本发明涉及水处理分离膜领域，特别涉及一种平板滤膜及其制备方法。
背景技术：
平板膜分离技术作为一种集分离与浓缩为一体的高效低污染净化技术，具有良好的抗污染性能，良好的机械稳定性、无断丝现象，清洗方法更加便捷、清洗周期更长及其寿命长、运行费用低等特点，已逐渐广泛被认识、认知及其在相关行业污水处理中得到应用。但是其装填密度小、制造成本高，限制了其广泛应用。
要使用平板膜，先需将其制作成平板膜元件，传统平板膜元件是由平板膜、导流布和导流板组成。导流板在元件中起到支撑和导流的作用，常用导流板厚度为3～5mm，其厚度厚且成本较高。若在平板膜元件中去掉导流板，就可以解决装填密度小和成本高的问题。所以，如何替换掉导流板成为平板膜技术领域的研究热点。
cn111804147a公开了一种抗污染平板膜，该膜本体具有多个凹陷部，凹陷部包括条状凹槽结构、点状凹陷结构和多边形状凹陷结构，所述条状凹槽结构的凹陷部的延伸方向与膜本体表面的水流方向的夹角在0°到180°之间；水沿膜本体表面流动至凹陷部的区域受到凹陷部的导流形成涡流。cn105800773a公开了一种自支撑浸没式平板膜组件，采用了由第一膜层、第一无纺布层、流道网、第二无纺布层和第二膜层组成的自支撑膜元件，省去了传统平板膜元件的abs支撑板，大大降低了膜元件的成本。cn108067104a公开了一种自支撑平板膜元件的制备方法，具体方法为：1）支撑体的制备：单丝与复丝原料整经，原料经织带机织成坯带，坯带上浆定型，坯带经切钩机切断单丝，形成具有单面钩刺结构的带状支撑体；2)涂膜：配制铸膜液，用刮刀涂在支撑体的平面上，凝固成膜；3）连接体的制备：先将长丝整经，再通过经编机织成布，然后双面起毛处理，分别用到整经机、高速经编机及起毛机；4）复合：将两片膜片的钩刺面分别与连接体的毛面贴合，多根毛面纤维被刺钩缠结，从而达到复合。
综上所述，迄今为止都是通过设计平板膜元件的结构来降低其厚度和使用成本的，还未见从平板膜自身为入手点来进行研究。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有平板膜使用时需要abs支撑板导流和支撑，导致其装填密度低，成本高等缺点，提供一种高强度平板滤膜，该平板滤膜强度高，通量大，自带导流通道。
本发明的一种高强度平板滤膜，是由支撑体和过滤膜层组成，所述支撑体是由纤维编织管平行排布并在垂直于其表面加有加强筋，所述过滤膜层是由铸膜液均匀刮涂在所述支撑体表面，经凝固、水洗、干燥而得。
本发明的又一目的是提供一种高强度平板滤膜的制备方法，该方法简单、工艺流程短，可实现大规模工业化生产。
一种高强度平板滤膜的制备方法，该方法包括以下步骤：
1）支撑体的制备：将纤维编织管一根挨一根平行排列制成平板状编织管，并在垂直于平板状编织管的一侧表面上加上加强筋而制得支撑体；
2）铸膜液的配制：将高分子聚合物粉料、成孔剂、添加剂和溶剂混合，在40～80℃搅拌条件下溶解、过滤、脱泡而制得高分子聚合物铸膜液；
3）将步骤2）制得的铸膜液均匀刮涂在连有加强筋一侧的支撑体表面上，立即置于凝固浴液中凝固、水洗、烘干而制得所述的高强度平板滤膜。
根据本发明，所述步骤1）中纤维编织管是由纤维束经由高速编织机编织而成。
根据本发明，所述步骤1）中编织管的直径为1～3mm。
根据本发明，所述步骤1）中编织管的纤维为聚酯纤维、锦纶纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或玻璃纤维中的一种或混合物。
根据本发明，所述步骤1）中编织管的纤维纤度为100～3000dtex。
根据本发明，所述步骤1）中加强筋为涤纶股线、锦纶股线、聚乙烯股线或聚丙烯股线中的一种。
根据本发明，所述步骤1）中加强筋的直径为0.5～3mm。
根据本发明，所述步骤1）中加强筋与加强筋之间的间距为5～50mm。
根据本发明，所述步骤2）中高分子聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜或醋酸纤维素中的一种或混合物。
根据本发明，所述步骤2）中成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。
根据本发明，所述步骤2）中添加剂为水、甘油、氯化锂、异丙醇、三乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛中的一种。
根据本发明，所述步骤2）中溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或n-甲基吡咯烷酮中的一种。
根据本发明，所述步骤2）中高分子聚合物粉料、成孔剂、添加剂和溶剂的质量比为10～30:1～8:1～8:54～88。
根据本发明，所述步骤3）中凝固浴液为水或溶剂水溶液；所述溶剂水溶液中溶剂的质量分数为1～50%。
根据本发明，所述步骤3）中凝固浴液的温度为10～60℃。
本发明与现有技术相比，具有如下优势：
1.本发明采用纤维编织管平行排布并在其垂直面上连接有纤维加强筋的结构作为平板膜的支撑材料，赋予平板膜在径向和纬向上高的断裂拉伸强度；编织管的中空结构成为平板膜的产水流道，可以增加平板膜的渗透通量。
2.本发明在铸膜液中添加有成孔剂和添加剂，通过各个组分的有机配合、协同作用，使高分子聚合物铸膜液有适当的分散性和稳定性，可以有效控制铸膜液与凝固浴的界面润湿性，易于凝固剂与铸膜液中溶剂在界面的扩散渗透，再利用铸膜液配方和成孔条件的有效组合，可以制备出不同孔径，不同截留性能的平板膜。
3.本发明的支撑体材料和平板膜易于制备，可以实现工业化生产，还可以节约abs支撑板高昂的费用，降低平板膜使用成本。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
