【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及折叠式滤芯制备领域，尤其涉及一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯及其制备方法和应用。
技术介绍
1、滤芯式过滤广泛应用于水处理和各种工艺过程中，而滤芯则分为熔喷滤芯，线绕滤芯和折叠滤芯等。折叠滤芯是由超细纤维制成的具有一定空隙结构的薄膜组合、无纺布和塑料网层格等组成，采用先进的热熔和焊接工艺经过拉伸、打褶、滤材边封、固定内芯外罩、熔封端盖等流程制作而成。这种滤芯具有过滤精度高、过滤面积大，纳污容量高和可多次反冲洗使用和高压灭菌消毒等特点，是目前发展最快速的一种过滤技术，被广泛应用于化工、医药、能源、环保等领域的多种精密过滤过程中。
2、折叠式滤芯一般由纤维滤膜、塑料网层格以及塑料材质的滤芯骨架组成。塑料网层格分别用在进水和出水侧，起到导流布水的作用。由于采用折叠褶式设计，进水和出水靠塑料网层格提供的空隙通过，流道皆狭窄。现有技术中，中国专利技术专利cn92244291.6提供了一种多功能折叠式过滤芯，折叠式膜堆内侧置有筒形增厚导流层，中心集水管外侧表面具有导流槽，以增大滤液流量、减小阻力，这样的设计部分改善了进水侧折叠褶入口处的水流分布及流体阻力问题，但并没有解决折叠褶内流道狭窄的问题。中国专利技术专利cn200810138261.4提供了一种高过滤通量折叠滤芯的制作方法，在板式滤膜的两侧面分别附着一层弹性支撑网格，用折叠机将其折叠成圆弧状滤膜，再将滤膜两端粘合在一起形成圆柱状，用内层不锈钢网和外层不锈钢网将滤膜加固定型，最后用滤芯固定封头将圆柱状的滤膜顶端和底端密封固定，做成圆筒式的折叠滤芯，支撑网格
技术实现思路
1、为解决现有的滤芯在使用过程中出现的过滤压差高，滤芯水流流道狭窄，滤芯使用寿命缩短的问题，本专利技术提供了一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯，及其高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯的制备方法。
2、本专利技术目的在于：一、解决现有普通折叠式滤芯膜之间支撑强度低的问题。
3、二、强化折叠式滤芯深层过滤能力。
4、三、提升折叠式滤芯的纳污量。
5、四、降低滤芯在使用过程中的过滤压差，延长滤芯使用寿命。
6、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
7、一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯的制备方法，所述方法包括：（1）将ptfe树脂与纤维熔融混匀后烧结成型，得到前驱体。
8、（2）对所得前驱体进行拉伸，得到ptfe基膜。
9、（3）以有机改性剂对ptfe基膜进行改性处理，得到有机改性ptfe基膜。
10、（4）以有机改性ptfe基膜制备过滤基质层，折叠为翅片后即得到高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯。
11、作为优选，步骤（1）所述纤维用量为ptfe树脂的40～60 wt%。
12、作为优选，步骤（1）所述纤维由聚丙烯腈纤维和聚乙烯吡咯烷酮的混合纤维；所述混合纤维中聚丙烯腈纤维和聚乙烯吡咯烷酮按照1：（1.2～1.6）的质量比混匀；所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为32000～360000。
13、作为优选，步骤（1）所述烧结成型依次分别置于110～130 ℃和190～210 ℃温度条件下进行分段烧结5～10 min。
14、作为优选，步骤（2）所述前驱体于150～210 ℃条件下进行拉伸处理，拉伸过程中控制前驱体的拉伸倍率为150～300 %。
15、作为优选，步骤（3）所述有机改性剂为正丁胺、丙烯酸甲酯、乙二胺、三乙胺、四氢呋喃和2-氯-4-烷基吡啶按照1：（1.8～2.2）：2：（0.6～0.8）：1：4的质量比混合均匀。
16、所述有机改性剂在35～45 ℃的温度环境中混合均匀，优选为在40 ℃的温度环境中混合。
17、所述有机改性剂使用量为ptfe基膜质量的3～5 wt%。
18、作为优选，步骤（3）所述有机改性剂以喷淋方式涂布在ptfe基膜单面，水平静置13～16 min完成改性，改性后清洗并干燥即得到有机改性ptfe基膜。
19、作为优选，步骤（4）所述过滤基质层由双层有机改性ptfe基膜构成；所用的双层有机改性ptfe基膜的改性面朝向同一侧，即使得其中一层有机改性ptfe基膜的改性面贴合另一层有机改性ptfe基膜的未改性面。
20、一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯。
21、一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯的应用，所述折叠式滤芯用于筒式过滤器，其围绕在筒式过滤器的内支撑筒外表面，随后在折叠式滤芯外侧套设外支撑筒对其进行固定。
22、在实际应用过程中，ptfe折叠式滤芯可以较好的过滤效率，具有优良的化学稳定性，耐热、耐寒和耐化学腐蚀性，还具备良好的电绝缘性、低表面张力和低摩擦系数、不燃性、高低温适应性能和较高的力学性能。但是由于ptfe膜具备较强的疏水性，在进行水体过滤时，流体经过过滤基层需要较大的能量，使得过滤压差高，能耗大，流体通量低；另外，若水体中的大分子含量增多，过滤基质的孔隙会被阻塞，导致流体通量下降，对于以上出现的问题本专利技术对ptfe基膜做了改性以及结构上的改动。而部分简单亲水化处理的ptfe膜用于制备滤芯时，由于其实际折叠后结构产生一定的即便，部分孔被拉伸扩大，确实使用时过滤压差低、能耗小、流通量大，但实际过滤效果产生了非常显著的下降。
