專利名稱：一種卷式膜元件及膜分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及膜分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種卷式膜元件。本實(shí)用新型還涉及包括上述卷式膜元件的膜分離裝置。
背景技術(shù)：
目前，膜分離技術(shù)已廣泛運(yùn)用于醫(yī)藥、食品、化學(xué)、環(huán)保等各個領(lǐng)域。特別是超濾技術(shù)，在食品、蛋白質(zhì)濃縮、污水處理、天然產(chǎn)物分離等領(lǐng)域，已顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價值。膜元件是膜分離技術(shù)的核心部件，其結(jié)構(gòu)包括中心集水管、密封膠、分離膜片、產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)、進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)、抗折縮器、膜外觀等。通過卷制而成的膜元件在應(yīng)用中，會多支膜填充在一個膜殼中，直接填充會導(dǎo)致膜與膜之間斷面直接接觸、貼合，由于膜元件的流道很窄，很難使兩支膜元件的流道準(zhǔn)確對應(yīng)，容易造成流道堵塞，而且在運(yùn)行過程中，若進(jìn)水流量較小，由于重力作用，料液會集中在膜元件的下半部分，造成布水不均。此外，由于系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會裹夾氣體，當(dāng)這些氣體得到釋放的時候水體會突然加壓，這種突然的變化像錘子一樣敲擊在分離膜上(即水錘)，會破壞膜結(jié)構(gòu)，由于壓差的影響，分離膜片與導(dǎo)流網(wǎng)之間甚至?xí)l(fā)生相對位移(即望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)象)?？拐劭s器是設(shè)置在膜元件兩端的擋板，其主體為立式薄片支撐結(jié)構(gòu)，一般為塑料材質(zhì)，加裝抗折縮器的目的是為了提高膜元件強(qiáng)度和阻隔系統(tǒng)中的膜元件，可實(shí)現(xiàn)均勻布水、避免流道堵塞、防止水錘破壞膜結(jié)構(gòu)等目的，尤其可以防止望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)象。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，一般是一個膜殼里面填充多個膜元件，具有兩個抗折縮器的膜元件之間便存在兩個抗折縮器，這樣就加大了膜元件之間抗折縮器的厚度，由于抗折縮器采用立式薄片支撐結(jié)構(gòu)，其厚度越大，薄片的強(qiáng)度越差，而且多出的一個抗折縮器會占用更多的空間，導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸較大。請參考圖1、圖2，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用導(dǎo)流網(wǎng)的導(dǎo)流截面示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中“H”型導(dǎo)流網(wǎng)的導(dǎo)流截面示意圖。如圖所示，膜片1之間的進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的經(jīng)線2作為骨架支撐起導(dǎo)流作用，緯線3起到促進(jìn)湍流程度的作用，經(jīng)線與緯線的結(jié)構(gòu)位置包括緯線側(cè)邊與經(jīng)線外圓曲面相切至緯線中心線與經(jīng)線中心線相交，當(dāng)緯線側(cè)邊不與經(jīng)線外圓曲面相切時，即可稱之為“H”型導(dǎo)流網(wǎng)，此種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，具有增加使用面積、促進(jìn)湍流效果等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的常用尺寸為0.6-1. 5mm，尺寸越小，對進(jìn)膜料液的要求越苛刻，如 0. 6mm的進(jìn)水流道網(wǎng)允許的料液固形物尺寸應(yīng)該不大于5μπι;按經(jīng)緯角度，進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)大體可分為菱形導(dǎo)流網(wǎng)和平行導(dǎo)流網(wǎng)，前者的過膜阻力會大于后者，前者適合近似水的溶液， 后者適合較復(fù)雜的特殊料液處理，如粘度較大等。由于導(dǎo)流網(wǎng)對進(jìn)膜料液要求嚴(yán)格，需利用板框過濾器、沙濾、離心過濾等工藝將進(jìn)膜料液處理至固形物尺寸小于5 μ m,使前處理的成本大大提高，繁瑣的前處理要求極大的限制了膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，如生物制藥行業(yè)，發(fā)酵液經(jīng)過簡單的離心分離就需要直接進(jìn)入膜分離過程，顯然，現(xiàn)有膜元件并不能滿足這一使用要求，導(dǎo)致該領(lǐng)域中膜分離技術(shù)的應(yīng)用不是很廣泛。因此，如何提高卷式膜元件的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，并降低對進(jìn)膜料液的要求，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的第一目的是提供一種性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的卷式膜元件。