卷式中空纤维膜组件、其和中空纤维复合膜膜丝制备方法与流程

本发明涉及水处理膜，尤其涉及卷式中空纤维膜组件、其和中空纤维复合膜膜丝制备方法。

背景技术：

1、在物料分离领域，膜技术已替代传统分离技术，占据市场绝对主力。反渗透、纳滤、超滤和微滤已经成为标准操作单元，其形式包括螺旋卷式膜组件、中空纤维式膜组件、管式膜组件和板框式膜组件，其中应用的最为广泛的是螺旋卷式和中空纤维式膜组件。

2、螺旋卷式膜组件平衡了操作简便性、抗污染性、渗透速率和装填密度之间的关系，被广泛应用于海水淡化、中水回用、工业废水处理、超纯水制备，但仍存在浓差极化、膜污染和较高的压力损失等问题，主要与膜叶结构（如膜叶数、膜叶长度和宽度、进料和渗透流道高度）、隔网结构、操作条件等因素有关。

3、中空纤维复合膜组件通过将复合膜膜丝集束到圆柱形膜壳内，并用环氧树脂封堵两端形成的平行错流装置，实际操作时，进水/浓水-产水分别在膜丝内外侧流动，在压力驱动和孔径筛分/电荷效应的共同作用下，最终实现物料的有效分离。然而，中空纤维复合膜组件仍存在以下问题：

4、a.膜丝之间相互粘接，容易发生脱盐层脱落，导致整体脱盐率下降或丧失；

5、b.进料液以层流方式流动，浓差极化效应极强，大大制约着脱盐率与产水量的提升。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，提供了一种降低成本，操作简便高效、降低浓差极化的卷式中空纤维膜组件、其和中空纤维复合膜膜丝制备方法。

2、本发明的技术方案是：

3、中空纤维复合膜膜丝制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一，中空纤维超滤膜膜丝的制备

5、步骤二，中空纤维复合膜膜丝的制备

6、将中空纤维超滤膜膜丝依次进行有机胺溶液浸润、氮气吹扫、活性酰氯油相溶液浸润和烘干处理，生成带有脱盐层的中空纤维复合膜膜丝。

7、所述有机胺溶液包括活性胺类单体、添加剂和纯水；

8、所述活性胺类单体包括间苯二胺和/或哌嗪，含量为0.5-5%；添加剂包括表面活性剂或缚酸剂，含量小于10%，其他均为纯水。

9、有机胺溶液浸润时间为30s-2min；

10、所述活性酰氯油相溶液包括酰氯类单体与油相溶剂；

11、酰氯类单体包括均苯三甲酰氯、均苯二甲酰率中的一种或多种，含量在0.05-0.3%，其余为油相溶剂；

12、油相溶剂包括正己烷、环己烷、正庚烷、isoparg中的一种或多种。

13、卷式中空纤维膜组件的制备方法，包括以下步骤：

14、步骤三，中空纤维膜片的制备

15、将一定数量膜丝裁切成相同长度的膜丝并并排集束，一端用聚氨酯胶水进行封孔，并用胶水进行粘接成片状；另一端在距离丝口一定距离处用胶水进行粘接成片状，形成中空纤维复合膜膜片；

16、步骤四，中心管的制备

17、按照预设膜片尺寸大小制备具有轴向开口的中心管；

18、步骤五，将中空纤维复合膜膜片未封端一侧塞入中心管内，并用聚氨酯将中空纤维复合膜膜片与中心管连接处进行密封；

19、步骤六，每片中空纤维复合膜膜片搭配一片同样尺寸大小的格网，绕中心管进行卷制，形成卷式膜组件；

20、步骤七，用宽胶带对卷制好的膜片进行包裹和固定，在宽胶带上套上止水圈、中心管上套上o型密封圈，获得中空纤维卷式膜组件。

21、所述中空纤维膜膜片包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜、正渗透膜或反渗透膜，其中，所述纳滤膜、正渗透膜和反渗透膜分别为复合膜，有效分离层在膜丝外侧。

