一種一體化PVDF平板膜的製備方法與流程
2024-03-29 00:29:05
本發明涉及平板超濾膜技術領域，尤其涉及一種強度高、耐衝洗、使用壽命長的一體化pvdf平板膜的製備方法。
背景技術：
隨著膜分離技術的迅速發展，膜技術在廢水處理、生物工程、食品工程、化工分離等過程中得到了廣泛的應用。
在廢水處理領域，膜生物反應器工藝（以下稱mbr)用膜分離技術取代了傳統的二沉池，將經過生化的汙水過濾出生物反應器，得到濁度很低的處理水。同時，系統中的汙泥、細菌以及大分子有機物還保持在反應器中。這種分離方式提高了出水水質，增加了反應器中的汙泥濃度，保留了有益的微生物，與傳統的活性汙泥法相比，mbr技術出水水質好，cod（化學需氧量chemicaloxygendemand）、bod（生化需氧量biochemicaloxygendemand）濁度都很低，大部分細菌、病毒被截留，出水水質達到或優於生活雜用水的水質標準，可直接作為中水回用於城市園林綠化、清潔、消防、冷卻循環水等應用點。mbr技術中膜的高效截留作用也實現了汙水停留時間和微生物停留時間的分離，微生物和汙泥的濃度高，佔地面積小，汙泥產量小，處理效率高。
膜生物反應器一般包含mbr膜組件、曝氣組件和動力系統(泵等)，其中膜組件是mbr系統中最重要部分，膜更是重中之重。目前常規使用的mbr膜組件有三種類型，分別是中空纖維式，管式和平板式。
中空纖維式將很多的中空纖維膜封裝在一起形成組件，運行時，中空纖維膜絲隨水氣抖動，反衝洗可以抖掉附著在其上面的汙染物。但是中空纖維膜在長期抖動及定期反衝洗過程中，膜絲纖維比較容易斷裂，降低了出水效果及膜組件的使用壽命。
管式膜一般採用外置式帶壓錯流運行，其優點是膜強度高，通量大，但由於高速錯流，高壓運行，能耗非常高，使得其應用面很窄，同時其高成本也是不足之處。
平板式mbr組件最早由日本久保田公司開發，主要包含中間的支撐板及兩面的膜片。運行時空氣泡帶動水從膜片中間向上運動，擦洗膜片，可以有效清除膜片上的汙染物，使得膜組件可以穩定運行長達6個月以上都不需要反衝洗。定期的簡單內面浸泡就可以有效恢復通量。板式膜組件不存在中空纖維膜斷絲問題，也不存在管式膜高運行成本的問題，有著更大的市場空間。
普通的平板膜製備方法是將鑄膜液刮在無紡布上,然後通過凝膠浴凝膠製造出來。製備的平板膜是薄薄一層覆蓋在基布上。也就是說該膜非常薄，非常容易被劃傷，另外一個不足是，在反衝洗的時候，該膜比較容易和基膜分離，導致平板膜的破損。所以製作一種表面強度高，過濾膜層和基膜不分離的一體化平板膜是非常重要的。
技術實現要素：
本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種過濾層和基膜為一體的pvdf平板膜的製備方法，根據此方法所生產的pvdf平板膜具有高通量，有比較高的表面強度，且其在水中的使用壽命大大延長，同時可以適應頻繁高強度反衝洗。
為解決現有技術中存在的問題，採用的具體技術方案是：
一種一體化pvdf平板膜的製備方法，包括以下步驟：
s1、將pvdf樹脂、溶劑、成孔劑、添加劑在90～110℃的溫度下攪拌混合均勻，得到鑄膜液；
s2、將無紡布基布在鑄膜液中浸漬，並通過碾壓輥碾壓脫氣；
s3、經碾壓脫氣後的無紡布通過刮膜機，刮掉其兩面多餘的鑄膜液,並冷卻到70℃以下；
s4、以蒸餾水為凝膠清洗液，將s3所得無紡布在其中凝膠，並清洗5～10分鐘即得pvdf平板膜產品。
優選的方案，步驟1所述鑄膜液中各成分的含量按重量份計算包含：pvdf樹脂8～25重量份，溶劑30～50重量份，成孔劑30～50重量份，添加劑1～5重量份。
進一步優選的方案，所述溶劑為dmf（二甲基甲醯氨）、dmac（二甲基乙醯氨）、dmso（二甲基亞碸）中的一種或多種的混合物。
再優選的方案，所屬成孔劑為甘油、peg300、peg600中的一種或多種的混和物。
更優選的方案，所述添加劑為pvpk90、peg10000中的一種或多種的混合物。
