过滤膜、过滤单元、过滤系统以及过滤方法_2

文档序号:9815572阅读:来源:国知局
维素、人造纤维等)在能够承受高流量的水压等物理性能方面是不足的。与此相反,通过将 亲水性树脂涂布到合成纤维、特别是作为工程塑料的聚醋纤维的各表面,从而使表面具有 亲水性而得到的过滤膜具有能够承受高流量的水压等的优良的物理性能,并且适合用作膜 过滤用高流量水过滤的过滤膜。此外,通过使疏水性合成纤维、尤其是聚醋纤维与具有亲水 性基团的化合物共聚的方法,或者通过利用具有亲水性基团的化合物将作为疏水性纤维的 聚醋纤维改性的方法,能够制造具有能够承受高流量水压等的优异物理性能并同时具有亲 水性的纤维。
[0030] 鉴于上述情况,本发明的第一方面的优选形式可W是:
[0031] 运样一种形式,其中具有亲水性的合成纤维是通过将亲水化剂涂布到疏水性聚醋 纤维的各表面,W使纤维具有亲水性而制得的纤维,和
[0032] 运样一种形式,其中具有亲水性的合成纤维是通过使聚醋和具有亲水性基团的化 合物共聚而制备的共聚物。
[0033] 聚醋纤维是优选的,运是因为聚醋纤维是结实的并且有利于制造能够承受高流量 所伴随的过滤压力的过滤膜。在聚醋纤维中,特别优选的是二醇和芳香族二簇酸的缩合物, 如聚对苯二甲酸乙二醇醋、聚对苯二甲酸下二醇醋等。
[0034] 涂布到疏水性聚醋纤维表面的亲水化剂(例如)可W是聚乙二醇二(甲基)丙締酸 醋,具有聚醋和亲水性基团的丙締酸类聚合物的嵌段聚合物等。特别地,通过将任意运些亲 水化剂涂布到聚醋树脂纤维的各表面上而制得的纤维在耐水性和耐化学性方面更优异,因 此是优选的。
[0035] 因此,第一方面的进一步优选的形式可W是运样的形式,其中具有亲水性的合成 纤维是通过将亲水化剂涂布到聚醋树脂纤维的各表面上而制造的,并且所述亲水化剂是聚 乙二醇二(甲基)丙締酸醋和/或具有饱和聚醋和亲水基团的丙締酸类聚合物的嵌段聚合 物。聚乙二醇二(甲基)丙締酸醋的聚合度优选为30W下,更优选为2至23,还更优选为2至 10。作为具有饱和聚醋和亲水性基团的丙締酸类聚合物的嵌段聚合物中的构成成分的饱和 聚醋,其可W由二元酸(如己二酸、癸二酸)和二醇(如二甘醇、Ξ甘醇)构成。
[0036] 在由纤维制造无纺布之前、或在无纺布制造之后可W进行亲水化剂的涂布。W质 量比计,相对于被亲水化剂涂布的无纺布的质量,亲水化剂的涂布量优选为0.5质量%至5 质量%,从而可W得到适合作为过滤膜的无纺布。亲水化剂的涂布量小于0.5质量%不是优 选的,运是因为提高过滤流量和防止堵塞的效果不充分。通常来说,亲水化剂的涂布量大于 5质量%不是优选的,运是因为无纺布的间隙填充有亲水化剂,运可能会降低过滤性能。
[0037] 由聚醋和具有亲水基团的化合物的共聚合而制备的共聚物也是优选的,运是因为 该共聚物具有得自聚醋的机械强度,从而能够获得具有更优异的机械强度的过滤膜。
[0038] 如上所述,聚醋优选是饱和聚醋,特别是二醇和芳香族二簇酸的缩合物,例如聚对 苯二甲酸乙二醇醋、聚对苯二甲酸下二醇醋等。当聚醋是通过二醇和二簇酸的脱水缩合而 合成时,或者聚醋是通过在分子中具有径基或具有簇基的化合物的脱水缩合而合成时,通 过具有亲水性基团(例如横酸金属碱基等)的化合物的共存而引发缩合反应,因此可将亲水 性基团引入到待制得的聚合物中,由此能够获得上述共聚物。
[0039] 作为具有亲水性基团的化合物,优选使用具有至少一种选自横酷基、簇基和径基 的亲水性官能团的化合物。例如,用于将横酸(讽基)金属碱基引入到聚醋中的原料可W是 具有横酸金属碱基的二元酸(其可W是二元酸的可缩合的衍生物)、或者具有横酸金属碱基 的多元醇中的任一者。具体而言,其可W (例如)为横基间苯二甲酸、横基对苯二甲酸、横基 邻苯二甲酸、4-横基糞-2,7-二簇酸(或其衍生物)的盐,W及由W下结构式(化学式1、2)表 示的化合物。
[0040] 化学式1
