一种基于核孔膜的管式膜的制作方法

本实用新型属于膜分离技术领域，具体涉及一种核孔膜，更具体涉及一种基于核孔膜的管式膜。

背景技术：

膜分离技术是近三十年发展起来的高新技术。膜技术从结构特点可分为平板膜、管式膜、卷式膜和中空纤维膜四种。管式膜和中空纤维从外型上近似，呈圆柱状。中空纤维膜直径一般小于3毫米，而管式膜直径通常为4-25毫米。管式膜可分为有机管式膜和无机管式膜。有机管式膜主要包括pvdf、pes、pp、pan和ps等。相对于其他结构，管式膜优势在于对预处理的要求简单，不怕堵塞和处理能力强。市场上的管式微滤膜通常采用pvdf材质，其过滤精度高达0.1微米。

核孔膜，又称作核微孔膜或重离子微孔膜，它是利用重离子在绝缘物质薄膜上打孔然后化学蚀刻扩孔而成。同一片核孔膜材料，几乎所有孔的尺寸和形状完全一致。核孔膜的孔径范围0.01微米到几十微米，核孔膜目前主要用于医用过滤和民用过滤产品。尽管核孔膜有孔径均匀的优势，但是工程应用的案例很少。核孔膜的工程应用主要面临几个难题：1、核孔膜的材料厚度一般为十几微米，其机械性能较差，不能承受高压；2、膜宽度有限，核孔膜宽度一般为20-40厘米，而市场上平板过滤膜宽度要求一般都在50厘米以上；3、核孔膜孔隙率低，核孔膜孔隙率一般为10％左右，而其他滤膜的孔隙率在40％以上，容易发生堵塞。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于核孔膜的管式膜，有效解决了现有管式膜选材受限、过滤精度不高、核孔膜工程应用难度大等技术问题。

本实用新型提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料缠绕形成管式结构，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，所述的孔道均匀分布在核孔膜层上，管内径大于2毫米，管壁厚度大于等于10微米。

优选的，相邻复合材料之间有重合位，重合位的宽度大于等于1毫米。

优选的，所述的复合材料按锐角卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封。

优选的，所述管式膜的直径为2-50mm，长度为20cm-200cm。

优选的，所述核孔膜层的厚度为5-150微米；孔径为0.01-40微米；孔密度为1×10⁴个/平方厘米-5×10⁹个/平方厘米。

优选的，所述核孔膜层的厚度为10微米或15微米或50微米或100微米；孔径为3微米或5微米或15微米或20微米或30微米；孔密度为1×105个/平方厘米或2×10⁵个/平方厘米或3×10⁵个/平方厘米或5×10⁵5个/平方厘米。

优选的，所述核孔膜层的材料选自pet、pc、pp、pvdf、ptfe或pi中一种。

优选的，所述支撑层为无纺布，支撑层的厚度为5-150微米；孔径为0.1-40微米；孔隙率为30％-60％。

优选的，所述支撑层为无纺布，无纺布由pp、pet或pe制得。

优选的，所述的孔道为圆柱形，漏斗形，锥形或椭圆形。

本实用新型提供一种基于核孔膜的管式膜，通过热压复合，成功将核孔膜运用于管式膜，管式膜的长度不受限制，其最小孔径能够到达0.01毫米，其过滤精度提高，承受压力值更大，工程运用范围广。

本实用新型的有益效果：

拓宽管式膜材料种类。管式膜材料从成型的工艺，多数为相分离的方法。制备工艺缠绕管的同时将铸膜液涂在管壁上，然后再用相分离的方法把孔道修饰出来。本实用新型拓宽了管式膜的选材，可以是pp、pi、pet等耐高温、耐酸碱的材料。通过先制备出多孔膜材料，然后超声波缠绕焊接，简化了制备管式膜的工艺。

管式膜采用了新材料，其物理和化学性能都得到了提升。核孔膜的孔径均匀，孔道最小可以0.01微米，在原有功能基础上，管式膜孔径的能够做的更细，其过滤精度得到了有效提升。

为核孔膜的工程应用提供解决方案。核孔膜目前主要用于精密过滤和家用过滤，工程案例几乎没有。首先，材料复合做成平板可以承受1公斤左右压力，当压力过大平板的边缘焊接处容易破裂。本实用新型将复合后的核孔膜做成管式膜，能够承受3-5公斤压力，可以把核孔膜从微滤推向超滤。其次，受限于加速器构造，核孔膜的宽度一般为20-40厘米。如果采用平板过滤器，市场标准一般都在50厘米以上，不利于材料的行业推广和大尺寸工程应用。本实用新型提出的管式膜，能够将复合后的核孔膜做成管式膜，管式膜规格做成6毫米、8毫米等行业通用的管式膜规格，由于核孔膜长度方向不受限制，做成标准管径和长度的产品，满足大规模工程应用，便于材料的推广。最后，采用管式膜错流的方式，能够最大程度发挥核孔膜孔径均匀的优点，克服孔隙率低容易堵塞的缺点。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型剖切结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

如附图1-2所示，本实用新型提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料缠绕形成管式结构，所述的复合材料包括支撑层1和核孔膜层2，所述支撑层为无纺布，无纺布由pp、pet或pe制得，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，所述的孔道为圆柱形，漏斗形，锥形或椭圆形等规则图形，所述的孔道均匀分布在核孔膜层上，管内径大于2毫米，管壁厚度大于等于10微米，相邻复合材料之间有重合位3，重合位的宽度大于等于1毫米，所述的复合材料按锐角卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封。

