶3，填充介质4；其中：

将150根自支撑外压式中空纤维膜丝1整理成一束，端部整理整齐后放置于壁厚0.5mm聚乙烯材质的圆柱形预胶铸容器2中，在预胶铸容器2中加入PEG2000作为填充介质4，大约深度为70mm，待稳定后加入环氧树脂作为根部保护胶3，根部保护胶3的厚度控制在30mm左右，待根部保护胶3完全固化后将预胶铸丝块从预胶铸容器2中取出，预胶铸丝块如图2所示。将预胶铸丝块上附着的PEG2000洗净干燥后待下一步使用。使用硅胶将预胶铸丝块两端膜丝内孔堵塞。选用加胶盘内底部与膜壳端面距离为30mm的加胶盘，将加胶盘安装在膜壳5一端，将配制好的环氧树脂密封硬胶6加入装有待加胶底盘的膜壳5中，然后将预胶铸膜丝块垂直缓慢的放入未固化的环氧树脂密封硬胶6中，直至到达加胶盘最底部，此时膜丝根部保护胶没入深度约为10mm。待环氧树脂密封硬胶6固化后，拆除加胶盘并切除预留部分30mm硬胶，将膜丝内孔打开形成水流通道，如图3所示。

实施例2

如图1所示，一种中空纤维膜组件封装方法，包括中空纤维膜丝1，预胶铸容器2，根部保护胶3，填充介质4；其中：

将150根自支撑外压式中空纤维膜丝1整理成一束，端部整理整齐后放置于壁厚0.5mm聚乙烯材质的圆柱形预胶铸容器2中，在预胶铸容器2中加入PEG2000作为填充介质4，大约深度为70mm，待稳定后加入硅胶作为根部保护胶3，根部保护胶3的厚度控制在30mm左右，待根部保护胶3完全固化后将预胶铸丝块从预胶铸容器2中取出，预胶铸丝块如图2所示。将预胶铸丝块上附着的PEG2000洗净干燥后待下一步使用。使用硅胶将预胶铸丝块两端膜丝内孔堵塞。选用加胶盘内底部与膜壳端面距离为30mm的加胶盘，将加胶盘安装在膜壳5一端，将配制好的环氧树脂密封硬胶6加入装有待加胶底盘的膜壳5中，然后将预胶铸膜丝块垂直缓慢的放入未固化的环氧树脂密封硬胶6中，直至到达加胶盘最底部，此时膜丝根部保护胶3没入深度约为10mm。待环氧树脂密封硬胶6固化后，拆除加胶盘并切除预留部分30mm硬胶，将膜丝内孔打开形成水流通道，如图3所示。

实施例3

如图1所示，一种中空纤维膜组件封装方法，包括中空纤维膜丝1，预胶铸容器2，根部保护胶3，填充介质4；其中：

将150根自支撑外压式中空纤维膜丝1整理成一束，端部整理整齐后放置于壁厚0.5mm聚乙烯材质的圆柱形预胶铸容器2中，在预胶铸容器2中加入PEG2000作为填充介质4，大约深度为70mm，待稳定后加入硅胶作为根部保护胶3，根部保护胶3的厚度控制在20mm左右，待根部保护胶3完全固化后将预胶铸丝块从预胶铸容器2中取出，预胶铸丝块如图2所示。将预胶铸丝块上附着的PEG2000洗净干燥后待下一步使用。使用硅胶将预胶铸丝块两端膜丝内孔堵塞。选用加胶盘内底部与膜壳端面距离为20mm的加胶盘，将加胶盘安装在膜壳5一端，将配制好的环氧树脂密封硬胶6加入装有待加胶底盘的膜壳5中，然后将预胶铸膜丝块垂直缓慢的放入未固化的环氧树脂密封硬胶6中，直至到达加胶盘最底部，此时膜丝根部保护胶没入深度约为15mm。待环氧树脂密封硬胶6固化后，拆除加胶盘并切除预留部分20mm硬胶，将膜丝内孔打开形成水流通道，如图3所示。

