CN103041708B - 一种高抗污染卷式膜元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高抗污染卷式膜元件，它包括中心产水管和缠绕在中心产水管上的多层膜片（1），它还包括隔离层（2）和支撑体（3），一体成型的隔离层（2）和支撑体（3）位于相邻两层膜片（1）之间，隔离层（2）两侧的支撑体（3）位置错开；膜片（1）、隔离层（2）和相邻两个支撑体（3）形成一个流体通道（4）。流体通道（4）为梯形结构，边长b的长度范围为2.0～3.0mm，边长a的长度范围为1.5～2.5mm，上下边距c的长度范围为1～2mm；支撑体（3）的短边d的长度范围为0.5～1mm。本发明的优点在于：杂质滞留和累积少、膜污染总量小、膜通量平稳、清洗间隔周期长、使用寿命长和支撑体与膜片之间粘接牢固。

Description

一种高抗污染卷式膜元件

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，特别是一种高抗污染卷式膜元件。

背景技术

膜分离技术是在20世纪60年代后得以迅速发展的一种高效节能环保的分离新技术，它利用“筛分”原理达到对不同分子量大小的溶质溶剂进行分离、提纯和浓缩。与传统的分离操作相比，具有能耗低、分子级别分离精度高、无二次污染、工艺简单、易于操作和自动化控制等特点，适合于热敏物料、无相变和无化学变化的分离过程，可以部分取代传统过滤、树脂吸附、冷凝、重结晶、活性炭脱色、蒸馏和萃取等分离技术，在分离工程中具有十分重要的作用。已广泛应用于能源、电子、石油、化工、医药卫生、重工、轻工、食品、饮料、环保等领域，产生了显著的经济和社会效益。

膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，在膜两侧施加推动力，使待分离物料中的某些组分选择性地透过膜，实现物料组分的分离，从而实现目标物的提取、浓缩、纯化等功能的分离过程。传统的卷式膜由于进水流道多采用网格式（平行或菱形结构垫网）结构，尽管可以调节进水导流网的经线和纬线的夹角，但始终存在着进水死角，很容易造成膜元件被污堵，膜通量衰减较快。为解决这个问题，传统膜元件也从流道的大小着手，增大进水流道，所以传统的流道有以下几种规格：0.71mm、0.79mm、1.17mm、1.19mm、1.65mm、2.03mm等。即使做了这样的改进，采用最大规格流道的膜，但是由于流道垫网是网状结构，仍然存在滞留和停留杂质的问题，在进行高固含量、高悬浮物、高粘度的物料分离时仍然不能根本解决膜元件污染问题，同时也不得不频繁进行化学清洗，而由于传统的膜元件结构设计使得膜的清洗困难，效率低，清洗不彻底，膜元件的性能恢复差，因而膜元件的最长使用寿命不超过一年，甚至造成膜系统的有效工作时间常常比化学清洗时间还短。

中国专利201020132697.5中公开了一种卷式膜元件，包括分离膜之间设有透过液流道网的膜袋、进料流道网、中心管以及外网，所述膜袋和进料流道网以叠层形式围绕所述中心管螺旋卷绕，形成圆筒状膜元件主体。其进水导流网的经线和纬线的夹角范围为10°～90°，经线与纬线直径的比例为1:1～1000。该卷式膜元件的外壳带有玻璃钢加强层，增强了结构强度，满足高温、高粘度料液的分离及系统杀毒要求。本实用新型将水导流网的经线和纬线的夹角以及其直径比例做了改进，但由于水导流网仍然是网状结构，仍然存在滞留杂质的问题，长时间的进行高固含量、高悬浮物、高粘度的物料分离仍然无法解决膜元件污染严重的问题，致使膜元件的清洗频率加快，进一步使得膜元件的使用寿命减短。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种杂质滞留和累积少、膜污染总量小、膜通量平稳、清洗间隔周期长、使用寿命长和支撑体与膜片之间粘接牢固的高抗污染卷式膜元件。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高抗污染卷式膜元件，它包括中心产水管和缠绕在中心产水管上的多层膜片，它还包括隔离层和支撑体，隔离层与多个支撑体为一体式结构，多个支撑体均匀设置在隔离层的两侧，隔离层两侧的支撑体位置错开；一体成型的隔离层和支撑体位于相邻两层膜片之间，支撑体的顶面与膜片粘接固定，隔离层的长度与膜片的长度相等；膜片、隔离层和相邻两个支撑体形成一个流体通道。

所述的支撑体与隔离层接触的边长大于支撑体与膜片接触的边长。

所述的流体通道为梯形结构，流体通道靠近膜片的边长b的长度范围为2.0～3.0mm，流体通道靠近隔离层的边长a的长度范围为1.5～2.5mm，梯形结构的流体通道的上下边距c的长度范围为1.0～2.0mm。

