一種中空纖維膜組件的整體封裝方法及其專用裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種中空纖維膜組件的整體封裝方法及其專用裝置，該方法包括：1）將成束的中空纖維膜絲置于圓形尼龍網的網孔中固定起來，然后再將固定好的膜絲塞入組件外殼中，膜絲在組件外殼的兩端均有露出；2）采用保鮮膜從組件外殼兩端連同膜絲密封起來；3）向用保鮮膜密封的組件外殼兩端內的膜絲之間注入封裝膠，冰水浴中固化；4）去除保鮮膜，切除組件外殼兩端多余的膜絲固化體即可。本發明使中空纖維膜絲的膜面積得到充分利用，保證了膜組件長期高效穩定的分離效率；利用保鮮膜代替傳統模具進行組件外殼兩端密封，適應性強、節省了材料、簡化了操作步驟；利用冰水浴降低固化溫度，避免了燒絲現象，提高了成品合格率。
【專利說明】
一種中空纖維膜組件的整體封裝方法及其專用裝置
技術領域
[0001 ]本發明屬于中空纖維膜分離技術領域，具體涉及一種中空纖維膜組件的整體封裝方法及其專用裝置。
【背景技術】
[0002]目前，中空纖維膜技術廣泛有效地應用于化工、水處理、食品、醫療、生物工程、宇航等領域，形成了獨立的新興技術產業，是一項有著廣闊應用前景的技術。
[0003]對于中空纖維膜普遍采取的用法主要是將成束的中空纖維膜絲內置于特定形狀的管式外殼內，管式外殼兩端使用環氧樹脂進行密封處理形成一個管殼式膜組件，其作用是使組件中管程與殼程中的介質不會直接相互接觸，組件內中空纖維膜起到阻隔作用，并具有選擇分離的功能，它可使流體內的一種或幾種物質透過膜，而其他物質不能透過，從而起到分離、純化和濃縮等作用。因此，如何簡單、方便、高效地將中空纖維膜絲封裝在管式外殼中對于中空纖維膜的應用有著至關重要的影響。現行的大多數中空纖維膜組件兩端的封裝方法是先將整束中空纖維膜絲直接塞入組件外殼中，再采用特定的模具與已裝入整束中空纖維膜絲的組件外殼密封對接，然后向模具內注入一定比例混合均勻的環氧樹脂和固化劑，粘結中空纖維膜絲和外殼，等到環氧樹脂固化后打開模具將多出部分切除掉即完成一端的封裝工作。注膠的方式目前有靜置式和離心式。例如專利CN 102500238 A中采用特定的模具與殼體連接，然后從底部注膠，其采用的是靜置注膠法;專利CN 104014249 A中同樣采用特定的模具與管式外殼進行連接，然后從模具的側面開孔進行注膠工作，其采用的是離心注膠法。
[0004]綜上所述，現行的中空纖維膜組件封裝方法存在以下問題:(I)環氧樹脂與固化劑混合后固化過程會釋放出大量的熱量，現行的封裝方法是在常溫下進行固化并且由于固化過程中封裝膠被模具包裹，致使固化過程釋放的熱量不能及時散發出去，會導致被固化在封裝膠內的中空纖維膜絲溫度急劇升高，致使中空纖維膜絲性質發生變化即發生燒絲現象，影響中空纖維膜組件的質量和性能。(2)現有的封裝技術僅僅從封裝的角度考慮，沒有顧及到封裝之后中空纖維膜絲在組件內部的均勻分布問題。而中空纖維膜絲在組件內能否長期均勻分布關系到整個組件能否長期高效工作。傳統的中空纖維膜組件在使用一段時間之后會因為各種原因導致組件內部中空纖維膜絲相互聚集、分布不均的現象，嚴重減少中空纖維膜接觸面積，降低工作效率。(3)固定型式和尺寸的模具只能對一種類型和規格的組件進行封裝，對于不同類型、不同規格的組件則需重新制作模具，模具的適用性不強。
【發明內容】
[0005]發明目的:針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種中空纖維膜組件的整體封裝方法，簡化封裝過程，提高封裝質量，維持膜組件長期高效的工作性能。本發明的另一目的是提供一種上述中空纖維膜組件的整體封裝方法的專用裝置。
