[0061]圖12示出的組件包括圖9-11A示出的滲透管104和褶狀過(guò)濾器元件105。褶狀過(guò)濾器元件105包括由過(guò)濾器元件105的褶皺限定的多個(gè)沿周向間隔開(kāi)的葉片107。在各個(gè)實(shí)施例中，過(guò)濾器元件105和過(guò)濾器葉片107可以包括相同的結(jié)構(gòu)配置、結(jié)構(gòu)材料、密封/粘結(jié)、以及上面結(jié)合圖1-6所示的過(guò)濾器元件5和過(guò)濾器葉片7所述的連接機(jī)構(gòu)。過(guò)濾器元件105通過(guò)在葉片107的近端邊緣111與滲透管104的外圓柱形表面(127、137和/或147)之間形成的連接件12連接到滲透管104。為了便于說(shuō)明，在圖12-16中所示的過(guò)濾器元件105和葉片107示于間隔開(kāi)的配置中并且沒(méi)有定位在相鄰葉片之間的進(jìn)給間隔件。然而，應(yīng)該理解的是，在各個(gè)實(shí)施例中，過(guò)濾器可以包括滲透管和過(guò)濾器元件組件，其中過(guò)濾器元件的葉片在最終的螺旋或“果凍卷”型配置中沿均勻的方向纏繞著滲透管。還應(yīng)該理解的是，在各個(gè)實(shí)施例中，過(guò)濾器可以包括滲透管與過(guò)濾器元件組件，其包括定位在過(guò)濾器元件的兩個(gè)或更多個(gè)相鄰葉片之間的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)給間隔件。這種進(jìn)給間隔件可以包括相同的結(jié)構(gòu)配置、結(jié)構(gòu)材料以及上面結(jié)合圖1和6所示的進(jìn)給間隔件8所述的其他構(gòu)件。
[0062]過(guò)濾器元件105的葉片107包括的軸向長(zhǎng)度與滲透管104(參見(jiàn)圖16)的軸向長(zhǎng)度基本相同。葉片107的近端邊緣111與入口部分120的外圓柱形表面127物理接觸并且連接。葉片107的近端邊緣111與出口部分130的外圓柱形表面137物理接觸并且連接。葉片107的近端邊緣111可以但不是必須與中間部分140的外圓柱形表面147物理接觸并且連接。
[0063]葉片107的近端邊緣111與滲透管的外圓柱形表面之間的連接件112可以位于沿著相應(yīng)外圓柱形表面的整個(gè)軸向長(zhǎng)度或可以位于沿著相應(yīng)外圓柱形表面的軸向長(zhǎng)度的僅一段或者在沿著相應(yīng)外圓柱形表面的軸向長(zhǎng)度的離散位置，例如近端地和遠(yuǎn)端地鄰近歧管150。葉片107的近端邊緣111與滲透管的外圓柱形表面之間的連接件112可以包括化學(xué)或物理粘結(jié)，其提供葉片107的近端邊緣111與滲透管的外圓柱形表面的至少一部分之間的基本上不透液體的密封。例如，超聲波焊接可用于在葉片107的近端邊緣111與滲透管的外圓柱形表面的至少一部分之間形成粘結(jié)，例如鄰近歧管。
[0064]從在圖12、14A、14B、15和16中顯示的視圖中省略了許多葉片107，以說(shuō)明過(guò)濾器元件105相對(duì)歧管150的定向。葉片107圍繞滲透管104(參見(jiàn)圖13A和13B)的圓周的周向間隔以及葉片107的近端邊緣111至少連接到入口部分120的外圓柱形表面127和出口部分130(參見(jiàn)圖14A和14B)的外圓柱形表面137完成歧管150的環(huán)形配置，所述歧管完全圍繞著滲透管的入口部分120和出口部分130的穿孔徑向偏移部153。以這種方式，過(guò)濾器元件105的葉片107沿軸向跨越在中間部分140的外圓柱形表面147與分別入口和出口部分120和130的外圓柱形表面127和137之間，但葉片107并不進(jìn)入環(huán)形歧管150，因此不物理地接觸穿孔徑向偏移部153。
[0065]如圖13A和13B所示，包括滲透管104和褶狀過(guò)濾器元件105的組件可以定位在外圓柱形殼體103內(nèi)，以形成螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器101。滲透管104可以定位成與外圓柱形殼體103同軸對(duì)準(zhǔn)，并且從其徑向偏移，例如在同心定向上。螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器101的外圓柱形殼體103可以包括相同的結(jié)構(gòu)配置、結(jié)構(gòu)材料、以及上面結(jié)合圖1和8所示的螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器1的外圓柱形殼體3所述的其它構(gòu)件。在各個(gè)實(shí)施例中，螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器101可以包括入口端蓋和出口端蓋。例如，入口端蓋和出口端蓋可以包括相同的結(jié)構(gòu)配置、結(jié)構(gòu)材料以及上面結(jié)合圖1、7和8所示的端蓋2描述的其它特征。
