发明名称 一种耐污染性聚乙烯醇复合膜的制备方法及其专用设备
摘要 本发明涉及耐污染性聚乙烯醇复合膜的制备方法及其专用设备,将基膜浸泡在1~20wt%表面活性剂水溶液或醇溶液、1~20wt%表面活性剂+0.1~1vol%交联剂水溶液或醇溶液、20~60vol%醇水溶液、含0.1~1vol%交联剂的20~60vol%醇水溶液或0.1~1vol%交联剂的水溶液的预处理液中,浸泡时间为0.5~24小时,浸泡液温度为5~70℃;通过专用制膜设备,采用死端和错流加反向过滤方式将制膜液复合在基膜的表面上,然后膜组件进行交联干燥,及膜的后处理最终得到耐污染性聚乙烯醇复合膜。
申请公布号 CN1124874C 申请公布日期 2003.10.22
申请号 CN99108061.0 申请日期 1999.06.08
申请人 中国科学院生态环境研究中心 发明人 刘忠洲;李娜;续曙光;吴光夏
分类号 B01D69/12;B01D71/38 主分类号 B01D69/12
代理机构 上海智信专利代理有限公司 代理人 李柏
主权项 1.一种耐污染性聚乙烯醇复合膜的制法,其特征在于:第一步:基膜的预处理,将基膜(9)或装在膜组件(8)中的基膜(9)浸泡在1~20wt%表面活性剂水溶液或醇溶液、1~20wt%表面活性剂和0.1~1vol%交联剂水溶液或醇溶液、20~60vol%醇水溶液、含0.1~1vol%交联剂的20~60vol%醇水溶液或0.1~1vol%交联剂的水溶液的预处理液中,浸泡时间为0.5~24小时,浸泡液温度为5~70℃,得到预处理过的基膜(9)或装在膜组件(8)中的基膜(9);第二步:用过滤法将制膜液复合在基膜的上、下表面和孔内表面上,采用反向加死端过滤方式:第一阶段先采用反向过滤,将预处理过的基膜(9)放入制膜设备中的膜组件(8)中,或将装有膜(9)的膜组件(8)连接入制膜设备中,关闭阀(2)、阀(15)、阀(17)、阀(20)、阀(28),打开阀(5)、阀(10)、阀(13)、阀(21)、阀(29),将制膜液(I)或(II)倒入料液槽(4),开启泵(1),这时制膜液(I)或(II)从料液槽(4)流经三通阀(3)、泵(1)、三通阀(27)、阀(29)、加热器(30)、三通阀(31)、三通阀(14)、三通阀(6)、阀(21),通过膜组件(8)的膜下表面料液流入口(23)进入膜组件(8)中,同时另一部分制膜液(I)或(II)流经三通阀(14)、阀(5)返回料液槽(4),以阀(5)调节料液流入口(23)的压力,压力范围为0.01~1MPa,以阀(10)调节料液流出口(25)的压力,使出口压力比进口压力低0.01~1MPa,在压力下进入膜组件(8)的一部分制膜液(I)或(II)流过基膜(9)的膜下表面,通过膜组件(8)的膜下表面料液流出口(25)流经三通阀(18)、三通阀(26)、阀(10)返回料液槽(4),另一部分制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜上表面料液流出口(24)流经三通阀(1 1)、阀(13)返回到料液槽(4);其反向过滤运行时间为1~30分钟,制膜液温度为5~90℃;第二阶段再采用死端过滤,当反向过滤完成后,关闭阀(2)、阀(13)、阀(15)、阀(17)、阀(21)、阀(28),开启阀(5)、阀(10)、阀(20)、阀(29),将制膜液(I)或(II)倒入料液槽(4)中,开启泵(1),一部分制膜液(I)或(II)从料液槽(4)通过三通阀(3)、泵(1)、三通阀(27)、阀(29)、加热器(30)、三通阀(31)、三通阀(14)、三通阀(6)、阀(20)、膜组件(8)的膜上表面料液流入口(22)进入膜组件(8)中;同时另一部分制膜液(I)或(II)流经三通阀(14)、阀(5)返回料液槽(4)中;以阀(5)调节料液流入口(22)的压力,在压力范围为0.0I~10MPa下进入膜组件(8)的制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜下表面料液流出口(25),流经三通阀(18)、三通阀(26)、阀(10)返回到料液槽(4);或将上述阀(15)打开,阀(10)关闭,其余阀的开关状态及料液流入口(22)的压力与前述相同,则进入膜组件(8)的制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜下表面料液流出口(25)流经三通阀(18)、阀(15)进入到透过液槽(16);其