CN102888668B - 一种通过设备制造中空纤维超滤膜的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造中空纤维超滤膜的设备，设备主体部件包括两台反应釜、阀门、连接管路、铸膜液过滤器、挤出机加料料斗、双螺杆挤出机、排气口、计量泵、滤前压力传感器、模头过滤器、滤后压力传感器、内介质导入口、模头、外介质槽、外介质。除外介质及外介质槽外，上述设备之间由管路连接，外介质及外介质槽在模头下方。上述设备客服了传统中空纤维超滤膜生产过程中静置、减压或离心脱泡的时间至少需要数小时甚至十几小时的工艺瓶颈，大大提高了生产中空纤维超滤膜的效率，同时减少了制造中空纤维超滤膜原料的降解，从而提高了中空纤维超滤膜强度及过滤精度。
Description
技术领域
本发明属于超滤膜制造领域，特别涉及一种通过设备制造中空纤维超滤膜的工艺。
技术背景
中空纤维超滤膜是一种用高分子合成材料制造的过滤介质，通过中空纤维超滤膜内表面或外表面的微孔对物质进行选择性分离，实现对原溶液的净化、分离及浓缩的目的。中空纤维超滤膜广泛应用于水处理、医药工业、食品工业及环境工程等。现有的中空纤维超滤膜生产方法大多采用在可以控温、搅拌、加压反应釜中溶解制膜的原材料，经搅拌共混均匀后得到铸膜液，将铸膜液经长时间静置、减压或离心脱泡后，通过计量泵将铸膜液与内凝胶介质同时通过喷丝板挤出管状液膜，该液膜经过0－80厘米的空气间隔进入外凝固介质中固化，经漂洗，浸泡后，制得中空纤维超滤膜。由于铸膜液中的气泡直接导致中空纤维超滤膜内表面或外表面的微孔中的缺陷，从而影响中空纤维超滤膜的过滤精度，因此目前中空纤维超滤膜生产过程中静置、减压或离心脱泡的时间至少需要数小时甚至十几小时，大大影响了生产中空纤维超滤膜的效率，同时，由于制造膜原料的高分子材料在高温熔融或溶解的情况下非常容易发生降解，导致最终膜产品的物理化学性能下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造中空纤维超滤膜的设备，该设备可提高制造中空纤维超滤膜的生产效率，保证产品质量，降低生产成本，并且操作方便。
本发明的目的是通过以下方案实现的：一种制造中空纤维超滤膜的设备，设备主体部件包括两台反应釜、阀门、连接管路、铸膜液过滤器、挤出机加料料斗、双螺杆挤出机、排气口、计量泵、滤前压力传感器、模头过滤器、滤后压力传感器、内介质导入口、模头、外介质槽、外介质。除外介质及外介质槽外，上述设备之间由管路连接，外介质及外介质槽在模头下方。其特征在于两台反应釜均为可控温、搅拌及加压的反应釜；其中铸膜液过滤器采用40－600目的过滤网；双螺杆挤出机具有自然排气或减压排气功能；模头过滤器采用80－800目的过滤网，模头挤出中空纤维超滤膜的根数为单根或多根；模头至外介质水平面距离为0－80厘米。
采用上述设备的生产工艺如下：将制造中空纤维超滤膜的原料加入反应釜A中，共混搅拌均匀后开启反应釜A，通过在反应釜A内加压使铸膜液通过铸膜液过滤器进入双螺杆挤出机加料斗，经双螺杆挤出机共混、搅拌、更新铸膜液界面，铸膜液中的气泡通过双螺杆的排气口排除经计量泵加压，经模头过滤器与与内凝胶介质同时通过模头挤出管状单根或多根液膜，该液膜经过0－80厘米的空气间隔进入外凝固介质中固化，经漂洗，浸泡后，制得中空纤维超滤膜。通过反应釜A、阀门A及反应釜B、阀门B的轮流使用及开启，可实现连续化生产的目的。
本发明的有益效果是：由于客服了传统中空纤维超滤膜生产过程中静置、减压或离心脱泡的时间至少需要数小时甚至十几小时的工艺瓶颈，大大提高了生产中空纤维超滤膜的效率，同时减少了制造中空纤维超滤膜原料的降解，从而提高了中空纤维超滤膜强度及过滤精度。
说明书附图
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种结构示意图
图中：1－反应釜A，2－反应釜B，3－阀门A，4－阀门B，5－连接管路，6－铸膜液过滤器，7－挤出机加料料斗，8－双螺杆挤出机，9－排气口，10－计量泵，11－滤前压力传感器，12－模头过滤器，13－外介质槽，14－外介质，15－中空纤维超滤膜，16－模头，17－内介质导入口，18－滤后压力传感器。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明，下述实施例是用于说明本发明而不限制本发明的范围。实施例中未注明的条件通常为常规生产中的条件。
