專利名稱：一種半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及復(fù)合膜制備技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確的說，涉及了一種高效地半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置。
背景技術(shù)：
膜分離技術(shù)是當(dāng)代新型高效的分離技術(shù)，是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，特別適合于現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能、提高生產(chǎn)效率、低品位原材料再利用和消除環(huán)境污染的需要，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。膜分尚技術(shù)與傳統(tǒng)的分尚技術(shù)比較，具有分尚效率聞、能耗低、占地面積小、過程簡單、操作方便、不污染環(huán)境、便于與其他技術(shù)集成等特點(diǎn)。在近三十多年膜分離技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于石油化工、制藥、生化、環(huán)境、能源、電子、冶金、輕工、食品、航天、海水淡化、醫(yī)療保健等領(lǐng)域。膜材料本身是實(shí)現(xiàn)膜分離過程的關(guān)鍵。膜材料首先要具備良好的成膜性，基本無缺陷大規(guī)模生產(chǎn)；其次要具備耐熱、耐酸堿、耐微生物侵蝕、抗溶劑和耐氧化等性能。要實(shí)現(xiàn)分離膜的工業(yè)化生產(chǎn)必須能夠確保大規(guī)模生產(chǎn)。復(fù)合膜與不對稱膜相比具有很大的工業(yè)化應(yīng)用優(yōu)勢，可以選擇不同材料制作活性層和基膜使它們的功能達(dá)到最優(yōu)化；可以用不同方法制備與組分有強(qiáng)相互作用的超薄活性層，使膜對分離物系具有很高的分離效果和傳質(zhì)通量，同時(shí)具有良好的物化穩(wěn)定性和耐壓密性；可以制備有良好重復(fù)性和不同活性層厚度的復(fù)合膜；這些優(yōu)勢決定了膜分離技術(shù)工業(yè)化必須采用復(fù)合膜的形式。刮膜技術(shù)是目前平板復(fù)合膜制備的最常用方法之一，涂膜溶液附著在基膜上從而形成復(fù)合膜活性層，經(jīng)過后續(xù)處理得到需要的復(fù)合膜。現(xiàn)有的平板膜制備形式主要有兩種，一種是實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)使用的小型間歇生產(chǎn)平板膜裝置，一種是工業(yè)上廣泛使用的連續(xù)生產(chǎn)平板膜裝置。前者只能滿足實(shí)驗(yàn)室的需求，制備的膜重復(fù)性差，穩(wěn)定性差，一次性制備的膜面積很小。后者廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)平板膜，但是這種連續(xù)生產(chǎn)方式帶來資源的浪費(fèi)。在現(xiàn)行的工業(yè)生產(chǎn)平板膜行業(yè)均采用連續(xù)生產(chǎn)，即在基膜上連續(xù)不斷的涂覆活性層成膜溶液，然后根據(jù)使用需要裁剪成需要的尺寸，這必然帶來基膜及活性層成膜溶液的浪費(fèi)。因此，如何大面積制備合適尺寸、性能穩(wěn)定的復(fù)合膜，節(jié)約復(fù)合膜的制造成本是目前急需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問題，改進(jìn)平板復(fù)合膜的制備工藝，制備滿足膜分離過程需要的復(fù)合膜，本實(shí)用新型提出了一種半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置，可以有效的降低復(fù)合膜制備的成本，提高膜的重復(fù)性及利用率。