死端过滤运行时间为1~600分钟,制膜液温度为5~90℃;或采用反向加错流过滤方式:第一阶段先采用反向过滤,将预处理过的基膜(9)放入制膜设备中的膜组件(8)中,或将装有膜(9)的膜组件(8)连接入制膜设备中,关闭阀(2)、阀(15)、阀(17)、阀(20)、阀(28),打开阀(5)、阀(10)、阀(13)、阀(21)、阀(29),将制膜液(I)或(II)倒入料液槽(4),开启泵(1),这时制膜液(I)或(II)从料液槽(4)流经三通阀(3)、泵(1)、三通阀(27)、阀(29)、加热器(30)、三通阀(31)、三通阀(14)、三通阀(6)、阀(21),通过膜组件(8)的膜下表面料液流入口(23)进入膜组件(8)中,同时另一部分制膜液(I)或(II)流经三通阀(14)、阀(5)返回料液槽(4);以阀(5)调节料液流入口(23)的压力,使进口压力范围为0.01~1MPa,以阀(10)调节料液流出口(24)和(25)的压力,使出口压力比进口压力低0.01~1MPa,在压力下进入膜组件(8)的一部分制膜液(I)或(II)流过基膜(9)的膜下表面,通过膜组件(8)的膜下表面料液流出口(25)流经三通阀(18)、三通阀(26)、阀(10)返回料液槽(4),另一部分制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜上表面料液流出口(24)流经三通阀(11)、阀(13)返回到料液槽(4);其反向过滤运行时间为1~30分钟,制膜液温度为5~90℃;第二阶段再采用错流过滤,当反向过滤完成后,关闭阀(2)、阀(15)、阀(17)、阀(21)、阀(28),打开阀(5)、阀(10)、阀(13)、阀(20)、阀(29),将制膜液(I)或(II)倒入料液槽(4)中,开启泵(1),这时制膜液(I)或(II)从料液槽(4)流经三通阀(3)、泵(1)、三通阀(27)、阀(29)、加热器(30)、三通阀(31)、三通阀(14)、三通阀(6)、阀(20)、膜组件(8)的膜上表面料液流入口(22)进入膜组件(8)中,同时另一部分制膜液(I)或(II)流经三通阀(14)、阀(5)返回料液槽(4);以阀(5)调节料液流入口(22)的压力,压力范围为0.01~10MPa,以阀(13)调节料液流出口(24)和(25)的压力,使出口压力比进口压力低0.01~10MPa,在压力下进入膜组件(8)的一部分制膜液(I)或(II)流过基膜(9)的膜上表面,通过膜组件(8)的膜上表面料液流出口(24)流经三通阀(11)、阀(13)返回料液槽(4),另一部分制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜下表面料液流出口(25)流经三通阀(18)、三通阀(26)、阀(10)返回到料液槽(4);或将上述阀(15)打开,阀(10)关闭,其余阀的开关状态及料液流入口(22)及流出口(24)和(25)的压力与前述相同,则制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜上表面料液流出口(25)流经三通阀(18)、阀(15)进入到透过液槽(16);其错流过滤运行时间为1~600分钟,制膜液温度为5~90℃;或采用死端过滤方式:将预处理过的基膜(9)放入制膜设备中的膜组件(8)中,或将装有膜(9)的膜组件(8)连接入制膜设备中,关闭阀(2)、阀(13)、阀(15)、阀(17)、阀(21)、阀(28),开启阀(5)、阀(10)、阀(20)、阀(29),将制膜液(I)或(II)倒入料液槽(4)中,开启泵(1),一部分制膜液(I)或(II)从料液槽(4)通过三通阀(3)、泵(1)、三通阀(27)、阀(29)、加热器(30)、三通阀(31)、三通阀(14)、三通阀(6)、阀(20)、膜组件(8)的膜上表面料液流入口(22)进入膜组件(8)中;同时另一部分制膜液(I)或(II)流经三通阀(14)、阀(5)返回料液槽(4)中;以阀(5)调节料液流入口(22)的压力,在压力范围为0.01~10MPa下进入膜组件(8)的制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜下表面料液流出口(25),流经三通阀(18)、三通阀(26)、阀(10)返回到料液槽(4);或将上述阀(15)打开,阀(10)关闭,其余阀的开关状态及料液流入口(22)的压力与前述相同,则进入膜组件(8)的制