一種偏二氟乙烯纖維膜組件的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種偏二氟乙烯纖維膜組件的制造方法，包括如下工序：在中空纖維膜的細(xì)長(zhǎng)形狀的殼體將多孔質(zhì)的多個(gè)中空纖維平行放置，中空纖維的兩端分別用水溶性膠帶系結(jié)，束扎上述多個(gè)中空纖維以形成封裝端，之后沿垂直于上述中空纖維的面，將封裝部與上述中空纖維一起切斷，以使中空纖維開口，中空纖維為采用偏二氟乙烯類樹脂，添加合計(jì)量為偏二氟乙烯類樹脂重量1-3倍的可塑劑和溶劑，在擠壓成形后，進(jìn)行100～140℃的熱處理后，在長(zhǎng)度方向進(jìn)行單軸拉伸，纖維孔隙率為70～85％，平均孔徑為0.1～0.15μm，拉伸強(qiáng)度為6MPa以上，斷裂伸長(zhǎng)為8％以上，該組件過濾性能好，制備方便。
【專利說明】一種偏二氟乙烯纖維膜組件的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種偏二氟乙烯纖維膜組件的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，在污水凈化、飲用水凈化、果汁清凈化、血液凈化等液體過濾方面采用多孔質(zhì)的中空絲。為了增大過濾面積以及容易清洗過濾出的固體，多設(shè)為外壓式或抽吸式，使液體從中空絲的外面滲透到中空絲內(nèi)。若使液體從中空絲的外面滲透到中空絲內(nèi)地過濾，則由過濾除去的固體堆積在中空絲的外面。另外，中空絲多采用束扎多個(gè)中空絲而作為中空絲束使用的結(jié)構(gòu)。因此，采用由在中空絲周圍上升的氣泡的洗滌作用來除去堆積在中空絲外面的固體的方法。在利用上升的氣泡的洗滌作用來除去堆積在中空絲外面的固體的情況下，若不確保中空絲的規(guī)定間隔，則難于將洗滌用空氣適當(dāng)?shù)厮腿氲街锌战z的周圍。尤其是，在豎直方向配置束扎中空絲并在固定其下側(cè)的封裝部上設(shè)置排出洗滌用空氣的噴嘴的情況下，在噴嘴的附近，中空絲的密度增加，難于將洗滌用空氣適當(dāng)?shù)厮腿氲街锌战z。
[0003]使用均勻膜的過程具有較高的分離系數(shù)，但其缺點(diǎn)是滲透速率較低。當(dāng)滲透速率較低時(shí)，可通過提高膜兩側(cè)的分壓差而增加水的滲透量，分壓差在膜滲透中起著推動(dòng)力作用。然而實(shí)際上這是很難實(shí)現(xiàn)的，原因是在室溫下水蒸汽的飽和蒸汽壓低至約20mmHg，而膜的滲透?jìng)?cè)的水蒸汽壓力是高的，因此產(chǎn)生了一個(gè)不希望出現(xiàn)的阻止水汽附加滲透分壓差。
[0004]使用載有吸收劑的多孔膜的過程，其使用的膜是將諸如紙、布或無紡纖維等多孔支承體以聚乙烯醇或聚乙二醇等吸濕聚合物和/或氯化鋰等吸濕劑浸漬而成的。此過程具有高滲透速率，但其缺點(diǎn)是當(dāng)在高濕度條件下使用或擱置時(shí)，膜中所含的吸濕聚合物會(huì)吸水，從而由膜中滲出形成溶液，這就降低了膜的性能。在膜分離技術(shù)中，增加膜兩側(cè)的水蒸汽分壓差的最適宜方法是減小滲透?jìng)?cè)的壓力，但這被認(rèn)為是不可能的，原因是膜不具有足夠的壓力阻抗。實(shí)際上，在上述工藝過程中，并未采用降低壓力的手段，濕氣是在氣體混合物和干燥氣間簡(jiǎn)單交換的。使用干燥氣的脫濕過程不能提供好的效率，因?yàn)槿艏俣駳獗煌耆粨Q，當(dāng)使100%相對(duì)濕度的混合氣脫濕到10%以下時(shí)，就需要使用數(shù)量10倍于混合氣的濕度為O %的干燥氣。
