專利名稱：一種采用臥式離心澆鑄法制作中空纖維膜組件的方法
技術領域：
本發明涉及一種中空纖維膜組件的制作方法，具體涉及中空膜組件的離心澆鑄方法。
背景技術：
膜分離技術是近十幾年來發展起來的一門新興的多學科交叉的高新技術，利用特殊選擇透過性的有機高分子材料或無機材料，形成不同形態的膜。中空纖維膜是分離膜領域中的一個重要分支，其中空纖維壁具有選擇透過性，可以使氣體、液體混合物中某些組分從內腔向外或從外向內腔透過中空纖維壁，而同時對另一些組分具有截留作用。中空纖維膜由于比表面積大，膜組件的裝填密度高，工藝簡單，所以生產成本一般低于其它類型的膜，且由于沒有支撐層故可以反向清洗。因此在大規模的水處理工程中，中空纖維膜的應用有其獨特的優勢，在城市生活污水處理及工業廢水處理等領域受到廣泛的關注。中空纖維膜對物質的選擇透過性不單單取決于膜絲使用的材質，還與后期膜絲的處理緊密相關。后期膜絲的處理要嚴格按照規定操作，如果操作不當會導致膜絲變得干燥、 膜絲表面致密的表層被破壞等，降低膜絲的截留分離性能。目前中空纖維膜的澆鑄方法主要有直立式靜置澆鑄法和臥式離心澆鑄法。直立式靜置澆鑄的主要過程如下將有機玻璃膜殼直立，垂直放置于澆鑄架上，中空纖維膜絲的絲束貫穿管內，絲束下端超過膜殼的端口。第一次配膠后，從膜殼的側進膠口連接乳膠管進膠，待粘膠劑樹脂固化成型后，將膜殼倒置于澆鑄架上，第二次配制膠水并以同樣方法從膜殼的側進膠口進膠，等待粘膠劑樹脂膠水固化后，將膜殼從澆鑄架上取下，切除膜殼兩端端口外側的粘膠劑樹脂，獲得半成品的膜組件。這種方法雖然操作簡單，但存在諸多弊端，諸如1)進膠速度不易控制，膠水固化過程中會釋放大量的熱，進膠速度過快容易導致局部高溫造成膜絲水通量和截留性能的急劇下降；2)膠水固化時間較長，一般需要1 2天的時間，比較耗時；3)組件在直立放置的過程中，膜絲長時間的暴露在空氣中，容易使得上端的膜絲變得干燥，造成膜絲性能的下降，影響產水水質；4)粘膠劑樹脂膠水中容易夾雜有氣泡，固化成型后很大程度上影響了澆鑄層的機械強度，不能有效的承受進水的沖擊負荷，出現漏水現象，嚴重影響產水水質；5)靜置過程中下端膜絲容易彎曲折散，造成澆鑄層膜絲的彎折，影響膜絲進出水的同時還影響了產品的美觀。現有的臥式離心澆鑄法為將中空纖維膜絲裝入膜組件外殼中，平行固定于離心澆鑄機中，一次性將膠粘劑樹脂經過離心機高速旋轉將粘結劑充填到膜絲之間、膜絲和膜組件外殼之間，樹脂在低速旋轉狀況下固化數小時，待完全固化后膜組件兩端的環氧化樹脂管板的加工。該方法雖然克服了直立式靜置澆鑄法的一些弊端例如可有效避免組件長時間直立放置造成上端膜絲過于干燥，下端膜絲過于潮濕的困境，保持膜絲的穩定。但該臥式離心澆鑄法也存在其不足，例如，膠粘劑樹脂膠水容易因膜絲的毛細管作用而導致膠水深入膜絲，造成膜絲的報廢；一次性加膠后膠水發熱量過大而出現燒絲現象；以及膠水容易被大量甩出，造成膠粘劑的浪費和環境的污染。此外，由于澆鑄的時間需幾個小時，中間沒有任何檢漏步驟，而一旦膠水大量甩出，最后獲得的組件完全達不到要求，造成時間的浪費， 大大降低了工作效率。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種改進的中空纖維膜組件的臥式離心澆鑄法。