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一种反渗透膜片的铸膜方法、装置及反渗透膜片
申请号	CN202311861338.1	申请日	2023-12-29	公开(公告)号	CN117547982A	公开(公告)日	2024-02-13
申请人	江西国膜环保科技有限公司;			发明人	罗小勇;
摘要	本发明公开了一种反渗透膜片及其铸膜方法和装置。反渗透膜片包括聚酯材料的无纺布加强层，位于无纺布加强层上的聚砜材料的多孔中间支撑层，位于多孔中间支撑层上的聚酰胺材料的分离膜表层，分离膜表层通过两次铸膜工艺叠加形成。铸膜方法是在无纺布加强层上涂覆好多孔中间支撑层后的预制底膜上，将聚酰胺材料分成两次分别涂布、凝固成膜和清洗，每次铸膜后形成厚度为0.08～0.12μm的分离膜表层，最终形成双层叠加的分离膜表层，两次铸膜工艺间隔时间3～5分钟。铸膜装置包括底膜送料装置、膜料输送装置、两套铸膜头、两个成膜水槽、两个洗膜池、反渗透膜片烘箱及膜片收卷装置。
权利要求	1.一种反渗透膜片的铸膜方法，其特征在于：在无纺布加强层(1)上涂覆好多孔中间支撑层(2)后的预制底膜上，将聚酰胺材料分成两次分别涂布、凝固成膜和清洗，每次铸膜后形成厚度为0.08～0.12μm的分离膜表层，最终形成双层叠加的总厚度为0.16～0.24μm的分离膜表层，两次铸膜工艺间隔时间3～5分钟。 2.根据权利要求1所述的反渗透膜片的铸膜方法，其特征在于：包括如下步骤： (1)通过第一铸膜头(401)在预制底膜上进行第一次涂布聚酰胺膜表面材料； (2)在第一成膜水槽(201)内使涂布聚酰胺材料的膜表面凝固成型； (3)在第一洗膜池(301)内通过纯水清洗去除溶剂，稀释出孔径为0.0001μm的第一层过滤孔，形成一次分离膜表层(31)； (4)通过第二铸膜头(402)在一次分离膜表层(31)上进行第二次涂布聚酰胺膜表面材料； (5)在第二成膜水槽(202)内使第二次涂布的聚酰胺材料的膜表面凝固成型； (6)在第二洗膜池(302)内通过纯水清洗以去除溶剂，稀释出孔径为0.0001μm的第二层过滤孔，形成二次分离膜表层(32)。 3.根据权利要求1所述的反渗透膜片的铸膜方法，其特征在于：所述无纺布加强层(1)采用聚酯材料制成，厚度为90～150μm；所述多孔中间支撑层(2)采用聚砜材料制成，厚度为 30～50μm。 4.一种反渗透膜片的铸膜装置，其特征在于：包括底膜送料装置(101)，用于将在无纺布加强层(1)上涂覆好多孔中间支撑层(2)后的预制底膜展开并进行送料；膜料输送装置(102)，用于将预制底膜在生产线上自动输送；两套铸膜头，用于在预制底膜上分次涂布聚酰胺材料，以形成双层叠加的分离膜表层；两个成膜水槽，用于使涂布聚酰胺材料的各分离膜表层凝固成型；两个洗膜池，用于通过纯水清洗以去除溶剂，在聚酰胺材料的各分离膜表层内稀释出过滤孔；反渗透膜片烘箱(500)，用于对经两次涂布、凝固和清洗后的反渗透膜片进行干燥；以及膜片收卷装置(103)，用于将经两次铸膜成型后的反渗透膜片包装成卷材收纳；每个所述铸膜头与一个所述成膜水槽及所述洗膜池配套成组，每组中所述洗膜池均位于所述成膜水槽的制造流水线的后端。 5.根据权利要求4所述的反渗透膜片的铸膜装置，其特征在于：所述成膜水槽包括第一成膜水槽(201)、第二成膜水槽(202)，所述洗膜池包括第一洗膜池(301)、第二洗膜池(302)，所述铸膜头包括第一铸膜头(401)、第二铸膜头(402)，所述第一成膜水槽(201)、所述第一洗膜池(301)与所述第一铸膜头(401)组成一次铸膜组，所述第二成膜水槽(202)、所述第二洗膜池(302)与所述第二铸膜头(402)组成二次铸膜组。 