一种分离膜的亲水改性装置的制作方法

1.本实用新型涉及分离膜制备设备技术领域，且特别是涉及一种分离膜的亲水改性装置。


背景技术：

2.膜分离是一种环保、低耗的物理分离方法，近年来被广泛应用于污水处理，气体除尘等诸多领域。当前已用于工业化生产的高分子膜材料(如聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等)具有较好的化学稳定性和热稳定性，由其制备的膜己被广泛应用于工业、农业、环保等许多领域。然而在膜分离过程中，由于这些材料所制成的聚合物膜疏水性较强，限制了其应用。
3.例如：聚四氟乙烯(ptfe)膜材料由于其独特的分子结构而具有耐酸，耐碱，耐高低温等优点，可适应于各种过滤环境。但是，由于ptfe膜材料的表面张力低，膜材料的疏水性极强，这导致ptfe膜材料无法被应用于水性液体的分离过滤，因此对ptfe膜材料进行亲水改性已成为膜分离学科的重要课题。
4.例如：聚偏氟乙烯(pvdf)是一种有着极好机械强度，化学稳定性和成膜性的聚合物，是制备超滤或微滤分离膜的优良原料。但是，pvdf的强疏水性使这种膜用于处理水溶液时，存在以下两个问题：一是膜对水的渗透阻力大，因此操作时需较高的工作压力；一是膜在使用过程中，容易受到蛋白质的吸附污染导致渗透通量的急剧下降。对pvdf膜进行亲水改性是解决上述弊端，提高膜的通量，降低膜的污染，延长膜的使用寿命的主要方法，使其更适应于生化，医药，净水等领域的使用。
5.与此同时，当前市面上可实现对诸如上述例子中的膜材料进行连续化亲水改性的装置极少。因此，亟需设计一种结构简单、成本较低、易于控制、稳定性高的分离膜连续化亲水改性装置。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种分离膜亲水改性装置，可实现将分离膜进行连续化地亲水改性，有效提高生产效率，且其结构简单，可以有效降低生产成本。
7.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
8.一种分离膜的亲水改性装置，包括按照分离膜通过方向依次设置的放卷装置、反应装置、收卷装置，还包括位于所述放卷装置和反应装置之间的第一涂覆装置、第二涂覆装置，所述第一涂覆装置用于向分离膜提供涂覆的亲水单体溶液，所述第二涂覆装置用于向分离膜提供涂覆的交联剂混合液。
9.由此，分离膜在生产过程中由放卷装置和收卷装置实现其运动，并在其间通过第一涂覆装置、第二涂覆装置和反应装置实现被加工成改性分离膜。从放卷装置中送出的疏水基膜在其移动过程中，依次涂覆亲水单体溶液和交联剂溶液，而后其上的亲水单体和交联剂之间进行化学交联反应，并由反应装置提供稳定的反应环境，并从而在基膜表面产生
亲水层，实现分离膜的亲水改性。其中，亲水单体溶液和交联剂溶液为通过第一涂覆装置和第二涂覆装置在分离膜运动中的在线涂覆，从而实现连续化地分离膜亲水改性作业。通过控制分离膜的通过速度和第一涂覆装置、第二涂覆装置的涂覆流量，可以控制调节亲水层的厚度。
10.其中第一涂覆装置优选设置在第二涂覆装置的前侧，此时，形成亲水层的效果最佳。但是在其他实施方式中第二涂覆装置可以选择设置在第一涂覆装置的前侧，此时亲水层仍可以稳定地形成。
11.作为一种实施方式，所述亲水单体溶液包括聚乙烯醇溶液、磺化聚乙烯醇或羧甲基纤维素溶液中的至少一种。作为一种实施方式，所述交联剂混合液包括戊二醛溶液、丁二醛溶液或己二醛溶液中的至少一种。
12.作为一种实施方式，还包括浸渍装置，所述浸渍装置设于所述放卷装置和第一涂覆装置间，所述浸渍装置用于向分离膜提供疏水膜润湿溶液。本技术对分离膜不做限制，通常需要进行亲水改性的分离膜均可以采用本装置进行连续亲水改性处理。作为一种实施方式，所述分离膜包括但不限于聚丙烯分离膜、聚四氟乙烯分离膜、聚偏氟乙烯分离膜等。
13.由此，分离膜在浸渍装置中浸润疏水膜润湿溶液后可以使得涂覆在其表面的亲水单体溶液均匀的流动分布在其涂覆表面，使得后续稳定形成均匀的亲水层。
14.作为一种实施方式，所述反应装置内设置温度控制装置和湿度控制装置。
15.由此，反应装置通过温度控制装置和湿度控制装置提供在其所在空间内的恒温恒湿环境，使得亲水单体和交联剂之间的化学交联反应稳定完成。
