CN104667754A - 一种介电电泳直列式膜组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种介电电泳直列式膜组件，其特征在于：主要由前端面压板、后端面压板、直列式膜板、过滤膜及电极构成，在前端面压板与后端面压板之间并排压装一组直列式膜板并形成密封腔体，直列式膜板均为框形结构，在各直列式膜板内均横向均匀安装电极，在直列式膜板的两侧固装过滤膜，直列式膜板两侧过滤膜之间形成产水腔，相邻直列式膜板之间形成水流通道，各直列式膜板的下部制有与水流通道连通的进水口，在直列式膜板的上部制有浓水出口和产水出口，浓水出口与水流通道连通，产水出口对应与产水腔上部。本发明结构设计科学合理，将介电电泳技术与膜过滤技术相结合，具有强化膜分离工艺效果，可脱离水池限制，并能够在正压下运行。
Description
技术领域
本发明涉及渗透膜过滤分离装置，特别涉及一种介电电泳直列式膜组件。
背景技术
膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜元件按形状分为平板膜、管式膜、中空纤维膜和卷式膜，平板膜作为膜组件的一种形式，具有水力学条件易于控制、产水量大、抗污染能力强和清洗更换方便等特点，能够在更稳定运行。但是目前平板膜元件多为浸没式、负压抽吸的工作形式，并且对于膜面污堵采取反冲洗、曝气和化学清洗的办法清洗，这样有损膜面，且存在污染。因此，平板膜元件不能脱离水池、不能加正压渗透以及膜面容易被污堵的问题。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供一种介电电泳直列式膜组件，具有强化膜分离工艺效果，可脱离水池限制，并能够在正压下运行。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种介电电泳直列式膜组件，其特征在于：主要由前端面压板、后端面压板、直列式膜板、过滤膜及电极构成，在前端面压板与后端面压板之间并排压装一组直列式膜板并形成密封腔体，直列式膜板均为框形结构，在各直列式膜板内均横向均匀安装电极，在直列式膜板的两侧固装过滤膜，直列式膜板两侧过滤膜之间形成产水腔，相邻直列式膜板之间形成水流通道，各直列式膜板的下部制有与水流通道连通的进水口，在直列式膜板的上部制有浓水出口和产水出口，浓水出口与水流通道连通，产水出口对应与产水腔上部。
而且，所述的电极采用多对圆柱形叉指电极，每对圆柱形叉指电极的正极电极并联后与正极接线柱连接，每对圆柱形叉指电极的负极电极并联后与负极接线柱连接，该正极接线柱及负极接线柱设置于直列式膜板的底部。
而且，所述的直列式膜板的两侧框体制有电极卡槽，所述圆柱形叉指电极的两端部嵌装于该电极卡槽内。
而且，电极采用不锈钢冷拔钢丝制成，外径为1～5mm，较佳为2mm。
而且，所述的各直列式膜板之间均采用位于外周部的密封垫进行密封。
而且，所述的直列式膜板进水口处制有水流分布流道，浓水出口出制有水流收集流道。
而且，直列式膜板的厚度为5～10mm，较佳为8mm。
而且，所述的过滤膜通过焊接方式固定在直列式膜板两侧，并形成密封结构的产水腔。
而且，所述的电极紧密接触安装电极弹片，外界电源通过接线柱与电极弹片导通，实现电源连通电极。
而且，在前端面压板与直列式膜片之间安装前端面板，在后端面压板与直列式膜片之间安装后端面板。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明直列式膜组件，内部自身形成水流通道和密闭空腔，使膜组件能够在正压条件下运行，解决了平板膜组件只能进行负压抽吸运行的难题。
2、本发明直列式膜组件，自身集成进出水流道，集成化程度高，节约占地面积，有效增加膜元件的装填密度。
3、本发明直列式膜组件，使用介电电泳技术，根据固体微粒与其所悬浮的液体的介电极化能力的不同，介电电泳力将固体微粒推离电极或者将固体微粒吸附在电极上，由此减缓甚至避免平板膜分离工艺中的浓差极化现象，以达到强化膜过滤工艺。
4、本发明直列式膜组件，施加介电电泳力于临近平板膜表面的固体颗粒而将其移离膜表面从而达到防止膜污染和堵膜，提高膜透过量，减缓甚至避免浓差极化，以延长膜使用寿命和提高膜的工作效率及产水量。
