一种压滤机用高通量、高耐磨滤布及其制备方法

技术领域

本发明涉及压滤机滤布技术领域，尤其涉及一种压滤机用高通量、高耐磨滤布及其制备方法。

背景技术

压滤机广泛应用于固液分离领域，其利用一种特殊滤布，然后向分离对象施加一定的压力，使得液体从滤布渗析出来。目前使用的压滤机滤布大多为单丝滤布，单丝滤布是指采用单根纤维织成的滤布，常规单丝滤布一般由锦纶、涤纶、丙纶和聚乙烯等单丝纤维编织而成。与复丝滤布相比较，单丝滤布的纤维强度大、韧性好，使用中不会有断丝的情况；在采用压光工艺后，稳定性高、不易变形，孔径致密均匀；滤布表面光滑、不易阻塞，透气、透水性能好，且滤饼容易剥离再生。所以，单丝滤布的过滤效率更高，且清洗不频繁、使用寿命长。单丝滤布的过滤阻力相对较小、抗污染能力强，在过滤精度满足要求的前提下，其综合性能优于复丝滤布。

目前的压滤机滤布因为大多使用高分子材料的单丝编织而成，但锦纶、涤纶、丙纶和聚乙烯等高分子制备的滤布在对蓝藻泥等固液混合物进行过滤分离时，因蓝藻泥中富含大量的有机物质以及蓝藻，使压滤机在压滤时，有机物质以及蓝藻容易粘附在压滤机的滤布上，随着压滤机的不断压滤，滤布上粘附的有机物以及蓝藻越来越多，从而使得滤布的滤液通过量减少，压滤效率降低，也不便于滤布的清理，清理时需要使用刷子使劲来回的刷洗，因高分子的单丝纤维的耐磨度较低，这样就会导致滤布的损坏速度非常的快，不仅增加了压滤成本，还使得压滤效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种压滤机用高通量、高耐磨滤布及其制备方法，能够解决目前的压滤机滤布在长时间使用后，压滤通量降低，不利于清洗，并且滤布耐磨性较差的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种压滤机用高通量、高耐磨滤布，所述滤布由单丝纤维编织而成，所述单丝纤维按质量份数，包括以下的原材料：聚乙烯树脂、纳米石墨粉、纳米碳化硅粉、N-溴代丁二酰亚胺、氢溴酸、氢氧化钠、烷基锂、润滑剂、抗氧剂。

进一步，按质量份数，所述单丝纤维的原料中聚乙烯树脂为100份、纳米石墨粉为1-3份、纳米碳化硅粉为0.5-1.0份、N-溴代丁二酰亚胺为0.2-0.5份、氢溴酸为0.2-0.5份、氢氧化钠为0.2-0.5份、烷基锂为0.1-0.5份、润滑剂为2-4份、抗氧剂为1-3份。

进一步，按质量份数，所述单丝纤维的原料中聚乙烯树脂为100份、纳米石墨粉为2份、纳米碳化硅粉为0.75份、N-溴代丁二酰亚胺为0.35份、氢溴酸为0.35份、氢氧化钠为0.35份、烷基锂为0.3份、润滑剂为3份、抗氧剂为2份。

进一步，所述纳米石墨粉和纳米碳化硅粉的粒径为200-400nm。

进一步，所述烷基锂为甲基锂，所述抗氧剂为抗氧剂1076，所述润滑剂为皂化油，所述抗静电剂为烷基季铵。

本发明还公开了一种压滤机用高通量、高耐磨滤布的制备方法，包括以下的步骤：

S1、将聚乙烯树脂加热至90-110℃，搅拌20-30min，然后再加入纳米石墨粉和纳米碳化硅粉，再搅拌20-30min，形成混合液；聚乙烯在90-110℃时候能够成为完全的熔融状态，将纳米石墨和纳米碳化硅加入到熔融状态的聚乙烯中进行完全的搅拌分散均匀，便于后续聚乙烯与纳米石墨和纳米碳化硅之间的化学和物理反应。

S2、在混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，在对混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，当阳极电极板和阴极电极板通的电压从0V上升至1000V过程中，向混合液中加入N-溴代丁二酰亚胺、氢溴酸、烷基锂和润滑剂，并向混合液中通入臭氧，且在通入臭氧的过程中中，向混合液进行紫外线照射，紫外光波长为280nm-100nm；S3、当电压上升至1000V，将电压快速提升至1500V，保持电压恒定搅拌反应20-30min；

在步骤S2和S3的整个过程中，对混合液使用阴极电极板和阳极电极板通入高电压，并在N-溴代丁二酰亚胺、氢溴酸作为催化剂的作用下，还利用臭氧作为氧化剂和紫外光的激发下，溴离子和带电中间体Li

