一種中空纖維膜組件澆注裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中空纖維膜組件澆注裝置及其方法，其中膜組件澆注裝置由柔性墊、膜組件外殼、連接件、澆注模具、膠粘劑攪拌罐構(gòu)成。通過添加具有均勻分布孔的柔性墊使得中空纖維膜絲分布均勻且保護(hù)膜絲的根部，采用密封劑封堵膜絲的兩端防止膠粘劑進(jìn)入膜絲內(nèi)部，在膠粘劑攪拌罐中增設(shè)超聲脫泡裝置提高脫泡效率同時使膠粘劑各組分分散均勻，提高膜組件的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明膜組件封頭澆注均勻無氣泡，避免漏膠開裂現(xiàn)象，同時可有效保護(hù)膜絲根部，防止斷絲發(fā)生。不僅有利于提高中空纖維膜組件的澆注質(zhì)量，延長膜組件的使用壽命，而且設(shè)備投資小，操作便捷，易于實現(xiàn)規(guī)?；I(yè)應(yīng)用。
【專利說明】一種中空纖維膜組件澆注裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜分離【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種中空纖維膜組件澆注裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膜分離技術(shù)是一種廣泛用于液體或氣體分離、提純或濃縮的高新技術(shù)。中空纖維膜由于其比表面積大、裝填密度高、工藝簡單、無支撐層以及生產(chǎn)成本低等特點，成為膜分離技術(shù)中的重要分支，廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保以及醫(yī)藥等領(lǐng)域。中空纖維膜通常以膜組件為滲透單元，膜組件是由大量中空纖維膜絲通過膠粘劑固化在膜殼體內(nèi)，形成相對封閉的分離環(huán)境。膜組件的澆注質(zhì)量對滲透單元的性能和效率影響重大，澆注過程中要求膠粘劑內(nèi)無氣泡，膠粘劑流淌均勻(澆注部位填滿)，不出現(xiàn)機(jī)械性絲損傷或因膠溫過高(交聯(lián)反應(yīng)放熱)而燒絲的現(xiàn)象。目前常用的中空纖維澆注法主要有臥式離心澆注法和立式靜置澆注法。
[0003]臥式離心澆注法是利用高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)使膠粘劑在離心力的作用下填充到膜組件的兩端。此方法膠粘劑在離心力的作用下不斷推向膜殼的兩端，容易將氣泡趕出，并且旋轉(zhuǎn)過程帶動空氣流動，有利于膠粘劑的冷卻，防止燒絲現(xiàn)象出現(xiàn)，但是也存在設(shè)備成本高，生產(chǎn)效率低，膠粘劑容易被大量甩出，造成膠粘劑的浪費和環(huán)境污染問題，膜絲因離心作用而拉伸受力過大，容易對膜絲的過濾層造成機(jī)械性破壞，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和膜的分離效果等問題。
[0004]立式靜置澆注法操作過程簡單，設(shè)備成本低，生產(chǎn)效率高，但膠粘劑中容易存在氣泡，固化后影響澆注層的機(jī)械強(qiáng)度，不能有效的承受進(jìn)水的沖擊負(fù)荷，出現(xiàn)漏水現(xiàn)象；澆注大組件時膜絲易分布不均并且膜絲之間間距過小導(dǎo)致膠粘劑流淌不均勻等原因易發(fā)生漏軟膠、開裂現(xiàn)象，軟膠無法流到所有膜絲根部，不能對膜絲起到很好的保護(hù)作用；澆注過程中，樹脂沿纖維壁爬升，使纖維絲比較脆，纖維絲在水處理過程中產(chǎn)生晃動，容易折斷，組件的使用壽命縮短。