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種設(shè)有上述卷式膜元件的膜分離裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本實(shí)用新型提供了一種卷式膜元件，包括膜片、進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)、產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)以及外網(wǎng)，所述產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)設(shè)于所述膜片中，所述膜片和進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)以疊層形式圍繞中心管卷繞，形成圓筒狀膜元件主體，所述外網(wǎng)包裹卷繞所述膜元件主體，所述膜元件主體僅有一端設(shè)有抗折縮器。優(yōu)選地，所述抗折縮器位于所述膜元件主體的出水端。優(yōu)選地，所述抗折縮器與中心管粘接固定。優(yōu)選地，所述抗折縮器具體為塑料抗折縮器或不銹鋼抗折縮器。優(yōu)選地，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的緯線直徑范圍為0. 5mm-2. 5mm。優(yōu)選地，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的緯線直徑具體為2mm。優(yōu)選地，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)經(jīng)線與緯線直徑的比例為1 1 1 1000。優(yōu)選地，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)經(jīng)線與緯線的夾角范圍為10° 90°。優(yōu)選地，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)經(jīng)線與緯線的結(jié)構(gòu)位置包括緯線側(cè)邊與經(jīng)線外圓曲面相切至緯線中心線與經(jīng)線中心線相交。為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本實(shí)用新型還提供一種膜分離裝置，包括膜殼以及在所述膜殼中依次對接的多個膜元件，所述膜元件具體為上述任一項(xiàng)所述的卷式膜元件。本實(shí)用新型提供的卷式膜元件采用單抗折縮器結(jié)構(gòu)，這樣可以保證對接時每兩支膜元件之間的抗折縮器有且僅有一個，即厚度相同，與兩端都設(shè)有抗折縮器的膜元件相比， 不僅可以防止水錘和望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)象，而且保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了產(chǎn)品強(qiáng)度，在相同尺寸條件下，增大了膜面積，提高了產(chǎn)水量，還降低了生產(chǎn)成本。在一種具體實(shí)施方式
中，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的緯線直徑范圍為0. 5mm-2. 5mm。這種導(dǎo)流網(wǎng)大大降低了膜元件對進(jìn)膜料液的要求，一般可以達(dá)到固形物尺寸0. 2mm以下，簡化了前處理工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，拓展了卷式膜元件的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明所提供的膜分離裝置設(shè)有上述卷式膜元件，由于上述卷式膜元件具有上述技術(shù)效果，具有該卷式膜元件的膜分離裝置也應(yīng)具備相應(yīng)的技術(shù)效果。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用導(dǎo)流網(wǎng)的導(dǎo)流截面示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中“H”型導(dǎo)流網(wǎng)的導(dǎo)流截面示意圖；圖3是本實(shí)用新型所提供卷式膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中所示抗折縮器的軸側(cè)視圖；圖5是本實(shí)用新型所提供卷式膜元件的進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的經(jīng)線與緯線相互交織的結(jié)構(gòu)示意圖；[0032]圖6是本實(shí)用新型所提供膜分離裝置的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1至圖2中1.膜片2.經(jīng)線3.緯線圖3至圖6中10.中心管20.膜片30.外網(wǎng)40.抗折縮器40-1.外環(huán)體40-2.內(nèi)環(huán)體40-3.薄片50.緯線60.經(jīng)線70.卷式膜元件80.膜殼
