一种外表面或内表面导电型中空膜及制备方法与流程

本发明涉及一种外表面或内表面导电型中空膜及制备方法。

背景技术：

随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对用水水质的要求显著提高。污染的日益严重，使得污水处理的问题亟待解决。然而传统的生物处理工艺普遍存在工艺流程长，占地面积大，运行成本高等缺点。目前，中空膜材料的选择和膜技术备受关注，由于常规膜材料均为不导电材料，针对现有的工艺不存在优势。

在物理电学里面，我们将物质划分为四种类型：绝缘体、半导体、导体、超导体。随着社会的发展，工业生产中有人制备出了一种新电极材料——导电高分子聚合物，它属于导体。通过导电高分子聚合物和铸膜液混合制成具有导电功能的膜，膜电极被放置在mbr中，可以减少膜污染，提高mbr出水性能，但是此导电膜的制备方法存在成本经费高，制备难度大，自动化程度低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种外表面或内表面导电型中空膜。

本发明的第二个目的是提供一种外表面或内表面导电型中空膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种外表面或内表面导电型中空膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照实际所需的中空膜外表面或内表面电场强度，通过物理场模拟软件模拟计算后得到需要覆盖中空膜外表面或内表面的作为导电层的编织物对中空膜表面积的覆盖率及形状；

(2)根据模拟计算结果将导电纤维通过二维编织机或三维编织机编织在中空膜外表面；或利用同心圆纺丝法将导电纤维通过三维编织机编织导电纤维编织管；在导电纤维编织管外表面加工上中空膜。

中空膜优选为中空纤维膜、管式膜或陶瓷管式膜。

导电纤维选自碳纤维、复合纤维、金属纤维或导电型金属化合物纤维。

碳纤维优选：碳纤维t300、碳纤维t700或碳纤维t800。

复合纤维优选：涤纶、腈纶、棉纶或丙纶。

金属纤维优选：铅纤维、铜纤维或镍纤维。

导电型金属化合物纤维优选：含氧化锡的氧化锑表面上涂覆二氧化钛的纤维、纤维表面加工固着铜化物的纤维或纤维表面电镀金属纤维。

上述方法制备的外表面或内表面导电型中空膜。

本发明的优点

1.本发明制备方法简便、制作成本较低，可制备更低电阻的外表面或内表面导电型中空膜，具有更好的电化学性能，有效的解决了成本问题。

2.本发明外表面或内表面导电型中空膜能有效地均匀控制膜污染。

3.本发明的外表面或内表面导电型中空膜节能，电场密度相比有一定增大，电场强度加强，缩短了电极间距离。

4.导电层在膜内或外表面，增加膜面上的电场和负电荷，更有利于排斥膜生物反应器中的eps胞外聚合物和微生物、减缓污染物沉积、提高膜的抗污染能力。

5.本发明的方法不仅提高了中空膜的抗污染能力，还提高了中空膜力学性能、形貌及通透性等，使用寿命得到稳定保障。

附图说明

图1为本发明的外表面导电型中空膜结构示意图。

图2为本发明应用二维编织机形成的导电层(编织物)示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

物理场模拟软件选择：comsol多物理场仿真软件或intesim-structure结构分析模块，来源于comsol公司和英特仿真的核心产品之一。(也可以选用其它企业的物理场模拟软件)

二维编织机(ga747-111型挠性剑杆织机)或三维编织机(bfb型立式软管自动编织机)。

导电纤维选用较好导电性能，电阻小于10ωcm(20℃、65％rh条件下)，机械强度高，耐磨。

实施例1

一种外表面导电型中空膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照实际所需的中空膜外表面电场强度(0.2v/cm)通过物理场模拟软件模拟计算后得到需要覆盖中空膜外表面的作为导电层的编织物对中空膜表面积的覆盖率(50％)及对应电场强度下物理模拟软件中可以设计出的编织物几何形状或存在形式

