一种离心纺制多润湿性混合纤维滤网的装置及工作方法

技术领域

本发明属于细颗粒过滤材料的技术领域，特别涉及一种离心纺制多润湿性混合纤维滤网的装置及工作方法

背景技术

在现原油的开采、运输、储存的过程中，安全事故频发，导致大量的石油类污染物进入水体，此外石化、冶金、制药、纺织和食品等方面都会产生大量的含油污水。这些含油污水破坏水体环境、污染空气、危害生物健康和影响土地功能和农作物生长。现有多种油污处理方案有化学法、生物法和物理法等一系列手段。化学法存在分离效果不佳和二次污染问题，生物法治理周期过长，物理吸附材料如油毡、活性炭、海绵、布、金属丝网等用于油水分离的多孔材料存在吸收率低、吸收容量小、可回收性受限等缺点。膜过滤是一种很有前途的分离技术广泛应用于废水处理、食品加工、制药、海水淡化等行业。

滤芯的过滤材料是过滤聚结技术的核心。目前的研究主要致力于研发不同组合的纤维过滤聚结材料来处理不同油水乳化体系，以寻求分离效率高、处理量大、适用范围广的材料，其中玻璃纤维是最常用的聚结材料，利用玻璃纤维复合材料对油液中的乳化水滴进行润湿聚结是目前聚结-分离技术领域最常用乳化水分离方法之一，大多数的玻璃纤维复合材料都是利用不同亲水性玻璃纤维和其他类型的疏水性纤维进行复合得到，然而目前的聚结材料主要针对粒径在100μm左右的乳化水滴，对于油液中小于20μm 以下的乳化水滴效果聚结不显著，而在油液应用环境极其复杂的情况下，油液中乳化水滴粒径可能会更小，甚至达到5-10μm 左右。目前的聚结材料对于粒径微小的乳化水滴适用度较低，且由于油液中含有一定的表面活性剂，当乳化水滴在材料表面进行聚结时，表面活性剂也会残留在聚结材料表面，不仅会造成聚结过程中压差增大，而且也会导致聚结材料的聚结效率下降。

目前的油水分离滤材都存在着一定的缺陷，微小孔径滤材容易堵孔，传统的聚结-分离滤材对乳化水分离效果不明显，新型油水分离滤材制备复杂，这些材料目前都无法满足油液中乳化水高效分离的要求。超亲/超疏油混合纳米纤维可以提高聚结滤芯的使用寿命，提高过滤聚结效率，降低运行压阻，还可以拓展纤维滤芯在油雾过滤、空气净化等领域的应用。本发明采用静电纺丝方法，提供一种离心纺制多润湿性混合纤维滤网的装置。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种离心纺制多润湿性混合纤维滤网的装置及工作方法，能够连续快速地制备不同百分含量的混合纳米纤维，且纤维直径范围可控的混合纳米纤维过滤网。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种离心纺制多润湿性混合纤维滤网的装置，包括有离心纺丝储液罐、高速电机、点胶针头、转轴、接收柱、可调距台面、围网、防护保温罩、温感元件、操作门、排气口和观察窗；

所述离心纺丝储液罐包括储液罐罐身、密封圈、鲁尔接头、出液口、隔板、密封条、顶盖、转轴连接槽；

所述储液罐罐身的内腔通过隔板被分割为两个互不相通的储液罐腔室,两个储液罐腔室内分别放置两种不同润湿性质的纺丝液，为纺丝液一和纺丝液二；每个所述储液罐腔室带有两个出液口，出液口带有螺纹，所述螺纹与对应尺寸的鲁尔接头的一端连接，鲁尔接头的另一端连接不同尺寸的点胶针头；所述出液口与鲁尔接头接缝处配有橡胶密封圈；所述储液罐罐身的顶部凹槽处设有密封条，防止纺丝过程中两腔室纺丝液串液。

所述储液罐罐身上面设有顶盖，顶盖与储液罐罐身之间设有密封圈，保证罐体与顶盖之间密封，防止溶液从缝隙中溢出；所述顶盖开有两个透气口分别对应罐身的两个内腔，保证腔体内外压强一致，纺丝液可以顺利从出液口甩出；