16.作为一种实施方式，还包括清洗装置和烘干装置，所述清洗装置和烘干装置依次设于所述反应装置下游侧。
17.由此，清洗装置对完成化学交联反应的分离膜进行漂洗，除去未反应的亲水单体和交联剂；烘干装置对完成漂洗的分离膜进行烘干处理。
18.作为一种实施方式，所述浸渍装置和/或清洗装置内设有恒温装置。
19.由此，在浸渍装置中的疏水膜润湿溶液和/或清洗装置中的漂洗液体温度恒定，使得分离膜通过时的环境温度稳定，减少热变形引起的分离膜尺寸变化和褶皱。
20.作为一种实施方式，所述亲水改性装置还包括导向装置，所述导向装置包括分别设置在浸渍装置、反应装置、第一涂覆装置及第二涂覆装置中任意一个的上游侧和/或下游侧的第一导向件。
21.作为一种实施方式，所述导向装置还包括第二导向件，所述第二导向件设置于所述浸渍装置和/或清洗装置内部。
22.由此，第一导向件和第二导向件间提供对于分离膜在运行通过亲水改性装置过程中的张紧作用。
23.作为一种实施方式，还包括吹扫机构，所述吹扫机构设置在清洗装置和烘干装置之间；对运动至清洗装置出口和烘干装置入口之间的分离膜表面进行吹扫。
24.由此，吹扫机构将分离膜表面从清洗装置中带出的漂洗液体去除，使其在烘干装置中更易烘干。
25.作为一种实施方式，所述放卷装置的下游侧和/或收卷装置的上游侧设有张力传感机构，所述亲水改性装置内设有控制系统，所述张力传感机构与控制系统电联接。
26.由此，通过张力传感器可以检测改性加工过程中分离膜的张紧程度，并进一步的通过控制系统对各零部件的运行进行控制，使得分离膜的张紧程度处于最优的待加工状态。
27.作为一种实施方式，所述收卷装置包括收卷轮以及用于控制收卷轮运行速度的收卷控制器，所述收卷控制器与控制系统电联接。
28.由此，收卷控制器根据亲水改性装置中控制系统的控制命令开启或关闭收卷轮的运行，并进一步可以调节收卷轮的收卷速度。
29.作为一种实施方式，所述收卷装置还包括计数报警组件。
30.由此，计数报警组件用于计算收卷轮的收卷数量，当收卷数量达到设定值时，给出报警提示。
31.作为一种实施方式，所述放卷装置包括放卷轮以及用于控制放卷轮运行速度的放卷控制器，所述放卷控制器与所述控制系统电联接。
32.由此，放卷控制器根据亲水改性装置中控制系统的控制命令开启或关闭放卷轮的运行，并进一步可以调节放卷轮的放卷速度。
33.本实用新型的有益效果在于：在进行对分离膜的改性加工时，通过放卷装置和收卷装置实现分离膜的连续运动；并通过第一涂覆装置和第二涂覆装置实现在分离膜上连续涂覆用于形成亲水层的亲水单体溶液和交联剂溶液；并通过反应装置提供的反应环境使得亲水层可以稳定的形成。从而实现了分离膜在依次加工中的连续化亲水改性加工，提高了生产效率。同时整体装置布置形式简单、具有一定的自动化程度，可以实现低成本的生产线组建和运行。
附图说明
34.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本实用新型实施例一的结构示意图。
36.图2为本实用新型实施例二的结构示意图。
37.图3为本实用新型实施例四的结构示意图。
38.图4为本实用新型实施例六的结构示意图。
具体实施方式
39.在下述描述中，参考附图，附图描述了本技术的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本实用新型的精神和范围的情况下进行机械组成、结构以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本实用新型的各个实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本技术。
40.实施例一
41.如图1所示，一种分离膜的亲水改性装置，包括按照分离膜通过方向依次设置的放