5、本发明直列式膜组件，使用介电电泳技术，在电场作用下，固、液接触时，固体微粒表面会产生电荷，这些表面电荷反过来影响溶液中的离子分布，形成双电层，形成电渗效应，增加膜透过量，以达到强化膜过滤工艺。
6、本发明直列式膜组件，的电极采用圆柱形叉指电极结构，圆形表面使叉指电极强电场面最大化，使用最少材料，获得更强的介电电泳力。
7、本发明结构设计科学合理，将介电电泳技术与膜过滤技术相结合，具有强化膜分离工艺效果，可脱离水池限制，并能够在正压下运行。
附图说明
图1是本发明的结构示意图(立体图)；
图2为图1的A-A向截面剖视图；
图3为直列式膜板的结构放大示意图；
图4为图3的B部放大图；
图5是本发明的工作原理示意图。
附图标记说明
1-后端面压板、2-直列式膜板、3-前端面压板、4-浓水出口、5-产水出口、6-电源插头、7-进水口、8-后端面板、9-前端面板、10-密封垫、11-过滤膜、12-电极、13-电极卡槽、14-电极弹片、15-拉杆、16-接线柱、17-水流分布流道、18-并联线、19-水流收集流道、20-产水腔、21-水流通道。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种介电电泳直列式膜组件，其主要由前端面压板3、后端面压板1、直列式膜板2、过滤膜11及电极12构成，在前端面压板与后端面压板之间并排压装一组直列式膜板并形成密封腔体，各直列式膜板之间均采用位于外周部的密封垫10进行密封。在前端面压板与直列式膜片之间安装前端面板9，在后端面压板与直列式膜片之间安装后端面板8。前端面板、后端面板采用绝缘材料衬板。前端面压板、前端面板、直列式膜板、后端面板、后端面压板依次叠装并采用拉杆15固定。
直列式膜板均为框形结构，在各直列式膜板内均横向均匀安装电极。在直列式膜板的两侧固装过滤膜，过滤膜通过焊接方式固定在直列式膜板两侧，直列式膜板两侧过滤膜之间形成密封结构的产水腔20，相邻直列式膜板之间形成水流通道21，各直列式膜板的下部制有与水流通道连通的进水口7，在直列式膜板的上部制有浓水出口4和产水出口5，浓水出口与水流通道连通，产水出口对应与产水腔上部。前端面压板上制有电源插头6以及与直列式膜板对应的进水口、浓水出口及产水出口。
电极采用多对圆柱形叉指电极，每对圆柱形叉指电极的正极电极采用并联线18并联后与正极接线柱连接。每对圆柱形叉指电极的负极电极并联后与负极接线柱连接，该正极接线柱及负极接线柱设置于直列式膜板的底部。正极电极与负极电极形成交替布置。
电极正极接线柱及负极接线柱均紧密接触安装电极弹片14，电极弹片一端紧密压装于电极并联线端部。外界电源通过接线柱16与电极弹片导通，实现电源连通电极。直列式膜板的两侧框体制有电极卡槽13，圆柱形叉指电极的两端部嵌装于该电极卡槽内。电极采用不锈钢冷拔钢丝制成，外径为1～5mm，较佳为2mm。
直列式膜板进水口处制有水流分布流道17，浓水出口出制有水流收集流道19。直列式膜板的厚度为5～10mm，较佳为8mm。
本发明的工作过程是：
原水通过进水口进入膜组件内部，分别进过每片直列式膜板上的水流分布流道分布到膜表面，在压力及电场的作用下，产水透过膜进入产水腔，通过产水口收集，最终由产水出口流出膜组件，浓缩后的废水沿膜表面流动，经水流收集流道进入浓水口，经浓水出口流出膜组件。电极通过电极弹片与接线柱连通，接线柱通过前端面压板内的接线结构与电源插头相连，达到电极与外界电源连通的效果。
本发明所涉及的介电电泳概念及工作原理是：
介电电泳(Dielectrophoresis)技术已经被成功的应用于生物医学工业来分离、富积、捕获微粒和细胞。该技术描述的是位于非匀称电场的中性微粒由于介电极化的作用而产生的平移运动，产生在微粒上的偶极矩可以由两个相同带电量但极性相反的电荷来表示。当它们在微粒界面上不对称分布时，产生一个宏观的偶极矩。当这个偶极矩位于不匀称电场中，在微粒两边的局部电场强度的不同产生一个净力，称为介电电泳力。由于悬浮于媒介中的微粒与媒介有着不同的介电能力(介电常数)，微粒会被向或者更强的电场强度的方向移动，称为阳性介电电泳，或者更弱的电场强度的方向移动，称之为阴性介电电泳。