所述顶盖开有四个定位孔，与储液罐罐身法兰边的四个罐身螺纹孔对应，便于罐体密封固定；

所述储液罐罐身底部通过转轴连接槽与转轴连接，转轴与高速电机连接，高速电机工作带动转轴旋转，罐体与转轴转速同步旋转；

所述接收柱安装在可调距台面上，接收柱共有八根不锈钢柱，将离心纺丝储液罐围于中央，各接收柱距离点胶针头出口尺寸可调节，用于接收纺丝纤维；各接收柱之间设有围网；

所述离心纺丝储液罐外面设有防护保温罩，防护保温罩内部设置有温感元件，温感元件与加热装置开关连接，将防护保温罩内的温度控制在所要求的纺丝温度；

所述防护保温罩的一侧安装操作门，便于围网、储液罐罐身、添加纺丝液等相关操作，操作门上设有观察窗。防护保温罩安装有排气口。

作为优选，所述转轴连接槽带有锁紧螺丝，确保高速电机能带动储液罐稳定旋转，且保持动平衡。

作为优选，所述可调距台面将接收柱放置距离纺丝出口处100mm、150mm、200mm处。

作为优选，所述高速电机还配有可调节高速电机转速的调速器，调节范围为0-12000r/min，从而给纺丝溶液提供不同大小的离心力。

作为优选，所述点胶针头材质为不锈钢材质，其规格可选范围为：18G、20G、21G、23G、25G。

作为优选，所述防护保温罩内的纺丝温度调节范围为28-50℃。

上述一种离心纺制多润湿性混合纤维滤网的装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤（1）：打开加热装置开关，设定好加热温度，对纺丝环境进行预热。

步骤（2）：点胶针头连接于鲁尔接头出液口一端，鲁尔接头另一端与离心纺丝储液罐的四个出液口对接，且出液口与鲁尔接头的对接处装有橡胶密封圈；

步骤（3）：将离心纺丝储液罐底部的转轴连接槽与转轴对接，并用小螺丝进行固定，保证离心纺丝储液罐与转轴固定牢固，保证离心纺丝储液罐转速与高速电机所提供转速一致；

步骤（4）：向储液罐罐身不同储液罐腔室内注入不同润湿性质的纺丝溶液，并于隔板顶端的凹槽处放好密封条，防止两溶液在旋转过程中混合，储液罐罐身顶端放置好密封圈；

步骤（5）：安装顶盖，四个定位孔对应储液罐罐身顶部的罐身螺丝孔，螺丝固定拧紧，压好密封圈，正常纺丝过程中，溶液不会溢出；

步骤（6）：在完成向储液罐罐身注入纺丝溶液之后，保证转轴、鲁尔接头、点胶针头和顶盖固定牢固；确定好接收柱距离做好围网措施，设置好高速电机转速，打开排气口，开始纺丝过程制备纳米纤维。

作为优选，当制备混合堆叠结构纤维滤网时，通过改变储液罐各腔室内不同高分子聚合物溶质的纺丝溶液，或更换不同纺丝针头、改变电机转速等方法，得到不同纤维直径、不同组分的混合纤维过滤膜。

有益效果：本发明提供的多润湿性混合纤维滤网的装置及工作方法，通过特制的多腔室的储液纺丝罐体，所纺制的纳米纤维过滤膜可以实现两种不同特殊润湿性纳米纤维混合布置，且根据需求调整纺丝液浓度、材质，能够实现连续地制备交叉堆叠或质量占比可调地纳米纤维过滤网，通过调整纺丝环境温度、高速电机转速、针头出口尺寸，制备不同纤维形貌，纤维直径各异地纳米纤维滤网，实现纤维滤网组分的调整。本发明提供的制备装置可以应用于不同功能要求的纤维滤网的制作，适用于油水分离、食品加工、制药、海水淡化、空气净化等领域的过滤，所制备的混合结构具有使用寿命长、过滤效率高等特点。