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的核心在于提供一種性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的卷式膜元件。本實(shí)用新型的另一核心在于提供一種設(shè)有所述卷式膜元件的膜分離裝置。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖3，圖3是本實(shí)用新型所提供卷式膜元件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，在一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型提供的卷式膜元件主要由中心管 10、膜片20、進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)、產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)以及外網(wǎng)30等構(gòu)成。中心管10為帶有多排孔的不銹鋼或塑料管，用來收集經(jīng)膜片20過濾的液體；膜片 20由分離膜背面與產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)(圖中未示出)通過膠粘劑實(shí)現(xiàn)三邊密封，形成類似袋子的形狀，其袋口與中心管10相通。進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的功能是為料液提供從膜元件進(jìn)料端流至出料端的流道，它能給分離膜表面提供湍流促進(jìn)作用，防止?jié)獠顦O化以及污堵，較寬的流道能夠大幅度阻止污堵的形成，同時提高清洗性能。外網(wǎng)30為塑料網(wǎng)，從外部保護(hù)膜袋，具體可以采用經(jīng)過加強(qiáng)處理的聚丙烯網(wǎng)。膜片20和進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)以疊層形式圍繞中心管卷繞，形成直徑為4inch-8. 3inch、 長約38inch(linch = 2. 54cm)的圓筒狀膜元件主體，外網(wǎng)30包裹卷繞膜元件主體形成外殼，膜元件主體僅在其出水端設(shè)有抗折縮器40，另一端并沒有設(shè)置抗折縮器，抗折縮器40 與中心管10牢固粘接，加固膜元件，防止使用中壓力過大造成膜片變形。請參考圖4，圖4是圖3中所示抗折縮器的軸側(cè)視圖。抗折縮器40具有一個外環(huán)體40-1和一個內(nèi)環(huán)體40-2，外環(huán)體40_1與內(nèi)環(huán)體40_2 之間為若干徑向分布的立式薄片40-3。這種支撐可以最大限度的保證強(qiáng)度的同時減小進(jìn)料阻力，但是抗折縮器厚度就成了強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，抗折縮器40的厚度越大，薄片40-3的寬度就越大，強(qiáng)度也就越低，僅設(shè)置一支抗折縮器40之后，使得卷式膜元件的結(jié)構(gòu)更加簡單均一，有助于系統(tǒng)穩(wěn)定，提高了元件強(qiáng)度，并且增加了有效膜面積，提高了系統(tǒng)效率。上述抗折縮器40的材料具體可以是塑料(如ABS、PE、PP、聚砜等)或不銹鋼。請參考圖5，圖5是本實(shí)用新型所提供卷式膜元件的進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的經(jīng)線與緯線相互交織的結(jié)構(gòu)示意圖。進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)每25mm有0-20個格，緯線50直徑的尺寸為2mm，經(jīng)線60與緯線50直徑的比例為1 1 1 1000，經(jīng)線60與緯線50的結(jié)構(gòu)位置包括緯線側(cè)邊與經(jīng)線外圓曲面相切至緯線中心線與經(jīng)線中心線相交，經(jīng)線60與緯線50夾角10° -90°，導(dǎo)流網(wǎng)材料包括但不限于LDPE(低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PMP(聚-4-甲基-1-戊烯)、ETFE (聚氟乙烯)、PVC (聚氯乙稀)、PVDF (聚偏氟乙烯)、PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)。這種導(dǎo)流網(wǎng)大大降低了對進(jìn)膜料液的要求，一般可以達(dá)到固形物尺寸0.2mm以下，簡化了前處理工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。根據(jù)用途或者功能的不同，分離膜可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜四大類，下面分別對其進(jìn)行簡單的介紹。微濾膜能截留0. 1-1微米之間的顆粒，允許大分子和溶解性固體(無機(jī)鹽)等通過，但會截留住懸浮物、細(xì)菌及大分子量膠體等物質(zhì)。超濾膜能截留0. 002-0. 1微米之間的大分子物質(zhì)和蛋白質(zhì)，允許小分子物質(zhì)和溶解性固體(無機(jī)鹽)等通過，同時將截留下膠體、蛋白質(zhì)、微生物和大分子有機(jī)物。納濾膜能截留納米級(0. 001微米)的物質(zhì)，操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間，其截留有機(jī)物的分子量約為200-800左右，截留溶解鹽類的能力為20% -98%之間，對可溶性單價離子的去除率低于高價離子，納濾一般用于去除地表水中的有機(jī)物和色素、地下水中的硬度及鐳，且部分去除溶解鹽，在食品和醫(yī)藥生產(chǎn)中用于提取、濃縮有用物質(zhì)。反滲透膜能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于一百的有機(jī)物，同時允許水分子通過，廣泛應(yīng)用于海水及苦咸水淡化、鍋爐補(bǔ)給水、工業(yè)純水及電子級高純水制備、飲用純凈水生產(chǎn)、廢水處理和特種分離等過程。本文對分離膜的具體類型不做限定，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該知曉，上述四種分離膜均可用于本實(shí)用新型所提供的卷式膜元件，即上述四種分離膜均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。