一种外压六棱管式膜及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种污水与废水处理技术领域，具体涉及膜生物反应器分离过滤膜制 造技术，特别涉及一种外压六棱管式膜及制备方法。
【背景技术】
[0002] 膜生物反应器应用于污水和废水的处理工程、环保工程，已经发挥了重要的作用； 伴随着膜生物反应器工程的实际应用，特别是大型污水和废水处理工程的实施，也曝露出 了许多问题与不足；这些缺陷集中反应在三个技术方面：有机生物膜的制造技术；有机生 物膜的应用技术；有机生物膜功能性技术。
[0003] 现有的有机生物膜制造技术，集中在膜制备材料与改性材料上，有机滤膜材料多 数选用有机高分子聚合物，主要有聚偏氟乙烯为代表的含氟聚合物、改性纤维类、聚砜、聚 烯烃、丙烯酸共聚物、聚酰胺、聚碳酸酯等；由于这些有机聚合物所制备出的微滤膜、超滤 膜、纳滤膜、反渗透膜等有机滤膜，在应用或功能上存在缺陷，比如亲水性等，由此人们开始 对有机聚合物膜材料进行改性，一是在制膜之前，通过接枝、共聚、共混等手段对制膜聚合 物进行改性，二是在成膜之后，通过等离子体、高能辐照、表面化学反应、表面涂敷、表面活 性剂等技术，对膜表面进行改性；在这一技术领域中，绝大多数研究都集中在提高有机滤膜 的分离能力与分离效率方面，缺点是：还没有明显增加微生物生化反应机制的技术。
[0004] 现有的有机生物膜应用技术，主要的有机滤膜就用形式有：平板膜、编织管膜、支 撑管膜、中空纤维膜、内压管式膜等；平板膜的缺点是板框膜面积比较大，无法承受反冲洗 水压，膜的平面方式使膜过滤效率很低；编织管膜的缺点是有机滤膜容易脱落、缠绕、堆积； 支撑管膜的缺点是支撑材料需要预先制造，支撑材料本身必须保证有足够的孔隙度来满足 有机滤膜的膜能量，还不能对有机滤膜产生阻隔作用，是难以实现的；中空纤维膜是中空的 细径纤维丝管，易折断、易缠绕、难清洗、膜能量小是其缺点；内压管式膜的缺点是制备工艺 复杂、实际应用生产效率低、能耗比较高；在各类有机滤膜的缺点分析中，有机滤膜的污染 问题和有机滤膜的空间立体效率发挥问题是共同的缺陷，也是有机滤膜尚未能解决的应用 技术问题。
[0005] 现有的有机滤膜功能性技术方面，利用纳米材料、光激发等相对研究的比较少。主 要用于有机滤膜的无机纳米材料有：零维度材料二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、三氧化二 铝、四氧化三铁、氟石；一维度材料碳纳米管、钛纳米管、钛纳米线；二维度材料蒙脱土、累 托土、石墨等；，纳米材料聚合物复合膜主要特点是：（1)纳米材料能够有效改善聚合物膜 的断面孔隙结构，有效提高复合膜水渗透性能及分离效率；(2)纳米材料能够有效改善聚 合物膜表面电位、物化特性、微观形貌，降低水体中污染物与膜表面的界面行为，减轻膜污 染；（3)纳米材料能够有效改善聚合物膜的力学行为，增强复合膜的抗压特性，从而延长工 程应用中的运行周期；缺点是：由于纳米材料易团聚，使现有的方法制备的纳米材料掺杂 聚合物膜中纳米材料分散不均匀，导致有机复合膜易脱落，影响膜的使用性能。
[0006] 现有技术中上述三个方面的相关技术专利很多，在此不一一赘述了。关联度较大 的专利CN102600730A，外压管式膜制备方法公开了使用条状平板膜缠绕粘接方式制备外压 管式膜的方法；专利CN102600731A，同步外压管式膜制备方法公开了使用条状平板膜和无 纺布制备外压管式膜的方法；虽然制备方法很简单，缺点是：仍然没有考虑到有机滤膜的 空间立体效率问题，有机滤膜本身的微观生化反应问题以及有机滤膜的防污染、自清洁功 能。
【发明内容】
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种外压六棱管式膜及制备方法。希望在现 有技术优点的基础上，从提高有机滤膜的空间立体过滤效率、强化微生物微观反应机制、预 防有机滤膜污染和实现有机滤膜的自清洁功能方面入手，相对考虑有机滤膜的制备工艺与 加工成本，来设计一种用于大型污水或废水处理工程的新型的外压管式膜，并实现相关的 制备技术与方法。
[0008] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种外压六棱管式膜及制备方法，包 括六棱管膜、六棱衬管、复合滤膜、压条、芯管、电极引线、外层碳网、有机滤膜、内层碳网、预 制膜筒。其特征在于：所述的六棱管膜由所述的六棱衬管、复合滤膜、压条、芯管和端盖组 成；所述的复合滤膜由所述的内层碳网、有机滤膜、外层碳网和电极引线组成。
[0009] 所述的六棱衬管，使用铝合金或工程塑料制造，所述的六棱衬管由六块棱板与每 块棱板外端相连接的两个叉片组成，所述的棱板与所述的叉片上均设置有圆孔，用于对产 出水导流之用；所述六棱衬管可选用铝合金异型材或由工程塑料挤出制成塑料型材，截取 固定长度后，在型材上打孔即可得到所述的六棱衬管；
[0010] 所述的芯管为一圆形管筒，在所述的芯管上均匀分布着所述的棱板，在芯管外侧 相邻棱板之间，设置有导流圆孔；
[0011] 所述的有机滤膜选用聚偏氟乙烯（PVDF)与掺杂二氧化钛纳米改性材料制备的管 式有机改性生物膜；所述的内层碳网与所述的外层碳网采用活化碳纤维网筒；
[0012] 所述的复合滤膜由尺寸相匹配的内层碳网、所述的有机滤膜和所述的外层碳网复 合而成；选择合适的预制膜筒，在所述的预制膜筒由内套筒和外套筒组成，在所述的内套筒 外侧装配内层碳网，在所述的外层套筒内侧装配外层碳网，在所述的预制膜筒内就形成了 膜腔，在所述的预制膜筒的膜腔内浇铸膜液，经过帽膜各工序成膜后，拆除预制膜筒的内套 筒与外套筒，整形并装配端盖、密封处理、接出电极引线后，即得六棱管膜；所述的预制膜筒 是软质材料簿板多层卷曲而成，卷成的预制膜内、外套上所述的内层碳网与外层碳网被限 制固定，所述的预制膜筒内边缘用胶粘接，在复合滤膜成膜后，由预制膜筒内侧拆开胶粘接 边缘，向内侧卷动预制膜筒，即可从内侧抽出预制膜筒体，所述的预制膜筒外套筒可从外侧 拆卸。
[0013] 所述的复合滤膜为管式膜筒，其尺寸必须与六棱衬管相匹配，由于复合滤膜是在 六棱衬管的每组叉片上面和相邻棱板之间铺展，因此，所述的复合滤膜的圆周长一定要比