一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置

摘要

本发明公开了一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置，属于复合膜领域，一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置，包括中空浸涂筒，中空浸涂筒的内侧转动连接有伸缩转辊，中空浸涂筒的内部开设有内弧形腔，中空浸涂筒的内壁上设有多个均匀分布的蘑菇云型双浮体，本发明在牵引微孔膜进行浸涂聚合物溶液的过程中，通过微孔膜的移动带动伸缩转辊进行同步旋转，使伸缩转辊对蘑菇云型双浮体间隔性产生不同方向作用力，诱发蘑菇云型双浮体循环进行动态、双向的伸缩过程，保证聚合物溶液在中空浸涂筒中持续处于强力流动状态，有效减少溶液中无机粒子的沉淀，使微孔膜实现均匀浸涂过程，形成致密的均质膜，从而保证复合膜的生产质量。

说明书

技术领域

本发明涉及复合膜领域，更具体地说，涉及一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置。

背景技术

复合膜是以微孔膜或超滤膜作支称层，在其表面覆盖以厚度仅为0.1-0.25μm的致密的均质膜作壁障层构成的分离膜，使得物质的透过量有很大的增加。其制备方法分为四类：一、层压法，首先制备很薄的致密均质膜，而后层压于微孔支撑膜上；二、浸涂法，把聚合物溶液浸涂于微孔膜上，然后干燥而成，也可以把活性单体或预聚物溶液浸涂于微孔膜上，用热或辐射固化；三、等离子体气相沉积法，用等离子辉光使微孔支撑膜的表面产生致密的均质膜；四、界面聚合法，在微孔支撑膜表面上，用活性单体进行界面聚合。复合膜主要用于反渗透、气体分离、渗透蒸发等分离过程中。

现有技术中采用浸涂法制备复合膜时，对于具有无机粒子掺杂的聚合物溶液，在浸涂过程中，无机粒子容易在溶液中发生沉淀，产生分布不均情况，从而影响聚合物溶液在微孔膜上的分布均匀性，造成复合膜质量较差。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置，它在牵引微孔膜进行浸涂聚合物溶液的过程中，通过微孔膜的移动带动伸缩转辊进行同步旋转，使伸缩转辊对蘑菇云型双浮体间隔性产生不同方向作用力，诱发蘑菇云型双浮体循环进行动态、双向的伸缩过程，保证聚合物溶液在中空浸涂筒中持续处于强力流动状态，有效减少溶液中无机粒子的沉淀，使微孔膜实现均匀浸涂过程，形成致密的均质膜，从而有效保证了复合膜的生产质量。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置，包括带有底座的中空浸涂筒，所述中空浸涂筒的内侧转动连接有伸缩转辊，所述中空浸涂筒的内部开设有内弧形腔，所述中空浸涂筒的内壁上设有多个均匀分布的蘑菇云型双浮体，所述蘑菇云型双浮体包括主蘑菇浮体、副蘑菇浮体和无弹性连绳，所述主蘑菇浮体包括主蘑菇头、主布套筒和主磁球，所述主布套筒固定连接于主蘑菇头和中空浸涂筒内壁之间，所述主磁球固定连接于主蘑菇头的内部，所述副蘑菇浮体包括副蘑菇头、副布套筒和副磁球，所述副布套筒固定连接于副蘑菇头和中空浸涂筒内壁之间，所述副磁球固定连接于副蘑菇头的内部，所述无弹性连绳位于内弧形腔的内侧，所述内弧形腔的内壁上开设有多个穿孔，多个所述穿孔分别与多个主布套筒和多个副布套筒相通，所述主布套筒和副布套筒分别位于相应穿孔的槽口外侧，所述无弹性连绳的两端分别贯穿一对穿孔并与主蘑菇头和副蘑菇头固定连接，本发明在牵引微孔膜进行浸涂聚合物溶液的过程中，通过微孔膜的移动带动伸缩转辊进行同步旋转，使伸缩转辊对蘑菇云型双浮体间隔性产生不同方向作用力，诱发蘑菇云型双浮体循环进行动态、双向的伸缩过程，保证聚合物溶液在中空浸涂筒中持续处于强力流动状态，有效减少溶液中无机粒子的沉淀，使微孔膜实现均匀浸涂过程，形成致密的均质膜，从而有效保证了复合膜的生产质量。