[0006]技術方案:為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為: 一種中空纖維膜組件的整體封裝方法，包括以下步驟:
1)將成束的中空纖維膜絲置于圓形尼龍網的網孔中固定起來，然后再將固定好的中空纖維膜絲塞入組件外殼中，中空纖維膜絲在組件外殼的兩端均有露出；
2)采用保鮮膜從組件外殼兩端連同中空纖維膜絲密封組件外殼，密封后的組件外殼豎直固定，準備注入封裝膠；
3)向密封后豎直固定的組件外殼一端內的中空纖維膜絲之間注入封裝膠，然后將注入封裝膠后的組件外殼側面口以下部分置于冰水浴中使封裝膠固化。待組件外殼一端的封裝膠固化后再以同樣的方式對組件外殼另一端注入封裝膠，冰水浴中固化。封裝膠由A組分和B組分按體積比1: 0.4?1:1均勻混合獲得；
4)組件外殼兩端封裝膠固化后，去除組件外殼兩端的保鮮膜，并切除組件外殼兩端多余的中空纖維膜絲固化體部分即可。
[0007]步驟I)中，在中空纖維膜絲的兩端和中間設置圓形尼龍網，圓形尼龍網的直徑略大于組件外殼內徑。
[0008]步驟I)中，中空纖維膜絲之間間隔I?2個網孔。
[0009]步驟I)中，所述的尼龍網規格為25目。
[0010]步驟3)中，所用的封裝膠是由市售的合眾超能膠A組分和B組分按一定體積比均勻混合獲得，其中A組分為改性環氧樹脂，B組分為脂肪胺類固化劑。A組分與B組分均勻混合后的封裝膠膠體透明，固化后具有防水、耐酸、耐堿、耐高低溫等性能。其中A組分與B組分優化后的體積比為1:0.6。
[0011]步驟3)中，采用注射器通過軟管經過組件外殼側面口向組件外殼兩端內注入封裝膠。
[0012]所用的中空纖維膜絲為疏水型聚丙烯中空纖維膜絲。
[0013]所述的中空纖維膜組件的整體封裝方法的專用裝置，包括保鮮膜，尼龍網，軟管，注射器，中空纖維膜絲，支架、組件外殼和冰水浴;所述的中空纖維膜絲穿在尼龍網的網孔內，并共同置于組件外殼中；所述的中空纖維膜絲伸出組件外殼兩端，在組件外殼兩端外側使用保鮮膜密封中空纖維膜絲和組件外殼;所述的注射器通過軟管經過組件外殼側面口連接組件外殼內外，向組件外殼兩端內的中空纖維膜絲之間注入封裝膠;組件外殼豎直固定在支架上;組件外殼置于冰水浴上方。
[0014]有益效果:與現有技術相比，本發明的中空纖維膜組件的整體封裝方法及其專用裝置具有如下優勢:
I)封裝膠注膠過程完成后組件外殼側面口以下部分即置于冰水浴中，加快了環氧樹脂與固化劑反應時釋放熱量的散發，降低了固化溫度，避免了燒絲現象的發生。
[0015]2)在中空纖維膜組件中間段采用中間段尼龍網固定中空纖維膜絲，尼龍網能夠起到分隔支撐作用，進而使得中空纖維膜絲在整個組件外殼內部長期均勻分布，保證了膜組件分離效果長期穩定。
[0016]3)組件外殼兩端的尼龍網將中空纖維膜絲分隔開，注膠時封裝膠能夠均勻地滲入到中空纖維膜絲之間，使得封裝膠能夠與每根中空纖維膜絲充分接觸，有利于提高封裝質量。
[0017]4)采用保鮮膜代替固定型式和尺寸的模具，節省了材料，簡化了操作步驟，提高了工作效率。
[0018]5)可適時調整保鮮膜尺寸以適應不同類型、不同規格組件的封裝工作，具有廣泛的適應性。
[0019]6)此外，由于組件兩端的尼龍網在封裝過程中會隨著兩端的中空纖維膜絲一并封入，留在固化后的環氧樹脂中，因此尼龍網在分隔支撐中空纖維膜絲、保持中空纖維膜絲之間距離的同時也起到了增強固化體剛性強度的作用，提高了封裝質量。
【附圖說明】
[0020]圖1是中空纖維膜組件的整體封裝方法的專用裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結合具體附圖對本發明做進一步的說明。
