一種外壓六棱管式膜及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種污水與廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及膜生物反應(yīng)器分離過濾膜制 造技術(shù)，特別涉及一種外壓六棱管式膜及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于污水和廢水的處理工程、環(huán)保工程，已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用； 伴隨著膜生物反應(yīng)器工程的實(shí)際應(yīng)用，特別是大型污水和廢水處理工程的實(shí)施，也曝露出 了許多問題與不足；這些缺陷集中反應(yīng)在三個(gè)技術(shù)方面：有機(jī)生物膜的制造技術(shù)；有機(jī)生 物膜的應(yīng)用技術(shù)；有機(jī)生物膜功能性技術(shù)。
[0003] 現(xiàn)有的有機(jī)生物膜制造技術(shù)，集中在膜制備材料與改性材料上，有機(jī)濾膜材料多 數(shù)選用有機(jī)高分子聚合物，主要有聚偏氟乙烯為代表的含氟聚合物、改性纖維類、聚砜、聚 烯烴、丙烯酸共聚物、聚酰胺、聚碳酸酯等；由于這些有機(jī)聚合物所制備出的微濾膜、超濾 膜、納濾膜、反滲透膜等有機(jī)濾膜，在應(yīng)用或功能上存在缺陷，比如親水性等，由此人們開始 對有機(jī)聚合物膜材料進(jìn)行改性，一是在制膜之前，通過接枝、共聚、共混等手段對制膜聚合 物進(jìn)行改性，二是在成膜之后，通過等離子體、高能輻照、表面化學(xué)反應(yīng)、表面涂敷、表面活 性劑等技術(shù)，對膜表面進(jìn)行改性；在這一技術(shù)領(lǐng)域中，絕大多數(shù)研究都集中在提高有機(jī)濾膜 的分離能力與分離效率方面，缺點(diǎn)是：還沒有明顯增加微生物生化反應(yīng)機(jī)制的技術(shù)。
[0004] 現(xiàn)有的有機(jī)生物膜應(yīng)用技術(shù)，主要的有機(jī)濾膜就用形式有：平板膜、編織管膜、支 撐管膜、中空纖維膜、內(nèi)壓管式膜等；平板膜的缺點(diǎn)是板框膜面積比較大，無法承受反沖洗 水壓，膜的平面方式使膜過濾效率很低；編織管膜的缺點(diǎn)是有機(jī)濾膜容易脫落、纏繞、堆積； 支撐管膜的缺點(diǎn)是支撐材料需要預(yù)先制造，支撐材料本身必須保證有足夠的孔隙度來滿足 有機(jī)濾膜的膜能量，還不能對有機(jī)濾膜產(chǎn)生阻隔作用，是難以實(shí)現(xiàn)的；中空纖維膜是中空的 細(xì)徑纖維絲管，易折斷、易纏繞、難清洗、膜能量小是其缺點(diǎn)；內(nèi)壓管式膜的缺點(diǎn)是制備工藝 復(fù)雜、實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)效率低、能耗比較高；在各類有機(jī)濾膜的缺點(diǎn)分析中，有機(jī)濾膜的污染 問題和有機(jī)濾膜的空間立體效率發(fā)揮問題是共同的缺陷，也是有機(jī)濾膜尚未能解決的應(yīng)用 技術(shù)問題。
[0005] 現(xiàn)有的有機(jī)濾膜功能性技術(shù)方面，利用納米材料、光激發(fā)等相對研究的比較少。主 要用于有機(jī)濾膜的無機(jī)納米材料有：零維度材料二氧化鈦、二氧化硅、二氧化鋯、三氧化二 鋁、四氧化三鐵、氟石；一維度材料碳納米管、鈦納米管、鈦納米線；二維度材料蒙脫土、累 托土、石墨等；，納米材料聚合物復(fù)合膜主要特點(diǎn)是：（1)納米材料能夠有效改善聚合物膜 的斷面孔隙結(jié)構(gòu)，有效提高復(fù)合膜水滲透性能及分離效率；(2)納米材料能夠有效改善聚 合物膜表面電位、物化特性、微觀形貌，降低水體中污染物與膜表面的界面行為，減輕膜污 染；（3)納米材料能夠有效改善聚合物膜的力學(xué)行為，增強(qiáng)復(fù)合膜的抗壓特性，從而延長工 程應(yīng)用中的運(yùn)行周期；缺點(diǎn)是：由于納米材料易團(tuán)聚，使現(xiàn)有的方法制備的納米材料摻雜 聚合物膜中納米材料分散不均勻，導(dǎo)致有機(jī)復(fù)合膜易脫落，影響膜的使用性能。