請參考圖6，圖6是本實(shí)用新型所提供膜分離裝置的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。除了上述卷式膜元件，本實(shí)用新型還提供一種包括上述卷式膜元件的膜分離裝置，將上述卷式膜元件70依次對接并放入膜殼80中，就成為膜分離裝置，膜殼80上設(shè)有進(jìn)水口和出水口。該膜分離裝置其它各部分的結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。以上對本實(shí)用新型所提供的卷式膜元件及膜分離裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種卷式膜元件，包括膜片、進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)、產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)以及外網(wǎng)，所述產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)設(shè)于所述膜片中，所述膜片和進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)以疊層形式圍繞中心管卷繞，形成圓筒狀膜元件主體，所述外網(wǎng)包裹卷繞所述膜元件主體，其特征在于，所述膜元件主體僅一端設(shè)有抗折縮器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷式膜元件，其特征在于，所述抗折縮器位于所述膜元件主體的出水端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的卷式膜元件，其特征在于，所述抗折縮器與中心管粘接固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的卷式膜元件，其特征在于，所述抗折縮器具體為塑料抗折縮器或不銹鋼抗折縮器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷式膜元件，其特征在于，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的緯線直徑范圍為 0. 5mm-2. 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷式膜元件，其特征在于，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)的緯線直徑具體為 2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷式膜元件，其特征在于，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)經(jīng)線與緯線直徑的比例為1 1 1 1000。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的卷式膜元件，其特征在于，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)經(jīng)線與緯線的夾角范圍為10° 90°。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項(xiàng)所述的卷式膜元件，其特征在于，所述進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)經(jīng)線與緯線的結(jié)構(gòu)位置包括緯線側(cè)邊與經(jīng)線外圓曲面相切至緯線中心線與經(jīng)線中心線相交。
10.一種膜分離裝置，包括膜殼以及在所述膜殼中依次對接的多個膜元件，其特征在于，所述膜元件具體為上述權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的卷式膜元件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種卷式膜元件，包括膜片、進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)、產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)以及外網(wǎng)，所述產(chǎn)水導(dǎo)流網(wǎng)設(shè)于所述膜片中，所述膜片和進(jìn)水導(dǎo)流網(wǎng)以疊層形式圍繞中心管卷繞，形成圓筒狀膜元件主體，所述外網(wǎng)包裹卷繞所述膜元件主體，所述膜元件主體僅一端設(shè)有抗折縮器。該卷式膜元件采用單抗折縮器結(jié)構(gòu)，可以保證對接時每兩支膜元件之間的抗折縮器有且僅有一個，與兩端都設(shè)有抗折縮器的膜元件相比，不僅可以防止水錘和望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)象，而且保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了產(chǎn)品強(qiáng)度，在相同尺寸條件下，增大了膜面積，提高了產(chǎn)水量，還降低了生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型還公開了設(shè)有上述卷式膜元件的膜分離裝置。
文檔編號B01D61/08GK201988337SQ20112008399
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者何福海, 李政雄, 趙金龍 申請人:安得膜分離技術(shù)工程(北京)有限公司