CN104906859B - 一种过滤膜支架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种过滤膜支架，包括依次叠放的叠片、上封板、下封板、连接柱和中空导流柱；叠片的中部设置有通口，叠放后通口构成清水通道；上封板和下封板设置在清水通道的两端，上封板开有第一通孔；连接柱穿过叠片并与上封板和下封板相连；中空导流柱设置在清水通道内将清水通道分成第一通道和第二通道，且壁上设置有第二通孔，第一通孔与第二通道相连通。该过滤膜支架，因中空导流柱的壁上开有第二通孔，使得进入清水通道的流体首先进入第一通道内，然后通过第二通孔流入第二通道，再由第二通道流出，可使清水通道内部的流体为层流状态，易于动态膜的快速形成，并可使动态膜维持稳定且保证致密后正常脱落，提高了流体过滤和分离的效率。

Description

一种过滤膜支架

技术领域

本发明涉及流体组分过滤、分离和提纯领域中的过滤装置，具体而言，涉及一种过滤膜支架。

背景技术

从流体中分离和过滤特定组分(包括固体颗粒、胶体、大分子有机物、可溶性无机盐、气溶胶等)是许多领域中必不可少的工艺，包括生物科学、化工生产、实验室检测、食品饮料工业、烟气治理、电子工业和水处理行业等。而膜分离技术是流体组分过滤、分离和提纯中常用的技术。

以人造膜为隔断，并利用在膜两侧人为形成流体不同相态，利用同一成分间或者同一相态中各类成分之间的运输推动力的差异，把有关成分分离出来的方法，称之为膜分离技术。膜分离技术包括电渗析、反渗透、纳滤、超滤和微滤等。在膜过滤的过程中，溶液中的胶体和悬浮颗粒在压力的作用下被截留或吸附在膜表面形成滤饼层，造成了膜通量的下降，这一现象称为膜污染。在膜分离工艺过程中，膜污染是应极力避免或控制的。但是许多科学研究发现滤饼层虽然会使能耗增大，但它有助于对小粒子的截留，提高过滤分离性能。

动态膜是多孔载体上微粒沉积形成，又可以称为次生膜，其实质就是载体组件在错流过滤时的浓差极化和滤饼层在各种机理的作用下粒子在载体表面形成了一层具有微滤或超滤性质的膜层。现在可充当动态膜载体组件有:陶瓷、烧结玻璃、烧结金属、碳等多孔无机材料；纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类、硅橡胶类等高分子膜，而这些高分子膜有时也称之为基膜。与相同孔径的非动态膜相比，动态膜的渗透性也更好。这些优点使得动态膜的研究由消极的抑制变成了积极的利用。

与传统的膜技术相比，动态膜保留了膜组件的大部分优点，并且还具有以下几个优势:(1)能耗低—过滤阻力比超滤和微滤小1-2个数量级,在重力作用下可以自流出；(2)通量大-与传统膜生物反应器相比,通量提高几倍甚至十几倍；(3)再生容易-简单的气液反冲洗即可得到百分百的通量恢复；(4)原材料价格低廉，例如基膜的价格只有超滤膜的几分之一。

然而动态膜也有致命的缺陷。首先是动态膜的形成，是需要合适的条件和一定的过程才能形成；其次是随着运行时间的增长，动态膜的厚度逐渐增加，其结构也发生变化(致密度增高等)，从而使膜两侧压差增大，在压力作用下破坏动态膜的分离层，导致动态膜体系的崩溃而失效。因此，需要开发一种结构简单、形成动态膜快速、流体组分过滤和分离效率高、膜污染和控制效果好的过滤膜支架，是动态膜应用中亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、形成动态膜快速、流体组分过滤和分离效率高、膜污染和控制效果好的过滤膜支架。

有鉴于此，本发明提供了一种过滤膜支架，包括多个依次叠放的叠片、上封板、下封板、连接柱和中空导流柱；

所述叠片的中部设置有通口，多个依次叠放的所述叠片的所述通口构成清水通道，相邻所述叠片之间具有供流体流过的间隙；所述上封板和所述下封板分别设置在所述清水通道的两端，且所述上封板上开有与所述清水通道的一端相连通的第一通孔，所述下封板密封所述清水通道的另一端；所述连接柱垂直穿过多个依次叠放的所述叠片，且所述连接柱的两端分别与所述上封板和所述下封板相连接；所述中空导流柱设置在所述清水通道内，将所述清水通道分割成所述中空导流柱壁外的第一通道和所述中空导流柱壁内的第二通道，且所述中空导流柱的壁上设置有将所述第一通道和所述第二通道相连通的第二通孔，所述第一通孔仅与所述第二通道相连通。

本发明提供的过滤膜支架，采用中空导流柱将清水通道分割成第一通道和第二通道，中空导流柱的壁上开有第二通孔，且第一通孔仅与所述第二通道相连通，使得进入清水通道的流体首先进入第一通道内，然后通过中空导流柱壁上的第二通孔流入第二通道，再由第二通道流出，使得清水通道内部的流体由原来的紊流状态变为层流状态，易于动态膜的快速形成，并可使动态膜保持维持状态稳定且保证致密后的正常脱落，提高了流体组分过滤和分离的效率。

另外，本发明提供的上述实施例中的过滤膜支架还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述中空导流柱的两端分别与所述上封板和所述下封板固定连接，将多个依次叠放的所述叠片连接成一体。

