膜堆疊過濾模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書涉及膜過濾模塊和制造它們的方法，膜過濾模塊例如反滲透或納米過濾模塊，其中平坦的膜片在模塊中布置在堆疊(stack)中。
【背景技術(shù)】
[0002]平坦片狀膜已用在浸入式超濾或微濾模塊中。在由Kubota生產(chǎn)的模塊中，膜片提供在塑料框架的兩側(cè)上，以形成中空凹穴。該凹穴在模塊中放置在間隔開的布置中且浸入在開口罐中。滲透物由通過框架中的端口應(yīng)用的吸力抽出到凹穴的內(nèi)側(cè)。在美國專利7892430中描述的模塊中，過濾器元件由兩個(gè)膜片構(gòu)成，該兩個(gè)膜片提供在排出元件的兩側(cè)上。該過濾器元件以間隔開的關(guān)系布置且浸入在開口罐中。滲透物由通過管的吸力抽出，該管行進(jìn)通過元件中的開孔。在浸入進(jìn)料水罐中的情況下且在低跨膜壓差下操作避免了需要這些模塊為剛性或堅(jiān)固的。
[0003]平坦片狀膜還已用在反滲透中。然而，典型地，反滲透膜通常形成在螺旋纏繞模塊中。螺旋纏繞構(gòu)造本質(zhì)上適于高壓應(yīng)用，但僅是當(dāng)在滲透物側(cè)上不存在錯(cuò)流(cross flow)時(shí)。在美國專利5104532、美國專利5681464、美國專利6524478、歐洲專利1355730和日本公開7068137中描述了制造平坦片壓力驅(qū)動(dòng)模塊(其中一些具有錯(cuò)流)的嘗試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]以下部分意圖向讀者介紹遵循且不限制或限定權(quán)利要求的詳細(xì)描述。
[0005]本說明書描述包括平坦片狀膜的堆疊。膜布置在堆疊中，該堆疊具有進(jìn)料通道間隔件和滲透物載體的平坦片。堆疊具有遍及堆疊的厚度而交替的平面進(jìn)料通道和滲透物通道。進(jìn)料通道的邊緣沿堆疊的長度密封。滲透物通道的邊緣跨過堆疊的寬度密封。優(yōu)選地，堆疊的長度大于其寬度。堆疊還可大于1.5m長?？蛇x地，膜片可需要處密封至彼此而不折置。
[0006]該說明書還描述了過濾元件。該元件包括如上所述的堆疊和殼。該殼具有一個(gè)端部的入口，該入口與進(jìn)料通道連通。該殼具有至少一個(gè)滲透物出口，該至少一個(gè)滲透物出口與滲透物通道連通。該滲透物出口還可與沿堆疊長度或與堆疊的片垂直的滲透物導(dǎo)管連通?？蛇x地，該元件可具有滲透物入口和出口，使得元件可以以錯(cuò)流構(gòu)造操作。該過濾元件可用于例如反滲透、正滲透、壓力延遲滲透或納米過濾。
[0007]該說明書還描述了制造堆疊的方法。該堆疊的部分可以可選地通過大致連續(xù)的或自動(dòng)的過程來預(yù)組裝。
【附圖說明】
[0008]圖1是形成堆疊的片的組件的分解等距視圖。
[0009]圖2是元件的等距視圖，該元件包括圖1的堆疊。
[0010]圖3是圖2的元件的沿圖2的3-3線的截面。
[0011]圖4是圖2的元件的沿圖2的4-4線的截面。
[0012]圖5是第二堆疊的等距視圖。
[0013]圖6是第二元件的分解截面，該第二元件包括圖5的第二堆疊。
[0014]圖7是第二元件的組裝截面。
[0015]圖8是在組裝過程的一個(gè)步驟期間的第三堆疊的分解等距視圖。
[0016]圖9是在組裝過程的一個(gè)步驟期間的第三元件的截面，該第三元件具有圖8的第三堆疊。
[0017]圖10是圖9的第三元件的平面圖。
[0018]圖11是用于制造堆疊或堆疊的一部分的機(jī)器的示意圖。
[0019]圖12是用于制造堆疊或堆疊的一部分中的滲透孔的機(jī)器的示意圖。
[0020]圖13是具有增強(qiáng)滲透孔的滲透物載體的平面圖。
[0021]圖14是進(jìn)料間隔件的平面圖，該進(jìn)料間隔件具有通過環(huán)和預(yù)先應(yīng)用的邊緣密封件而增強(qiáng)的滲透孔。
[0022]圖15是用于設(shè)置圖14的環(huán)的厚度的裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]大多數(shù)反滲透模塊制造成螺旋纏繞構(gòu)造。在典型模塊中，進(jìn)料沿該模塊的長度流動(dòng)。膜以折疊片的形式使用，該折疊片具有抵接滲透物收集管的折痕。進(jìn)料路徑的長度受膜材料的寬度限制，膜材料的寬度典型地小于1.5米。片的長度受對(duì)滲透物流的阻力限制，這將限制模塊的效率。在具有大的公差以用于層在它們被卷起時(shí)的移動(dòng)的情況下，膠線應(yīng)用至膜或滲透物載體。結(jié)合地，這些工序?qū)е侣菪p繞模塊中的有效膜表面積顯著小于在制作模塊時(shí)消耗的膜材料的表面積。