一种制造中空纤维超滤膜的设备，设备主体部件包括反应釜A 1、反应釜B2、阀门A 3、阀门B 4、连接管路5、铸膜液过滤器6、挤出机加料料斗7、双螺杆挤出机8、排气口9、计量泵10、滤前压力传感器11、模头过滤器12、滤后压力传感器18、内介质导入口17、模头16、外介质槽13、外介质14。除外介质及外介质槽外，上述设备之间由管路连接，两台反应釜均为可控温、搅拌及加压的反应釜，其中铸膜液过滤器采用100目的过滤网，双螺杆挤出机具有自然排气功能，模头过滤器采用300目的过滤网，模头挤出8根中空纤维超滤膜，模头至外介质水平面距离为10厘米。
采用上述设备生产中空纤维超滤膜的配方及工艺如下：
| 材料 | 质量(克) |
| 高聚合度聚氯乙烯(聚合度2500) | 800 |
| 聚乙烯吡咯烷酮(K30) | 240 |
| 氯化锌 | 100 |
| 水 | 50 |
| TM181 | 20 |
| 二甲基甲酰胺 | 5000 |
将质量比为80/24/10/5/2/500的聚氯乙烯(聚合度2500)、聚乙烯吡咯烷酮(K30)、氯化锌、水、TM181、二甲基甲酰胺共混物加入80℃的反应釜A中，经2小时共混搅拌均匀后开启反应釜A，通过在反应釜A内加压使铸膜液通过铸膜液过滤器进入双螺杆挤出机加料斗，经双螺杆挤出机共混、搅拌、更新铸膜液界面，铸膜液中的气泡通过双螺杆的排气口排除，铸膜液经计量泵加压，经模头过滤器与内凝胶介质同时通过模头挤出管状8根液膜，该液膜经过10厘米的空气间隔进入外凝固介质(20℃的水)中固化，经20小时漂洗，浸泡25％甘油水中12小时后，制得聚氯乙烯中空纤维超滤膜。滤前压力传感器11及滤后压力传感器18分别监控模头过滤器及模头的铸膜液压力，确保铸膜液稳定挤出。通过反应釜A、阀门A及反应釜B、阀门B的轮流使用及开启，实现连续化生产。采用上述设备生产的中空纤维超滤膜经测定，膜丝外径1.9毫米，膜丝壁厚0.3-0.50毫米，纯水通量800L/m2h(0.1MPa,外压)；牛血清蛋白(67000MW)截留率99％，拉伸断裂力值9.8牛顿，断裂伸长率50％，破裂压力0.50MPa。
由于客服了传统中空纤维超滤膜生产过程中静置、减压或离心脱泡的时间至少需要数小时甚至十几小时的工艺瓶颈，大大提高了生产中空纤维超滤膜的效率，同时减少了制造中空纤维超滤膜原料的降解，从而提高了中空纤维超滤膜强度及过滤精度。
Claims (6)
1.一种通过设备制造中空纤维超滤膜的工艺，其特征在于，设备主体部件包括反应釜A、反应釜B、阀门A、阀门B、连接管路、铸膜液过滤器、双螺杆挤出机、双螺杆挤出机加料料斗、排气口、计量泵、滤前压力传感器、模头过滤器、滤后压力传感器、内介质导入口、模头、外介质槽、外介质，除外介质及外介质槽外，上述设备之间由管路连接，外介质及外介质槽在模头下方，所述双螺杆挤出机具有自然排气或减压排气功能；
所述工艺包括：
将质量比为80：24：10：5：2：500的聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、氯化锌、水、TM181和二甲基甲酰胺共混物加入80℃的反应釜A中，所述聚氯乙烯的聚合度为2500；
经2小时共混搅拌均匀后开启所述反应釜A，通过在所述反应釜A内加压使铸膜液通过所述铸膜液过滤器进入所述双螺杆挤出机加料料斗，经所述双螺杆挤出机共混、搅拌、更新所述铸膜液界面，所述铸膜液中的气泡通过所述排气口排除；
所述铸膜液经所述计量泵加压，经所述模头过滤器与内凝胶介质同时通过所述模头挤出管状的液膜，所述液膜经过10厘米的空气间隔进入20℃的水中固化，经20小时漂洗，浸泡25％甘油水中12小时后，制得聚氯乙烯中空纤维超滤膜；
所制造的中空纤维超滤膜的膜丝外径为1.9毫米，膜丝壁厚为0.3-0.5毫米，在0.1MPa的外压下纯水通量为800L/m2h，对67000MW的牛血清蛋白的截留率为99％，拉伸断裂力值为9.8牛顿，断裂伸长率为50％，破裂压强为0.50MPa。
2.根据权利要求1所述的一种通过设备制造中空纤维超滤膜的工艺，其特征在于两台反应釜均为可控温、搅拌及加压的反应釜。
3.根据权利要求1所述的一种制造中空纤维超滤膜的工艺，其特征在于铸膜液过滤器采用40－600目的过滤网。
4.根据权利要求1所述的一种制造中空纤维超滤膜的工艺，其特征在于模头过滤器采用80－800目的过滤网。
5.根据权利要求1所述的一种制造中空纤维超滤膜的工艺，其特征在于模头挤出中空纤维超滤膜的根数为单根或多根。
6.根据权利要求1所述的一种制造中空纤维超滤膜的工艺，其特征在于模头至外介质水平面距离为0－80厘米。
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