[发明专利]单丝增强的中空纤维膜和制备该膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用编织成管状的多条复丝纱线增强的复合中空纤维膜。更具体地，本发明涉及一种具有高透水性、高耐压性、高剥离强度、高粘合强度、高抑制比和改善的泄露预防性的中空纤维膜和制备该膜的方法。

背景技术

编织的中空纤维膜通常用在包含数百至数千的膜的组件中。对组件内单个膜的损坏导致脏水污染渗透物是比所期望的更经常出现的严重问题。虽然渗透物通常为水，但是渗透物可为从液体内的微粒悬浮液或分散液分离的任何可滤过的液体。

到此为止，已经公开了许多编织的膜，其中的每个旨在提供所期望的过滤效率，但是所提供的关于避免对膜的损坏或最大化渗透效率的有用信息是不足的。对于膜的物理强度的强调概括在美国专利号3,644,139、4,061,821、5,472,607、5,914,039、6,354,444、7,165,682、7,172,075、7,306,105、7,861,869、7,909,172的公开和其它公开中。对强度的需要决定通过编织每个包括多个长单丝（或简称“长丝”）的纱线制造这些现有技术的编织物。使用复丝纱线的缺点会被忽视或忽略。

Hyano等的美国专利号4,061,821（下文‘821）中公开的膜具有在厚的聚合物膜下埋置的编织物，以在膜的使用过程中提供稳定效应。这里使用的术语“埋置的”的说明了纱线或单丝的至少99%的表面涂布有聚合物。具有0.5mm至10mm范围内的内径和未限定的“薄的厚度”的编织物由在多层中彼此交叠和随机覆盖的长丝制造（参见‘821中图4、5&6），但是优选由复丝纱线制造。当用聚合物涂布编织物时，增强材料内开孔的稳定效应丧失（参见从栏4的底部开始的句子以及桥接栏4和5），所以它们的增强膜不是有效的膜。

通过首先编织复丝纱线的管状编织物以具有>0.8的圆柱度，预收缩所述编织物，然后用可聚合的成膜聚合物的涂料涂布圆柱形编织物的外圆周表面，而生产例如Mahendran等的美国专利号6,354,444（下文‘444）中公开的膜。术语“圆柱度”（有时称为“圆度”）是指管状支撑物的圆形横截面匹配相应于编织物的平均直径的画出的实际圆的几何形状的程度，完美的匹配为1.0。“编织”意思是不打结地交织长丝（如果编织编织物时将如此）。“涂料”是指液体“膜聚合物”，例如熔化或在溶液中的聚偏二氟乙烯（“PVDF”）。如果在溶液中并凝固，所述涂料形成具有>0.2mm的壁厚的膜并具有适合于将被过滤的液体，典型地为脏水的过滤所期望的性质。‘444的编织物是相对稠密的，在1.378kPa具有1-10cc/sec/cm²范围的透气率，以使编织物内的孔隙足够地小，以提供空气通过的基本上的阻挡，并因而防止聚合物的大量渗透。预收缩编织物以提供编织物的稳定性。位于通常纵向取向（沿z轴）的纱线提供在未涂布编织物的断裂时至少10%的延长，延长性称为“弹性”。

编织的‘444编织物为圆形编织的管状编织物。用通常位于x-y平面（z轴为纵轴）内的至少一个圆周纱线紧密地编织这样的编织物。这个定向必然阻碍和防止编织物的径向膨胀，但是预收缩的编织物在纵向上不具有“弹性”。然而，当用相对弹性的聚合物涂布所述编织物以形成膜时，基本上纵向是不可延长的（沿z轴）。换句话说，‘444的膜无论是否在轴的方向上拉伸或是否在反冲洗的过程中从内部施压，基本上不具有“弹性”。“弹性”的重要性特别地与有效的反冲洗有关。反冲洗的压力越高，越好，如果不损坏膜的话，因为这样的压力使得被污染的膜的更快和更有效地清洗，并因而提供经济优势。

因为‘444的编织物有意地未埋置在聚合物内，限定膜的内腔（孔）的纱线未用聚合物涂布。其它文献公开了编织编织物使聚合物膜的太深渗透的问题最小化。在全部这样的情况下，非埋置的纱线易于被损坏，例如针孔。这样的损坏减小了新运用的膜的起始高泡点。“泡点”是指气流通过具有期望流量的湿的、无缺陷的膜的壁中最大的孔时的压力。此外，在操作的过程中编织物结构的稳定性的重要性，特别是收缩的效果是未知的。

虽然美国专利公开号7,861,869公开了通过单丝纱线的编织物增强的半渗透性的毛细管膜，但是通过捆扎多个单丝制造所述纱线（实施例1中36）。所述编织物不是通过编织分立的单丝制造。控制涂料渗透入所述编织物，以使所述编织物的内部通道（内腔）不被堵塞。这里教导的方法制备了增强膜的“外皮”型式，明确地避免埋置编织物。

WO-A-0397221A1说明了被解开的纱线而非编织物纵向增强的管状纤维膜。通过在中心注入内部凝固溶液而形成轴向孔，但是不能控制限定内腔的环形膜的厚度。