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中上述三個(gè)方面的相關(guān)技術(shù)專利很多，在此不一一贅述了。關(guān)聯(lián)度較大 的專利CN102600730A，外壓管式膜制備方法公開了使用條狀平板膜纏繞粘接方式制備外壓 管式膜的方法；專利CN102600731A，同步外壓管式膜制備方法公開了使用條狀平板膜和無 紡布制備外壓管式膜的方法；雖然制備方法很簡單，缺點(diǎn)是：仍然沒有考慮到有機(jī)濾膜的 空間立體效率問題，有機(jī)濾膜本身的微觀生化反應(yīng)問題以及有機(jī)濾膜的防污染、自清潔功 能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種外壓六棱管式膜及制備方法。希望在現(xiàn) 有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從提高有機(jī)濾膜的空間立體過濾效率、強(qiáng)化微生物微觀反應(yīng)機(jī)制、預(yù) 防有機(jī)濾膜污染和實(shí)現(xiàn)有機(jī)濾膜的自清潔功能方面入手，相對考慮有機(jī)濾膜的制備工藝與 加工成本，來設(shè)計(jì)一種用于大型污水或廢水處理工程的新型的外壓管式膜，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)的 制備技術(shù)與方法。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種外壓六棱管式膜及制備方法，包 括六棱管膜、六棱襯管、復(fù)合濾膜、壓條、芯管、電極引線、外層碳網(wǎng)、有機(jī)濾膜、內(nèi)層碳網(wǎng)、預(yù) 制膜筒。其特征在于：所述的六棱管膜由所述的六棱襯管、復(fù)合濾膜、壓條、芯管和端蓋組 成；所述的復(fù)合濾膜由所述的內(nèi)層碳網(wǎng)、有機(jī)濾膜、外層碳網(wǎng)和電極引線組成。
[0009] 所述的六棱襯管，使用鋁合金或工程塑料制造，所述的六棱襯管由六塊棱板與每 塊棱板外端相連接的兩個(gè)叉片組成，所述的棱板與所述的叉片上均設(shè)置有圓孔，用于對產(chǎn) 出水導(dǎo)流之用；所述六棱襯管可選用鋁合金異型材或由工程塑料擠出制成塑料型材，截取 固定長度后，在型材上打孔即可得到所述的六棱襯管；
[0010] 所述的芯管為一圓形管筒，在所述的芯管上均勻分布著所述的棱板，在芯管外側(cè) 相鄰棱板之間，設(shè)置有導(dǎo)流圓孔；
[0011] 所述的有機(jī)濾膜選用聚偏氟乙烯（PVDF)與摻雜二氧化鈦納米改性材料制備的管 式有機(jī)改性生物膜；所述的內(nèi)層碳網(wǎng)與所述的外層碳網(wǎng)采用活化碳纖維網(wǎng)筒；
[0012] 所述的復(fù)合濾膜由尺寸相匹配的內(nèi)層碳網(wǎng)、所述的有機(jī)濾膜和所述的外層碳網(wǎng)復(fù) 合而成；選擇合適的預(yù)制膜筒，在所述的預(yù)制膜筒由內(nèi)套筒和外套筒組成，在所述的內(nèi)套筒 外側(cè)裝配內(nèi)層碳網(wǎng)，在所述的外層套筒內(nèi)側(cè)裝配外層碳網(wǎng)，在所述的預(yù)制膜筒內(nèi)就形成了 膜腔，在所述的預(yù)制膜筒的膜腔內(nèi)澆鑄膜液，經(jīng)過帽膜各工序成膜后，拆除預(yù)制膜筒的內(nèi)套 筒與外套筒，整形并裝配端蓋、密封處理、接出電極引線后，即得六棱管膜；所述的預(yù)制膜筒 是軟質(zhì)材料簿板多層卷曲而成，卷成的預(yù)制膜內(nèi)、外套上所述的內(nèi)層碳網(wǎng)與外層碳網(wǎng)被限 制固定，所述的預(yù)制膜筒內(nèi)邊緣用膠粘接，在復(fù)合濾膜成膜后，由預(yù)制膜筒內(nèi)側(cè)拆開膠粘接 邊緣，向內(nèi)側(cè)卷動(dòng)預(yù)制膜筒，即可從內(nèi)側(cè)抽出預(yù)制膜筒體，所述的預(yù)制膜筒外套筒可從外側(cè) 拆卸。
[0013] 所述的復(fù)合濾膜為管式膜筒，其尺寸必須與六棱襯管相匹配，由于復(fù)合濾膜是在 六棱襯管的每組叉片上面和相鄰棱板之間鋪展，因此，所述的復(fù)合濾膜的圓周長一定要比