[0005]在中國專利201110425403.7中，將胎具與膜殼體密封連接，在胎具內(nèi)設(shè)置有閉合淺槽的流道，注膠口設(shè)置在流道內(nèi)，采取下漫式注入樹脂，確保纖維膜絲束完全浸透粘合齊U。在中國專利201210101336.8中，先將中空纖維膜束兩端鈍化(鈍化物質(zhì)為有機(jī)液體增韌劑、高分子樹脂溶液等)，再用環(huán)氧樹脂等灌封膠將膜束粘接并固定于組件外殼上。
[0006]但以上的方法只是改變胎具的形狀和進(jìn)膠方式或是給膜絲根部浸覆了一層保護(hù)層，沒有考慮浸覆液對纖維膜表面過濾層的影響，產(chǎn)水長期浸泡浸覆液對水質(zhì)的影響，膜絲的均勻分布以及膠粘劑的脫泡等問題。目前，對膠粘劑的脫泡大多采用抽真空方式進(jìn)行，但這種方法耗時長，效率低，對設(shè)備的密封性和材質(zhì)要求高而且脫泡效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中澆注中空纖維組件方法的局限性，本發(fā)明提供了 一種中空纖維膜組件澆注裝置及其方法。[0008]本發(fā)明技術(shù)方案如下:一種中空纖維膜組件澆注裝置，其特征在于，包括:柔性墊、膜組件外殼、連接件、澆注模具、膠粘劑攪拌罐，所述膜組件外殼內(nèi)含有柔性墊，所述柔性墊上開有均勻分布的孔；所述孔內(nèi)貫穿中空纖維膜絲，所述中空纖維膜絲兩端用密封劑封堵；所述膜組件外殼通過卡環(huán)固定在支架上，所述膜組件外殼通過連接件與澆注模具相連，所述澆注模具底部設(shè)有注膠口，所述注膠口通過軟管與膠粘劑攪拌罐連接。
[0009]所述膠粘劑攪拌罐設(shè)有超聲脫泡裝置、進(jìn)膠閥、排膠閥和溫度表。
[0010]所述柔性墊為硅膠墊或柔性樹脂墊，其的厚度為5-15_。
[0011]所述柔性墊均勻分布空的數(shù)目為3-12個。
[0012]所述的一種中空纖維膜組件澆注裝置澆注中空纖維膜組件方法，其特征在于:所述方法具體包括如下步驟:
(1)、將中空纖維膜絲束穿過開有均勻分布孔的柔性墊，使中空纖維膜絲膜絲在柔性墊端面均勻分布，用密封劑封堵中空纖維膜絲的兩端，將貫穿中空纖維膜絲束的柔性墊膜絲裝填在膜組件外殼膜殼內(nèi)；
(2)、通過卡環(huán)將膜組件外殼固定在支架上，膜組件外殼上端由端蓋罩住，另一端通過連接件與澆注模具連接，澆注模具通過軟管與膠粘劑攪拌罐連接；
(3)、在膠粘劑攪拌罐里配制膠粘劑，開啟攪拌裝置并同時啟動超聲脫泡裝置，使膠粘劑各組分分散均勻，待攪拌完成后繼續(xù)開啟超聲裝置直至氣泡消失，制好的膠粘劑備用；
(4)、將配制好的膠粘劑通過軟管注入澆注模具中直至柔性墊的底部，組件靜態(tài)放置固化后脫豐吳；
(5)、將膜組件連接件與澆注模具取下，切除膜組件外殼下端外側(cè)的膠粘劑和中空纖維膜絲，用同樣的方法對組件另一端進(jìn)行澆注，制得所述中空纖維膜組件。
[0013]所述密封劑為常溫下固化的石蠟或石膏。
[0014]所述膠粘劑為環(huán)氧樹脂或聚氨酯，粘度為600-1000Cp。
[0015]所述超聲裝置的頻率范圍為40-200KHZ，功率為50-1000W。
[0016]所述攪拌完成后，繼續(xù)開啟超聲裝置的脫泡時間為10_20min。
[0017]所述組件靜態(tài)放置固化時間為10-20小時。
[0018]由于以上技術(shù)方案的實施，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)具有如下顯著特點及優(yōu)勢:
1、采用專用密封劑封堵膜絲的兩端，防止膠粘劑因毛細(xì)管作用進(jìn)入膜絲內(nèi)部，造成膜絲報廢；2、添加具有若干均勻分布孔的柔性墊不僅可以使膜絲分布均勻，避免澆注組件時由于膜絲之間間隙過小導(dǎo)致膠粘劑無法滲入而形成漏液，而且柔性墊能保護(hù)膜絲的根部，防止斷絲的發(fā)生，延長膜組件的壽命；3、膠粘劑攪拌罐中增設(shè)超聲裝置可以大大縮短脫泡時間，顯著提高膠粘劑的脫泡效率，同時使得膠粘劑中組分分散均勻，粘結(jié)牢固，進(jìn)而增強(qiáng)中空纖維膜組件的機(jī)械強(qiáng)度。4、本發(fā)明可有效提高中空纖維膜組件的澆注質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，同時工藝簡單，操作便捷，易于實現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明涉及一種中空纖維膜組件澆注裝置及其方法，設(shè)備投資小，運(yùn)行維護(hù)成本低，中空纖維膜絲束分布均勻并且能有效保護(hù)膜絲根部，封頭澆注均勻無氣泡，避免漏膠開裂現(xiàn)象，尤其適用于澆注大型中空纖維膜組件，確保膜組件的澆注質(zhì)量，提高成品率，延長膜組件的使用壽命?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明澆注組件的剖視圖。
[0022]圖3為柔性墊的形狀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1.中空纖維膜絲；2.柔性墊；3.膜組件外殼；4.連接件；5.澆注模具；6.注膠口 ；7.密封劑；8.膠粘劑固化層；9.卡環(huán)；10.端蓋；11.支架；12.軟管；13.膠粘劑攪拌罐；14.超聲脫泡裝置；15.排膠閥；16.進(jìn)膠閥；17.溫度表。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開了一種中空纖維膜組件澆注裝置及其方法，將中空纖維膜絲I穿過開有均勻分布孔的柔性墊2，再用密封劑7封堵中空纖維膜絲I的兩端。中空纖維膜絲I束外由膜組件外殼3包裹，柔性墊2與膜組件外殼3緊密貼合，膜組件外殼3通過卡環(huán)9固定在支架11上。膜組件外殼3 —端由端蓋10罩住，另一端通過連接件4與澆注模具5連接。模具5底部設(shè)有注膠口 6，注膠口 6通過軟管12與膠粘劑攪拌罐13相連，膠粘劑攪拌罐13設(shè)有超聲脫泡裝置14、進(jìn)膠閥16、排膠閥15和溫度表17。將配制好的膠粘劑注入澆注模具5中直至柔性墊2的底部，組件靜態(tài)放置固化10-20小時后脫模。將膜組件上連接件與澆注模具取下，切除膜組件外殼兩端外側(cè)的膠粘劑和中空纖維膜絲，制得所述中空纖維膜組件。
[0026]實施例1
運(yùn)用本發(fā)明公開的澆注中空纖維膜組件的方法，以石蠟為密封劑封堵膜絲的兩端，采用的膠粘劑的粘度為700cp，所用超聲裝置的頻率為160KHz，功率為800W，超聲脫泡和分散時間為20分鐘，柔性墊的厚度為10mm，柔性墊均勻開孔數(shù)為12個。按照前述的具體操作流程澆注三根膜組件，分別為組件1、組件2和組件3，澆注后將中空纖維膜組件在常溫下固化，固化時間為12小時。固化后，取下模具與膜組件外殼之間的連接件，切除膜組件外殼兩端外側(cè)的膠粘劑和中空纖維膜絲，即可得到一端密封好的膜組件，按以上方法再澆注中空纖維膜組件的另一端，即可完成中空纖維膜組件的澆注。澆注完成后觀察膜組件澆注層內(nèi)部的澆注情況，結(jié)果參見表I。
[0027]對比例I
運(yùn)用本發(fā)明公開的澆注中空纖維膜組件的方法，不使用密封劑封堵膜絲兩端，其與條件與實施例1相同。按照前述的具體操作流程澆注三根膜組件，分別為組件4、組件5和組件6，澆注完成后觀察膜組件澆注層內(nèi)部的澆注情況，結(jié)果參見表I。
[0028]表I實施例1及對比例I的膜組件澆注情況對比
【權(quán)利要求】