[0066]如圖13A和14A所示，流體流動(dòng)進(jìn)入滲透管104的入口部分120中的中空腔157，并且被迫出來(lái)通過(guò)入口部分120的圓柱形壁的軸向偏移部153的穿孔155，如由箭頭165所示。流體流動(dòng)165從滲透管的入口部分120的中空腔157離開(kāi)并進(jìn)入環(huán)形歧管150，其提供用于流體流動(dòng)從滲透管104的入口部分120均勻地分布到在過(guò)濾器元件105的葉片107中形成的內(nèi)部包絡(luò)180。一旦在過(guò)濾器元件105的葉片107中的內(nèi)部包絡(luò)180中，流體就沿切向流動(dòng)到滲透管的阻塞的中間部分140，如由圖15和16中的箭頭190所示。包括膜材料109和滲透間隔件材料110的裙?fàn)钸^(guò)濾器元件10 5的復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)在切向滲透管側(cè)流體流動(dòng)190與切向殼體側(cè)流體流動(dòng)(未示出)之間提供半滲透屏障。
[0067 ] 如在圖13B、14B和16中所示，切向流體流動(dòng)190從過(guò)濾器元件10 5的葉片10 7中的內(nèi)部包絡(luò)180離開(kāi)，并且進(jìn)入歧管150，其提供用于流體流動(dòng)從過(guò)濾器元件105均勻地分布到滲透管104的出口部分130，如由箭頭175所示。以這種方式，流體流動(dòng)175通過(guò)出口部分130的圓柱形壁的軸向偏移部153中的穿孔155重新進(jìn)入滲透管104。通過(guò)穿孔155進(jìn)入滲透管104的出口部分130的流體流動(dòng)175結(jié)合在出口部分130中的中空腔157中，并且通過(guò)出口端135離開(kāi)滲透管104，如由箭頭170所示。
[0068]參照?qǐng)D14A和14B，褶狀過(guò)濾器元件105的褶皺形成葉片107，其可以在錯(cuò)流過(guò)濾器(未示出)的最終螺旋配置中纏繞著滲透管104。過(guò)濾器元件105包括復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)，其包括膜材料第一層109和滲透間隔件材料第二層110。在螺旋纏繞的錯(cuò)流過(guò)濾器中，膜材料層109可以位于鄰近外殼體(在圖14A和14B中未示出，但參見(jiàn)圖13A和13B)，滲透間隔件材料層110可位于鄰近滲透管104。
[0069]如圖14A和14B所示，膜材料層109和滲透間隔件材料層110都呈褶狀，以形成過(guò)濾器元件105的葉片107。葉片具有近端邊緣111(相對(duì)于滲透管104的近端)，其至少物理地接觸入口部分120的外圓柱形表面127和出口部分130的外圓柱形表面137。過(guò)濾器元件105被固定到滲透管104，其中連接件12在葉片107的近端邊緣111的至少一部分與入口部分120的外圓柱形表面127和出口部分130的外圓柱形表面137的至少一部分之間。在一些實(shí)施例中，連接件12還可以形成在葉片107的近端邊緣111與中間部分140的外圓柱形表面147的至少一部分之間。連接件12(例如其可以包括超聲焊接粘結(jié)或另一無(wú)粘合劑粘結(jié)機(jī)構(gòu))可以位于沿著相應(yīng)外圓柱形表面的整個(gè)軸向長(zhǎng)度或可以位于沿著相應(yīng)外圓柱形表面的軸向長(zhǎng)度的僅一段或者在沿著相應(yīng)外圓柱形表面的軸向長(zhǎng)度的離散位置。例如，連接件12可以位于近端地和/或遠(yuǎn)端地鄰近歧管150(相對(duì)于滲透管104的軸向長(zhǎng)度的近端和/或遠(yuǎn)端)。連接件12將過(guò)濾器元件105固定到滲透管并且將內(nèi)部包絡(luò)180保持在每個(gè)葉片107內(nèi)。
[0070]在各個(gè)實(shí)施例中，例如可以通過(guò)超聲波焊接、熱粘結(jié)、IR粘結(jié)、射頻焊接、微波焊接、激光焊接或熱風(fēng)焊接中的一個(gè)或多個(gè)形成本文針對(duì)過(guò)濾器的各個(gè)部件所述的連接件和粘結(jié)。