卷装置1、反应装置5、收卷装置2。同时亲水改性装置中还包括位于放卷装置1和反应装置5之间依次设置的第一涂覆装置3、第二涂覆装置4。其中第一涂覆装置3用于向分离膜表面提供涂覆的亲水单体溶液，第二涂覆装置4用于向分离膜提供涂覆的交联剂混合液。分离膜在第一涂覆装置3、第二涂覆装置4下方依次涂覆获得亲水单体溶液和交联剂混合液后进入反应装置5中进行两者的交联化合反应，获得位于分离膜表面的亲水层实现亲水改性。其中亲水单体溶液包括聚乙烯醇溶液、磺化聚乙烯醇或羧甲基纤维素溶液中的至少一种；交联剂混合液包括戊二醛溶液、丁二醛溶液或己二醛溶液中的至少一种。其中，第一涂覆装置3、第二涂覆装置4为覆涂流量可以调节的容器，从而可以调节亲水单体溶液和交联剂混合液在分离膜表面的覆涂厚度和涂覆量，进而控制亲水层的厚度和亲水能力。
42.实施例二
43.本实施例与实施例一的区别在于：
44.如图2所示，本实施例中，亲水改性装置还包括浸渍装置6，浸渍装置6设于放卷装置1和第一涂覆装置3间，浸渍装置6用于向分离膜提供润湿溶液以将分离膜浸润。浸润后的分离膜在通过第一涂覆装置3时涂覆在其上的亲水单体溶液可以更容易地均匀分布在分离膜表面。
45.实施例三(图中未显示)
46.本实施例与实施例一的区别在于：
47.本实施例中，反应装置为一个两端具有供分离膜通过的开口的空心容器，在其内部设置温度控制装置和湿度控制装置，温度控制装置和湿度控制装置用于调节反应装置内的温度和湿度，形成对于亲水单体溶液和交联剂混合液反应最适合的恒温恒湿环境。
48.实施例四
49.本实施例与实施例二的区别在于：
50.如图3所示，本实施例中，还包括清洗装置7和烘干装置8。其中清洗装置7和烘干装置8依次设于反应装置5下游侧。其中清洗装置7为开口容器，其内盛放的液体为纯水、乙醇溶液或氢氧化钠溶液中至少一种。清洗装置7中的液体用于将分离膜表面未反应的亲水单体和交联剂洗去。烘干装置8用于烘干清洗后的分离膜。
51.本实施例中，亲水改性装置还包括导向装置，导向装置包括分别设置在浸渍装置6、反应装置5、第一涂覆装置3、第二涂覆装置4、清洗装置7及烘干装置8的上游侧和下游侧的第一导向件11。第一导向件11由可转的辊筒或同类可转的柱体构成，用于将分离膜在整个亲水改性装置中对应的各处张紧。
52.本实施例中，导向装置还包括第二导向件12，第二导向件12由可转的辊筒或同类可转的柱体构成，其设置于浸渍装置6和清洗装置7内部，用于在浸渍装置6和清洗装置7内将分离膜张紧并使其形成多折的结构，并在此结构的导向作用下通过浸渍装置6和清洗装置7内部空间，从而充分受到浸润和清洗。
53.在其他优选实施方式中，第一导向件11可以为设置在浸渍装置6、反应装置5、第一涂覆装置3及第二涂覆装置4中任一个或多个的上游侧和/或下游侧。第二导向件12可以为设置在浸渍装置6和/或清洗装置7内的一个或多个。
54.实施例五(图中未显示)
55.本实施例与实施例二的区别在于：
56.本实施例中，浸渍装置和清洗装置内设有恒温装置。恒温装置为带有温控功能的电热丝或其他加热元件，用于控制浸渍装置和清洗装置中的液体温度稳定，减少分离膜因受热不均产生形变、褶皱等影响质量的问题。
57.实施例六
58.本实施例与实施例四的区别在于：
59.如图4所示，本实施例中，还包括吹扫机构9，吹扫机构9设置在清洗装置7和烘干装置8之间；对运动至清洗装置7出口和烘干装置8入口之间的分离膜表面进行吹扫。进一步减少进入烘干装置8内的分离膜上残留的水分，提高烘干的效率。
60.实施例七(图中未显示)
61.本实施例与实施例一的区别在于：
62.放卷装置的下游侧和收卷装置的上游侧分别设有张力传感机构，亲水改性装置内设有自动化的控制系统，用于自动控制放卷装置和收卷装置，并可以通过对它们的速度控制调节反应时间(即调节分离膜在反应装置内的通过时间)。张力传感机构与控制系统电联接并用于检测分离膜的张紧状态，并进而可以通过控制放卷装置和收卷装置的转速调节分离膜的张紧张力。
63.本实施例中，收卷装置包括收卷轮以及用于控制收卷轮运行速度的收卷控制器，收卷控制器与控制系统电联接。
64.本实施例中，收卷装置还包括由光电传感器或类似设备组成的计数报警组件。计数报警组件通过对通过其检测方向的分离膜长度或收卷轮转动圈数计量分离膜的收卷圈数。在分离膜的收卷圈数达到设定值后，通过报警等方式进行提示。从而控制每卷分离膜的收卷长度。
65.本实施例中，放卷装置包括放卷轮以及用于控制放卷轮运行速度的放卷控制器，放卷控制器与控制系统电联接。