22、所制备的卷式中空纤维膜组件在运行时，进水是通过膜丝外侧径向流动的，产水通过膜丝轴向流动，最终汇聚于中心管。

23、将膜丝制成膜片时，需将另一端进行封口，防止产水流出。

24、步骤三中膜丝数量为1-1000根，长度为0-150cm。

25、步骤六中格网为具有经纬结构的高分子网，主要材质包括聚烯烃。

26、卷式中空纤维复合膜组件，包括：

27、中心管，外圆面上设有轴向开口；

28、中空纤维膜膜片，一端封闭，另一端未封；未封端一侧伸入所述中心管的轴向开口内，并与所述轴向开口密封固定连接；

29、格网，设置在所述中空纤维膜膜片上，与所述中空纤维膜膜片一起绕设在中心管上。

30、本发明有益效果：

31、首先通过相转变与界面聚合工艺制备了中空纤维复合膜膜丝，将膜丝通过特殊设计制成一端封闭一端开头的中空纤维膜膜片，将膜片一端连接中心管，同时搭配一页相同尺寸的格网，绕着中心管进行聚氨酯，最后安装止水圈与密封圈，即可形成卷式中空纤维膜组件。

32、本案借助中空纤维膜丝本身具有产水通道的特点，摒弃了卷式膜组件一般都需要的无纺布、进水格网、产水导布，不仅节约成本，而且操作更加简单；同时降低浓差极化。

技术特征：

1.中空纤维复合膜膜丝制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的中空纤维复合膜膜丝制备方法，其特征在于，所述有机胺溶液包括活性胺类单体、添加剂和纯水；

3.根据权利要求1所述的中空纤维复合膜膜丝制备方法，其特征在于，所述活性酰氯油相溶液包括酰氯类单体与油相溶剂；

4.卷式中空纤维膜组件的制备方法，包含权利要求1所述中空纤维复合膜膜丝制备方法制备的中空纤维复合膜膜丝，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的卷式中空纤维膜组件的制备方法，其特征在于，所述中空纤维膜膜片包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜、正渗透膜或反渗透膜，其中，所述纳滤膜、正渗透膜和反渗透膜分别为复合膜，有效分离层在膜丝外侧。

6.根据权利要求4所述的卷式中空纤维膜组件的制备方法，其特征在于，所制备的卷式中空纤维膜组件在运行时，进水是通过膜丝外侧径向流动的，产水通过膜丝轴向流动，最终汇聚于中心管。

7.根据权利要求4所述的卷式中空纤维膜组件的制备方法，其特征在于，将膜丝制成膜片时，需将另一端进行封口，防止产水流出。

8.根据权利要求4所述的卷式中空纤维膜组件的制备方法，其特征在于，步骤三中膜丝数量为1-1000根，长度为0-150cm。

9.根据权利要求4所述的卷式中空纤维膜组件的制备方法，其特征在于，步骤六中格网为具有经纬结构的高分子网，主要材质包括聚烯烃。

10.卷式中空纤维复合膜组件，通过权利要求4所述的卷式中空纤维膜组件的制备方法制备，其特征在于，包括：

技术总结卷式中空纤维膜组件、其和中空纤维复合膜膜丝制备方法。涉及水处理膜技术领域。包括以下步骤：步骤一，中空纤维超滤膜膜丝的制备；步骤二，中空纤维复合膜膜丝的制备；将中空纤维超滤膜膜丝依次进行有机胺溶液浸润、氮气吹扫、活性酰氯油相溶液浸润和烘干处理，生成带有脱盐层的中空纤维复合膜膜丝。所述有机胺溶液包括活性胺类单体、添加剂和纯水；所述活性胺类单体包括间苯二胺和/或哌嗪，含量为0.5‑5%；添加剂包括表面活性剂或缚酸剂，含量小于10%，其他均为纯水。本发明借助中空纤维膜丝本身具有产水通道的特点，摒弃了卷式膜组件一般都需要的无纺布、进水格网、产水导布，不仅节约成本，而且操作更加简单；同时降低浓差极化。技术研发人员：瞿睿,李剑,熊平,赵珍珍受保护的技术使用者：新御（江苏）环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2