一種高密度三維機織物的製備方法
2023-05-23 10:58:36
專利名稱：一種高密度三維機織物的製備方法
技術領域：
本發明屬於膜生物反應器的膜的製備領域，特別涉及一種高密度三維機織物的製備方法。
背景技術：
目前工業化應用的膜生物反應器中的過濾膜組件大多為中空纖維膜或平板膜。在使用過程中，懸浮液與膜表面接觸，在壓力的作用下，小於膜材料孔徑的顆粒穿過過濾膜，大於或等於孔徑的顆粒被截留在膜表面形成一層濾餅，然後由逐漸增厚的濾餅層截留顆粒，從而實現固液分離。雖然膜生物反應器工藝已相當成熟，但是其推廣應用卻不甚理想。關鍵的問題是通常採用的有機或無機膜價格較昂貴，致使整體投資偏高，膜汙染導致膜通量下降，增加膜組件更換和膜清洗的頻率，從而增加運行費用，限制了膜生物反應器的應用所以今後的發展趨勢是開發高強度、大通量、低成本、耐汙染等性能優越的膜材料，進行新型膜組件及其模塊化的設計。市場上用作作為膜組件的替代布膜材料主要有非織造布，機織布膜，多層混合布膜等。非織造布膜具有價格低廉，製備簡單，且工業化產量大的優勢，但由於其內部孔道結構不能通過製備工藝控制，大多為彎曲的盲孔，導致一旦被汙物堵塞無法衝洗，繼續使用。所以使用壽命有限，汙水通量下降很快。普通機織布的孔隙度是通過經緯紗線細度和經緯紗線的交織方法來控制的，大多為貫通孔，但是作為膜組件替代材料也存在以下問題機織物的孔徑普遍較膜材料大，對顆粒的截留能力不強；被過濾顆粒極易在經緯交織點出積累和集結，使織物孔隙變小，濾餅堵塞，需要的汙水抽吸壓強變大，過濾效率降低。在一定抽吸壓強下，容易形變，需要加支撐層，才能構成完整的膜組件。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種高密度三維機織物的製備方法，具有操作簡單、成本低的優點，利於產業化生產和膜生物反應器的推廣；本發明製備的過濾膜作為反應器的膜組件替代品結構緊密，機械強度高，在保證高通量的同時有效截留濾液顆粒；處理的汙水量得到大幅提高；內部孔道為通透孔，有利於濾餅和濾布的剝離清洗，可長期循環使用；不會造成二次汙染，可回收再利用。本發明的一種高密度三維機織物的製備方法，包括選擇經緯紗和捆綁紗；選擇紗線密度、織造密度和織造層數；織造得到三維機織物。所述經緯紗和捆綁紗的原料為錦綸、滌綸或丙綸；經緯紗和捆綁紗為單絲、復絲、空氣變形紗、包芯紗或皮芯結構複合紗中的一種或幾種。所述三維機織物的經緯紗捆綁紗的紗線密度為2tex至20tex的低線密度，織造密度為經密每層500根/IOcm至1000根/IOcm,每層諱密為100根/IOcm至300根/IOcm的高密度織物。所述三維機織物至少為3層。
所述三維機織物按照捆綁紗接結方式的不同，可以有多種織造結構，為三維正交機織物或三維角聯鎖織物。所述三維正交機織物為變捆綁紗的穿綜規律獲得的平紋、斜紋、緞紋變換組織的三維正交機織物。所述三維角聯鎖織物為帶襯經或襯緯的多層斜交角聯鎖織物、帶襯經或襯緯的多層正交角聯鎖織物，三維角連鎖織物是角度聯鎖織物，是機織三維織物的一種。所述三維正交機織結構在原有的X方向的緯紗和Y方向上的經紗基礎上，引入Z方向的紗為捆綁紗，捆綁紗將相互垂直的經緯紗鋪層束縛在一起成為整體的立體結構。按照捆綁紗接結方式的不同，可以有多種織造結構，包括多種變化的三維正交機織物和三維角聯鎖機織物的結構。所述三維機織物應用於製造抗細菌吸附結構，高通量結構或高強度結構的布膜。根據實際生產的具體要求，織造時各層選擇不同原料，不同功能的紗線，選擇合適的經緯密度和織物層數，織造出滿足不同過濾條件和不同功能的多種布膜。
所述三維機織物在三維織機或傳統二維雙經軸有梭織機上織造。
_4] 有益.效果(I)本發明製備的一種高密度三維機織物，作為膜生物反應器的膜組件替代品，具有製備方法簡單、機械強度高、成本低的優點，利於產業化生產和膜生物反應器的推廣。(2)本發明在保證過濾效果的前提下，增大汙水通量，即在一定的壓強下處理的汙水量得到大幅提聞。(3)本發明是一種機織過濾布，內部孔道為通透孔，有利於濾餅和濾布的剝離清洗，達到長期循環使用。(4)本發明作為反應器的膜組件替代品，不會造成二次汙染，可清洗再利用。