為解決上述技術問題，本發明采取如下技術方案一種采用臥式離心澆鑄法制作中空纖維膜組件的方法，其具體包括如下步驟(1)、使膜殼平躺放置，將中空纖維膜絲填裝在該膜殼內，絲束的長度大于膜殼的長度，根據端蓋的縱深長度切齊兩端的膜絲，保證端蓋閉合時膜絲恰好觸碰到端蓋的底部；(2)、使用有機硅膠對中空纖維膜絲的兩端面進行封端處理，使得兩端面的膜絲的膜孔全部封堵，用螺旋卡圈將端蓋固定在膜殼的端面，旋合擰緊卡圈，得膜組件，將其裝入離心澆鑄設備中；(3)、配制粘膠劑，備用；(4)、第一次進膠將粘膠劑的60% 85%通過加膠機和進膠管從所述膜殼的側面加入到所述膜殼內，進膠完畢，啟動離心澆鑄設備，對膜組件進行離心澆鑄，轉速為100 轉/min 120轉/min，離心澆鑄時間為1 3min，完畢，檢查澆鑄的情況；(5)、第二次進膠將剩余的粘膠劑以與步驟(4)相同的方式加入到所述膜殼內， 進膠完畢，再次啟動離心澆鑄設備，對膜組件進行離心澆鑄，轉速為100轉/min 120轉/ min，離心澆鑄時間為20 35min，完畢，檢查澆鑄的情況；(6)、在確認無漏膠情況后，再次啟動離心澆鑄設備，對膜組件進行離心澆鑄，轉速為90轉/min 110轉/min，且該步驟的轉速小于步驟(4)和(5)的轉速，離心澆鑄時間為 2 3h，完畢，將膜組件取出；(7)、將膜組件上的螺旋卡圈和端蓋取下，將膜殼兩端端口外側的粘膠劑連同中空纖維膜絲一起切平，即得所述中空纖維膜組件。根據本發明的一個方面，所述進膠管優選為透明的乳膠管，且其管徑為2 3mm。 步驟(4)中，第一次進膠的量優選為粘膠劑總量的65% 80%。離心澆鑄的時間優選為 2 5min。步驟(5)中，離心澆鑄的時間優選為25 30min。步驟(4)和(5)中，在進膠前，先把粘膠劑分成2 5等重量份，再依次加入。優選地，所述端蓋的材質為鋁合金，采取鋁合金材質的端蓋，散熱性能好。優選地，步驟(2)中，使用的有機硅膠為常溫固化型硅膠水，將其均勻涂抹于中空膜絲的兩端膜孔，很短一段時間后，即可將膜孔封堵。根據一個具體方面，步驟(3)中，所述粘膠劑由環氧樹脂和縮胺類膠水按照重量比2 5 1混合而成，該粘膠劑的配制可在常溫下進行，不需要加熱操作，大大縮短了澆鑄過程的時間。根據又一具體方面，步驟(3)中，所述粘膠劑由環氧樹脂、縮胺類膠水以及溶劑混合而成，其中，環氧樹脂與縮胺類膠水的重量比為2 5 1，所述溶劑的添加量占粘膠劑總重量的2% 5%。用于此處的溶劑可以為丙酮，丁酮等溶劑中的一種或多種，沒有特別限制。溶劑的加入有利于減緩膠水固化時的放熱。由于以上技術方案的實施，本發明與現有技術相比具有如下優點本發明使用有機硅膠將膜絲兩端的膜孔封堵住，并且采取分二次進膠，對進膠的位置(膜殼的側面)、每次進膠的量以及離心澆鑄的時間進行控制，與現有離心澆鑄法相比具有如下優勢1)可避免膠水由于膜絲的毛細管效應深入膜絲造成膜絲的不可逆堵塞，防止膜絲報廢；2)有效保護端面的膜絲不會因發熱量過大而出現燒絲現象；3)有效的避免膠水被大量的甩出，避免膠水的浪費；4)在兩次進膠后即對澆鑄情況進行檢查，一旦發現有漏膠的情況，可采取適當措施補救或重新制作，提高中空纖維膜組件的制作效率。


圖1為本發明的膜組件及其進膠裝置的示意圖；其中1、加膠罐進膠口 ；2、加膠罐；3、加膠管；4、側進膠口 ；5、螺旋卡圈；6、有機
玻璃膜殼；7、端蓋；8、膜組件。
具體實施例方式本發明的主要構思為在現有臥式離心澆鑄方法的基礎上做如下改進1)澆鑄前使用有機硅膠封堵膜絲兩端的膜殼，保證粘膠劑樹脂膠水不會因為膜絲的毛細管作用而導致膠水深入膜絲而造成膜絲的報廢；2)澆鑄過程中分兩次并從膜組件的側進膠口加入粘膠劑，如此可以有效保護端面的膜絲不會因一次性加膠后膠水發熱量過大而出現燒絲現象，也能有效的避免向組件內部加入粘膠劑樹脂后因人為操作不當等因素而導致膠水被大量的甩出，從而造成膠水的浪費；3)膠水中添加了溶劑，可以有效的減緩膠水固化時的快速發熱過程。參見圖1，將膜絲裝填入膜殼6后使用有機硅膠均勻的涂抹膜絲的兩端膜孔，并使用散熱性能優異的鋁合金端蓋7銜接組件的兩端面，鋁合金端蓋7通過螺旋卡圈5與膜殼 1端頭的螺紋相固定連接，膜組件8通過澆鑄設備內置的支撐架上部的夾持圓孔固定，支撐架上設置有用于臨時放置加膠罐2 (筒型容器)，加膠罐2的一端的螺旋圓孔連接加膠管 3 (透明乳膠管，管徑2 3mm)，加膠管3的另一端接入膜殼6的側進膠口 4，膜組件8以平躺方式置放。