1.一種中空纖維膜組件澆注裝置，其特征在于:包括柔性墊、膜組件外殼、連接件、澆注模具、膠粘劑攪拌罐；所述膜組件外殼內(nèi)含有柔性墊，所述柔性墊上開有均勻分布的孔；所述孔內(nèi)貫穿中空纖維膜絲，所述中空纖維膜絲兩端用密封劑封堵；所述膜組件外殼通過卡環(huán)固定在支架上，所述膜組件外殼通過連接件與澆注模具相連，所述澆注模具底部設(shè)有注膠口，所述注膠口通過軟管與膠粘劑攪拌罐連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空纖維膜組件澆注裝置，其特征在于:所述膠粘劑攪拌罐設(shè)有超聲脫泡裝置、進(jìn)膠閥、排膠閥和溫度表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空纖維膜組件澆注裝置，其特征在于:所述柔性墊為硅膠墊或柔性樹脂墊，其厚度為5-15_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空纖維膜組件澆注裝置，其特征在于:所述柔性墊均勻分布孔的數(shù)目為3-12個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項權(quán)利要求所述的一種中空纖維膜組件澆注裝置澆注中空纖維膜組件方法，其特征在于:所述方法具體包括如下步驟: (1)、將中空纖維膜絲束穿過開有均勻分布孔的柔性墊，使中空纖維膜絲在柔性墊端面均勻分布，用密封劑封堵中空纖維膜絲的兩端，將貫穿中空纖維膜絲束的柔性墊裝填在膜組件外殼內(nèi)； (2)、通過卡環(huán)將膜組件外殼固定在支架上，膜組件外殼上端由端蓋罩住，另一端通過連接件與澆注模具連接，澆注模具通過軟管與膠粘劑攪拌罐連接； (3)、在膠粘劑攪拌罐里配制膠粘劑，開啟攪拌裝置并啟動超聲脫泡裝置，使膠粘劑各組分分散均勻，待攪拌完成后繼續(xù)開啟超聲裝置直至氣泡消失，制好的膠粘劑備用； (4)、將配制好的膠粘劑通過軟管注入澆注模具中直至柔性墊的底部，組件靜態(tài)放置固化后脫豐吳； (5)、將膜組件連接件與澆注模具取下，切除膜組件外殼下端外側(cè)的膠粘劑和中空纖維膜絲，用同樣的方法對組件另一端進(jìn)行澆注，制得所述中空纖維膜組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的澆注中空纖維膜組件方法，其特征在于:所述步驟(I)中密封劑為常溫下固化的石蠟或石膏。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的澆注中空纖維膜組件方法，其特征在于:所述步驟(3)中膠粘劑為環(huán)氧樹脂或聚氨酯，粘度為600-1000cp。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的澆注中空纖維膜組件方法，其特征在于:所述步驟(3)中超聲裝置的頻率范圍為40-200KHZ，功率為50-1000W。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的澆注中空纖維膜組件方法，其特征在于:所述步驟(3)中攪拌完成后，繼續(xù)開啟超聲裝置的脫泡時間為10-20min。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的澆注中空纖維膜組件方法，其特征在于:所述步驟(4)中組件靜態(tài)放置固化時間為10-20小時。
【文檔編號】B01D63/02GK103785295SQ201410068430
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】張志超, 葛潔, 徐徜徉, 徐俊峰, 張桂花 申請人:天邦膜技術(shù)國家工程研究中心有限責(zé)任公司