进一步的，所述主磁球和副磁球均采用横向磁极分布方式，且主磁球和副磁球的磁极分布方向相反，当主磁球采用外侧N极、内侧S极(内侧S极、内侧N极)时，副磁球则采用内侧S极、内侧N极(外侧N极、内侧S极)。

进一步的，所述主布套筒和副布套筒的长度相同，使得主蘑菇浮体和副蘑菇浮体的伸缩运动对中空浸涂筒中聚合物溶液具有相近的搅流效果。

进一步的，所述穿孔的内壁固定连接有橡胶圈，所述无弹性连绳贯穿橡胶圈并与橡胶圈的内部滑动连接，橡胶圈可以减小穿孔内壁对无弹性连绳的磨损。

进一步的，所述内弧形腔靠近伸缩转辊的内壁上固定连接有多个均匀分布的半球垫块，所述半球垫块的个数与蘑菇云型双浮体的个数相同，且二者一一对应，所述无弹性连绳位于半球垫块的外侧并与半球垫块的外表面相接触，通过半球垫块对无弹性连绳的支撑，以及二者之间的点接触形式，可以降低无弹性连绳在移动过程中所受到的摩擦力，方便无弹性连绳的移动，同时也可减小无弹性连绳受到的磨损，增长无弹性连绳的寿命。

进一步的，所述伸缩转辊包括导柱，所述导柱的内部固定连接有多个均匀分布的条形磁铁，通过条形磁铁对主磁球和副磁球的磁力作用实现伸缩转辊对蘑菇云型双浮体的触发，由于主磁球和副磁球磁极分布的不同，伸缩转辊的同一端对主磁球和副磁球的磁力作用方向是相反的，即：当伸缩转辊对主磁球具有引力(斥力)时，对副磁球则具有斥力(引力)，因而，伸缩转辊在转动过程中，通过条形磁铁对主磁球、副磁球相反方向的磁力作用，会造成主蘑菇浮体伸长、副蘑菇浮体收缩的动态变化，或是主蘑菇浮体收缩、副蘑菇浮体伸长的动态变化，并且，上述两种动态变化是间隔性循环发生的。补充说明：条形磁铁的磁性较强，主磁球和副磁球的磁性较弱，因而，在上述过程中，主磁球和副磁球二者之间的磁引力作用可忽略不计。

进一步的，所述导柱的左右两端均开设有凹槽，所述凹槽的内部滑动连接有限位筒，所述限位筒的内壁和凹槽的内壁之间固定连接有伸缩弹簧，即伸缩转辊具有一定的长度伸缩功能。

进一步的，所述中空浸涂筒的左右两内壁均开设有转槽和竖槽，所述竖槽位于转槽的正上侧，且转槽和竖槽相通，一对所述限位筒分别转动连接于一对转槽的内部，所述竖槽的槽宽小于转槽的内径，在安装伸缩转辊时，可先将一端的限位筒向插入一个转槽中，然后将导柱向该转槽处按压，使限位筒进入相应的凹槽中，直至另一限位筒可插入另一转槽中，松开导柱，在伸缩弹簧的弹力作用下，导柱自动恢复初始位置，伸缩转辊稳定位于一对转槽之间，完成伸缩转辊的安装；在需要取出伸缩转辊时，同样将导柱向其中一个转槽处按压，直至另一限位筒可从转槽中移出即可，通过竖槽便于查看限位筒在转槽中的位置情况。

进一步的，所述导柱的长度和单个限位筒的长度之和小于中空浸涂筒的内壁长度，所述伸缩转辊在初始状态下的长度大于中空浸涂筒的内壁长度。

一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置，其使用方法为：

S1、将待处理的微孔膜松弛地置于中空浸涂筒的开口上方，然后通过伸缩转辊将微孔膜下压至中空浸涂筒内部，直至将伸缩转辊的两端分别插入一对转槽中，在此过程中，保证微孔膜的首尾两端均位于中空浸涂筒的外侧；