S4、反应完毕后，混合液中停止通入臭氧并关闭交流电，向混合液中，加入氢氧化钠，搅拌均匀后，排出臭氧，再加入抗氧剂，再次搅拌均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，熔融纺丝后，制得单丝滤布用纤维；

当聚乙烯与纳米石墨和纳米碳化硅之间的化学和物理反应，聚乙烯分子链与石墨和碳化硅的网状分子结构相互成网后，停止施加交流电，加入氢氧化钠中和整个混熔液，排出臭氧并加入抗氧剂，降温后形成稳定的聚乙烯、石墨和碳化硅网站结构，这样的结构使得滤布用的单丝纤维具有良好的润滑性，过滤的介质不容易粘附在滤布上，从而不会堵塞滤布，使得滤布具有较大的滤液通量；并且因为碳化硅融合在单丝纤维中，使得滤布的单丝纤维具有更大的耐磨性，也不容易在对滤布进行清理时清洗掉。

S5、将单丝滤布用纤维编织成单丝滤布，制得成品。

进一步，所述步骤S1中，搅拌速率为100-200r/min，当加入纳米石墨粉和纳米碳化硅粉后，在搅拌过程中，还使用超声分散搅拌，超声频率为10000-20000Hz。超声分散可以使得纳米石墨粉和纳米碳化硅在聚乙烯树脂中分散更加的均匀，使得滤布用的单丝纤维在制备上更高的稳定质量。

进一步，所述步骤S2中，臭氧的通入体积量为混合溶液总体积的0.01％-0.03％。少量臭氧的通入，可以使得纳米石墨和纳米碳化硅在在高电压下发生部分的碳碳键和碳硅键的断裂。

进一步，所述电压从0V上升至1000V的电压上升速率为40-60V/min；所述电压从1000V上升至1500V的电压上升速率为150-200V/min。当N-溴代丁二酰亚胺、氢溴酸、烷基锂和润滑剂加入到混合液中搅拌混合均匀之后，再快速的提升到打断碳碳键和碳硅键的电压，利于纳米石墨、纳米碳化硅与聚乙烯的相互融合。

进一步，所述阳极电极板和阴极电极板的距离为0.5-0.8米，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为15-25Hz。

本发明的有益效果：

本发明在聚乙烯作为单丝材料主材的基础上，加入纳米石墨和纳米碳化硅形成混熔液，对混熔液使用阴极电极板和阳极电极板通入高电压，并利用溴离子和带电中间体Li

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明进行详细说明：

实施例1、

本实施例的一种压滤机用高通量、高耐磨滤布的制备方法，

S1、将聚乙烯树脂加热至90℃，在100r/min的速率下搅拌20min，然后再加入纳米石墨粉和纳米碳化硅粉，再在100r/min的速率下搅拌20min，并且在搅拌过程中，还使用超声分散搅拌，超声频率为10000Hz，形成混合液；

S2、在混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，阳极电极板和阴极电极板的距离为0.5米，在对混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为15Hz，当阳极电极板和阴极电极板通的电压从0V上升至1000V过程中，向混合液中加入N-溴代丁二酰亚胺、氢溴酸、烷基锂和润滑剂，并向混合液中通入臭氧，臭氧的通入体积量为混合溶液总体积的0.01％，且在通入臭氧的过程中中，向混合液进行紫外线照射，紫外光波长为280nm，本步骤的电压上升速率为40V/min；

S3、当电压上升至1000V，将电压快速提升至1500V，保持电压恒定搅拌反应20min，本步骤的电压上升速率为150V/min；

S4、反应完毕后，混合液中停止通入臭氧并关闭交流电，向混合液中，加入氢氧化钠，搅拌均匀后，再加入抗氧剂，再次搅拌均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，熔融纺丝后，制得单丝滤布用纤维；

S5、将单丝滤布用纤维编织成单丝滤布，制得成品。

其中，本实施例的聚乙烯树脂为100kg、纳米石墨粉为1kg、纳米碳化硅粉为0.5kg、N-溴代丁二酰亚胺为0.2kg、氢溴酸为0.2kg、氢氧化钠为0.2kg、烷基锂为0.1kg、润滑剂为2kg、抗氧剂为1kg。

所述纳米石墨粉和纳米碳化硅粉的粒径为200nm；所述烷基锂为甲基锂，所述抗氧剂为抗氧剂1076，所述润滑剂为皂化油，所述抗静电剂为烷基季铵。

实施例2、

S1、将聚乙烯树脂加热至100℃，在150r/min的速率下搅拌25min，然后再加入纳米石墨粉和纳米碳化硅粉，再在150r/min的速率下搅拌25min，并且在搅拌过程中，还使用超声分散搅拌，超声频率为15000Hz，形成混合液；