[0005]含有烴類的氣體中若帶有水也是很棘手的，因?yàn)橛猩晒虘B(tài)水化物的危險(xiǎn)；當(dāng)這些氣體亦含有二氧化碳或硫化氫時(shí)，還有腐蝕的危險(xiǎn)。諸如天然氣、油田油層上的覆蓋氣、分離油氣混合物而得到的伴生氣，以及從石油提煉廠等來源得到的氣體中均含有烴類，在這些氣體中若含有水汽時(shí)在處理和貯存時(shí)都會(huì)遇到麻煩。必須將這些氣體中的水含量減低到很小值才能進(jìn)行輸送或進(jìn)行下一步處理，例如液化、運(yùn)輸或銷售。
[0006]在某些特殊場(chǎng)合，有可能通過減壓或加熱氣體而將氣體中含水的缺點(diǎn)克服，但這些方法僅僅適用于特殊場(chǎng)合。當(dāng)氣體需遠(yuǎn)距離輸送時(shí)，上述方法是不經(jīng)濟(jì)的；根據(jù)市銷指標(biāo)，將這種氣體進(jìn)行銷售也是顯然不合適的。專門適用于油、氣井口的已知脫水方法有:冷卻脫水、與乙二醇接觸脫水、硅膠吸收脫水和分子篩脫水。所有這些方法均需龐大而昂貴的設(shè)備，尤其是氣體需運(yùn)輸時(shí)。況且，乙二醇脫水裝置還存在著重量和體積的安全問題。由于昂貴，硅膠和分子篩系統(tǒng)只能在某些特殊場(chǎng)合下考慮應(yīng)用。帶有無孔性分離層的滲透膜可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，采用這種滲透的被動(dòng)系統(tǒng)的脫水方式提供了另一種滿意的安全設(shè)施。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種被動(dòng)的膜系統(tǒng)仍不適用，原因是水蒸汽滲透分壓在膜的滲透?jìng)?cè)會(huì)積累升高，這會(huì)使得水汽不能在需要的和有實(shí)用意義的水平下連續(xù)滲透。
[0007]一般說來，氣體通過膜是借助孔進(jìn)行的，所述的孔就是與膜的入口側(cè)和出口側(cè)連通的供流體流動(dòng)的連續(xù)通道(這些孔道可能適合于也可能不適合于由Knudson流動(dòng)或擴(kuò)散所進(jìn)行的分離)。根據(jù)膜理論的現(xiàn)行觀點(diǎn)，另一種機(jī)理認(rèn)為，氣體通過膜是由氣體和膜上物質(zhì)進(jìn)行相互作用而實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)最新提出的這種機(jī)理，氣體穿過膜的滲透作用包括氣體在膜物質(zhì)中的溶解和氣體通過膜的擴(kuò)散兩個(gè)部分。現(xiàn)行觀點(diǎn)認(rèn)為單一氣體的滲透常數(shù)等于該氣體在該膜內(nèi)的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的乘積。當(dāng)某種特定氣體與某一特定的膜相互作用而在月吳中滲透時(shí)，
