一種中空纖維溶氧膜及其組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及污水及廢水處理領域，具體涉及一種中空纖維溶氧膜及其組件。
【背景技術】
[0002]在廢水和污水處理過程中，生化處理是十分重要的一個環(huán)節(jié)。其中好氧生化處理是通過曝氣裝置將空氣中的氧強制向污廢水中轉移以提高水中溶解氧的濃度，從而保證污泥液中好氧微生物在有足夠溶解氧的條件下對污水中有機物進行氧化分解，以去除水中雜質，達到凈化水質的目的。
[0003]曝氣系統(tǒng)是污廢水處理過程中最大的耗能環(huán)節(jié)，約占總能耗的50-70%，因而提高曝氣裝置的充氧性能是降低能耗最為有效的方式?，F有的曝氣裝置種類很多，如散流式曝氣器、管式曝氣器、金山型曝氣器等，多是在圓盤上或者管上通過機械加工成孔，由于結構的限制，其曝氣孔的孔徑最小只能達到10um左右，形成的氣泡較大，充氧性能差，氧的利用率和動力效率低，能耗高。
[0004]中空纖維膜是外形像纖維狀，具有自支撐作用的膜，膜壁微孔密布，孔徑可達到幾個到幾十個微米，廣泛應用于污水處理、飲用水凈化、中水回用、食品加工、生物醫(yī)藥等各領域的過濾或分離?，F有的中空纖維膜在應用于氧的傳質時，氣液傳氧阻力大，氧溶解的速度低，溶氧效率差，這阻礙了其在曝氣領域的應用。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種中空纖維溶氧膜及其組件。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]一種中空纖維溶氧膜，其原料包括以下重量份配比的組份:高分子聚合物20-80份、溶氧劑1-10份、傳氧劑1-10份、高沸點稀釋劑10-80份及成孔劑2-30份，其制備方法為:將各組份混合后于雙螺桿擠出機在溫度150-250°C、壓力5?20bar下混合塑化熱熔形成粘稠物，擠出形成中空纖維膜并冷卻定型，其內腔中通壓縮空氣或所述高沸點稀釋劑、將形成的中空纖維膜于分離槽中分離出所述高沸點稀釋劑及成孔劑；或
[0008]其原料包括以下組份按重量份配比:高分子聚合物12-40份、溶氧劑1-10份、傳氧劑1-10份、溶劑50-86份及成孔劑2-30份，其制備方法為:將所述組份混合后于50_100°C下加熱形成均相液態(tài)、通過紡絲的方式形成中空纖維膜，其內腔中通純水或純水與溶劑的混合液，將形成的中空纖維膜于凝固槽中分離出所述溶劑及成孔劑；
[0009]其中所述溶氧劑是煤油、石蠟或含氟碳化物中的至少一種。
[0010]優(yōu)選的，所述高分子聚合物是聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯硫醚、聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述傳氧劑是烷烴、油酸、豆油、甲苯、松節(jié)油中的至少一種。
[0012]優(yōu)選的，所述高沸點稀釋劑是甲苯、二甲苯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯中的至少一種。
[0013]優(yōu)選的，所述溶劑是二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、二甲基亞砜、丁酮、四氫呋喃中的至少一種。
[0014]優(yōu)選的，所述成孔劑是丙三醇、聚乙二醇、氯化鋰、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
[0015]優(yōu)選的，所述中空纖維溶氧膜的內徑是0.2-1.5mm，壁厚是0.1-0.2mm，孔徑小于0.3umο
[0016]一種中空纖維膜溶氧膜組件，包括若干上述中空纖維溶氧膜制成的膜絲及至少一氣母管，所述膜絲彎曲形成U型結構且兩末端分別與所述氣母管導通；氧氣由所述氣母管進入所述膜絲的內腔中，并由其微孔向外擴散。
[0017]優(yōu)選的，所述膜絲沿所述氣母管的外周圈排布；多個所述氣母管依次串接相通以形成過氣通道，過氣通道的一端與進氣裝置連通，另一端通過堵頭封閉。
[0018]優(yōu)選的，所述膜絲沿軸向平行排列于所述氣母管兩側形成膜片，膜片的末端通過限位結構固定。
[0019]優(yōu)選的，還包括一三通接頭，三通接頭一端與進氣裝置連通，另外兩端分別連接所述氣母管，氣母管末端通過堵頭封閉。
[0020]優(yōu)選的，所述氣母管的壁體上設置有與所述膜絲配合的穿孔，所述膜絲的兩末端穿過所述穿孔并通過膠黏劑固定于所述氣母管內。
[0021]優(yōu)選的，還包括配合于所述氣母管軸向上的支桿，所述膜絲兩末端通過膠黏劑固定于所述氣母管內部，彎曲端固定于支桿的末端，并依次沿支桿的外周排列形成柱狀結構。