本发明专利、方法制备的纤维材料具有比表面积大、纤维直径校、孔隙率高及不同润湿性材质混合等优点，使其在油水分离领域受到关注。

附图说明

图1为本发明的装置示意图；

图2为本发明离心纺丝储液罐结构图；

图中：1、顶盖；2、定位孔；3、密封圈；4、罐身螺丝孔；5、储液罐罐身；6、储液罐腔室；7、观察窗；8、密封条；9、出液口；10、转轴；11、转轴连接槽；12、高速电机；13、透气口；14、橡胶密封圈；15、接收柱；16、围网；17、鲁尔接头；18、点胶针头；19、隔板；20、操作门；21、可调距台面；22、调速器；23、防护保温罩；24、排气口；25、纺丝液一；26、纺丝液二；27、温感元件。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1、图2所示，一种离心纺制多润湿性混合纤维滤网的装置，包括有：顶盖1、离心纺丝储液罐、出液口9、转轴10、高速电机12、接收柱15、围网16、鲁尔接头17、点胶针头18、制备所需的不同的纺丝液一25和纺丝液二26。

所述离心纺丝储液罐包括储液罐罐身5、密封圈3、鲁尔接头17、出液口9、隔板19、密封条8、顶盖1、转轴连接槽11；所述储液罐罐身5的内腔通过隔板19分割为两个互不相通的储液罐腔室6;每个腔室带有两个出液口9，出液口带有螺纹，可与对应尺寸鲁尔接头17连接；所述密封条8置于罐身顶部凹槽处；罐体顶部开有放置橡胶密封圈14。

所述顶盖1开有两个透气口13分别对应罐身的两个内腔，保证腔体内外压强一致，纺丝液可以顺利从出液口甩出；

所述顶盖开有四个定位孔2，与罐身法兰边的四个罐身螺丝孔4对应，用于罐体密封固定；

所述储液罐底部有转轴连接槽11，且带有锁紧螺丝，确保高速电机能带动储液罐稳定旋转，且保持动平衡。

所述离心纺丝储液罐外面设有防护保温罩23，防护保温罩23内部设置有温感元件27，温感元件27与加热装置开关连接，将防护保温罩23内的温度控制在所要求的纺丝温度；

所述防护保温罩23的一侧安装操作门20，便于围网16、储液罐罐身5、添加纺丝液等相关操作，操作门20上设有观察窗7。防护保温罩23安装有排气口24。

工作状态下，高速电机12工作带动转轴10旋转，高速电机12还配有可调节高速电机转速的调速器22，储液罐罐身5与转轴10连接固定，罐体与转轴转速同步旋转；罐体的两个储液罐腔室6内分别放置两种不同润湿性质的纺丝液；

所述鲁尔接头17，一端与储液罐的出液口9相连，另一端连接不同尺寸的点胶针头18；

所述接收柱15安装在可调距台面21上，所述接收柱15共有八根不锈钢柱，将纺丝罐体围于中央，各接收柱15之间设有围网16；各柱距离点胶针头出口尺寸可调节，用于接收纺丝纤维。

利用上述的离心纺制多润湿性混合纤维滤网的装置的工作方法：

步骤（1）：打开加热装置开关，设定好加热温度，对纺丝环境进行预热。点胶针头18连接于鲁尔接头17出液口一端，鲁尔接头17另一端与储液罐体的四个出液口9对接，对接处装好橡胶密封圈14；

步骤（2）：将储液罐底部的转轴连接槽11与转轴10对接，并用小螺丝进行固定，保证罐体与转轴10固定牢固；

步骤（3）：向储液罐不同腔室内注入不同润湿性质的纺丝溶液，并于隔板19顶端的凹槽处放好密封条8，罐体顶端放置好密封圈3；安装顶盖1，四个定位孔2对应储液罐顶部的罐身螺丝孔4，螺丝固定拧紧，压好密封条；

步骤（4）：在完成向储液罐注入纺丝溶液之后，保证转轴10、鲁尔接头17、点胶针头18和顶盖1固定牢固；确定好接收柱15距离做好围网16措施，设置好高速电机12转速，开始纺丝过程制备纳米纤维。

制备多润湿性混合纤维滤网：配备两种润湿性不同的纺丝溶液，疏油聚合物溶液为聚偏氯乙烯-六氟丙烯聚合物为溶质，浓度为8wt%，溶于质量分数比为7：3的丙酮和N,N-二甲基乙酰胺的混合溶液中，并加入与聚偏氯乙烯-六氟丙烯质量分数比为30：1的表面活性剂全氟癸基三甲氧基硅烷；亲油纺丝溶液为磷脂酰丝氨酸为溶质溶于N,N-二甲基甲酰胺，配置溶液浓度为20wt%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。