6.根据权利要求4所述的反渗透膜片的铸膜装置，其特征在于：所述无纺布加强层(1)采用聚酯材料制成，厚度为90～150μm；所述多孔中间支撑层(2)采用聚砜材料制成，厚度为 30～50μm。 7.根据权利要求4所述的反渗透膜片的铸膜装置，其特征在于：每次铸膜后形成的分离膜表层的厚度均为0.08～0.12μm，经两次铸膜成型后的所述分离膜表层的总厚度为0.16～ 0.24μm。 8.根据权利要求4所述的反渗透膜片的铸膜装置，其特征在于：每层所述分离膜表层内的过滤孔孔径均为0.0001μm。 9.一种反渗透膜片，其特征在于：包括聚酯材料的无纺布加强层(1)，其厚度为90～150μm，位于所述无纺布加强层(1)上的聚砜材料的多孔中间支撑层(2)，其厚度为30～50μm，位于所述多孔中间支撑层(2)上的聚酰胺材料的分离膜表层，其厚度为0.16～0.24μm，所述分离膜表层通过两次铸膜工艺叠加形成。 10.根据权利要求9所述的反渗透膜片，其特征在于：所述分离膜表层包括一次分离膜表层(31)、二次分离膜表层(32)，每层厚度均为0.1μm，每层内的过滤孔孔径均为0.0001μm。
说明书全文	一种反渗透膜片的铸膜方法、装置及反渗透膜片技术领域 [0001] 本发明涉及一种用于制造反渗透膜片的铸膜方法；本发明还涉及一种用于制造反渗透膜片的铸膜装置；此外，本发明还涉及一种反渗透膜片。背景技术 [0002] 反渗透膜部件是净水设备及纯水设备中常用的部件，其核心是反渗透膜的膜袋及作为膜袋核心的膜片。如图1所示，现有的反渗透膜膜片的复合结构由三层组成，每一层均根据其功能要求分别优化设计与制造，包括无纺布加强层10、多孔中间支撑层20、分离膜表层30。目前制造这种反渗透膜片普遍采用一次铸膜的工艺，即通过一次涂布形成厚度约为0.2μm的分离膜表层30，再进行一次清洗。但是这种工艺存在洗膜时溶剂析出造成的表面成孔大、内部成孔少的现象，即分离膜表层30的表面孔隙率多、内部孔隙率少。如果洗膜时间停留久，则会造成穿孔多，使得反渗透膜的脱盐率低于95％乃至90％以下，达不到要求；如果洗膜时间短，则内部的孔少，虽然保证了脱盐率，但水通量又变低，平均膜面积产水量会小于10000gpd(㎡/d)。发明内容 [0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种多次涂布和清洗的反渗透膜片的铸膜方法，采用该铸膜方法制造的反渗透膜片的孔隙率丰富，产水量大，脱盐率高，能够有效提升反渗透膜的通量，降低反渗透工作过程的能耗。 [0004] 本发明还提供一种反渗透膜片的铸膜装置。 [0005] 本发明还提供一种反渗透膜片。 [0006] 本发明的反渗透膜片的铸膜方法所采用的技术方案是：本发明的反渗透膜片的铸膜方法是在无纺布加强层上涂覆好多孔中间支撑层后的预制底膜上，将聚酰胺材料分成两次分别涂布、凝固成膜和清洗，每次铸膜后形成厚度为0.08～0.12μm的分离膜表层，最终形成双层叠加的总厚度为0.16～0.24μm的分离膜表层，两次铸膜工艺间隔时间3～5分钟。 [0007] 反渗透膜片的铸膜方法包括如下步骤： [0008] (1)通过第一铸膜头在预制底膜上进行第一次涂布聚酰胺膜表面材料； [0009] (2)在第一成膜水槽内使涂布聚酰胺材料的膜表面凝固成型； [0010] (3)在第一洗膜池内通过纯水清洗去除溶剂，稀释出孔径为0.0001μm的第一层过滤孔，形成一次分离膜表层； [0011] (4)通过第二铸膜头在一次分离膜表层上进行第二次涂布聚酰胺膜表面材料； [0012] (5)在第二成膜水槽内使第二次涂布的聚酰胺材料的膜表面凝固成型； [0013] (6)在第二洗膜池内通过纯水清洗以去除溶剂，稀释出孔径为0.0001μm的第二层过滤孔，形成二次分离膜表层。 [0014] 所述无纺布加强层采用聚酯材料制成，厚度为90～150μm；所述多孔中间支撑层采用聚砜材料制成，厚度为30～50μm。 [0015] 本发明的反渗透膜片的铸膜装置所采用的技术方案是：本发明的反渗透膜片的铸膜装置包括底膜送料装置，用于将在无纺布加强层上涂覆好多孔中间支撑层后的预制底膜展开并进行送料；膜料输送装置，用于将预制底膜在生产线上自动输送；两套铸膜头，用于在预制底膜上分次涂布聚酰胺材料，以形成双层叠加的分离膜表层；两个成膜水槽，用于使涂布聚酰胺材料的各分离膜表层凝固成型；两个洗膜池，用于通过纯水清洗以去除溶剂，在聚酰胺材料的各分离膜表层内稀释出过滤孔；反渗透膜片烘箱，用于对经两次涂布、凝固和清洗后的反渗透膜片进行干燥；以及膜片收卷装置，用于将经两次铸膜成型后的反渗透膜片包装成卷材收纳；每个所述铸膜头与一个所述成膜水槽及所述洗膜池配套成组，每组中所述洗膜池均位于所述成膜水槽的制造流水线的后端。 [0016] 所述成膜水槽包括第一成膜水槽、第二成膜水槽，所述洗膜池包括第一洗膜池、第二洗膜池，所述铸膜头包括第一铸膜头、第二铸膜头，所述第一成膜水槽、所述第一洗膜池与所述第一铸膜头组成一次铸膜组，所述第二成膜水槽、所述第二洗膜池与所述第二铸膜头组成二次铸膜组。 [0017] 所述无纺布加强层采用聚酯材料制成，厚度为90～150μm；所述多孔中间支撑层采用聚砜材料制成，厚度为30～50μm。 [0018] 每次铸膜后形成的分离膜表层的厚度均为0.08～0.12μm，经两次铸膜成型后的所述分离膜表层的总厚度为0.16～0.24μm。 [0019] 每层所述分离膜表层内的过滤孔孔径均为0.0001μm。 [0020] 本发明的反渗透膜片所采用的技术方案是：本发明的反渗透膜片包括聚酯材料的无纺布加强层，其厚度为90～150μm，位于所述无纺布加强层上的聚砜材料的多孔中间支撑层，其厚度为30～50μm，位于所述多孔中间支撑层上的聚酰胺材料的分离膜表层，其厚度为0.16～0.24μm，所述分离膜表层通过两次铸膜工艺叠加形成。 [0021] 所述分离膜表层包括一次分离膜表层、二次分离膜表层，每层厚度均为0.1μm，每层内的过滤孔孔径均为0.0001μm。 [0022] 本发明的有益效果是：由于本发明的反渗透膜片的铸膜方法是在无纺布加强层上涂覆好多孔中间支撑层后的预制底膜上，将聚酰胺材料分成两次分别涂布、凝固成膜和清洗，每次铸膜后形成厚度为0.08～0.12μm的分离膜表层，最终形成双层叠加的总厚度为0.16～0.24μm的分离膜表层，两次铸膜工艺间隔时间3～5分钟；本发明克服了现有技术的缺陷和不足，摒弃了传统反渗透膜片的铸膜方法中对分离膜表层进行单次铸膜的技术思路，提出了一种与众不同的技术路线，即采用两次涂布和清洗的两次铸膜方法，从膜片的制备工艺上提高反渗透膜的渗透通量，即将一次聚酰胺材料铸膜的厚度，改为铸膜成两个小厚度的膜表面分离层，在保证强度和工艺可行性的情况下，降低每次铸膜的厚度，提供一定的孔隙度和结构强度，可形成内外同时凝胶，凝胶成形慢，形成大量微孔和高自由体积，大大增加了铸膜的水洗过程形成的微孔通道，显著提高了膜片的通量，克服了现有铸膜技术孔隙率低、产水量低的缺陷，由于分次铸膜，能够很好的全面控制聚酰胺分离层上的过滤孔，使得铸膜内部的微孔密度大大提高，产水孔隙率是常规工艺的2倍以上，从而进一步降低反渗透过程的能耗，在铸膜领域有广阔的应用市场前景，而且不会由于长时间洗膜把膜孔洗大或形成更多的穿透孔，保证产品的脱盐率同时提高产水量，经过实验数据分析，在测试条件为纯水配NaCl浓度2000mg/L、压力150psig、回收率15％、水温25度、pH 