专利名称：玻璃纤维编织管表面涂膜改性及平板化膜组件的制作方法
技术领域：
本发明属于膜分离技术应用技术领域，特别涉及玻璃纤维编织管表面涂膜改 性及平板化膜组件。
背景技术：
膜生物反应器(membrane bioreactor， MBR)已成为一种世界关注的污水 处理和污水资源化技术。MBR近40年来研究与应用发展迅速，特别是近10-15 年，国内外有关MBR文章数量直线增长，应用工程数量和规模不断扩大，万吨 一几十万吨/日的污水处理工程不断出现。据全球最大的专业电信咨询公司之一 的美国Frost & Sullivan咨询公司2007年的研究报告，目前世界MBR市场已 达5亿美元，并以每年平均以2位数字百分率的速度增长。据2000年我国工业 废水和生活污水排放总量数据，直排水量近1.31亿吨/日。若直排水的1/10由 膜生物反应器净化，水量约为1310万吨/日，按2000元/吨水造价估计，约有 262亿元人民币的国内市场需求。目前工程上采用的主要为有机膜，随着工程应 用的逐渐扩大，有机膜强度低、寿命短、消耗石油资源等问题日益凸现。针对 上述问题，本专利提出了玻璃纤维编织管的表面涂膜改性工艺。玻璃纤维编织 管造价低，机械强度大，拉伸强度在200MPa以上[潘碧峰，罗运军,姚维尚,谭惠民.树形
分子键合剂在玻璃纤维试片中的应用[J].含能材料，2004,12(5): 277-281]。但是玻璃纤维编制编
织管表面孔隙率低(在1.5% 8%之间)，有效过水面积小，且孔径大(约90toi
左右)，因此若直接将由玻璃纤维编织管做成的动态膜膜组件应用于污水处理 中，会出现膜孔迅速堵塞、膜通量急剧下降的情况。本专利提出的涂膜工艺将 无机玻璃纤维编织管作为支撑层，在其表面浸涂有机膜液，能有效提高孔隙率， 增加有效过水面积，且有效防止膜孔堵塞。目前玻璃纤维编织管的涂膜改性技术及由改性后的玻璃纤维编织管制成的平板化膜组件尚未见报导。
发明内容
本申请针对玻璃纤维编织管应用于膜生物反应器领域存在的问题，如孔 隙率小(在1.5% 8%之间)，有效过水面积小，孔径大(约90Pm左右)，应用 于污水处理时易堵塞，跨膜压差大，通量小且不稳定(2 5L/(m2.h))，提出了玻 璃纤维编织管的涂膜改性方法，并将改性后的玻璃纤维编织管制成平板化膜组 件应用于膜生物反应器领域。
本发明提出的玻璃纤维编织管表面涂膜改性及平板化膜组件制作具有节省 有机膜液、成本低、通量高、强度大及寿命长等优点。
本发明提出的一种玻璃纤维编织管表面涂膜改性及平板化膜组件，主要由 玻璃纤维编织管(1)、有机膜层(2)和集水管(3)组成。所述的玻璃纤维编 织管(1)其特征在于外径为2 10mm，内径为1 9mm，长度为0. 5 4m;所
述的玻璃纤维编织管表面涂膜改性，其特征在于1)采用二甲苯为溶齐U，固 体含量为1-20%的有机硅树脂对玻璃纤维编织管固化；2)釆用二甲基乙酰胺 (DMAC)溶剂，固体含量为1-20%的有机膜液，有机膜材料包括如聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚砜(PSF)、聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE); 3)将有机硅树脂 固化后玻璃纤维编织管浸没于其中，浸泡时间大于5min，然后将之取出放入去 离子水中以形成膜孔后制成玻璃纤维编织管表面涂膜改性膜管；所述的平板化 膜组件，其特征在于将经改性后的玻璃纤维编织管，粘接于所述的集水管(3) 之间，在粘接时，将表面涂膜改性的玻璃纤维编织管拉直，使其形成平板化膜 组件结构。所述玻璃纤维编织管表面涂膜改性及平板化膜组件，其特征在于玻 璃纤维管(1)采用玻璃纤维材料机械编织而成，经过涂膜改性，机械强度大、 耐腐蚀、造价低，解决了涂膜改性之前存在的孔隙率低、通量小等问题，通量能达到10 25L/ (m2.h)，且膜阻力小，工作压力小；玻璃纤维编织管(1)本 身除了震动，无大幅度摆动现象，不易折损，寿命长；同时由于有机膜液使用 量少，能有效减小石油等资源的消耗。所述的玻璃纤维编织管的表面涂膜改性 及其平板化膜组件，其特征在于膜组件为帘式平板化构型，玻璃纤维编织管 (1)间距为1 10mm，兼具了共知的中空纤维膜组件填充面积大和平板膜组件 寿命长的优点。