下面結合附圖和具體的實施方式對本發明做進一步詳細的說明。本發明的中空纖維膜組件的制作方法，其包括如下步驟(1)、將有機玻璃膜殼6平躺放置，將中空纖維膜絲裝填在有機玻璃膜殼6內，絲束的長度大于有機玻璃膜殼6的長度，根據鋁合金端蓋7的縱深長度將膜絲的兩個端面切齊， 保證鋁合金端蓋7閉合時膜絲恰好觸碰到端蓋7的底部。(2)、用有機硅膠對中空纖維膜絲的兩端面進行封端處理，保證端面膜絲的膜孔全部封堵，用螺旋卡圈5將鋁合金端蓋7固定在有機玻璃膜殼6的兩側端面，旋合擰緊螺旋卡圈5后，將膜組件8裝入離心澆鑄設備中。(3)、將環氧樹脂和縮胺類膠水按照重量比2 5 1配比(或還可以加入占膠粘劑總量的2wt% 5wt%的溶劑例如丙酮，丁酮等)，混合攪拌均勻后制成粘膠劑備用。(4)、第一次進膠將大部分(60% 80% )的粘膠劑均分為兩份從加膠罐進膠口1處快速加入加膠罐2中，開啟離心澆鑄設備的驅動電機，頻率為10 15Hz，轉速為100轉 /min 120轉/min, 1 3min后關閉電機；(5)、第二次進膠將剩余的粘膠劑均分兩份快速加入加膠罐2中，開啟電機，設置頻率為10 15Hz，轉速為100轉/min 120轉/min，20 35min后關閉澆鑄機，檢查澆鑄情況，觀察是否有漏膠情況。(6)、確認無漏膠后，啟動電機，設置電機頻率為8 13Hz，轉速為90轉/min 110 轉/min，2 3h后關閉電機，將膜組件8取出。(7)、將螺旋卡圈5和鋁合金端蓋7取下，用鋸刀將膜殼兩端端口外側的粘膠劑樹脂連同中空纖維膜絲一起切下，再用手術刀修飾切口端面，使端面平整即得中空膜組件。按照上述方法澆鑄的膜組件的外觀形態和測試性能如下1、兩端膜絲的顏色沒有發生變化，說明在澆鑄過程中分布加膠有效減緩了粘膠劑樹脂放熱量過大對膜絲的影響；2、澆鑄端面切開后，端面膜絲較平整，沒有出現折散現象，說明臥式澆鑄能有效的解決常規靜置澆鑄端面膜絲折散的情況；3、對膜組件進行最大進水壓力測試后，測得膜組件在使用中最大的進水壓力為 0. 3Mpa，完全符合常規組件的性能要求，說明從組件側進膠口進入組件內部的粘膠劑樹脂與膜殼內壁的結合性能很好；4、在對膜組件進行檢漏的過程中，沒有發現有斷絲的情況，說明在澆鑄的過程中離心力不會使膜絲出現斷絲的現象，不會影響膜絲的后處理操作；5、在對膜絲產水流量進行測試后，測得水通量為2. 5t/h，滿足設計要求，設計要求為 2t/h。6、使用牛血清蛋白測試膜絲的截留率，測得數據為對切割分子量為67000的牛血清蛋白截留率為99%，完全符合設計要求。以下是根據本發明的具體實施例以及對比例。實施例1 4按照規定的配比(環氧樹脂縮胺類固化劑=3 1)將環氧樹脂和縮胺類固化劑混合攪拌，采用攪拌的方式使環氧樹脂和縮胺類固化劑混合均勻，在進行中空纖維膜組件的澆鑄時，分兩次將膠水加入到澆鑄部位，第一次加入膠水總量的70 80%，2 5min 后第二次將剩余的膠水全部加入到澆鑄部位。按照前述的具體操作流程澆鑄四支膜組件， 澆鑄完成后，將膜殼兩端外側的粘膠劑樹脂連同中空纖維膜絲一齊切平，然后觀察澆鑄層內部的澆鑄情況，結果參見表1。對比彳列1 4按照規定的配比(環氧樹脂縮胺類固化劑=3 1)將環氧樹脂和縮胺類固化劑混合攪拌，采用攪拌的方式使環氧樹脂和縮胺類固化劑混合均勻，在進行中空纖維膜組件的澆鑄時，一次性將膠水加入到澆鑄部位。按照前述的具體操作流程澆鑄四支膜組件，澆鑄完成后，將膜殼兩端外側的粘膠劑樹脂連同中空纖維膜絲一齊切平，然后觀察澆鑄層內部的澆鑄情況，結果參見表1。表1實施例1 4及對比例1 4的澆鑄情況
權利要求
