一种制备内压式高分子管式微滤膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微滤膜技术领域，具体涉及一种制备内压式高分子管式微滤膜的方法。
【背景技术】
[0002]膜分离技术是指在分子水平上，不同粒径的混合物在通过半渗透膜时，实现机械筛分或选择性分离的技术。半透膜又称分离膜，分离膜的特点是膜壁遍布微小孔洞，根据孔径的大小可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。膜分离技术由于具有常温下操作，无相态变化，高效节能，在生产过程中不产生污染等特点，因此在饮用水净化，工业用水处理，食品、饮料用水净化除菌，生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用，并迅速推广到纺织、化工、电力、食品、冶金、石油、机械、生物、制药、发酵等各个领域。分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理方面有着广泛的应用前景。
[0003]膜分离技术是一门新兴的高技术，以压力差为膜分离的推动力，根据膜孔径及相应分离物质的大小，主要可分为下列几种:
1.微滤(MF)------以分离机械性微粒及细菌为主，微滤膜孔径约在0.1?1um之间，一般以膜孔径来表征。
[0004]2.超滤(UF)------以分离大分子物质、胶体、微粒、细菌等为主，超滤膜孔径约大约在0.1?0.0Olum(Inm)之间，但是超滤膜精度一般以截留分子量来表征，截留分子量范围大致1000?100万。
[0005]3.纳滤(NF)------以分离小分子物质(分子量1000以下)为主，纳滤膜孔径约在Inm左右，一般以对单价离子和高价离子的选择性分离或截留分子量来表征膜性能。
[0006]4.反渗透(RO)------以分离无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD成分等为主，反渗透膜孔径应在Inm以下，一般以除盐率来表征。
[0007]中空纤维超滤和微滤膜是膜分离产品的最重要型式之一，膜呈毛细管状，其纤维管壁表面为致密层，致密层上密布微孔，但具有分离功能，溶液就是以其组分能否通过微孔来达到分离目的。不同膜材料、不同的配方、不同生产工艺可制得各种分离功能的中空纤维超滤膜和微滤膜，根据致密层位置的不同，中空纤维超滤膜和微滤膜可分为:
(O内压膜(分离用的致密层在中空纤维的内表面)
(2)外压膜(分离用的致密层在中空纤维的外表面)
本领域技术人员在对现有的管式微滤膜研宄后发现，现有管式微滤膜存在耐温性差，机械强度低，寿命短的缺点，这已经成为了微滤膜技术领域目前急需解决的问题。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种化学稳定性好、机械强度强、耐酸碱性强、孔径均一、可处理固体含量高的液体的制备内压式高分子管式微滤膜的方法。 本发明的目的是这样实现的。
一种制备内压式高分子管式微滤膜的方法，其特征在于:
步骤S101、将聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种的粉末用孔径为30-50微米的筛选装置进行筛滤，其中进行筛滤时的温度控制在15-25?，空气相对湿度保持在40%-50% ;向筛滤后的聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种的粉末中加入固化剂和表面活性剂，搅拌均匀后形成制备粉末，然后向由空心无缝钢管中间插入小直径的实心无缝钢管形成的圆环中装满制备粉末并压紧，所述装满制备粉末并压紧的过程中使用震动及液压的方式压紧圆环中的制备粉末，压力控制在6-9Mpa并保持60-80min，所形成的所述圆环内径为0.4?0.65mm，外径为0.9?1.2mm，其中，所述制备粉末的重量份的原料组成包括，聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种的粉末80份-90份、聚酰胺0.5份-0.8份、脂环族多胺0.5份-0.8份、甲阶酚醛树脂2份-2.5份、卵磷脂0.5份-0.8份、乙二醇0.5份-0.8份、山梨醇0.5份-0.8份；
步骤S102、将装有所述制备粉末的钢管放入模具型腔中，在150°C -180°C、10-15Mpa下保持30-60min进行固化成型，再以8_10°C /h的速度将模具型腔降温至20°C _25°C，并将得到的固化成型的管架从钢管中分离出来；将50份-80份聚偏氟乙烯和0.1份-15份聚四氟乙烯粉经过筛选装置筛分出粒径在5-10微米的物料，将筛分后的聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯粉溶于溶剂中，再加入1-15份添加剂和0.001-15份交联剂，搅拌4-8小时，使得两者融合呈液状但不分层，得到聚偏氟乙烯液，其中，所述聚偏氟乙烯液的重量份的原料组成包括，聚偏氟乙烯粉60份-70份、聚四氟乙烯粉I份-5份、硫酸钠2份-10份、多元醇0.1份-1份、聚乙烯醇40份-50份、聚酯12份-15份、聚砜9份-11份、环氧树脂4份-6份；步骤S103、采用压力注浆成形法将聚偏氟乙烯液注入至管架，在10-16Mpa压力、温度在160-200°C、保持24-36小时，使两者充分接触，以8_12°C /h速率降至室温，在所述骨架上形成聚偏氟乙烯膜，最终得到固液分离管式微滤膜。