图1为本发明所述的玻璃纤维编织管表面涂膜改性及平板化膜组件简图。 图中1、玻璃纤维编织管，2、有机膜层，3、集水管，4、改性后玻璃纤维编 织管的截面，5、改性前的玻璃纤维编织管表面，6、涂膜后玻纤套管的表面。
具体实施例方式
(1) 将无机玻璃纤维套管按照上述方法进行涂膜改性，并将改性后的玻璃 纤维编织管用于制作膜组件，膜组件构型见附图1所示；
(2) 将含有COD为200 500mg/L， BOD5为100 300mg/L，氨氮为50 160mg/L ， SS为20 50mg/L的生活污7jC，进入活性污泥玻璃纤维编织管动态 膜生物反应器处理，膜单元采用本发明的涂膜改性后的玻璃纤维编织管动态膜 膜组件，在气水比为20: K—般的设计值为15-30: l)的条件下鼓气量为5m3/hr， 温度12 29°C， pH为6.5 8.0条件下，操作压力为2 20kPa，稳定运行6个 月，膜通量为10 25L/ (mlh)。系统出水COD值在5 50mg/L之间变化，一 般稳定在30mg/L之下，BODs值在10mg/L之下，氨氮稳定在10mg/L以下，浊 度稳定在5NUT以下，出水水质达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质》
(GB/T18920-2002)标准。
权利要求
1、一种玻璃纤维编织管表面涂膜改性及平板化膜组件，主要由玻璃纤维编织管(1)、有机膜层(2)和集水管(3)组成。所述的玻璃纤维编织管(1)其特征在于外径为2～10mm，内径为1～9mm，长度为0.5～4m；所述的玻璃纤维编织管表面涂膜改性，其特征在于1)采用二甲苯为溶剂，固体含量为1-20％的有机硅树脂对玻璃纤维编织管固化；2)采用二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂，固体含量为1-20％的有机膜液，有机膜材料包括如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)；3)将有机硅树脂固化后玻璃纤维编织管浸没于其中，浸泡时间大于5min，然后将之取出放入去离子水中以形成膜孔后制成玻璃纤维编织管表面涂膜改性膜管；所述的平板化膜组件，其特征在于将经改性后的玻璃纤维编织管，粘接于所述的集水管(3)之间，在粘接时，将表面涂膜改性的玻璃纤维编织管拉直，使其形成平板化膜组件结构。
2、 如权利要求l所述玻璃纤维编织管表面涂膜改性及平板化膜组件，其特 征在于玻璃纤维管(1)采用玻璃纤维材料机械编织而成，经过涂膜改性，机械 强度大、耐腐蚀、造价低，解决了涂膜改性之前存在的孔隙率低、通量小等问 题，通量能达到10 25L/ (m2.h)，且膜阻力小，工作压力小；玻璃纤维编织管(1)本身除了震动，无大幅度摆动现象，不易折损，寿命长；同时由于有机膜 液使用量少，能有效减小石油等资源的消耗。
3、 如权利要求1所述的玻璃纤维编织管的表面涂膜改性及其平板化膜组件， 其特征在于膜组件为帘式平板化构型，玻璃纤维编织管(1)间距为l 10mm， 兼具了共知的中空纤维膜组件填充面积大和平板膜组件寿命长的优点。
全文摘要
本发明提供一种玻璃纤维编织管表面涂膜改性及平板化膜组件技术，主要由玻璃纤维编织管、有机膜层(包括端子)和集水管等部分组成，其特征在于玻璃纤维管作为支撑层，具有机械强度大，造价比较低等优点；玻璃纤维编织管涂膜改性后，能有效提高表面的孔隙率，增加有效过水面积，提高膜通量。经改性后的玻璃纤维编织管制成平板化帘式构型膜组件，兼具了中空纤维膜组件填充面积大和平板化膜组件寿命长的优点，并且机械强度大、耐腐蚀、造价低，从而克服了传统有机膜组件的缺点，同时解决了未经改性的玻璃纤维编织管存在的孔隙率低、通量小等问题；此外，由于有机膜液使用量少，能有效减小石油等资源的消耗。
文档编号B01D69/00GK101642681SQ20081011770
公开日2010年2月10日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者艳 于, 吴光夏, 徐国梁, 杨文静, 樊耀波, 苏宗华, 袁栋栋, 新 陈 申请人:中国科学院生态环境研究中心