1.一種采用臥式離心澆鑄法制作中空纖維膜組件的方法，其特征在于所述方法具體包括如下步驟(1)、使膜殼平躺放置，將中空纖維膜絲填裝在該膜殼內，絲束的長度大于膜殼的長度， 根據端蓋的縱深長度切齊兩端的膜絲，保證端蓋閉合時膜絲恰好觸碰到端蓋的底部；(2)、使用有機硅膠對中空纖維膜絲的兩端面進行封端處理，使得兩端面的膜絲的膜孔全部封堵，用螺旋卡圈將端蓋固定在膜殼的端面，旋合擰緊卡圈，得膜組件，將其裝入離心澆鑄設備中；(3)、配制粘膠劑，備用；(4)、第一次進膠將粘膠劑的60% 85%通過加膠機和進膠管從所述膜殼的側面加入到所述膜殼內，進膠完畢，啟動離心澆鑄設備，對膜組件進行離心澆鑄，轉速為100轉/ min 120轉/min,離心澆鑄時間為1 3min,完畢，檢查澆鑄的情況；(5)、第二次進膠將剩余的粘膠劑以與步驟(4)相同的方式加入到所述膜殼內，進膠完畢，再次啟動離心澆鑄設備，對膜組件進行離心澆鑄，轉速為100轉/min 120轉/min， 離心澆鑄時間為20 35min，完畢，檢查澆鑄的情況；(6)、在確認無漏膠情況后，再次啟動離心澆鑄設備，對膜組件進行離心澆鑄，轉速為90 轉/min 110轉/min，且該步驟的轉速小于步驟(4)和(5)的轉速，離心澆鑄時間為2 3h，完畢，將膜組件取出；(7)、將膜組件上的螺旋卡圈和端蓋取下，將膜殼兩端端口外側的粘膠劑連同中空纖維膜絲一起切平，即得所述中空纖維膜組件。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述進膠管為透明的乳膠管，且其管徑為2 3mm0
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)中，第一次進膠的量為粘膠劑總量的65% 80%ο
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)中，所述離心澆鑄的時間為 25 30mino
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)和(5)中，在進膠前，先把粘膠劑分成2 5等重量份，再依次加入。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述端蓋的材質為鋁合金。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中，使用的有機硅膠為常溫固化型硅膠水。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中，所述粘膠劑由環氧樹脂和縮胺類膠水按照重量比2 5:1混合而成。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中，所述粘膠劑由環氧樹脂、縮胺類膠水以及溶劑混合而成，其中，環氧樹脂與縮胺類膠水的重量比為2 5:1，所述溶劑的添加量占粘膠劑總重量的2% 5%。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于所述溶劑為丙酮或丁酮或二者的混合物。
全文摘要
本發明涉及一種采用臥式離心澆鑄法制作中空纖維膜組件的方法，其在澆鑄前使用有機硅膠封堵膜絲兩端的膜殼，保證粘膠劑樹脂膠水不會因為膜絲的毛細管作用而導致膠水深入膜絲，造成膜絲的報廢；澆鑄過程中分兩次并從膜組件的側端口加入粘結劑樹脂，分兩次加膠可以有效保護端面的膜絲不會因一次性加膠后膠水發熱量過大而出現燒絲現象，也能有效的避免向組件內部加入粘膠劑樹脂后因人為裝配不當等因素而導致膠水被大量的甩出，從而造成膠水的浪費。
文檔編號B01D63/02GK102500237SQ201110336748
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者周大農, 張蘆斌, 杜紅星, 胡增, 金濤, 陳 峰 申請人:江蘇蘇凈集團有限公司