[0022]如圖1所示，中空纖維膜組件的整體封裝裝置，包括保鮮膜1，尼龍網2，軟管3，外殼偵_口4，注射器5，中空纖維膜絲6，支架7、中間段尼龍網8，組件外殼9和冰水浴10;中空纖維膜絲6穿在尼龍網2和中間段尼龍網8的網孔內，并共同置于組件外殼9中；中空纖維膜絲6伸出組件外殼9兩端，在組件外殼9兩端外側設保鮮膜I密封中空纖維膜絲6和組件外殼9;注射器5與軟管3連接，且軟管3通過外殼側面口 4連接組件外殼9內外，向組件外殼9兩端內的中空纖維膜絲6之間注入封裝膠;組件外殼9固定在支架7上，冰水浴10置于組件外殼9下方。所用的中空纖維膜絲為疏水型聚丙烯(PP)中空纖維膜絲。所用的封裝膠是由市售的合眾超能膠A組分和B組分按一定體積比均勻混合獲得，其中A組分為改性環氧樹脂，B組分為脂肪胺類固化劑。所用的保鮮膜為市售聚乙烯(PE)材質食品級保鮮膜，耐受溫度范圍為-60°C>110°C。所用的尼龍網規格為25目。
[0023]中空纖維膜絲在圓形的尼龍網上形成間距，即中空纖維膜絲與中空纖維膜絲之間在尼龍網上間隔I個網孔或2個網孔，這種做法使得中空纖維膜絲之間相對分隔。由于尼龍材質的篩網性質穩定，因此封裝過程中將尼龍網一并封入，對于固化過程的環氧樹脂也起到支撐的作用。
[0024]本發明采用氣體通量評價封裝效果。氣體通量越大說明中空纖維膜組件內中空纖維膜絲的有效接觸面積越大，使用時中空纖維膜組件的分離效果也就越好。本發明中的氣體通量按照中華人民共和國海洋行業標準《聚丙烯中空纖維微孔膜KHY/T 110—2008)中疏水型聚丙烯中空纖維微孔膜氣體通量測定方法測定。以下實施例中氣體通量的計算過程為:中空纖維膜組件內總的中空纖維膜面積為S(m2)，在0.0lOMPa的壓差下通過中空纖維膜的氮氣氣體流量為Q(m3/h)，則該中空纖維膜組件的氣體通量F為Q/S(m3/(m2.h))。
[0025]實施例1
將沒有使用尼龍網進行分隔支撐的成束中空纖維膜絲塞入組件外殼中，中空纖維膜絲在組件外殼的兩端均有露出。
[0026]采用保鮮膜從組件外殼兩端連同中空纖維膜絲密封組件外殼，再將密封后的組件外殼豎直固定，準備注入封裝膠。
[0027]將合眾超能膠A組分與B組分按體積比1:0.4均勻混合后獲得的封裝膠立即倒入干燥的注射器中，再使注射器連接的軟管通過組件外殼側面口進入組件外殼一端，將封裝膠迅速打入到被保鮮膜密封住的組件外殼一端的中空纖維膜絲之間。封裝膠注入后將外殼側面口以下部分置于冰水浴中固化。待組件外殼一端的封裝膠固化后再以同樣的方式對組件外殼另一端注入封裝膠，冰水浴中固化。組件外殼兩端的封裝膠在冰水浴中固化時間均為60mino
[0028]組件外殼兩端封裝膠固化后，去除外殼兩端的保鮮膜，并切除外殼兩端多余的中空纖維膜絲固化體部分即可。
[0029]為了循環利用注射器，當注膠完成后應立即采用95%的乙醇清洗注射器。
[0030]按照中華人民共和國海洋行業標準《聚丙烯中空纖維微孔膜KHY/T110-2008)中疏水型聚丙烯中空纖維微孔膜氣體通量測定方法測得該封裝條件下中空纖維膜組件的氣體通量為3.27m3/(m2.h)。
[0031]實施例2
將沒有使用尼龍網進行分隔支撐的成束中空纖維膜絲塞入組件外殼中，中空纖維膜絲在組件外殼的兩端均有露出。
[0032]采用保鮮膜從組件外殼兩端連同中空纖維膜絲密封組件外殼，再將密封后的組件外殼豎直固定，準備注入封裝膠。將合眾超能膠A組分與B組分按體積比1: 0.6均勻混合獲得封裝膠。
[0033]組件外殼兩端封裝膠的注入以及在冰水浴中的固化方式同實施例1。
[0034]組件外殼兩端的封裝膠在冰水浴中固化時間均為56min。
[0035]組件外殼兩端封裝膠固化后，去除外殼兩端的保鮮膜，并切除外殼兩端多余的中空纖維膜絲固化體部分即可。
[0036]按照中華人民共和國海洋行業標準《聚丙烯中空纖維微孔膜KHY/T110-2008)中疏水型聚丙烯中空纖維微孔膜氣體通量測定方法測得該封裝條件下中空纖維膜組件的氣體通量為2.99m3/(m2.h)。