圖I是三維正交機織物的結構示意圖；其中，I為捆綁紗，2為緯紗，3為經紗；圖2是一種三維角聯鎖機織物的結構示意圖；其中，4為經紗，5為緯紗；圖3是三維正交機織物組織結構圖；其中,6為捆綁紗(Z紗)。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。實施例I三維正交機織過濾膜材料選擇錦綸單絲作為經紗和捆綁紗，錦綸空氣變形紗作為緯紗，在三維織機上織造出三維正交織物，如圖I所示三維正交機織物的平紋組織結構示意圖。所述的三維正交機織物包括經紗3和緯紗2，所述的經紗3和緯紗2通過捆綁紗I連接。經紗和捆綁紗的線密度為6tex。緯紗的線密度為5tex。織造步驟
第一步，提升最上層的所有經紗，形成一次梭口，引入一根緯紗；然後，梭口保持不變，只是次上層經紗上升，再引入一根緯紗；依次類推，直至所有經紗全部上升，僅留捆綁紗在下，此時，引入最後一根緯紗，集中打一次緯(或每引入一緯打一次，或同時開多個梭口同時引入多根緯紗。第二步，提升捆綁紗及除最下層經紗之外的所有經紗，形成一次梭口，引入一根緯紗；然後，梭口保持不變，只是次下層的經紗下降，再引入一根緯紗依次類推，直至所有經紗全部下降，僅留捆綁紗在上，此時，引入最後一根緯紗，集中打一次緯紗。至此，完成一個組織循環。重複進行上述步驟，即可使織造連續進行。每層的經密為570根/10cm，每層的緯密為150根/10cm，捆綁紗密度為570根/IOcm0根據膜生物反應器的膜組件尺寸設計織造幅寬。實施例2
三維角聯鎖機織過濾材料選擇錦綸單絲作為經紗，錦綸空氣變形紗作為緯紗，在傳統雙經軸有梭織機上織造出三維角聯鎖機織物，如圖2所示，為一種三維角聯鎖機織物的結構示意圖，所述的三維角聯鎖組織中，包括經紗4和緯紗5，每根經紗均穿透織物的整個厚度和各層緯紗呈斜角度(45° )依次交織。經紗為錦綸單絲，線密度為6tex ;緯紗為錦綸空氣變形紗，其中第一、二兩層的緯紗線密度為5tex，三、四層緯紗的線密度為6tex。織造時按上機織造圖的提綜順序織第一根緯紗時第一根經紗提起，其他的所有經紗均不提起。織第二根緯紗時，依照順序將第一、二、五根經紗提起；織第三根緯紗時，第一、二根經紗提起；織第四根緯紗時，第一、二、三、五根經紗提起；在餵入其他的緯紗時，依此類推提綜。每層的經密為600根/10cm，每層的緯密為140根/10cm，並根據膜生物反應器的實際膜組件尺寸設計織造幅寬。實施例3三維機織高強過濾材料選擇錦綸復絲作為經紗，線密度為15tex，錦綸單絲作為緯紗和捆綁紗，線密度為IOtex,在傳統雙經軸有梭織機上織造三維正交機織物。所述的三維正交機織物具有三層經紗，四層緯紗，每層的經紗密度為650根/10cm，每層緯紗密度為300根/10cm，捆綁紗密度為650根/10cm。該織物具有較高拉伸強度，不易蠕變，可在較大壓降條件下進行過濾。所述的三維正交機織物捆綁紗(Z紗)6的穿綜順序為平紋結構，對應的上機組織圖如圖3所示。織造時，經紗和捆綁紗(Z紗)分別繞到兩個經軸上進行送經。所述的三維織物的織造步驟可參考實例一，根據膜生物反應器的實際膜組件尺寸設計織造幅寬。實施例4三維機織抗汙過濾膜材料選擇納米銀離子錦綸纖維織造的紗線和錦綸空氣變形紗為緯紗，錦綸單絲為經紗和捆綁紗，在三維織機上織造三維正交機織物，所述的三維正交機織物具有三層經紗，四層緯紗，第一、第二層緯紗採用納米銀離子錦綸紗線，線密度為5tex。第三層緯紗用錦綸空氣變形紗，線密度為6tex。錦綸單絲的線密度為6tex，每層的經紗密度為600根/10cm，每層的緯密為250根/10cm，捆綁紗密度為600根/10cm，織造結構為緞紋組織的三維正交機織物。該結構的織物表面光滑能減少膜生物反應器內的細菌吸附造成的汙泥附著堵塞，適用於長期運行環境。織造時根據相應緞紋組織上機圖，所述的三維織物的織造步驟類似於實例一，僅捆綁紗提綜順序不同。實際織造根據膜生物反應器的膜組件尺寸設計織造幅寬。實施例5