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置，其特征在于，包括配料反應(yīng)釜2、中間供料罐4、溶液過濾器7、擠出嘴9、擠出嘴可調(diào)開關(guān)11、液晶觸摸屏程序控制界面10和基膜傳送器15組成；其中配料反應(yīng)釜2底部經(jīng)進(jìn)料開關(guān)16及隔膜泵3與中間供料罐4側(cè)面中部連接；中間供料罐4底部通過出料開關(guān)17及螺桿計(jì)量泵6與溶液過濾器7側(cè)面中部連接；溶液過濾器7另一側(cè)面通過流量控制閥8與擠出嘴9上部相連；液晶觸摸屏程序控制界面10通過電路與擠出嘴9上部及流量控制閥8側(cè)面連接；其中擠出嘴9下面設(shè)有擠出嘴可調(diào)開關(guān)11，擠出嘴9設(shè)置在基膜傳送器15放卷輥14的上部。上述的配料反應(yīng)釜2內(nèi)設(shè)有溫控儀1，控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度；中間供料罐4設(shè)有液位控制系統(tǒng)5和溫控儀I ;其中所述液位控制系統(tǒng)5通過電路連接在所述的中間供料罐4側(cè)面；中間供料罐4設(shè)有液體流量計(jì)18 ;控制中間料液罐內(nèi)的液位從而控制成膜溶液的流動。其中流量控制閥8根據(jù)液晶觸摸屏程序控制界面10設(shè)定的程序控制擠出嘴可調(diào)開關(guān)11的閉合狀態(tài)從而控制流體從擠出嘴9的擠出狀態(tài)制備半連續(xù)的復(fù)合膜。其中基膜傳送器15由基膜12、收卷輥13和放卷輥14組成，控制基膜的傳送。其中所述配料反應(yīng)釜2上設(shè)置滴加藥品管線19 ;配料反應(yīng)釜2下方設(shè)有樣品取放口 20，通過樣品取放口打開或關(guān)閉配料反應(yīng)爸。本實(shí)用新型還提供了利用上述裝置制備復(fù)合膜的工藝，其具體步驟如下在配料反應(yīng)釜2中配制涂膜溶液；涂膜溶液從配料反應(yīng)釜底部放出經(jīng)進(jìn)料開關(guān)16進(jìn)入隔膜泵3，從而供入中間供料罐4，中間供料罐中的液體由出料開關(guān)17的控制進(jìn)入螺桿計(jì)量泵6泵入溶液過濾器7進(jìn)行過濾；過濾后的液體由溶液過濾器7在液晶觸摸屏程序控制界面10所設(shè)的程序下經(jīng)過流量控制閥進(jìn)入擠出嘴9，當(dāng)需要涂膜時(shí)擠出嘴可調(diào)開關(guān)11開啟，當(dāng)不需要涂膜時(shí)擠出嘴可調(diào)開關(guān)11關(guān)閉；需要涂膜時(shí)，涂膜溶液在擠出嘴的擠出空隙形成均勻的薄膜并涂覆在基膜上；已涂覆的基膜經(jīng)過后續(xù)處理得到所要的復(fù)合膜。后續(xù)處理過程一般包括相轉(zhuǎn)化、干燥、交聯(lián)、輻射、蒸汽沉積、真空等離子處理。優(yōu)選隔膜泵的流量為l-500mL/min ;液位控制系統(tǒng)控制中間供料罐中液位維持在中間供料灌1/5-4/5內(nèi)；螺桿計(jì)量泵的流量為l_500mL/min ;涂膜時(shí)流量為l_500mL/min。液晶觸摸屏程序控制界面所設(shè)的程序?yàn)閿D出嘴的開啟時(shí)間為5-250秒，中間關(guān)閉時(shí)間為1-25秒；擠出嘴的擠出空隙為O.1-1Omm ;基膜的移動速度為O. l-20cm/s。所述液位控制閥通過反饋電路與中間供料罐的進(jìn)口段連接，當(dāng)液位下降到最小液位時(shí)閥門打開，料液進(jìn)入中間供料罐，當(dāng)液位達(dá)到最大液位時(shí)閥門關(guān)閉。所述流量控制閥與所述擠出嘴相連，液體在基膜上涂覆需要寬度后流量控制閥控制擠出嘴關(guān)閉從而停止涂膜，基膜走固定空白間隙后流量控制閥控制擠出嘴打開使得液體重新流出，如此反復(fù)進(jìn)行制備半連續(xù)的復(fù)合膜?；魉推鞯姆啪磔佋O(shè)置在擠出嘴的下方，控制基膜的移動速度。流量控制閥的程序由液晶屏程序控制界面設(shè)定?；ね扛渤叽绾突た瞻组g隙由控制系統(tǒng)根據(jù)涂膜的要求設(shè)置。所述的基膜可以是有機(jī)材料，也可以是無機(jī)材料。所述的復(fù)合膜可以是有機(jī)有機(jī)復(fù)合膜、有機(jī)無機(jī)復(fù)合膜及無機(jī)無機(jī)復(fù)合膜。復(fù)合膜包括以下膜分離過程微濾、超濾、納濾、反滲透、氣體滲透、滲透汽化、離子交換膜及生物醫(yī)用分離膜等。有益效果本實(shí)用新型結(jié)合了間歇生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)平板復(fù)合膜的制備工藝，通過控制擠出嘴的開關(guān)來控制液體的流動狀態(tài)，從而控制膜的大小，這樣有效地利用了涂膜溶液，減少了涂膜溶液的浪費(fèi)，提高了基膜的利用率，為復(fù)合膜的工業(yè)化生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。