[0022]優(yōu)選的，還包括至少一多接頭管件，其各接頭分別連接一所述氣母管；所述多個多接頭管件依次串接相通以形成過氣通道，過氣通道的一端與進氣裝置連通，另一端通過堵頭封閉。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]1.中空纖維溶氧膜中含有溶氧劑和傳氧劑，降低了曝氣的氣泡在水中形成的致密水膜的阻力，促進了氣液傳氧，加快了氧氣溶解在水中的速度，進而提高水中溶解氧的濃度，氧氣利用率高，曝氣能耗低；生產工藝簡單，原料可用范圍廣，成本低，適于實際生產應用。
[0025]2.中空纖維溶氧膜形成U型的氣通道并與氣母管相通，其微孔結構形成曝氣孔，氧氣由氣母管內腔進入其內腔，并經由微孔形成小氣泡進入污水中，整體的氣液傳質面積大，動力效率高；中空纖維溶氧膜在氣母管上具有多種排列方式，空間利用率高，適用于不同的需求。
[0026]3.氣母管之間可拆卸的串接形成過氣通道，曝氣范圍大，且使用靈活，在單個出現失效時便于更換，節(jié)約成本。
[0027]以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明；但本發(fā)明的一種中空纖維溶氧膜及其組件不局限于實施例。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明第八實施例單個氣母管結構示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明第八實施例氣母管串接的結構示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明第九實施例的結構示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明第十實施例單個氣母管結構示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明第十實施例氣母管連接的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]實施例1
[0034]本實施例的中空纖維溶氧膜原料由以下質量分數的組份組成:20%聚氯乙烯、10%煤油、I %環(huán)己烷、49%鄰苯二甲酸二辛酯及20%丙三醇。將上述原料混合均勻配成制膜料，通過擠出成型機在150°C下加熱熔融形成均一的液相，經中空纖維膜模口擠出后冷卻成膜，其內腔通壓縮空氣使其膨脹保持管狀，然后進入液相分離槽中，制膜料中的鄰苯二甲酸二辛酯、丙三醇等分離進入槽中，得到了中空纖維溶氧膜。
[0035]制得的中空纖維溶氧膜的內徑是0.2mm，壁厚是0.1mm，孔徑0.25um，具有高溶氧性、高強度及高氣通量的特點。
[0036]實施例2
[0037]本實施例的中空纖維溶氧膜原料由以下質量分數的組份組成:40%聚丙烯腈、7%煤油及石蠟的混合物、10 %油酸、30 %鄰苯二甲酸二丁酯及13 %聚乙二醇。將上述原料混合均勻配成制膜料，通過擠出成型機在200°C下加熱熔融形成均一的液相，經中空纖維膜?？跀D出后冷卻成膜，其內腔充滿鄰苯二甲酸二辛酯作為芯液使其膨脹保持管狀，然后進入液相分離槽中，制膜料中的鄰苯二甲酸二丁酯、聚乙二醇等分離進入槽中，得到了中空纖維溶氧膜。
[0038]制得的中空纖維溶氧膜的內徑是0.4mm，壁厚是0.13mm，孔徑0.22um，具有高溶氧性、高強度及高氣通量的特點。
[0039]實施例3
[0040]本實施例的中空纖維溶氧膜原料由以下質量分數的組份組成:60%聚氨酯、1%氯氟烴、7%油酸及乙烷混合物、20%二甲苯及12%聚乙烯吡咯烷酮。將上述原料混合均勻配成制膜料，通過擠出成型機在280°C下加熱熔融形成均一的液相，經中空纖維膜?？跀D出后冷卻成膜，其內腔充滿鄰苯二甲酸二辛酯作為芯液使其膨脹保持管狀，然后進入液相分離槽中，制膜料中的二甲苯、聚乙烯吡咯烷酮等分離進入槽中，得到了中空纖維溶氧膜。
[0041]制得的中空纖維溶氧膜的內徑是0.35mm，壁厚是0.14mm，孔徑0.3um，具有高溶氧性、高強度及高氣通量的特點。
[0042]實施例4
[0043]本實施例的中空纖維溶氧膜原料由以下質量分數的組份組成:80%聚苯硫醚及聚甲基丙烯酸甲酯的混合物、4%石蠟、4%甲苯、10%鄰苯二甲酸二丁酯及2%丙三醇。將上述原料混合均勻配成制膜料，通過擠出成型機在350°C下加熱熔融形成均一的液相，經中空纖維膜模口擠出后冷卻成膜，其內腔充滿二甲苯作為芯液使其膨脹保持管狀，然后進入液相分離槽中，制膜料中的鄰苯二甲酸二丁酯、丙三醇等分離進入槽中，得到了中空纖維溶氧膜。
[0044]制得的中空纖維溶氧膜的內徑是0.6mm，壁厚是0.18mm，孔徑0.13um，具有高溶氧性、高強度及高氣通量的特點。
[0045]實施例5
[0046]本實施例的中空纖維溶氧膜原料由以下質量分數的組份組成:12%聚醚砜、10%石蠟、1%甲苯、53%二甲基乙酰胺及24%丙三醇。將上述組份混合攪拌、加熱至60°C使其溶解均勻，通過中空纖維膜紡絲機模口壓出，其內腔充滿純水作為芯液使其膨脹保持管狀，