[0008]滲透常數(shù)是一特定值。氣體的滲透速率即通過膜的通量，與滲透常數(shù)有關(guān)，但還受諸多變量的影響。這些變量包括:膜厚、密度、自由體積、膜的物理特性、滲透氣體通過膜的分壓差以及溫度等。根據(jù)本發(fā)明，業(yè)已發(fā)現(xiàn)適用于制作氣體脫水膜設(shè)備包括例如本文所引用的、由Henis和Tripodi在其美國(guó)專利4，230，463中所提出的那種非對(duì)稱氣體分離膜(無涂層材料)。這些和其它未涂層非對(duì)稱膜當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚矶a(chǎn)生可控的孔隙度時(shí)可有很高的水汽通量，根據(jù)本發(fā)明它們很適合于脫水用。另一類不涂層膜也具有很高的水汽通量，亦適宜于氣體脫水，此類膜由玻璃質(zhì)的疏水聚合物組成，其中膜的第一熱Tg大于主體玻璃質(zhì)，疏水聚合物的第一熱Tg。這類膜具有梯度密度表層，其滲透性很好，尤其是水汽的通量很大。具有梯度密度表層的膜可由下法制成:將由玻璃質(zhì)的疏水聚合物組成的涂布漆在Lewis酸、Lewis堿或Lewis酸-堿復(fù)合物的溶劑系統(tǒng)中旋壓或饒注該溶劑系統(tǒng)能溶解這類聚合物，并可由極性凝結(jié)介質(zhì)很容易分離開來，由此能得到無大孔隙的非對(duì)稱膜，該膜具有高的自由體積和梯度密度表層。Kesting等人在1987年7月6日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)66752(此處作為參考引入)中提供了這類具有梯度密度表層的膜。Kesting及其合作者開發(fā)了一種非對(duì)稱氣體分離膜，根據(jù)該發(fā)明，該膜在未涂層狀態(tài)下具有高的水通量和足夠的可控空隙度，可允許進(jìn)料氣體的可控部分滲透，并將膜的滲透?jìng)?cè)的水汽吹掃掉。
[0009]US4708799公開了一種生成中空纖維的裝置，它包括一個(gè)裝有聚合物與液體的(對(duì)聚合物是惰性的)熱溶液的容器，此溶液被泵送至擠出機(jī)模頭。中空纖維通過噴咀進(jìn)入含有此溶液的惰性液體的紡絲管被擠出。此纖維及惰性液體以同一方向?qū)嶋H上相同的線速度通過一段大氣區(qū)進(jìn)入紡絲管。在該裝置中，中空纖維以熔融狀態(tài)被擠出，并在紡絲管中形成。對(duì)熔融纖維為惰性的液體的使用對(duì)纖維表面的多孔性起著相反的作用。中空纖維膜的擠出機(jī)模具，該模具有一個(gè)擁有四條同心通道的四路共擠出機(jī)機(jī)頭。軸心通道接收成腔液體，緊鄰的外向通道接收生成膜的聚合物和表面活性劑所組成的均勻混合物，緊挨的外向同心通道接收涂敷液，而最外面的通道接受冷的驟冷液。用各自計(jì)量泵把每種液體送至擠出機(jī)機(jī)頭。四種液體分別加熱并沿著絕熱的和熱伴熱管輸送。擠出機(jī)機(jī)頭有數(shù)個(gè)溫區(qū)。在密閉的控制區(qū)將腔液、膜膠狀物和涂敷液加熱至同一溫度，在此控溫區(qū)，成型由膠狀物組成的聚合物溶液，將驟冷液送至冷卻區(qū)，在冷卻區(qū)膠狀物經(jīng)歷了不平衡的液-液相分離，生成兩種液體的大界面的雙連續(xù)基質(zhì)，在這兩種液體中，在發(fā)生聚集分離成界面積小的截然不同的相之前，聚合物相就固化了。
[0010]中空纖維膜離開擠出機(jī)頭就完全形成了，除在后擠出操作中把表面活性劑溶劑從膜中除去(這在制膜工藝中是很普遍的)以外，不再需要任何進(jìn)一步的成型處理。使用一種不溶解聚合物的揮發(fā)性溶劑從已制得的膜中把聚合物的表面活性劑溶劑除去。中空纖維膜的特點(diǎn)是具有網(wǎng)眼狀(Lacey)或細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)。在本說明書中，術(shù)語“網(wǎng)眼狀”意味著該膜是由沿著每根聚合物單紗的許多位置互相連結(jié)的眾多聚合物單紗組成的。每一連結(jié)點(diǎn)的尺寸僅比單紗的橫截面稍大一些。