所述的支撑体的短边d的长度范围为0.5～1.0mm。

本发明具有以下优点：

1、支撑体为直通式梯形结构，与隔离层和膜片形成的梯形流道内不再有死角，料液无滞留，不存在物料或杂质的残留，膜表面的高浓物料极易被新进入的料液高速冲刷而离开膜表面，减小杂质或物料沉积在膜表面，延长清洗周期，同时解决了膜片截留杂质或物料过快而形成的浓差极化现象，降低了膜元件污堵的几率，使得膜通量更加稳定。

2、膜元件的通量随时间的衰减速度慢，延长了膜元件的有效工作时间，降低清洗频率，避免了频繁化学清洗对膜元件的损伤和破坏，延长膜元件的使用寿命，提高了膜分离技术的经济效益。

3、膜元件的流体通道结构设计为梯形结构，更利于膜元件的清洗，使膜的清洗更加彻底，膜通量恢复速度更快，增加了膜元件的有效工作时间。

4、支撑体与膜片之间粘接固定，并保证支撑体与膜片表面的接触宽度范围在0.5～1.0mm之间，使得支撑体与膜片在缠绕在中心产水管上时，不会应为弯曲应力而脱落，粘接更加牢固。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图

图2 为图1的A-A剖视示意图

图3 为本发明的工作状态结构局部放大示意图

图4 为普通垫网结构流道膜元件的膜通量的变化曲线图

图5 为本发明的膜通量变化曲线图

图中：1-膜片，2-隔离层，3-支撑体，4-流体通道。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，一种高抗污染卷式膜元件，它包括中心产水管和缠绕在中心产水管上的多层膜片1，它还包括隔离层2和支撑体3，隔离层2与多个支撑体3为一体式结构，多个支撑体3均匀设置在隔离层2的两侧，隔离层2两侧的支撑体3位置错开；一体成型的隔离层2和支撑体3位于相邻两层膜片1之间，支撑体3的顶面与膜片1粘接固定，隔离层2的长度与膜片1的长度相等；膜片1、隔离层2和相邻两个支撑体3形成一个流体通道4；支撑体3与隔离层2接触的边长大于支撑体3与膜片1接触的边长；流体通道4为梯形结构，流体通道4靠近膜片1的边长b的长度范围为2.0～3.0mm，流体通道4靠近隔离层2的边长a的长度范围为1.5～2.5mm，梯形结构的流体通道4的上下边距c的长度范围为1.0～2.0mm；支撑体3的短边d的长度范围为0.5～1.0mm。

其中：隔离层2和支撑体3的材料为聚砜、聚乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯中的任意一种。

如图3所示，膜片1与一体成型的隔离层2和支撑体3依次卷附在中心产水管上，料液通过供料泵进入膜设备后导入流体通道4，料液在流体通道4中流过时，高固含量、高悬浮物、高粘度的物料附着在膜片1的表面，达到溶质溶剂分离、提纯和浓缩的效果，同时流体通道4中具有一定流速的料液对在此之前附着在膜片1表面的高固含量、高悬浮物、高粘度的物料进行冲刷，降低膜元件污堵的几率，使得膜通量更加稳定。

图4是普通垫网结构流道膜元件的膜通量的变化曲线图，从图中可以看出，在将膜元件投入使用的初始阶段，膜通量较大，但是随着时间的推移，膜通量下降较快，而且膜通量非常不稳定，说明杂质累速度快而且多，要解决膜通量小的问题，就必须进行频繁地清洗膜元件，然而频繁的化学清洗，使得膜元件的使用寿命大幅度地减短。

图5是本发明的膜通量变化曲线图，从图中可以看出，在整个膜元件的有效工作时间内，膜通量的变化幅度较小，膜通量平稳，说明杂质滞留在流体通道内的量很小，这样使得膜片受污染的程度小，清洗间隔周期增长，在增加膜元件的使用寿命的同时也增加了膜元件的有效工作时间。 

Claims (2)

1.一种高抗污染卷式膜元件，它包括中心产水管和缠绕在中心产水管上的多层膜片（1），其特征在于：它还包括隔离层（2）和支撑体（3），隔离层（2）与多个支撑体（3）为一体式结构，多个支撑体（3）均匀设置在隔离层（2）的两侧，隔离层（2）两侧的支撑体（3）位置错开；一体成型的隔离层（2）和支撑体（3）位于相邻两层膜片（1）之间，支撑体（3）的顶面与膜片（1）粘接固定，隔离层（2）的长度与膜片（1）的长度相等；膜片（1）、隔离层（2）和相邻两个支撑体（3）形成一个流体通道（4）；所述的流体通道（4）为梯形结构，流体通道（4）靠近膜片（1）的边长b的长度范围为2.0～3.0mm，流体通道（4）靠近隔离层（2）的边长a的长度范围为1.5～2.5mm，梯形结构的流体通道（4）的上下边距c的长度范围为1.0～2.0mm；所述的支撑体（3）的短边d的长度范围为0.5～1.0mm；

膜片（1）与一体成型的隔离层（2）和支撑体（3）依次卷附在中心产水管上；

隔离层（2）和支撑体（3）的材料为聚砜、聚乙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的一种高抗污染卷式膜元件，其特征在于：所述的支撑体（3）与隔离层（2）接触的边长大于支撑体（3）与膜片（1）接触的边长。