[0044] 在将横酸金属碱基引入到聚醋中的情况下,相对于全部共聚物,具有横酸金属碱 基的化合物的共聚比优选为0.1质量%至20质量%,更优选为0.5质量%至5质量%。当具有 横酸金属碱基的化合物超过20摩尔%时,难W制造聚醋。相反,当其小于0.1质量%时,可能 无法获得足够的亲水性。
[0045] 通过烙纺等公知方法,将通过上述方式获得的纤维形成为无纺布,由此获得所述 无纺布。由疏水性聚醋纤维制成的公知无纺布可通过上述方式被亲水化。将所制造的无纺 布加工成具有适合于过滤的尺寸和形状,从而形成过滤膜。具体而言,例如,根据过滤装置 的用途等,将无纺布加工成具有合适的尺寸和合适的形状,例如平膜、圆筒状膜,并根据需 要加工成折叠过滤器。
[0046] 本发明的第二方面为使用了第一方面的过滤膜的过滤单元。在第二方面中,由于 使用了上述过滤膜,因此可W提供具有高过滤流速的过滤单元。另外,由于不太可能发生堵 塞,并且该过滤膜的清洗频率较低,所W过滤单元能够有效过滤水。将第一方面的过滤膜连 接到(例如)用于供应待处理水的外壳上,并且根据需要设置加强材料,从而使所供应的水 不会导致过滤膜的变形或破损,由此制造了第二方面的过滤单元。过滤单元可W例如是盒 式过滤单元(过滤盒)。
[0047] 本发明的第Ξ方面是一种用于海水和/或淡水的过滤系统,包括第二方面的过滤 单元,用于供给待处理水使之通过所述过滤单元的供水装置,W及清洗所述过滤单元的清 洗装置。根据第Ξ方面,能够提供一种过滤系统,该系统能够获得高过滤流速,并且能够有 效地过滤水。另外,过滤膜的使用寿命得W延长,因此,能够降低系统的维护成本。优选地, 过滤系统进一步包括用于控制供水装置和清洗装置的操作的控制器。因此,待处理水W预 定的过滤流速和压差(处理水压力)被过滤并且过滤单元被适当地清洗。因此,可W有效且 稳定地过滤水。
[0048] 本发明的第四方面是一种使用了第Ξ方面所述的过滤装置的用于过滤海水和/或 淡水的方法。
[0049] 根据第四方面,使用了过滤流速高并且不太可能发生堵塞的过滤装置。因此,可W 提供运样的过滤方法,该方法适用于海水和淡水的纯化,特别是由于TEP等而可能导致堵塞 的大量的水,如压舱水之类的海水;河水、湖水等之类的淡水;工业废水W及生活废水等。
[0050] 实施例
[0051] 制作由本身具有亲水性的聚醋纤维形成的亲水性无纺布1,W及通过将亲水性树 脂涂布至疏水性聚醋纤维,从而使该纤维具有亲水性而制得的亲水性无纺布2,并基于自然 过滤方式评价亲水性和过滤性能。
[0052] 1.过滤膜(亲水性无纺布)的制作
[0053] (实施例1)
[0054] (1)亲水性聚醋树脂(与亲水性单体共聚的聚醋纤维)的合成
[0055] 在设置有溫度计、揽拌器,惰性气体入口和回流冷却器的烧瓶中,放入166质量份 的对苯二甲酸、54质量份的5-横基间苯二甲酸钢和135质量份的乙二醇的混合物,并进行脱 水缩合,直到在220°C下的酸值变成下,从而得到醋交换反应产物(低聚物)。
[0056] 接着,将0.02质量份的85%憐酸水溶液加入到醋交换反应产物中,此后将其转移 到缩聚反应罐中。随后,将反应体系加热升溫的同时逐渐减压,并且在Ih化的减压下,W常 规方式在290°C下引发缩聚反应,从而得到含有横酸钢骨架、固有粘度为ο. 65的聚对苯二甲 酸乙二醇醋树脂。
[0057] (2)无纺布的制作
[0058] 通过W常规方式对该树脂进行烙纺,获得重量为260g/V且厚度为0.6mm的纺粘型 亲水性无纺布1。
[0059] (实施例2)
[0060] (1)亲水化剂(树脂)的制备
[0061 ] 将625质量份的聚醋/丙締酸类嵌段共聚物(由化kamatsu Oil&Fat Co. ,Ltd.制 造,商品名为阳SRESIN A-647GEX)、4340质量份的水和35质量份的碳化二亚胺交联剂(由 Nisshinbo Chemical Inc.制造,商品名为CARB0DILITE
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