上述管式膜的直径为2-50mm，长度为20cm-200cm；核孔膜层的厚度为5-150微米，具体为5-100微米或5-50微米，更具体为10微米或15微米或50微米或100微米；孔径为0.01-40微米，具体为1-40微米，更具体为1-30微米或1-20微米或3-15微米或5-15微米，最具体3微米或5微米或15微米或20微米或30微米；孔密度为1×10⁴个/平方厘米-5×10⁹个/平方厘米，具体为1×10⁵个/平方厘米-10×10⁵个/平方厘米，更具体为1×10⁵个/平方厘米-5×10⁵个/平方厘米，最具体可为1×10⁵个/平方厘米或2×10⁵个/平方厘米或3×10⁵个/平方厘米或5×10⁵个/平方厘米。所述核孔膜中均匀分布有孔道；所述孔道可以各种规则图案方式排列，本实用新型中孔道的形状为圆柱形，漏斗形，锥形或椭圆形，孔道按照规律均匀分布在核孔膜层上。核孔膜层的材料选自pet、pc、pp、pvdf、ptfe或pi中一种。

所述无纺布的厚度为5-150微米，具体为20-100微米，更具体可为20-50微米，最具体可为20、40或50微米；孔径为0.1-40微米，具体为10-40微米，更具体可为10、20或40微米；孔隙率为30％-60％，具体可为40-60％，更具体可为50-60％。

本实用新型提供一种外压式管式膜的污水过滤装置或曝气膜生物反应器或曝气增氧头，所述的污水过滤装置或曝气膜生物反应器或曝气增氧头的过滤结构包括如上所述的基于核孔膜的管式膜，即本实用新型的管式膜能够运用于污水过滤装置或曝气膜生物反应器或曝气增氧头等需要过滤结构的产品中。

具体实施例一

本实施例提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料缠绕形成管式结构，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述支撑层为pet无纺布，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，相邻复合材料之间有重合位，重合位的宽度为2毫米，所述的复合材料按45°卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封。

核孔膜层的材料为pet，核孔膜层的厚度为15微米，孔径为15微米，孔密度为2×10⁵个/平方厘米；支撑层无纺布的厚度为50微米，孔径为40微米，孔隙率60％。

具体实施例二

本实施例提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料缠绕形成管式结构，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述支撑层为pp无纺布，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，相邻复合材料之间有重合位，重合位的宽度为3毫米，所述的复合材料按30°卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封。

核孔膜层的材料为pp，核孔膜的厚度为15微米，孔径为15微米，孔密度为2×10⁵个/平方厘米；无纺布的厚度为150微米，孔径为20微米，孔隙率60％。

具体实施例三

本实施例提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料缠绕形成管式结构，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述支撑层为pp无纺布，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的外侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，相邻复合材料之间有重合位，重合位的宽度为3毫米，所述的复合材料按30°卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封。

核孔膜层的材料为pp，核孔膜的厚度为15微米，孔径为15微米，孔密度为2×10⁵个/平方厘米；无纺布的厚度为150微米，孔径为20微米，孔隙率60％。

具体实施例四

本实施例提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料缠绕形成管式结构，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述支撑层为pe无纺布，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，相邻复合材料之间有重合位，重合位的宽度为2毫米，所述的复合材料按48°卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封。

核孔膜层的材料为pvdf，核孔膜的厚度为10微米，孔径为3微米，孔密度为5×10⁵个/平方厘米；无纺布的厚度为20微米，孔径为10微米，孔隙率60％。

具体实施例五

本实施例提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料缠绕形成管式结构，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述支撑层为pet无纺布，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，相邻复合材料之间有重合位，重合位的宽度为2毫米，所述的复合材料按45°卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封。

核孔膜层的材料为ptfe，核孔膜的厚度为10微米，孔径为1微米，孔密度为2×10⁷个/平方厘米；无纺布的厚度为100微米，孔径为20微米，孔隙率50％。

具体实施例六

本实施例提供一种基于核孔膜的管式膜，包括复合材料，所述的复合材料缠绕形成管式结构，所述的复合材料包括支撑层和核孔膜层，所述支撑层为pe无纺布，所述的核孔膜层热压复合在支撑层的内侧，所述的核孔膜层中分布有起筛分作用的孔道，相邻复合材料之间有重合位，重合位的宽度为1毫米，所述的复合材料按40°卷成筒状管膜，重合处用超声波焊接密封。

核孔膜层的材料为pi，核孔膜的厚度为10微米，孔径为0.1微米，孔密度为3×10⁸个/平方厘米；无纺布的厚度为150微米，孔径为30微米，孔隙率50％。

为核孔膜的工程应用提供解决方案。核孔膜目前主要用于精密过滤和家用过滤，工程案例几乎没有。首先，材料复合做成平板可以承受1公斤左右压力，当压力过大平板的边缘焊接处容易破裂。本实用新型将复合后的核孔膜做成管式膜，能够承受3-5公斤压力，可以把核孔膜从微滤推向超滤。其次，受限于加速器构造，核孔膜的宽度一般为20-40厘米。如果采用平板过滤器，市场标准一般都在50厘米以上，不利于材料的行业推广和大尺寸工程应用。本实用新型提出的管式膜，能够将复合后的核孔膜做成管式膜，管式膜规格做成6毫米、8毫米等行业通用的管式膜规格，由于核孔膜长度方向不受限制，做成标准管径和长度的产品，满足大规模工程应用，便于材料的推广。最后，采用管式膜错流的方式，能够最大程度发挥核孔膜孔径均匀的优点，克服孔隙率低容易堵塞的缺点。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。