23、对于本专利技术技术方案而言，首先通过其他纤维材料的相互作用搭建空间结构，使得前驱体材料具备由孔隙为主体的内部结构，同时孔隙大小的梯度变化形成了特殊功能结构，使得有效过滤面积增加，纳污能力得到提升，还能提高ptfe膜的结构稳定性，一定程度作为骨架防止折叠后产生的结构畸变，够延长滤芯使用寿命。在本专利技术技术方案中，通过多段熔融烧结的方式，将聚丙烯腈纤维和聚乙烯吡咯烷酮添加到聚四氟乙烯树脂中，制备前驱体。第一段烧结时，聚乙烯吡咯烷酮受热产生定向缠绕，以聚丙烯腈纤维和聚四氟乙烯树脂作为锚点进行三维网状结构的搭建，形成致密的微孔，同时聚乙烯吡咯烷酮作为高分子表面活性剂，对聚四氟乙烯树脂进行第一次结构改性，通过与聚四氟乙烯的接枝，在连接锚点附近形成亲水性聚合物，组合成为具备性能优异的抗污涂层，有效降低蛋白质等生物大分子的粘附；第二段烧结时，未参与结构改造的聚乙烯吡咯烷酮受热会向内卷曲，聚丙烯晴纤维受到卷曲的力和热的影响，将成型后的滤芯孔道呈连体弯曲状，该两种结构的配合使得本专利技术ptfe树脂在形成亲水性的同时产生了较优秀的内部分子制成效果，并且能够有效的避免在过滤水体过程中由于金属离子和生物大分子之间的络合导致的滤层之间粘合现象的发生，而本专利技术形成致密微孔结构和抗污层对ptfe树脂的结构形成支撑同时将金属离子富集在内部，使得金属离子不但不会在表面富集络合物以产生膜间制约，反而增大滤芯过滤面积，增强滤芯的纳污能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，所述方法包括：（1）将PTFE树脂与纤维熔融混匀后烧结成型，得到前驱体；（2）对所得前驱体进行拉伸，得到PTFE基膜；（3）以有机改性剂对PTFE基膜进行改性处理，得到有机改性PTFE基膜；（4）以有机改性PTFE基膜制备过滤基质层，折叠为翅片后即得到高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯。
2.根据权利要求1所述的一种高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纤维用量为PTFE树脂的40～60 wt%。
3.根据权利要求1或2所述的一种高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纤维由聚丙烯腈纤维和聚乙烯吡咯烷酮的混合纤维；所述混合纤维中聚丙烯腈纤维和聚乙烯吡咯烷酮按照1：（1.2～1.6）的质量比混匀；所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为32000～360000。
4.根据权利要求1所述的一种高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述烧结成型依次分别置于110～130 ℃和190～210 ℃温度条件下进行分
5.根据权利要求1所述的一种高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述前驱体于150～210 ℃条件下进行拉伸处理，拉伸过程中控制前驱体的拉伸倍率为150～300 %。
6.根据权利要求1所述的一种高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述有机改性剂为正丁胺、丙烯酸甲酯、乙二胺、三乙胺、四氢呋喃和2-氯-4-烷基吡啶按照1：（1.8～2.2）：2：（0.6～0.8）：1：4的质量比混合均匀；所述有机改性剂使用量为PTFE基膜质量的3～5 wt%。
7.根据权利要求1或6所述的一种高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述有机改性剂以喷淋方式涂布在PTFE基膜单面，水平静置13～16 min完成改性，改性后清洗并干燥即得到有机改性PTFE基膜。
8.根据权利要求1所述的一种高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述过滤基质层由双层有机改性PTFE基膜构成；所用的双层有机改性PTFE基膜的改性面朝向同一侧，即使得其中一层有机改性PTFE基膜的改性面贴合另一层有机改性PTFE基膜的未改性面。
9.一种由权利要求1至8任一方法所制得的高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯。
10.一种如权利要求9所述的高纳污低流阻的PTFE折叠式滤芯的应用，其特征在于，所述折叠式滤芯用于筒式过滤器，其围绕在筒式过滤器的内支撑筒外表面，随后在折叠式滤芯外侧套设外支撑筒对其进行固定。
...【技术特征摘要】
1.一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，所述方法包括：（1）将ptfe树脂与纤维熔融混匀后烧结成型，得到前驱体；（2）对所得前驱体进行拉伸，得到ptfe基膜；（3）以有机改性剂对ptfe基膜进行改性处理，得到有机改性ptfe基膜；（4）以有机改性ptfe基膜制备过滤基质层，折叠为翅片后即得到高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯。
2.根据权利要求1所述的一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纤维用量为ptfe树脂的40～60 wt%。
3.根据权利要求1或2所述的一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纤维由聚丙烯腈纤维和聚乙烯吡咯烷酮的混合纤维；所述混合纤维中聚丙烯腈纤维和聚乙烯吡咯烷酮按照1：（1.2～1.6）的质量比混匀；所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为32000～360000。
4.根据权利要求1所述的一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述烧结成型依次分别置于110～130 ℃和190～210 ℃温度条件下进行分段烧结5～10 min。
5.根据权利要求1所述的一种高纳污低流阻的ptfe折叠式滤芯的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述前驱体于150～210 ℃条件下进行拉伸处理，拉伸过程中...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈学恩，沈万中，陆斌，沈超，曹洋，张彬斌，金帆，陶益超，沈逸枫，
申请(专利权)人：浙江海盐力源环保科技股份有限公司，
类型：发明
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