[0037]實施例3
將沒有使用尼龍網進行分隔支撐的成束中空纖維膜絲塞入組件外殼中，中空纖維膜絲在組件外殼的兩端均有露出。
[0038]采用保鮮膜從組件外殼兩端連同中空纖維膜絲密封組件外殼，再將密封后的組件外殼豎直固定，準備注入封裝膠。將合眾超能膠A組分與B組分按體積比1: 0.8均勻混合獲得封裝膠。
[0039]組件外殼兩端封裝膠的注入以及在冰水浴中的固化方式同實施例1。
[0040]組件外殼兩端的封裝膠在冰水浴中固化時間均為42min。
[0041]組件外殼兩端封裝膠固化后，去除外殼兩端的保鮮膜，并切除外殼兩端多余的中空纖維膜絲固化體部分即可。
[0042]按照中華人民共和國海洋行業標準《聚丙烯中空纖維微孔膜KHY/T110-2008)中疏水型聚丙烯中空纖維微孔膜氣體通量測定方法測得該封裝條件下中空纖維膜組件的氣體通量為3.54m3/(m2.h)。
[0043]實施例4
將沒有使用尼龍網進行分隔支撐的成束中空纖維膜絲塞入組件外殼中，中空纖維膜絲在組件外殼的兩端均有露出。
[0044]采用保鮮膜從組件外殼兩端連同中空纖維膜絲密封組件外殼，再將密封后的組件外殼豎直固定，準備注入封裝膠。將合眾超能膠A組分與B組分按體積比1:1均勻混合獲得封裝膠。
[0045]組件外殼兩端封裝膠的注入以及在冰水浴中的固化方式同實施例1。
[0046]組件外殼兩端的封裝膠在冰水浴中固化時間均為39min。
[0047]組件外殼兩端封裝膠固化后，去除外殼兩端的保鮮膜，并切除外殼兩端多余的中空纖維膜絲固化體部分即可。
[0048]按照中華人民共和國海洋行業標準《聚丙烯中空纖維微孔膜KHY/T110-2008)中疏水型聚丙烯中空纖維微孔膜氣體通量測定方法測得該封裝條件下中空纖維膜組件的氣體通量為3.27m3/(m2.h)。
[0049]實施例5
通過實施例1?實施例4可以發現，在成束的中空纖維膜絲沒有使用尼龍網進行分隔支撐的條件下，合眾超能膠A組分與B組分不同的體積比條件下均勻混合獲得的封裝膠對于封裝后的中空纖維膜組件的氣體通量沒有明顯影響，只是影響了封裝膠固化時間。本發明中合眾超能膠A組分與B組分優化后的體積比為1: 0.6，在這個比例下，均勻混合后獲得的封裝膠在冰水浴中固化過程釋放的熱量散發速度適中，固化時間適宜，便于封裝工作順利進行，保證了封裝質量。
[0050]采用25目的尼龍網對中空纖維膜絲進行分隔支撐，且中空纖維膜絲之間間隔I個網孔。然后再將固定好的成束的中空纖維膜絲塞入組件外殼中，中空纖維膜絲在組件外殼的兩端均有露出。
[0051]采用保鮮膜從組件外殼兩端連同中空纖維膜絲密封組件外殼，再將密封后的組件外殼豎直固定，準備注入封裝膠。將合眾超能膠A組分與B組分按體積比1: 0.6均勻混合獲得封裝膠。
[0052]組件外殼兩端封裝膠的注入以及在冰水浴中的固化方式同實施例1。
[0053]組件外殼兩端的封裝膠在冰水浴中固化時間均為56min。
[0054]按照中華人民共和國海洋行業標準《聚丙烯中空纖維微孔膜KHY/T 110-2008)中疏水型聚丙烯中空纖維微孔膜氣體通量測定方法測得該封裝條件下中空纖維膜組件的氣體通量為4.63m3/(m2.h)。
[0055]實施例6
采用25目的尼龍網對中空纖維膜絲進行分隔支撐，且中空纖維膜絲之間間隔2個網孔。然后再將固定好的成束的中空纖維膜絲塞入組件外殼中，中空纖維膜絲在組件外殼的兩端均有露出。
[0056]采用保鮮膜從組件外殼兩端連同中空纖維膜絲密封組件外殼，再將密封后的組件外殼豎直固定，準備注入封裝膠。將合眾超能膠A組分與B組分按體積比1: 0.6均勻混合獲得封裝膠。
[0057]組件外殼兩端封裝膠的注入以及在冰水浴中的固化方式同實施例1。