S2、向中空浸涂筒中加入聚合物溶液，且聚合物溶液的液面高于伸缩转辊的上端；

S3、通过牵引设备将微孔膜持续、缓慢地引入中空浸涂筒并引出，使聚合物溶液浸涂于微孔膜上；

S4、通过微孔膜的牵引使伸缩转辊发生同步转动，继而触发蘑菇云型双浮体循环进行动态、双向的伸缩过程，保证聚合物溶液的流动性，降低无机粒子的沉淀。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案在牵引微孔膜进行浸涂聚合物溶液的过程中，通过微孔膜的移动带动伸缩转辊进行同步旋转，使伸缩转辊对蘑菇云型双浮体间隔性产生不同方向作用力，诱发蘑菇云型双浮体循环进行动态、双向的伸缩过程，保证聚合物溶液在中空浸涂筒中持续处于强力流动状态，有效减少溶液中无机粒子的沉淀，使微孔膜实现均匀浸涂过程，形成致密的均质膜，从而有效保证了复合膜的生产质量。

(2)主磁球和副磁球均采用横向磁极分布方式，且主磁球和副磁球的磁极分布方向相反，当主磁球采用外侧N极、内侧S极(内侧S极、内侧N极)时，副磁球则采用内侧S极、内侧N极(外侧N极、内侧S极)。

(3)主布套筒和副布套筒的长度相同，使得主蘑菇浮体和副蘑菇浮体的伸缩运动对中空浸涂筒中聚合物溶液具有相近的搅流效果。

(4)穿孔的内壁固定连接有橡胶圈，无弹性连绳贯穿橡胶圈并与橡胶圈的内部滑动连接，橡胶圈可以减小穿孔内壁对无弹性连绳的磨损。

(5)内弧形腔靠近伸缩转辊的内壁上固定连接有多个均匀分布的半球垫块，半球垫块的个数与蘑菇云型双浮体的个数相同，且二者一一对应，无弹性连绳位于半球垫块的外侧并与半球垫块的外表面相接触，通过半球垫块对无弹性连绳的支撑，以及二者之间的点接触形式，可以降低无弹性连绳在移动过程中所受到的摩擦力，方便无弹性连绳的移动，同时也可减小无弹性连绳受到的磨损，增长无弹性连绳的寿命。

(6)伸缩转辊包括导柱，导柱的内部固定连接有多个均匀分布的条形磁铁，通过条形磁铁对主磁球和副磁球的磁力作用实现伸缩转辊对蘑菇云型双浮体的触发，由于主磁球和副磁球磁极分布的不同，伸缩转辊的同一端对主磁球和副磁球的磁力作用方向是相反的，即：当伸缩转辊对主磁球具有引力(斥力)时，对副磁球则具有斥力(引力)，因而，伸缩转辊在转动过程中，通过条形磁铁对主磁球、副磁球相反方向的磁力作用，会造成主蘑菇浮体伸长、副蘑菇浮体收缩的动态变化，或是主蘑菇浮体收缩、副蘑菇浮体伸长的动态变化，并且，上述两种动态变化是间隔性循环发生的。补充说明：条形磁铁的磁性较强，主磁球和副磁球的磁性较弱，因而，在上述过程中，主磁球和副磁球二者之间的磁引力作用可忽略不计。