[0024]代替螺旋纏繞模塊中的葉片，可由在加工過的材料中保持平坦的材料堆疊來制造如在本說明書中描述的平坦過濾模塊。可選地，該堆疊可由預(yù)先制造的夾片(clip)、進(jìn)料間隔件和兩個(gè)膜組裝，夾片包括滲透物載體。這兩個(gè)膜可通過折疊單個(gè)膜材料件形成或由兩個(gè)單獨(dú)的膜材料件形成。兩個(gè)膜可在堆疊中例如通過超聲波或熱焊接、粘合劑(諸如熱熔膠或聚氨酯樹脂)，或通過膠帶粘結(jié)至彼此。該粘結(jié)的膜形成模塊的進(jìn)料側(cè)與滲透物側(cè)之間的阻擋。平坦的過濾模塊可用于，例如，反滲透或納米過濾或用作為螺旋纏繞膜的備選方案。
[0025]圖1示出堆疊10。該堆疊10由材料的平坦層組成。可選地，材料片可跨過其長度或其寬度折疊，以形成多個(gè)層。各層為:膜12、進(jìn)料間隔件14、滲透物載體16和可選的阻擋片18。阻擋片18是不可滲透層，例如聚乙烯片?？蛇x地，阻擋片18可由模塊的殼代替。
[0026]包括兩片膜12、進(jìn)料間隔件14和滲透物載體16的子組件將稱為夾片20。在夾片20中，兩個(gè)膜12由進(jìn)料間隔件14和滲透物載體16中的一者間隔開，并且進(jìn)料間隔件14和滲透物載體16中的另一者在夾片20的外側(cè)上。膜12的分離層面對(duì)進(jìn)料間隔件14。示出的夾片20從夾片20的底部開始排序?yàn)榈谝荒?2、進(jìn)料間隔件14、第二膜12和滲透物載體16。然而，夾片20可備選地以進(jìn)料間隔件14、第二膜12或滲透物載體16開始。當(dāng)多個(gè)夾片20堆疊在彼此的頂部上時(shí)，相繼的膜12由進(jìn)料間隔件14和滲透物載體16的交替層間隔開。可選地，在堆疊10的頂部或底部處、或二者處可存在額外的層，它們不形成完整的夾片20。堆疊10可具有一個(gè)夾片20或多個(gè)夾片20。多個(gè)夾片20可預(yù)先組裝并且堆疊為夾片20，以形成堆疊10。
[0027]堆疊10中的材料的層可為在制作螺旋纏繞膜時(shí)使用的相同材料。例如，膜12可為在支撐結(jié)構(gòu)上鑄造的薄膜復(fù)合反滲透或納米過濾膜。進(jìn)料間隔件14可為展開的塑料網(wǎng)。滲透物載體16可為針織編織織物。
[0028]為了該說明書的目的，將利用如在圖1中示出的參照維度來描述堆疊10。材料片的較長維度將稱為長度L。材料片的較短維度將稱為寬度W。垂直于材料平面的維度將稱為厚度T。
[0029]堆疊10在長度L方面不限于典型膜材料的寬度，且可比1.5m長。長的堆疊10每單位面積具有垂直于堆疊10的長度L的更少的密封件，且因此可實(shí)現(xiàn)膜12的每單位面積的更高有效過濾面積。長的堆疊10還可避免要求在一連串具有相似長度的螺旋纏繞模塊中的模塊之間建立的抗擠撞裝置、O形環(huán)、模塊互連件和其他零件。
[0030]仍然參照?qǐng)D1，層上的X記號(hào)的線(即，XXXXXXXXX)指示在密封件的任一側(cè)上的兩個(gè)膜12之間的密封件。該密封件可直接在膜12之間形成，通過中間層形成、或通過從兩個(gè)膜12到中間層的密封件而形成。進(jìn)料間隔件14上方或下方的膜12沿進(jìn)料間隔件的長度得到密封。滲透物載體16上方或下方的膜12沿滲透物載體16的寬度得到密封。由阻擋片18附近的進(jìn)料間隔件14或滲透物載體16與阻擋片18分離的膜12被直接地，通過中間層，或通過對(duì)密封到阻擋片的中間層的密封件而密封至阻擋片18。進(jìn)料間隔件14和相關(guān)密封件形成大體平坦的進(jìn)料通道，該通道在堆疊10的端部處敞開且行進(jìn)穿過堆疊10的長度。滲透物載體16和相關(guān)密封件形成大體平坦的滲透物通道，該通道在堆疊10的端部處封閉。滲透物通道可在堆疊10的兩側(cè)上敞開，在堆疊10的一側(cè)上敞開，或在堆疊10的所有四側(cè)上封閉。
[0031]密封件可通過用于制造螺旋纏繞膜的任意方法制造。例如，密封件可為材料片中的折疊或通過密封劑形成。適合的密封劑包括聚氨酯、環(huán)氧樹脂、硅酮、丙烯酸鹽和熱熔粘合劑。例如，密封件可利用基于乙烯醋酸乙烯(EVA)的熱熔粘合劑形成。優(yōu)選地，在壓縮堆疊10時(shí)或之后，固化利用密封劑形成的密封件。然而，與螺旋纏繞膜模塊不同，在密封劑固化時(shí)，可在不要求材料片相對(duì)于彼此滑動(dòng)的情況下組裝堆疊10。密封件可因此通過對(duì)于在制造螺旋纏繞模塊時(shí)使用而言會(huì)粘結(jié)得太快的方法制造。例如，密封件可通過熱、激光焊接或超聲焊接，或通過快凝密封劑形成。備選地，密封件可通過繞進(jìn)料間隔件14或滲透物載體16將兩個(gè)膜12連結(jié)在一起的一條膠帶形成。
[0032]優(yōu)選地，密封件尺寸確定為且放置為距堆疊的邊緣盡可能近，同時(shí)仍然足夠牢固以抵抗設(shè)計(jì)壓力。不需要適用層在滾動(dòng)期間的移動(dòng)，且因此，相對(duì)于螺旋纏繞模塊，膜源材料的更高百分比可成為堆疊10中的