[0009]优选的，所述制备内压式高分子管式微滤膜的方法在无尘等级大于1000级的环境中进行。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1)在成膜过程中由于成膜体系固含量小，所形成晶核数减少，脱溶剂后形成的网络结构更加疏松，制得的中空纤维膜孔径更大。但是固含量降低，铸膜液黏度太低会导致其失去可纺性。本发明的中空纤维膜成膜体系中，引入超高分子量聚丙烯腈树脂，提高成膜体系黏度，增加可纺性。同时，成膜体系中引入聚丙烯腈树脂可以改善所得中空纤维膜亲水性，提高内压膜抗污染能力和通透性能；
2)本发明的制备方法中，液体成孔剂的用量和种类与最终膜的孔径结构有关，通过对液体成孔剂的选择，在提高聚醚砜中空纤维内压膜孔径的同时，保证在成膜过程中孔结构的贯通，大大提高了膜产品的过滤效率，减少了在使用过程中深度污染的形成，延长了所得膜产品的使用寿命；
3)本发明的制备方法中添加了小分子添加剂，小分子添加剂会影响成膜体系分相速度，有利于提高中空纤维膜表面抗污染性能。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的制备方法的流程图；
图2是步骤SlOl中PE膜管的电镜扫描图；
图3是步骤S103成型后的膜管的电镜扫描图；
图4是成型的膜管的电镜扫描图。
【具体实施方式】
[0012]下面以实施例对本发明作进一步说明，但并不把本发明的实施范围限制于此。本发明的制备方法的流程图如图1所示，PE膜管的电镜扫描图如图2所示，成型后的膜管的电镜扫描图如图3、4所示。
[0013]实施例1
一种制备内压式高分子管式微滤膜的方法，它包括以下制备步骤。
[0014]步骤S101，将70份分子量为5 X 104-2 X 106的PVDF粉末用孔径为30微米的筛粉设备进行筛分，筛分时的温度控制在15°C，避免温度影响产生弹性形变，空气相对湿度保持在40% ;向筛分后的PVDF粉末加入由0.1份聚酰胺、0.1份脂环族多胺和2份甲阶酚醛树脂组成的固化剂、由0.1份卵磷脂、0.1份乙二醇、0.1份山梨醇组成的表面活性剂，搅拌均勾形成制备粉末；选用一根内径为35.4mm的空心无缝钢管，长度为1800_，向空心无缝钢管中间插入一根外径25.4mm的实心无缝钢管，保持垂直居中位置，在两钢管间形成一个厚度为5_的圆环，然后向两根钢管形成的圆环中装满制备粉末并压紧，可采用震动及液压的方式压紧圆环中的制备粉末，压力控制在6Mpa并保持60min左右直至压力无变化时停止；将装有制备粉末的钢管放入模具型腔中，在150°C、10Mpa下保持30min进行烧结，使制备粉末成型并固化；选用循环冷却水冷却，以8°C /h的速度将模具型腔降温至20°C，再将得到的PVDF骨架从钢管中脱出。
[0015]步骤S102，将50份分子量为5 X 104-2 X 106的PVDF和0.1份分子量为100万以上的PTFE粉经过筛粉设备筛分出粒径在5微米的物料，筛分时的温度控制在15°C，空气相对湿度保持在40% ;将筛分后的PVDF和PTFE粉溶于由30份聚乙烯醇、10份聚酯、8份聚砜、3份环氧树脂形成的溶剂中，再加入I份无机盐硫酸钠和0.001份交联剂有机二元酸，搅拌4小时，使得两者融合呈液状但不分层，得到PVDF液。
[0016]步骤S103，采用压力注浆成形法，将PVDF液注入至PVDF骨架，在1Mpa压力、温度在160°C、保持24小时，使两者充分接触，在浇注的过程中将液相的膜材料PVDF液浇注到固相的骨架材料上，PVDF液易于渗透至骨架中，并形成不同程度的渗透现象，呈现出“锚型镶嵌式膜结构”；以8°C /h速率降至室温，在PVDF骨架上形成PVDF膜，最终得到固液分离管式微滤膜。
[0017]以上制备步骤均要求在无尘、无菌、防静电的厂房中进行，其无尘等级大于1000级。
[0018]经检测，本实施例得到的固液分离管式微滤膜具有以下性能指标:耐化学性:pH1-14 ;可反洗:“镶嵌式”锚型结构膜允许反洗，反洗压力0.3Mpa ;耐温可达110°C ;PVDF膜的孔径均一:0.5 μπι ;抗压强度:1.8Mpa ;抗冲击强度:0.8Mpa ;可处理固体含量为5%的废水。
[0019]实施例2 一种制备内压式高分子管式微滤膜的方法，它包括以下制备步骤。
[0020]步骤SlOldf 75份分子量为4X 106-8 X 106的PE粉末用孔径为35微米的筛粉设备进行筛分，筛分时的温度控制在20°C，避免温度影响产生弹性形变，空气相对湿度保持在42% ;A2、装粉:向筛分后的PE粉末加入由0.3份聚酰胺、0.3份脂环族多胺和2份甲阶酚醛树脂组成的固化剂、由0.3份卵磷脂、0.3份乙二醇、0.3份山梨醇组成的表面活性剂，搅拌均勾形成制备粉末；选用一根内径为35.4mm的空心无缝钢管，长度为2000mm，向空心无缝钢管中间插入一根外径25.4mm的实心无缝钢管，保持垂直居中位置，在两钢管间形成一个厚度为5_的圆环，然后向两根钢管形成的圆环中装满制备粉末并压紧，可采用震动及液压的方式压紧圆环中的制备粉末，压力控制在7Mpa并保持70min直至压力无变化时停止；将装有制备粉末的钢管放入模具型腔中，在160°C、IIMpa下保持40min进行烧结，使制备粉末成型并固化；选用循环冷却水冷却，以9°C /h的速度将模具型腔降温至22°C，再将得到的