(7)导柱的左右两端均开设有凹槽，凹槽的内部滑动连接有限位筒，限位筒的内壁和凹槽的内壁之间固定连接有伸缩弹簧，即伸缩转辊具有一定的长度伸缩功能。

(8)中空浸涂筒的左右两内壁均开设有转槽和竖槽，竖槽位于转槽的正上侧，且转槽和竖槽相通，一对限位筒分别转动连接于一对转槽的内部，竖槽的槽宽小于转槽的内径，在安装伸缩转辊时，可先将一端的限位筒向插入一个转槽中，然后将导柱向该转槽处按压，使限位筒进入相应的凹槽中，直至另一限位筒可插入另一转槽中，松开导柱，在伸缩弹簧的弹力作用下，导柱自动恢复初始位置，伸缩转辊稳定位于一对转槽之间，完成伸缩转辊的安装；在需要取出伸缩转辊时，同样将导柱向其中一个转槽处按压，直至另一限位筒可从转槽中移出即可，通过竖槽便于查看限位筒在转槽中的位置情况。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明在使用时的正面结构示意图一；

图3为本发明在使用时的正面结构示意图二；

图4为本发明的蘑菇云型双浮体的正面结构示意图一；

图5为本发明的蘑菇云型双浮体的正面结构示意图二；

图6为本发明的侧面结构示意图。

图中标号说明：

1中空浸涂筒、101转槽、102竖槽、103内弧形腔、104穿孔、2伸缩转辊、21导柱、22条形磁铁、23限位筒、24伸缩弹簧、3橡胶圈、4半球垫块、5无弹性连绳、6主蘑菇浮体、61主蘑菇头、62主布套筒、63主磁球、7副蘑菇浮体、71副蘑菇头、72副布套筒、73副磁球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1和图2，一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置，包括带有底座的中空浸涂筒1，中空浸涂筒1的内侧转动连接有伸缩转辊2，中空浸涂筒1的内部开设有内弧形腔103，中空浸涂筒1的内壁上设有多个均匀分布的蘑菇云型双浮体，蘑菇云型双浮体包括主蘑菇浮体6、副蘑菇浮体7和无弹性连绳5，请参阅图4和图5，主蘑菇浮体6包括主蘑菇头61、主布套筒62和主磁球63，主布套筒62固定连接于主蘑菇头61和中空浸涂筒1内壁之间，主磁球63固定连接于主蘑菇头61的内部，副蘑菇浮体7包括副蘑菇头71、副布套筒72和副磁球73，副布套筒72固定连接于副蘑菇头71和中空浸涂筒1内壁之间，副磁球73固定连接于副蘑菇头71的内部，无弹性连绳5位于内弧形腔103的内侧，内弧形腔103的内壁上开设有多个穿孔104，多个穿孔104分别与多个主布套筒62和多个副布套筒72相通，主布套筒62和副布套筒72分别位于相应穿孔104的槽口外侧，无弹性连绳5的两端分别贯穿一对穿孔104并与主蘑菇头61和副蘑菇头71固定连接。

主磁球63和副磁球73均采用横向磁极分布方式，且主磁球63和副磁球73的磁极分布方向相反，当主磁球63采用外侧N极、内侧S极(内侧S极、内侧N极)时，副磁球73则采用内侧S极、内侧N极(外侧N极、内侧S极)，主蘑菇头61和副蘑菇头71均采用空心状，可大大减小自身重力影响，从而方便在聚合物溶液中上下移动。

请参阅图2和图3，主布套筒62和副布套筒72的长度相同，使得主蘑菇浮体6和副蘑菇浮体7的伸缩运动对中空浸涂筒1中聚合物溶液具有相近的搅流效果，请参阅图4，穿孔104的内壁固定连接有橡胶圈3，无弹性连绳5贯穿橡胶圈3并与橡胶圈3的内部滑动连接，橡胶圈3可以减小穿孔104内壁对无弹性连绳5的磨损，内弧形腔103靠近伸缩转辊2的内壁上固定连接有多个均匀分布的半球垫块4，半球垫块4的个数与蘑菇云型双浮体的个数相同，且二者一一对应，无弹性连绳5位于半球垫块4的外侧并与半球垫块4的外表面相接触，通过半球垫块4对无弹性连绳5的支撑，以及二者之间的点接触形式，可以降低无弹性连绳5在移动过程中所受到的摩擦力，方便无弹性连绳5的移动，同时也可减小无弹性连绳5受到的磨损，增长无弹性连绳5的寿命。