每根單紗的長(zhǎng)度為其直徑的5至50倍，而且單紗的橫截面形狀由圓形變?yōu)闄E圓形，在為橢圓形時(shí)，橢圓的長(zhǎng)軸可高達(dá)其短軸的5倍?！熬W(wǎng)眼狀或細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)”這種描述也可想象為一種由雙連續(xù)結(jié)構(gòu)衍生來的三維圓形的方網(wǎng)眼的網(wǎng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提出一種偏二氟乙烯中空纖維膜組件的制造方法。
[0012]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0013]一種偏二氟乙烯中空纖維膜組件的制造方法，包括如下工序:在中空纖維膜的細(xì)長(zhǎng)形狀的殼體將多孔質(zhì)的多個(gè)中空纖維平行放置，中空纖維的兩端分別用水溶性膠帶系結(jié)，束扎上述多個(gè)中空纖維以形成封裝端，之后沿垂直于上述中空纖維的面，將封裝部與上述中空纖維一起切斷，以使中空纖維開口，中空纖維為采用偏二氟乙烯類樹脂，添加合計(jì)量為偏二氟乙烯類樹脂重量1-3倍的可塑劑和溶劑，在擠壓成形后，進(jìn)行100?140°C的熱處理后，在長(zhǎng)度方向進(jìn)行單軸拉伸，纖維孔隙率為70?85%，平均孔徑為0.1?0.15μπι，拉伸強(qiáng)度為6MPa以上，斷裂伸長(zhǎng)為8%以上。

【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
[0015]一種偏二氟乙烯中空纖維膜組件的制造方法，包括如下工序:在中空纖維膜的細(xì)長(zhǎng)形狀的殼體將多孔質(zhì)的多個(gè)中空纖維平行放置，中空纖維的兩端分別用水溶性膠帶系結(jié)，束扎上述多個(gè)中空纖維以形成封裝端，之后沿垂直于上述中空纖維的面，將封裝部與上述中空纖維一起切斷，以使中空纖維開口，中空纖維為采用偏二氟乙烯類樹脂，添加合計(jì)量為偏二氟乙烯類樹脂重量1-3倍的可塑劑和溶劑，在擠壓成形后，進(jìn)行100?140°C的熱處理后，在長(zhǎng)度方向進(jìn)行單軸拉伸，纖維孔隙率為70?85%，平均孔徑為0.1?0.15μπι，拉伸強(qiáng)度為6MPa以上，斷裂伸長(zhǎng)為8%以上。
[0016]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種偏二氟乙烯纖維膜組件的制造方法，包括如下工序:在中空纖維膜的細(xì)長(zhǎng)形狀的殼體將多孔質(zhì)的多個(gè)中空纖維平行放置，中空纖維的兩端分別用水溶性膠帶系結(jié)，束扎上述多個(gè)中空纖維以形成封裝端，之后沿垂直于上述中空纖維的面，將封裝部與上述中空纖維一起切斷，以使中空纖維開口，中空纖維為采用偏二氟乙烯類樹脂，添加合計(jì)量為偏二氟乙烯類樹脂重量1-3倍的可塑劑和溶劑，在擠壓成形后，進(jìn)行100?140°C的熱處理后，在長(zhǎng)度方向進(jìn)行單軸拉伸，纖維孔隙率為70?85%，平均孔徑為0.1?0.15 μ m，拉伸強(qiáng)度為6MPa以上，斷裂伸長(zhǎng)為8%以上。
【文檔編號(hào)】B01D63/02GK104437093SQ201410617911
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】華文蔚 申請(qǐng)人:華文蔚