6.5～7.0的条件下，采用膜片测试仪器对采用本发明的铸膜方法制造的反渗透膜片测试的数据为脱盐率≥99％，平均膜面积产水量为25000gpd(㎡/d)；故本发明的反渗透膜片的铸膜方法使得制造的反渗透膜片的孔隙率丰富、产水量大、脱盐率高，能够有效提升反渗透膜的通量，降低反渗透工作过程的能耗。 [0023] 同理，本发明的反渗透膜铸膜装置也具有上述优点。附图说明 [0024] 图1是一种现有的反渗透膜膜片的复合结构的断面分层结构示意图； [0025] 图2是本发明实施例的反渗透膜膜片的复合结构的断面分层结构示意图； [0026] 图3是本发明实施例的反渗透膜膜片的部分复合结构的断面微观结构放大示意图； [0027] 图4是本发明实施例的反渗透膜片的铸膜装置的结构示意图。具体实施方式 [0028] 如图2、图3所示，本实施例的反渗透膜片包括聚酯材料的无纺布加强层1，其厚度为90～150μm，优选为120μm，位于所述无纺布加强层1上的聚砜材料的多孔中间支撑层2，其厚度为30～50μm，优选为40μm，位于所述多孔中间支撑层2上的聚酰胺材料的分离膜表层，其厚度为0.16～0.24μm，优选为0.2μm，所述分离膜表层通过两次铸膜工艺叠加形成。 [0029] 具体的，所述分离膜表层包括一次分离膜表层31、二次分离膜表层32，每层厚度均为0.1μm，每层内的过滤孔孔径均为0.0001μm。 [0030] 本实施例的反渗透膜片将一次铸膜聚酰胺材料分离层0.2μm厚度，改为铸膜成两个0.1μm厚度的聚酰胺分离层，降低每次铸膜厚度，使得铸膜的水洗过程形成的微孔通道显著增加，显著提高了膜片的通量，产水孔隙率是常规工艺的2倍以上，从而进一步降低反渗透过程的能耗，而且有效保证了很高的脱盐率。 [0031] 如图4所示，本实施例的反渗透膜片的铸膜装置是一套自动化生产装置，包括底膜送料装置101，用于将在无纺布加强层1上涂覆好多孔中间支撑层2后的预制底膜展开并进行送料；膜料输送装置102，用于将预制底膜在生产线上自动输送；两套铸膜头，用于在预制底膜上分次涂布聚酰胺材料，以形成双层叠加的分离膜表层；两个成膜水槽，用于使涂布聚酰胺材料的各分离膜表层凝固成型；两个洗膜池，用于通过纯水清洗以去除溶剂，在聚酰胺材料的各分离膜表层内稀释出过滤孔；反渗透膜片烘箱500，用于对经两次涂布、凝固和清洗后的反渗透膜片进行干燥；以及膜片收卷装置103，用于将经两次铸膜成型后的反渗透膜片包装成卷材收纳；每个所述铸膜头与一个所述成膜水槽及所述洗膜池配套成组，每组中所述洗膜池均位于所述成膜水槽的制造流水线的后端。 [0032] 具体的，所述成膜水槽包括第一成膜水槽201、第二成膜水槽202，所述洗膜池包括第一洗膜池301、第二洗膜池302，所述铸膜头包括第一铸膜头401、第二铸膜头402，所述第一成膜水槽201、所述第一洗膜池301与所述第一铸膜头401组成一次铸膜组，所述第二成膜水槽202、所述第二洗膜池302与所述第二铸膜头402组成二次铸膜组，每次铸膜后形成的分离膜表层的厚度均为0.08～0.12μm，优选为0.1μm，经两次铸膜成型后的所述分离膜表层的总厚度为0.16～0.24μm，优选为0.2μm。 [0033] 本实施例的反渗透膜片的铸膜装置主要是将现有的一套铸膜组进行铸膜变为具有先后顺序的两套铸膜组分别铸膜。 [0034] 本实施例的反渗透膜片的铸膜方法是在无纺布加强层1上涂覆好多孔中间支撑层2后的预制底膜上，将聚酰胺材料分成两次分别涂布、凝固成膜和清洗，每次铸膜后形成厚度为0.08～0.12μm的分离膜表层，最终形成双层叠加的总厚度为0.16～0.24μm的分离膜表层，两次铸膜工艺间隔时间3～5分钟。 [0035] 具体的，本实施例的反渗透膜片的铸膜方法包括如下步骤： [0036] (1)通过第一铸膜头401在预制底膜上进行第一次涂布聚酰胺膜表面材料； [0037] (2)在第一成膜水槽201内使涂布聚酰胺材料的膜表面凝固成型； [0038] (3)在第一洗膜池301内通过纯水清洗去除溶剂，稀释出孔径为0.0001μm的第一层过滤孔，形成一次分离膜表层31； [0039] (4)通过第二铸膜头402在一次分离膜表层31上进行第二次涂布聚酰胺膜表面材料； [0040] (5)在第二成膜水槽202内使第二次涂布的聚酰胺材料的膜表面凝固成型； [0041] (6)在第二洗膜池302内通过纯水清洗以去除溶剂，稀释出孔径为0.0001μm的第二层过滤孔，形成二次分离膜表层32。 [0042] 具体的，所述无纺布加强层1采用聚酯材料制成，厚度为90～150μm，优选为120μm，所述多孔中间支撑层2采用聚砜材料制成，厚度为30～50μm，优选为40μm。 [0043] 经过实验数据分析，在测试条件为纯水配NaCl浓度2000mg/L、压力150psig、回收率15％、水温25度、pH 6.5～7.0的条件下，采用膜片测试仪器对采用本实施例的铸膜方法制造的反渗透膜片测试的数据为脱盐率≥99％，平均膜面积产水量为25000gpd(㎡/d)。 [0044] 本实施例的反渗透膜片的铸膜方法中，其之前的其他前序工序，例如在无纺布加强层1上涂覆多孔中间支撑层2的预制底膜工序等，与现有技术相同，另外，本实施例的反渗透膜片的铸膜方法中的各步骤内的具体操作方法和使用的材料、耗材、工艺参数、操作的具体方式等也与现有技术相同，这些均是本领域技术人员从现有技术中可以获得的，均不再赘述。 [0045] 本实施例的反渗透膜片的铸膜方法克服了现有技术的缺陷和不足，摒弃了传统反渗透膜片的铸膜方法中对分离膜表层进行单次铸膜的技术思路，提出了一种与众不同的技术路线，即采用两次涂布和清洗的两次铸膜方法，从膜片的制备工艺上提高反渗透膜的渗透通量，即将一次聚酰胺材料铸膜的厚度，改为铸膜成两个小厚度的膜表面分离层，在保证强度和工艺可行性的情况下，降低每次铸膜的厚度，提供一定的孔隙度和结构强度，可形成内外同时凝胶，凝胶成形慢，形成大量微孔和高自由体积，大大增加了铸膜的水洗过程形成的微孔通道，显著提高了膜片的通量，克服了现有铸膜技术孔隙率低、产水量低的缺陷，由于分次铸膜，能够很好的全面控制聚酰胺分离层上的过滤孔，使得铸膜内部的微孔密度大大提高，产水孔隙率是常规工艺的2倍以上，从而进一步降低反渗透过程的能耗，在铸膜领域有广阔的应用市场前景，而且不会由于长时间洗膜把膜孔洗大或形成更多的穿透孔，保证产品的脱盐率同时提高产水量；因此本发明的反渗透膜片的铸膜方法使得制造的反渗透膜片的孔隙率丰富、产水量大、脱盐率高，能够有效提升反渗透膜的通量，降低反渗透工作过程的能耗。 [0046] 本发明可广泛应用于净水材料领域。