S2、在混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，阳极电极板和阴极电极板的距离为0.65米，在对混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为20Hz，当阳极电极板和阴极电极板通的电压从0V上升至1000V过程中，向混合液中加入N-溴代丁二酰亚胺、氢溴酸、烷基锂和润滑剂，并向混合液中通入臭氧，臭氧的通入体积量为混合溶液总体积的0.02％，且在通入臭氧的过程中中，向混合液进行紫外线照射，紫外光波长为190nm，本步骤的电压上升速率为50V/min；

S3、当电压上升至1000V，将电压快速提升至1500V，保持电压恒定搅拌反应25min，本步骤的电压上升速率为175V/min；

S4、反应完毕后，混合液中停止通入臭氧并关闭交流电，向混合液中，加入氢氧化钠，搅拌均匀后，再加入抗氧剂，再次搅拌均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，熔融纺丝后，制得单丝滤布用纤维；

S5、将单丝滤布用纤维编织成单丝滤布，制得成品。

其中，本实施例的聚乙烯树脂为100kg、纳米石墨粉为2kg、纳米碳化硅粉为0.75kg、N-溴代丁二酰亚胺为0.35kg、氢溴酸为0.35kg、氢氧化钠为0.35kg、烷基锂为0.3kg、润滑剂为3kg、抗氧剂为2kg。

所述纳米石墨粉和纳米碳化硅粉的粒径为300nm；所述烷基锂为甲基锂，所述抗氧剂为抗氧剂1076，所述润滑剂为皂化油，所述抗静电剂为烷基季铵。

实施例3、

S1、将聚乙烯树脂加热至110℃，在200r/min的速率下搅拌30min，然后再加入纳米石墨粉和纳米碳化硅粉，再在200r/min的速率下搅拌30min，并且在搅拌过程中，还使用超声分散搅拌，超声频率为20000Hz，形成混合液；

S2、在混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，阳极电极板和阴极电极板的距离为0.8米，在对混合液的搅拌状态下，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为25Hz，当阳极电极板和阴极电极板通的电压从0V上升至1000V过程中，向混合液中加入N-溴代丁二酰亚胺、氢溴酸、烷基锂和润滑剂，并向混合液中通入臭氧，臭氧的通入体积量为混合溶液总体积的0.03％，且在通入臭氧的过程中中，向混合液进行紫外线照射，紫外光波长为100nm，本步骤的电压上升速率为60V/min；

S3、当电压上升至1000V，将电压快速提升至1500V，保持电压恒定搅拌反应30min，本步骤的电压上升速率为200V/min；

S4、反应完毕后，混合液中停止通入臭氧并关闭交流电，向混合液中，加入氢氧化钠，搅拌均匀后，再加入抗氧剂，再次搅拌均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，熔融纺丝后，制得单丝滤布用纤维；

S5、将单丝滤布用纤维编织成单丝滤布，制得成品。

其中，本实施例的聚乙烯树脂为100kg、纳米石墨粉为3kg、纳米碳化硅粉为1.0kg、N-溴代丁二酰亚胺为0.5kg、氢溴酸为0.5kg、氢氧化钠为0.5kg、烷基锂为0.5kg、润滑剂为4kg、抗氧剂为3kg。

所述纳米石墨粉和纳米碳化硅粉的粒径为400nm；所述烷基锂为甲基锂，所述抗氧剂为抗氧剂1076，所述润滑剂为皂化油，所述抗静电剂为烷基季铵。

下面对实施例1-实施例3制备的压滤机滤布与目前市场上常用的滤布进行滤布通量、耐磨次数、使用寿命和撕裂强度的测试，最终结果如下表所示：

从上述的测试结果可以看出：

1、从实施例1-实施例3制备的滤布与现有的滤布的测试结果可以看出，本发明的方法制备的滤布在滤通量和耐磨性上均优于现有的滤布，达到了很好的技术效果。

2、从实施例-实施例3的对比可以看出，实施例2的制备方法制备的滤布在滤通量和耐磨性上优于实施例1和实施例3。

因此，本发明在聚乙烯作为单丝材料主材的基础上，加入纳米石墨和纳米碳化硅形成混熔液，对混合液使用阴极电极板和阳极电极板通入高电压，并在N-溴代丁二酰亚胺、氢溴酸作为催化剂的作用下，还利用臭氧作为氧化剂和紫外光的激发下，溴离子和带电中间体Li

最后停止施加交流电，加入氢氧化钠中和整个混熔液，排出臭氧并加入抗氧剂，降温后形成稳定的聚乙烯、石墨和碳化硅网站结构，这样的结构使得滤布用的单丝纤维具有良好的润滑性，过滤的介质不容易粘附在滤布上，从而不会堵塞滤布，使得滤布具有较大的滤液通量；并且因为碳化硅融合在单丝纤维中，使得滤布的单丝纤维具有更大的耐磨性，也不容易在对滤布进行清理时清洗掉。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。