实施例4

如图1所示，一种中空纤维膜组件封装方法，包括中空纤维膜丝1，预胶铸容器2，根部保护胶3，填充介质4；其中：

将100根内衬增强型外压式中空纤维膜丝1整理成一束，端部整理整齐后放置于壁厚0.5mm聚乙烯材质的方形预胶铸容器2中，在预胶铸容器2中加入PEG2000作为填充介质4，大约深度为70mm，待稳定后加入环氧树脂软胶作为根部保护胶3，根部保护胶3的厚度控制在30mm左右，待根部保护胶3完全固化后将预胶铸丝块从预胶铸容器2中取出，预胶铸丝块如图2所示。将预胶铸丝块上附着的PEG2000洗净干燥后待下一步使用。使用硅胶将预胶铸丝块两端膜丝内孔堵塞。选用带有胶铸盒7的帘式膜组件集水管8，将配制好的环氧树脂密封硬胶6加入胶铸盒7中，然后将预胶铸膜丝块垂直缓慢的放入未固化的环氧树脂密封硬胶中，直至到达加胶铸盒7最底部，此时膜丝根部保护胶没入深度约为10mm。待环氧树脂密封硬胶6固化后，从胶铸盒7底部10mm处进行切除，将膜丝内孔打开形成水流通道，最后与集水管8粘接,如图4所示。

实施例5

如图1所示，一种中空纤维膜组件封装方法，包括中空纤维膜丝1，预胶铸容器2，根部保护胶3，填充介质4；其中：

将100根内衬增强型外压式中空纤维膜丝1整理成一束，端部整理整齐后放置于壁厚0.5mm聚乙烯材质的方形预胶铸容器2中，在预胶铸容器2中加入PEG2000作为填充介质4，大约深度为70mm，待稳定后加入硅胶作为根部保护胶3，根部保护胶3的厚度控制在30mm左右，待根部保护胶3完全固化后将预胶铸丝块从预胶铸容器2中取出，预胶铸丝块如图2所示。将预胶铸丝块上附着的PEG2000洗净干燥后待下一步使用。使用硅胶将预胶铸丝块两端膜丝内孔堵塞。选用带有胶铸盒7的帘式膜组件集水管8，将配制好的环氧树脂密封硬胶6加入胶铸盒7中，然后将预胶铸膜丝块垂直缓慢的放入未固化的环氧树脂密封硬胶6中，直至到达加胶铸盒7最底部，此时膜丝根部保护胶没入深度约为10mm。待环氧树脂密封硬胶6固化后，从胶铸盒7底部10mm处进行切除，将膜丝内孔打开形成水流通道，最后与集水管d5粘接,如图4所示。

实施例6

如图1所示，一种中空纤维膜组件封装方法，包括中空纤维膜丝1，预胶铸容器2，根部保护胶3，填充介质4；其中：

将100根内衬增强型外压式中空纤维膜丝1整理成一束，端部整理整齐后放置于壁厚0.5mm聚乙烯材质的方形预胶铸容器2中，在预胶铸容器2中加入PEG2000作为填充介质4大约深度为70mm，待稳定后加入硅胶作为根部保护胶3，根部保护胶3的厚度控制在20mm左右，待根部保护胶3完全固化后将预胶铸丝块从预胶铸容器2中取出，预胶铸丝块如图2所示。将预胶铸丝块上附着的PEG2000洗净干燥后待下一步使用。使用硅胶将预胶铸丝块两端膜丝内孔堵塞。选用带有胶铸盒7的帘式膜组件集水管8，将配制好的环氧树脂密封硬胶6加入胶铸盒7中，然后将预胶铸膜丝块垂直缓慢的放入未固化的环氧树脂密封硬胶6中，直至到达加胶铸盒7最底部，此时膜丝根部保护胶没入深度约为15mm。待环氧树脂密封硬胶6固化后，从胶铸盒7底部10mm处进行切除，将膜丝内孔打开形成水流通道，最后与集水管8粘接,如图4所示。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。