请参阅图6，伸缩转辊2包括导柱21，导柱21的内部固定连接有多个均匀分布的条形磁铁22，通过条形磁铁22对主磁球63和副磁球73的磁力作用实现伸缩转辊2对蘑菇云型双浮体的触发，由于主磁球63和副磁球73磁极分布的不同，伸缩转辊2的同一端对主磁球63和副磁球73的磁力作用方向是相反的，即：当伸缩转辊2对主磁球63具有引力(斥力)时，对副磁球73则具有斥力(引力)，因而，伸缩转辊2在转动过程中，通过条形磁铁22对主磁球63、副磁球73相反方向的磁力作用，会造成主蘑菇浮体6伸长、副蘑菇浮体7收缩的动态变化，或是主蘑菇浮体6收缩、副蘑菇浮体7伸长的动态变化，并且，上述两种动态变化是间隔性循环发生的。补充说明：条形磁铁22的磁性较强，主磁球63和副磁球73的磁性较弱，因而，在上述过程中，主磁球63和副磁球73二者之间的磁引力作用可忽略不计。

请参阅图6，导柱21的左右两端均开设有凹槽，凹槽的内部滑动连接有限位筒23，限位筒23的内壁和凹槽的内壁之间固定连接有伸缩弹簧24，即伸缩转辊2具有一定的长度伸缩功能，中空浸涂筒1的左右两内壁均开设有转槽101和竖槽102，竖槽102位于转槽101的正上侧，且转槽101和竖槽102相通，一对限位筒23分别转动连接于一对转槽101的内部，竖槽102的槽宽小于转槽101的内径，导柱21的长度和单个限位筒23的长度之和小于中空浸涂筒1的内壁长度，伸缩转辊2在初始状态下的长度大于中空浸涂筒1的内壁长度，中空浸涂筒1和伸缩转辊2为可拆卸结构，可方便将微孔膜导入中空浸涂筒1中，在安装伸缩转辊2时，可先将一端的限位筒23向插入一个转槽101中，然后将导柱21向该转槽101处按压，使限位筒23进入相应的凹槽中，直至另一限位筒23可插入另一转槽101中，松开导柱21，在伸缩弹簧24的弹力作用下，导柱21自动恢复初始位置，伸缩转辊2稳定位于一对转槽101之间，完成伸缩转辊2的安装；在需要取出伸缩转辊2时，同样将导柱21向其中一个转槽101处按压，直至另一限位筒23可从转槽101中移出即可，通过竖槽102便于查看限位筒23在转槽101中的位置情况。

一种基于浸涂法的动态蘑菇云型复合膜制备装置，其使用方法为：

S1、将待处理的微孔膜松弛地置于中空浸涂筒1的开口上方，然后通过伸缩转辊2将微孔膜下压至中空浸涂筒1内部，直至将伸缩转辊2的两端分别插入一对转槽101中，在此过程中，保证微孔膜的首尾两端均位于中空浸涂筒1的外侧；

S2、向中空浸涂筒1中加入聚合物溶液，且聚合物溶液的液面高于伸缩转辊2的上端；

S3、通过牵引设备将微孔膜持续、缓慢地引入中空浸涂筒1并引出，使聚合物溶液浸涂于微孔膜上；

S4、通过微孔膜的牵引使伸缩转辊2发生同步转动，继而触发蘑菇云型双浮体循环进行动态、双向的伸缩过程，保证聚合物溶液的流动性，降低无机粒子的沉淀。

本发明在牵引微孔膜进行浸涂聚合物溶液的过程中，通过微孔膜的移动带动伸缩转辊2进行同步旋转，使伸缩转辊2对蘑菇云型双浮体间隔性产生不同方向作用力，诱发蘑菇云型双浮体循环进行动态、双向的伸缩过程，保证聚合物溶液在中空浸涂筒1中持续处于强力流动状态，有效减少溶液中无机粒子的沉淀，使微孔膜实现均匀浸涂过程，形成致密的均质膜，从而有效保证了复合膜的生产质量。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。