圖1是本實(shí)用新型一種半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置制備的復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)示意圖；其中A-基膜，B-復(fù)合膜；圖2是本實(shí)用新型半連續(xù)制備平板復(fù)合膜的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中1.溫控儀；2.配料反應(yīng)釜；3.隔膜泵；4.中間進(jìn)料罐；5.液位控制系統(tǒng)；6.螺桿計(jì)量泵；7.溶液過濾器；8.流量控制閥；9.擠出嘴；10.液晶觸摸屏程序控制界面；11.擠出嘴可調(diào)開關(guān)；12.基膜；13.收卷輥；14.放卷輥；15.基膜傳送器；16.進(jìn)料開關(guān)；17.出料開關(guān)；18.液體流量計(jì)；19.滴加藥品管線；20.樣品取放口 ；具體實(shí)施式實(shí)施例1一種半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包括配料反應(yīng)釜、中間供料罐、溶液過濾器、擠出嘴、液晶觸摸屏程序控制界面和基膜傳送器組成；其中配料反應(yīng)釜底部經(jīng)進(jìn)料開關(guān)及隔膜泵與中間供料罐側(cè)面中部連接；中間供料罐底部通過出料開關(guān)及螺桿計(jì)量泵與溶液過濾器側(cè)面中部連接；溶液過濾器另一側(cè)面通過流量控制閥與擠出嘴上部相連；液晶觸摸屏程序控制界面通過電路與擠出嘴上部及流量控制閥側(cè)面連接；其中擠出嘴下面設(shè)有擠出嘴可調(diào)開關(guān)，擠出嘴設(shè)置在基膜傳送器放卷輥的上部；配料反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有溫控儀，配料反應(yīng)釜設(shè)置滴加藥品管線；配料反應(yīng)釜下方設(shè)有樣品取放口，中間供料罐設(shè)有液位控制系統(tǒng)和溫控儀；其中所述液位控制系統(tǒng)通過電路連接在所述的中間供料罐側(cè)面；中間供料罐設(shè)有液體流量計(jì)；基膜傳送器由基膜、收卷輥和放卷輥組成。實(shí)施例2在配料反應(yīng)釜中配制聚偏二氟乙烯的涂膜溶液；溶液從配料反應(yīng)釜底部放出經(jīng)進(jìn)料開關(guān)進(jìn)入隔膜泵，從而供入中間供料罐，隔膜泵的流量為4mL/min ;液位控制系統(tǒng)控制中間供料罐中液位維持在中間供料灌1/5處；中間供料罐中的液體由螺桿計(jì)量泵泵入溶液過濾器進(jìn)行過濾；螺桿計(jì)量泵的流量為3mL/min ;液體由溶液過濾器在液晶觸摸屏程序控制界面所設(shè)的程序下經(jīng)過流量控制閥進(jìn)入擠出嘴，當(dāng)需要涂膜時(shí)流量設(shè)定為4mL/min，當(dāng)不需要涂膜時(shí)流量控制閥關(guān)閉，程序設(shè)定擠出嘴的開啟時(shí)間為5秒，中間關(guān)閉時(shí)間為5秒，擠出嘴的擠出空隙為O. 5mm，基膜的移動速度為O. 3cm/s ;涂膜溶液在擠出嘴的擠出空隙形成均勻的薄膜并涂覆在基膜上；基膜一次涂覆長度為1. 5cm,固定空白間隙為1. 5cm ;已涂覆的基膜經(jīng)過相轉(zhuǎn)化、熱處理后續(xù)處理得到所要的復(fù)合膜。