[0058]組件外殼兩端的封裝膠在冰水浴中固化時間均為39min。
[0059]按照中華人民共和國海洋行業標準《聚丙烯中空纖維微孔膜KHY/T 110-2008)中疏水型聚丙烯中空纖維微孔膜氣體通量測定方法測得該封裝條件下中空纖維膜組件的氣體通量為4.56m3/ (m2.h)。
[0060]通過實施例5、實施例6與實施例1?實施例4對比可以發現，在成束的中空纖維膜絲使用尼龍網進行分隔支撐的條件下，中空纖維膜組件的氣體通量大大提升。實施例5與實施例6中氣體通量基本相同是由于在中空纖維膜絲之間間隔I個網孔時，中空纖維膜組件的氣體通量已經接近該膜面積條件下氣體通量的上限。
【主權項】
1.一種中空纖維膜組件的整體封裝方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將成束的中空纖維膜絲置于圓形尼龍網的網孔中固定起來，然后再將固定好的中空纖維膜絲塞入組件外殼中，中空纖維膜絲在組件外殼的兩端均有露出； 2)采用保鮮膜從組件外殼兩端連同中空纖維膜絲密封組件外殼，密封后的組件外殼豎直固定，準備注入封裝膠； 3)向密封后豎直固定的組件外殼一端內的中空纖維膜絲之間注入封裝膠，然后將注入封裝膠后的組件外殼側面口以下部分置于冰水浴中使封裝膠固化;待組件外殼一端的封裝膠固化后再以同樣的方式對組件外殼另一端注入封裝膠，冰水浴中固化;封裝膠由A組分和B組分按體積比1: 0.4?1:1均勻混合獲得； 4)組件外殼兩端封裝膠固化后，去除組件外殼兩端的保鮮膜，并切除組件外殼兩端多余的中空纖維膜絲固化體部分即可。2.根據權利要求1所述的中空纖維膜組件的整體封裝方法，其特征在于，步驟I)中:在中空纖維膜絲的兩端和中間放置圓形尼龍網，圓形尼龍網的直徑略大于組件外殼內徑。3.根據權利要求1所述的中空纖維膜組件的整體封裝方法，其特征在于，步驟I)中:中空纖維膜絲之間間隔I?2個網孔。4.根據權利要求1所述的中空纖維膜組件的整體封裝方法，其特征在于，步驟I)中:所述的尼龍網規格為25目。5.根據權利要求1所述的中空纖維膜組件的整體封裝方法，其特征在于，步驟3)中:封裝膠是由市售的合眾超能膠A組分和B組分按一定體積比均勻混合獲得，其中A組分為改性環氧樹脂，B組分為脂肪胺類固化劑;A組分和B組分的體積比為1:0.6。6.根據權利要求1所述的中空纖維膜組件的整體封裝方法，其特征在于，步驟3)中:組件外殼兩端的封裝膠在冰水浴中固化時間均為0.5?lh。7.根據權利要求1所述的中空纖維膜組件的整體封裝方法，其特征在于，所用的中空纖維膜絲為疏水型聚丙烯中空纖維膜絲。8.權利要求1所述的中空纖維膜組件的整體封裝方法的專用裝置，其特征在于，包括保鮮膜(I)，尼龍網(2)，軟管(3)，組件外殼側面口(4)，注射器(5)，中空纖維膜絲(6)，支架(7)，中間段尼龍網(8)，組件外殼(9)，冰水浴(10);所述的中空纖維膜絲(6)穿在尼龍網(2)和中間段尼龍網(8)的網孔內，并共同置于組件外殼(9)中；所述的中空纖維膜絲(6)伸出組件外殼(9)兩端，在組件外殼兩端外側設保鮮膜(I)密封中空纖維膜絲(6)和組件外殼(9);所述的注射器(5)與軟管(3)連接，且軟管(3)通過組件外殼側面口(4)連接組件外殼(9)內夕卜，向組件外殼(9)兩端內的中空纖維膜絲之間注入封裝膠;組件外殼(9)固定在支架(7)上;組件外殼(9)置于冰水浴(10)上方。
【文檔編號】B01D63/02GK106040004SQ201610557773
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月15日
【發明人】梅翔, 方陳宏, 畢書祺, 陳穎, 李軍輝, 崔光振
【申請人】南京林業大學