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜下表面料液流出口(25)流经三通阀(18)、阀(15)进入到透过液槽(16);其死端过滤运行时间为1~600分钟,制膜液温度为5~90℃;或采用错流过滤方式:将预处理过的基膜(9)放入制膜设备中的膜组件(8)中,或将装有膜(9)的膜组件(8)连接入制膜设备中,关闭阀(2)、阀(15)、阀(17)、阀(21)、阀(28),打开阀(5)、阀(10)、阀(13)、阀(20)、阀(29),将制膜液(I)或(II)倒入料液槽(4)中,开启泵(1),这时制膜液(I)或(II)从料液槽(4)流经三通阀(3)、泵(1)、三通阀(27)、阀(29)、加热器(30)、三通阀(31)、三通阀(14)、三通阀(6)、阀(20)、膜组件(8)的膜上表面料液流入口(22)进入膜组件(8)中,同时另一部分制膜液(I)或(II)流经三通阀(14)、阀(5)返回料液槽(4);以阀(5)调节料液流入口(22)的压力,压力范围为0.01~10MPa,以阀(13)调节料液流出口(24)和(25)的压力,使出口压力比进口压力低0.01~10MPa,在压力下进入膜组件(8)的一部分制膜液(I)或(II)流过基膜(9)的膜上表面,通过膜组件(8)的膜上表面料液流出口(24)流经三通阀(11)、阀(13)返回料液槽(4),另一部分制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜下表面料液流出口(25)流经三通阀(18)、三通阀(26)、阀(10)返回到料液槽(4);或将上述阀(15)打开,阀(10)关闭,其余阀的开关状态及料液流入口(22)及流出口(24)和(25)的压力与前述相同,则制膜液(I)或(II)透过基膜(9)的膜孔,通过膜组件(8)的膜上表面料液流出口(25)流经三通阀(18)、阀(15)进入到透过液槽(16);其错流过滤运行时间为1~600分钟,制膜液温度为5~90℃,最终得到基膜上、下表面和孔内表面涂有一层制膜液(I)或(II)的膜(9)或装在膜组件(8)中的基膜(9);第三步:膜(9)进行交联干燥,采用以下两种方法:A.将上述由制膜液(I)得到的膜(9),或装在膜组件(8)中的膜(9),在10~100℃温度下交联干燥1~48小时,得到交联干燥后的膜(9),或交联干燥后的装在膜组件(8)中的膜(9);或B.将上述由制膜液(II)得到的膜(9),或装在膜组件(8)中的膜(9),在10~100℃温度下干燥1~48小时,然后浸入交联剂溶液中1~60分钟,交联剂重量百分比浓度为0.001~15wt%,得到交联干燥后的膜(9),或交联干燥后的装在膜组件(8)中的膜(9);或采用上述过滤法的任意一种方式,将交联剂溶液作为料液,运行1~60分钟,交联剂的重量百分比浓度为0.001~15wt%,然后将膜(9)或装在膜组件(8)中的膜(9),在10~100℃温度下交联干燥1~48小时,得到交联干燥后的膜(9)或交联干燥后的装在膜组件(8)中的膜(9);第四步:漂洗添加剂及膜的后处理:将上述交联干燥后的膜(9)或装在膜组件(8)中的膜(9)放入10~50℃蒸馏水中24小时以上,使添加剂释出并使膜(9)或装在膜组件(8)中的膜(9)达到溶胀平衡;然后将膜(9)或装在膜组件(8)中的膜(9)浸泡在重量百分比浓度为20~60%的醇水溶液中0.5~24小时;或将膜(9)或装在膜组件(8)中的膜(9)浸泡在50~90℃蒸馏水中过夜;最终得到耐污染性聚乙烯醇复合膜;所述的制膜液(I)的成分为任一一种分子量的聚乙烯醇,或几种不同分子量的聚乙烯醇按任意比例混合的混合物,或聚乙烯醇与聚酰胺类、磺化聚砜、聚氧化乙烯或哌嗪类聚合物,按聚乙烯醇重量百分比浓度不低于50%的比例混合的混合物,完全溶解于溶剂中,并加入添加剂和交联剂,其中所述的聚乙烯醇浓度在体系中为0.01~15wt%,添加剂浓度为1~50wt%,交联剂浓度为0.001~15wt%;所述的制膜液(II)的成分是任一一种分子量的聚乙烯醇,或几种不同分子量的聚乙烯醇按任意比例混合的混合物,或聚乙烯醇与聚酰胺类、磺化聚砜、聚氧化乙烯或哌嗪类聚合物,按聚乙烯醇重量百分比浓度不低于50%的比例混合的混合物,完全溶解于溶剂中,并加入添加剂,其中所述的聚乙烯醇在体系中浓度为0.01~15wt%,添加剂浓度为1~50wt%。
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