所述碾壓輥的碾壓間隙比基布的厚度大10～50微米，優選10～20微米。其可以使得鑄膜液充分浸透基布。
所述刮膜機為雙面刮刀刮膜機，其刮刀的刮膜間隙比基布的厚度大10～200微米，優選10～50微米。其可以使得基布表面的鑄膜液非常均勻的分布在基布表面。這樣最後成膜的產品表面均勻，光滑。
所述pvdf樹脂為薄膜級樹脂。
步驟s2所述無紡布為pet（滌綸）無紡布，滌綸無紡布具有高強度、耐高溫性能好（可在150℃環境中長期使用）、耐老化、抗紫外線、延伸率高、穩定性和透氣性好、耐腐蝕、隔音、防蛀、無毒等優點。
通過採用上述方案，本發明的一種一體化pvdf平板膜的製備方法與現有技術相比，其技術效果在於：該發明所得的平板膜具有非常優異的強度；且其通量高，採用本發明方法製得的0.05微厚米的膜，其純水通量達到2000l/h.m2以上；利用本配方體系和製造膜的工藝可以製備出具有不同孔徑的高強度，一體化pvdf平板超濾膜，可以滿足不同場合的需求，在廢水mbr處理、食品、醫藥分離等領域有著非常大的應用前景。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實施例，對本發明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而並非要限制本發明的範圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發明的概念。
實施例一：
分別稱取pvdf25kg、溶劑30kg、成孔劑40kg、添加劑5kg，混合，並在110℃的溫度下配置成均勻的鑄膜液。其中溶劑為dmac，成孔劑為peg300，添加劑為peg10000。冷卻到80度後導入浸膠槽。將厚度為100微米的pet無紡布上在浸膠槽中浸漬30秒，而後通過間隙為110微米的碾壓輥碾壓2次，再通過間隙為120微米的雙面刮刀刮掉表面多餘的鑄膜液。在室溫下冷卻1分鐘，使得溫度達到50度，然後放入20度的蒸餾水中清洗10分鐘後拿出，得到表面均勻的pvdf平板膜，測定該平板膜的孔徑為0.03微米，1bar壓力下純水通量為800lmh。在6bar下用純水反衝洗60分鐘後，膜表面完整如新，沒有任何損傷，展示出非常高的強度。
實施例二：
分別稱取pvdf18kg、溶劑50kg、成孔劑30kg、添加劑3kg，混合，並在100℃的溫度下配置成均勻的鑄膜液。其中溶劑為dmac：dmf=22：20，成孔劑為丙三醇，添加劑為pvpk90。冷卻到70度後導入浸膠槽。將厚度為100微米的pet無紡布上在浸膠槽中浸漬45秒，而後通過間隙為120微米的碾壓輥碾壓2次，在通過間隙為120微米的雙面刮刀刮掉表面多餘的鑄膜液。在室溫下冷卻2分鐘，達到40度，然後放入20度的蒸餾水中清洗10分鐘後拿出，得到表面均勻的pvdf平板膜，測定該平板膜的孔徑為0.05微米，1bar壓力下純水通量為2000lmh。在6bar下用純水反衝洗60分鐘後，膜表面完整如新，沒有任何損傷，展示出非常高的強度。
實施例三：
分別稱取pvdf8kg、溶劑40kg、成孔劑50kg、添加劑1kg，混合，並在90℃的溫度下配置成均勻的鑄膜液。其中溶劑為dmso，成孔劑為peg600，添加劑為pvpk90。冷卻到70度後導入浸膠槽。將厚度為100微米的pet無紡布上在浸膠槽中浸漬40秒，而後通過間隙為120微米的碾壓輥碾壓2次，在通過間隙為110微米的雙面刮刀刮掉表面多餘的鑄膜液。在室溫下冷卻2分鐘，達到40度，然後放入20度的蒸餾水中清洗10分鐘後拿出，得到表面均勻的pvdf平板膜，測定該平板膜的孔徑為0.04微米，1bar壓力下純水通量為2000lmh。在6bar下用純水反衝洗60分鐘後，膜表面完整如新，沒有任何損傷，展示出非常高的強度。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、均包含在本發明的保護範圍之內。