三維機織高通量過濾膜材料選擇錦綸單絲為機織物的經緯紗，滌綸單絲作為捆綁紗，在三維織機上織造三維正交機織物。所述的三維正交機織物具有三層經紗，四層緯紗，其中第一層第二層經紗和緯紗的線密度為lOtex，第三第四層經紗和緯紗的線密度為5tex，每層的經紗密度為550根/10cm，緯紗密度為250根/10cm。捆綁紗的線密度為lOtex，交織順序為平紋結構，捆綁紗的密度為550根/10cm。該高密度織物具有較高孔隙率，在保持過濾效果時能提高汙水通量，滿足快速處理大面積汙水的需求。所述的三維織物的織造步驟可參考實例一，並且根據膜生物反應器的膜組件實際尺寸設計織造幅寬。
權利要求
1.一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於選擇經緯紗和捆綁紗；選擇紗線密度、織造密度和織造層數；織造得到三維機織物。
2.根據權利要求I所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述經緯紗和捆綁紗的原料為錦綸、滌綸或丙綸；經緯紗和捆綁紗為單絲、復絲、空氣變形紗、包芯紗或複合型紗線中的一種或幾種。
3.根據權利要求I所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述三維機織物的經緯紗和捆綁紗的紗線密度為2tex至20tex，紗織造密度經密每層500根/IOcm至1000根/10cm，緯密為每層100根/IOcm至300根/10cm，捆綁紗密度依據組織結構隨單層經密相應變化。
4.根據權利要求I所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述三維機織物至少為3層。
5.根據權利要求I所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述三維機織物為三維正交機織物或三維角聯鎖織物。
6.根據權利要求I所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述三維正交機織物為平紋、斜紋、緞紋變換組織的三維正交機織物。
7.根據權利要求I所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述三維角聯鎖織物為帶襯經或襯緯的多層斜交角聯鎖織物、帶襯經或襯緯的多層正交角聯鎖織物。
8.根據權利要求5所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述三維正交機織結構在原有的X方向的緯紗和Y方向上的經紗基礎上，引入Z方向的紗為捆綁紗，捆綁紗將相互垂直的經緯紗鋪層束縛在一起成為整體的立體結構。
9.根據權利要求I所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述三維機織物在三維織機或二維雙經軸有梭織機上織造。
10.根據權利要求I所述的一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於所述三維 機織物應用於織造抗細菌吸附結構、高通量結構或高強度結構的布膜。
全文摘要
本發明涉及一種高密度三維機織物的製備方法，其特徵在於使用錦綸、滌綸、丙綸等原料的單絲、復絲、空氣變形紗、包芯紗、皮芯結構複合紗作為三維織物的經緯紗和捆綁紗；選擇合理的紗線細度、經緯密度和織造層數，採用三維正交機織結構、三維角聯鎖結構或其他結構的三維機織物織造過濾膜。本發明採用三維織機或者二維雙經軸有梭織機織造出過濾布膜，方法簡單，結構緊密，在保證高通量的同時有效截留濾液顆粒；另外所用原料成本低廉，滿足了行業對新型低成本膜組件的要求。
文檔編號D03D25/00GK102828326SQ20121033116
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者邱夷平, 趙芳, 陳紅, 許福軍, 姚瀾, 奚旦立 申請人:東華大學