（1）将涤纶纤维（100dtex）编织管（直径1mm）一根挨一根平行排列制成平板状编织管，并在垂直于平板状编织管的一侧表面上每隔5mm加上涤纶股线（直径0.5mm）加强筋而制得支撑体；
（2）称取10g聚氯乙烯、1g聚乙烯吡咯烷酮（k30），1g水和88gn,n-二甲基乙酰胺于80℃搅拌下溶解、过滤、脱泡而制得聚氯乙烯铸膜液；
（3）在玻璃棒两端缠上2层透明胶带，在80℃下，用该玻璃棒将聚氯乙烯铸膜液刮涂在步骤1）制得的带有加强筋一侧的支撑体表面上，立即置于60℃水中凝固，水洗，烘干而制得高强度平板滤膜，该平板滤膜的纯水通量为320l/m2·h。
实施例2
（1）将锦纶纤维（300dtex）编织管（直径3mm）一根挨一根平行排列制成平板状编织管，并在垂直于平板状编织管的一侧表面上每隔50mm加上锦纶股线（直径3mm）加强筋而制得支撑体；
（2）称取15g聚偏氟乙烯、2g聚乙二醇（分子量1000），3g聚乙烯醇缩丁醛和80gn,n-二甲基甲酰胺于80℃搅拌下溶解、过滤、脱泡而制得聚偏氟乙烯铸膜液；
（3）在玻璃棒两端缠上2层透明胶带，在60℃下，用该玻璃棒将聚偏氟乙烯铸膜液刮涂在步骤1）制得的带有加强筋一侧的支撑体表面上，立即置于50℃质量浓度为1%n,n-二甲基甲酰胺水溶液中凝固，水洗，烘干而制得高强度平板滤膜，该平板滤膜的纯水通量为273l/m2·h。
实施例3
（1）将聚乙烯纤维（1000dtex）编织管（直径2mm）一根挨一根平行排列制成平板状编织管，并在垂直于平板状编织管的一侧表面上每隔40mm加上涤纶股线（直径1mm）加强筋而制得支撑体；
（2）称取30g聚砜、8g聚乙烯吡咯烷酮（k17），8g甘油和54gn-甲基吡咯烷酮于80℃搅拌下溶解、过滤、脱泡而制得聚砜铸膜液；
（3）在玻璃棒两端缠上2层透明胶带，在70℃下，用该玻璃棒将聚砜铸膜液刮涂在步骤1）制得的带有加强筋一侧的支撑体表面上，立即置于20℃50%n-甲基吡咯烷酮水溶液中凝固，水洗，烘干而制得高强度平板滤膜，该平板滤膜的纯水通量为156l/m2·h。
实施例4
（1）将聚丙烯纤维（2000dtex）编织管（直径1mm）一根挨一根平行排列制成平板状编织管，并在垂直于平板状编织管的一侧表面上每隔30mm加上锦纶股线（直径2mm）加强筋而制得支撑体；
（2）称取20g醋酸纤维素、5g聚乙二醇（分子量600），5g三乙二醇和70gn,n-二甲基乙酰胺于80℃搅拌下溶解、过滤、脱泡而制得醋酸纤维素铸膜液；
（3）在玻璃棒两端缠上2层透明胶带，在50℃下，用该玻璃棒将醋酸纤维素铸膜液刮涂在步骤1）制得的带有加强筋一侧的支撑体表面上，立即置于40℃30%n,n-二甲基乙酰胺中凝固，水洗，烘干而制得高强度平板滤膜，该平板滤膜的纯水通量为225l/m2·h。
1.高强度平板滤膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）支撑体的制备：将纤维编织管一根挨一根平行排列制成平板状编织管，并在垂直于平板状编织管的一侧表面上加上加强筋而制得支撑体；
2）铸膜液的配制：将高分子聚合物粉料、成孔剂、添加剂和溶剂混合，在40～80℃搅拌条件下溶解、过滤、脱泡而制得高分子聚合物铸膜液；
3）将步骤2）制得的铸膜液均匀刮涂在连有加强筋一侧的支撑体表面上，立即置于凝固浴液中凝固、水洗、烘干而制得所述的高强度平板滤膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中纤维编织管是由纤维束经由高速编织机编织而成；所述纤维编织管的直径为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中编织管的纤维为聚酯纤维、锦纶纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或玻璃纤维中的一种或混合物；所述纤维纤度为100～3000dtex。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中加强筋为涤纶股线、锦纶股线、聚乙烯股线或聚丙烯股线中的一种；所述加强筋的直径为0.5～3mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中加强筋与加强筋之间的间距为5～50mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中高分子聚合物为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜或醋酸纤维素中的一种或混合物；所述步骤2）中成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇；所述步骤2）中添加剂为水、甘油、氯化锂、异丙醇、三乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛中的一种；所述步骤2）中溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或n-甲基吡咯烷酮中的一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中高分子聚合物粉料、成孔剂、添加剂和溶剂的质量比为10～30:1～8:1～8:54～88。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中凝固浴液为水或溶剂水溶液；所述溶剂水溶液中溶剂的质量分数为1～50%。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中凝固浴液的温度为10～60℃。
10.一种由权利要求1～9所述方法制备得到的高强度平板滤膜。
技术总结