[0071]包括含有入口及出口端歧管的滲透管的螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器促進(jìn)可能收益于通過(guò)過(guò)濾器的順流或逆流切向流(例如，膜蒸餾和滲透膜蒸餾)(即在過(guò)濾膜的兩側(cè)(滲透管側(cè)和殼體側(cè))上的切向流)的過(guò)濾操作。在本說(shuō)明書(shū)中所描述的環(huán)形歧管通過(guò)盡量減小流動(dòng)限制并在褶狀過(guò)濾器元件的滲透管側(cè)上產(chǎn)生均勻分布流體流過(guò)過(guò)濾器元件的葉片來(lái)提供優(yōu)化的流體流動(dòng)動(dòng)力學(xué)。
[0072]包括含有入口及出口端歧管的滲透管的螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的應(yīng)用的示例是鹽水(氯化鈉)或其它含鹽水溶液的膜蒸餾。濃縮的苛性堿溶液(氫氧化鈉)流過(guò)包括入口及出口端歧管的螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的滲透管側(cè)，這促進(jìn)苛性堿溶液從滲透管的入口流過(guò)過(guò)濾器元件的葉片和滲透管的出口。鹽水溶液流過(guò)螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的殼體側(cè)。流過(guò)過(guò)濾器的苛性堿及鹽水溶液由包括過(guò)濾器元件的疏水膜材料(例如聚四氟乙烯)分離。流過(guò)過(guò)濾器的苛性堿及鹽水溶液被加熱到的溫度低于純水的沸點(diǎn)溫度，例如約90°C。由于鹽水及苛性堿溶液的水蒸汽壓力差(Pv(鹽水)>PV(苛性堿))，水蒸汽通過(guò)膜從鹽水溶液輸送到苛性堿溶液，由此濃縮鹽水溶液并稀釋苛性堿溶液。
[0073]至螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的進(jìn)給溶液可以包括來(lái)自化工廠的廢物流，并且來(lái)自螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的離開(kāi)流可以再循環(huán)回到化工廠。以這種方式，使用如在本說(shuō)明書(shū)中所述的螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的膜蒸餾可以減少用于化學(xué)處理操作的廢物排出和進(jìn)給要求。然而，為了優(yōu)化鹽水或其它鹽溶液的膜蒸餾，需要盡量減小熱極化和化學(xué)濃度極化(即，局部溫度和濃度在緊鄰過(guò)濾膜的邊界層增加)。在鹽側(cè)上的化學(xué)濃度極化可能會(huì)導(dǎo)致在膜材料上形成鹽晶體，這可以導(dǎo)致潤(rùn)濕疏水性物質(zhì)和交叉污染。在苛性堿側(cè)上的化學(xué)濃度極化可以降低水蒸汽傳輸速率。在任一側(cè)上的熱極化還可以降低水蒸汽傳輸速率。因此，重要的是在滲透管側(cè)和殼體側(cè)上保持均衡地切向流過(guò)螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器。
[0074]在殼體側(cè)上，鹽溶液在過(guò)濾器元件的相鄰葉片之間的平衡的切向流通常不會(huì)造成問(wèn)題，因?yàn)辂}溶液可以被送入并且從過(guò)濾器通過(guò)外殼體或端蓋中的端口撤回。然而，在管側(cè)上，葉片內(nèi)的苛性堿溶液的切向流可能是有問(wèn)題的，因?yàn)樵撊芤罕仨殢臐B透管的入口流入葉片、流出葉片、回到滲透管以及通過(guò)滲透管出口撤回。使用包括含有入口和/或出口端歧管的滲透管的螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器改善流動(dòng)通過(guò)過(guò)濾器元件的葉片的分布，從而改善流動(dòng)動(dòng)力學(xué)并且提供必要的平衡流動(dòng)來(lái)減少在膜蒸餾操作中的極化。
[0075]在各個(gè)實(shí)施例中，螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器可以包括外殼體、在該外殼體內(nèi)同軸對(duì)準(zhǔn)并沿徑向從其偏移的滲透管、以及位于外殼體與滲透管之間的環(huán)形內(nèi)的褶狀過(guò)濾器元件。過(guò)濾器元件可以包括復(fù)合過(guò)濾材料。復(fù)合過(guò)濾材料可以包括鄰近外殼