(2)根据模拟计算结果将导电纤维(碳纤维t300)通过二维编织机编织在中空纤维膜外表面。见图1。

实施例2

一种外表面导电型中空膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照实际所需的中空膜外表面电场强度(0.3v/cm)通过物理场模拟软件模拟计算后得到需要覆盖中空膜外表面的作为导电层的编织物对中空膜表面积的覆盖率(40％)及对应电场强度下物理模拟软件中可以设计出的编织物几何形状或存在形式；

(2)根据模拟计算结果将导电纤维(涤纶)通过三维编织机编织在管式膜外表面。

实施例3

一种外表面导电型中空膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照实际所需的中空膜外表面电场强度(0.35v/cm)通过物理场模拟软件模拟计算后得到需要覆盖中空膜外表面的作为导电层的编织物对中空膜表面积的覆盖率(30％)及对应电场强度下物理模拟软件中可以设计出的编织物几何形状或存在形式；

(2)根据模拟计算结果将导电纤维(铅纤维)通过三维编织机编织在陶瓷管式膜外表面。

实验证明，导电纤维用碳纤维t700、碳纤维t800、腈纶、棉纶、丙纶、铜纤维、镍纤维、含氧化锡的氧化锑表面上涂覆二氧化钛的纤维、纤维表面加工固着铜化物的纤维或纤维表面电镀金属纤维替代本实施例中的铅纤维，其它同本实施例，分别获得相应的外表面导电型中空膜。

实施例4

一种内表面导电型中空膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照实际所需的中空膜内表面电场强度(0.22v/cm)，通过物理场模拟软件模拟计算后得到需要覆盖中空膜内表面的作为导电层的编织物对中空膜表面积的覆盖率(60％)及对应电场强度下物理模拟软件中可以设计出的编织物几何形状或存在形式；

(2)根据模拟计算结果利用同心圆纺丝法(纺丝机)将导电纤维碳纤维t300通过三维编织机编织的导电纤维编织管，在导电纤维编织管外表面用聚偏氟乙烯铸膜液加工上中空膜。

实施例5

一种内表面导电型中空膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照实际所需的中空膜内表面电场强度(0.3v/cm)，通过物理场模拟软件模拟计算后得到需要覆盖中空膜内表面的作为导电层的编织物对中空膜表面积的覆盖率(55％)及对应电场强度下物理模拟软件中可以设计出的编织物几何形状或存在形式；

(2)根据模拟计算结果利用同心圆纺丝法将导电纤维(涤纶)通过三维编织机编织导电纤维编织管，在导电纤维编织管外表面用聚乙烯物料加工上管式膜。

实施例6

一种内表面导电型中空膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照实际所需的中空膜内表面电场强度(0.35v/cm)，通过物理场模拟软件模拟计算后得到需要覆盖中空膜内表面的作为导电层的编织物对中空膜表面积的覆盖率(50％)及对应电场强度下物理模拟软件中可以设计出的编织物几何形状或存在形式；

(2)根据模拟计算结果利用同心圆纺丝法将导电纤维(铅纤维)通过三维编织机编织导电纤维编织管，在导电纤维编织管外表面陶瓷粉铸膜液加工上陶瓷管式膜。

实验证明，导电纤维用碳纤维t700、碳纤维t800、腈纶、棉纶、丙纶、铜纤维、镍纤维、含氧化锡的氧化锑表面上涂覆二氧化钛的纤维、纤维表面加工固着铜化物的纤维或纤维表面电镀金属纤维替代本实施例中的铅纤维，其它同本实施例，分别获得相应的内表面导电型中空膜。

用途

将各实施例制备的导电型中空膜根据使用需要装于不同的膜组件结构件中，在中空膜两端用导电树脂胶进行固定，膜组件形状可以不但限于柱式、链式、u型等。

用本发明的导电型中空膜组装的柱式膜组件，可以用于：市政污水深度处理回用、工业废水深度处理回用、工业用水处理、反渗透系统预处理、给水厂供水处理、居民生活用水及商业用水处理

用本发明的导电型中空膜组装的u型膜组件，可以用于：染料工业清洁生产工艺微滤膜

用本发明的导电型中空膜组装的卷式(链式)膜组件：净水器微滤、超滤和反渗透。

本发明的各实施例制备的导电型中空膜及对照膜组装成柱式模组件，效果见表1。

表1