在膜过滤分离液液中发生的分离渗透膜污染，都是固体微粒(微粒，胶体微粒，溶质结晶体，细菌，和不溶有机物液滴及大分子有机物相对于液体存在。在这样的一个系统中，由于固体微粒与其所悬浮的液体的介电极化能力的不同，介电电泳力将固体微粒推离电极或者将固体微粒吸附在电极上，表现出或者阴性介电电泳性质或者阳性介电电泳性质。
由于相对于水而更低的介电极化能力，固体颗粒在废水中通常表现为阴性介电电泳性质；即在不匀称电场中，固体颗粒被向弱电场方向移动。如图5所示，废水(原料液)经过膜的表面，在膜下安装的电极提供介电电泳力所需的不匀称电场。当固体颗粒靠近膜时，即靠近叉指电极时，将被移离而无法靠近膜。如此减少甚至消除膜污染和堵膜的发生。
原理如上，由于相对于水而更低的介电极化能力，固体颗粒在废水(原料液)中通常表现为阴性介电电泳性质；即在不匀称电场中，固体颗粒被向弱电场方向移动。水从原料液侧透过膜流向驱动液侧的同时，介电泳力将原料液中溶质移离而无法靠近膜，溶质不能在膜表面富集，如此减缓甚至避免平板膜分离工艺中因水从原料液侧流向驱动液侧引发的浓差极化现象，提高水透过量。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (10)
1.一种介电电泳直列式膜组件，其特征在于：主要由前端面压板、后端面压板、直列式膜板、过滤膜及电极构成，在前端面压板与后端面压板之间并排压装一组直列式膜板并形成密封腔体，直列式膜板均为框形结构，在各直列式膜板内均横向均匀安装电极，在直列式膜板的两侧固装过滤膜，直列式膜板两侧过滤膜之间形成产水腔，相邻直列式膜板之间形成水流通道，各直列式膜板的下部制有与水流通道连通的进水口，在直列式膜板的上部制有浓水出口和产水出口，浓水出口与水流通道连通，产水出口对应与产水腔上部。
2.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：所述的电极采用多对圆柱形叉指电极，每对圆柱形叉指电极的正极电极并联后与正极接线柱连接，每对圆柱形叉指电极的负极电极并联后与负极接线柱连接，该正极接线柱及负极接线柱设置于直列式膜板的底部。
3.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：所述的直列式膜板的两侧框体制有电极卡槽，所述圆柱形叉指电极的两端部嵌装于该电极卡槽内。
4.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：电极采用不锈钢冷拔钢丝制成，外径为1～5mm，较佳为2mm。
5.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：所述的各直列式膜板之间均采用位于外周部的密封垫进行密封。
6.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：所述的直列式膜板进水口处制有水流分布流道，浓水出口出制有水流收集流道。
7.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：直列式膜板的厚度为5～10mm，较佳为8mm。
8.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：所述的过滤膜通过焊接方式固定在直列式膜板两侧，并形成密封结构的产水腔。
9.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：所述的电极紧密接触安装电极弹片，外界电源通过接线柱与电极弹片导通，实现电源连通电极。
10.根据权利要求1所述的介电电泳直列式膜组件，其特征在于：在前端面压板与直列式膜片之间安装前端面板，在后端面压板与直列式膜片之间安装后端面板。
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| CN104667754B (zh) | 2017-01-11 |
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