實(shí)施例3在配料反應(yīng)釜中配制聚二甲基硅氧烷的涂膜溶液；溶液從配料反應(yīng)釜底部放出經(jīng)進(jìn)料開關(guān)進(jìn)入隔膜泵，從而供入中間供料罐，隔膜泵的流量為490mL/min ;液位控制系統(tǒng)控制中間供料罐中液位維持在中間供料灌4/5處；中間供料罐中的液體由螺桿計(jì)量泵泵入溶液過濾器進(jìn)行過濾；螺桿計(jì)量泵的流量為490mL/min ;液體由溶液過濾器在液晶觸摸屏程序控制界面所設(shè)的程序下經(jīng)過流量控制閥進(jìn)入擠出嘴，當(dāng)需要涂膜時(shí)流量設(shè)定為500mL/min，當(dāng)不需要涂膜時(shí)流量控制閥關(guān)閉，程序設(shè)定擠出嘴的開啟時(shí)間為250秒，中間關(guān)閉時(shí)間為24秒，擠出嘴的擠出空隙為9mm，基膜的移動速度為20. Ocm/s ;涂膜溶液在擠出嘴的擠出空隙形成均勻的薄膜并涂覆在基膜上；基膜一次涂覆長度為50m，固定空白間隙為4. Sm ；已涂覆的 基膜經(jīng)過干燥交聯(lián)后續(xù)處理得到所要的復(fù)合膜。
權(quán)利要求1.一種半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置，其特征在于，包括配料反應(yīng)釜(2)、中間供料罐(4)、溶液過濾器(7)、擠出嘴(9)、擠出嘴可調(diào)開關(guān)(11)、液晶觸摸屏程序控制界面(10)和基膜傳送器(15);其中配料反應(yīng)釜⑵底部經(jīng)進(jìn)料開關(guān)(16)及隔膜泵(3)與中間供料罐⑷側(cè)面中部連接；中間供料罐⑷底部通過出料開關(guān)(17)及螺桿計(jì)量泵(6)與溶液過濾器(7)側(cè)面中部連接；溶液過濾器(7)另一側(cè)面通過流量控制閥(8)與擠出嘴(9)上部相連；液晶觸摸屏程序控制界面(10)通過電路與擠出嘴(9)上部及流量控制閥(8)側(cè)面連接；其中擠出嘴(9)下面設(shè)有擠出嘴可調(diào)開關(guān)(11)，擠出嘴(9)設(shè)置在基膜傳送器(15)放卷輥(14)的上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的配料反應(yīng)釜(2)內(nèi)設(shè)有溫控儀(I)；中間供料罐(4)設(shè)有液位控制系統(tǒng)(5)和溫控儀(I);其中所述液位控制系統(tǒng)(5)通過電路連接在所述的中間供料罐(4)側(cè)面；中間供料罐(4)設(shè)有液體流量計(jì)(18);基膜傳送器(15)由基膜(12)、收卷輥(13)和放卷輥(14)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述配料反應(yīng)釜(2)設(shè)置滴加藥品管線(19);配料反應(yīng)釜(2)下方設(shè)有樣品取放口(20)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種半連續(xù)制備復(fù)合膜的裝置，包括配料反應(yīng)釜、中間供料罐、溶液過濾器、擠出嘴、擠出嘴可調(diào)開關(guān)、液晶觸摸屏程序控制界面和基膜傳送器；配料反應(yīng)釜與中間供料罐連接；中間供料罐底部與溶液過濾器連接；溶液過濾器與擠出嘴上部相連；液晶觸摸屏程序控制界面與擠出嘴上部及流量控制閥連接；擠出嘴下面設(shè)有擠出嘴可調(diào)開關(guān)，擠出嘴在基膜傳送器放卷輥的上部；在液晶觸摸屏程序控制設(shè)定的程序控制下流體從擠出嘴的擠出狀態(tài)，從而制備半連續(xù)的復(fù)合膜。該制膜設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，可以簡單的通過液晶觸摸屏程序控制系統(tǒng)設(shè)定程序控制擠出嘴中液體的流動狀態(tài)實(shí)現(xiàn)區(qū)域選擇性涂膜；能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合膜的大面積區(qū)域選擇性制備、節(jié)約制造成本，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號B01D67/00GK202860418SQ20122025595
公開日2013年4月10日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者金萬勤, 趙旭紅, 衛(wèi)旺, 徐南平 申請人:南京工業(yè)大學(xué)