根据本发明的一个实施例，所述中空导流柱的上端开口、下端封闭，所述中空导流柱的两端分别与所述上封板和所述下封板相螺接，且所述中空导流柱的上端穿过所述第一通孔。

根据本发明的一个实施例，所述中空导流柱的壁上开有多个所述第二通孔，所述第一通道内的流体经所述第二通孔流入所述第二通道内。

根据本发明的一个实施例，所述下封板的外表面为凸弧形或中间高两边低的阶梯形，内表面为凹弧形。

根据本发明的一个实施例，还包括垫片，所垫片分别设置在所述上封板和所述下封板与所述叠片之间、以及多个所述叠片的中部。

根据本发明的一个实施例，相邻所述叠片的厚度不相同，所述叠片的厚度在0.1mm～1.2mm之间，且相邻所述叠片之间设置有支撑件。

根据本发明的一个实施例，所述支撑件为设置在所述叠片上的凸起，所述凸起的高度范围为0.05mm-0.5mm。

根据本发明的一个实施例，相邻所述叠片的外端面不平齐，且相邻所述叠片的内端面也不平齐。

根据本发明的一个实施例，多个所述叠片包括第一种叠片和第二种叠片，所述第一种叠片和所述第二种叠片交替设置。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明所述过滤膜支架一实施例的俯视结构示意图；

图2是图1中A-A向的剖视结构示意图；

图3是图2中B部的放大结构示意图；

图4是图2中C部的放大结构示意图；

图5是本发明所述过滤膜支架另一实施例的A-A向剖视结构示意图；

图6是本发明所述过滤膜支架再一实施例的结构示意图；

图7是图1中所示过滤膜支架中叠片的结构示意图；

图8是图7中D-D向的剖视结构示意图。

其中，图1至图8中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1叠片，11凸起，12通口，101第一种叠片，102第二种叠片，2上封板，21第一通孔，3下封板，4连接柱，5中空导流柱，51第二通孔，6清水通道，61第一通道，62第二通道，7垫片。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图8描述根据本发明一些实施例所述过滤膜支架。

如图1、图2、图3、图4、图7和图8所示，本发明一实施例提供的过滤膜支架，包括多个依次叠放的叠片1、上封板2、下封板3、连接柱4和中空导流柱5；

所述叠片1的中部设置有通口12，多个依次叠放的所述叠片1的所述通口12构成清水通道6，相邻所述叠片1之间具有供流体流过的间隙；所述上封板2和所述下封板3分别设置在所述清水通道6的两端，且所述上封板2上开有与所述清水通道6的一端相连通的第一通孔21，所述下封板3密封所述清水通道6的另一端；所述连接柱4垂直穿过多个依次叠放的所述叠片1，且所述连接柱4的两端分别与所述上封板2和所述下封板3相连接；所述中空导流柱5设置在所述清水通道6内，将所述清水通道6分割成所述中空导流柱5壁外的第一通道61和所述中空导流柱5壁内的第二通道62，且所述中空导流柱5的壁上设置有将所述第一通道61和所述第二通道62相连通的第二通孔51，所述第一通孔21仅与所述第二通道62相连通。

本发明提供的过滤膜支架，采用中空导流柱5将清水通道6分割成第一通道61和第二通道61，中空导流柱5的壁上开有第二通孔51，且第一通孔21仅与所述第二通道62相连通，使得进入清水通道6的流体首先进入第一通道61内，然后通过中空导流柱5壁上的第二通孔51流入第二通道62，再由第二通道62流出，这使得清水通道6内部的流体由原来的紊流状态变为层流状态，易于动态膜的快速形成，并可使动态膜保持维持状态稳定且保证致密后的正常脱落，提高了流体组分过滤和分离的效率。解决了现有技术中的问题、实现本发明的发明目的。

在本发明的一个实施例中，如图2、图5和图6所示，中空导流柱5的两端分别与所述上封板2和所述下封板3固定连接，将多个依次叠放的所述叠片1连接成一体。

将中空导流柱5的两端分别与上封板2和下封板3固定连接，则使得多个叠片3采用中空导流柱5来连接和固定成一体，使得连接柱4不受拉应力、仅仅对叠片起支撑作用，减小了连接柱4的变形，便于整个过滤膜支架的拆卸、维修，并提高过滤膜支架的使用寿命。当然，采用连接柱4来连接和固定多个叠片1也是可以的，不再赘述。

在本发明的一个实施例中，如图2、图5和图6所示，所述中空导流柱5的上端开口、下端封闭，所述中空导流柱5的两端分别与所述上封板2和所述下封板3相螺接，且所述中空导流柱5的上端穿过所述第一通孔21。

所述中空导流柱5的上端开口、下端封闭，两端与所述上封板2和下封板3采用螺接的固定连接方式，且中空导流柱5的上端穿过所述第一通孔21，便于整个过滤膜支架的生产、组装和维修。当然，本领域技术在本发明的启发性，可以理解中空导流柱5的两端与上封板2和下封板3采用焊接、铆接等方式固定连接，也可以实现本发明的发明目的。

在本发明的一个实施例中，如图2、图5所示，所述中空导流柱5的壁上开有多个所述第二通孔51，所述第一通道61内的流体经所述第二通孔51流入所述第二通道62内。

本实施例中，如图2和图5所示，所述第二通孔51可以自上向下规则设置，也可不规则设置；通孔的形状可以是如图2和图5所示的圆形也可以是如图6所示的腰形、或者其它形状，但是设置成均匀的圆形，更有利于第二通道62内层流的形成，是一种优选实施方案。

在本发明的一个实施例中，如图2、图5和图6所示，所述下封板3的外表面为凸弧形或中间高两边低的阶梯形，内表面为凹弧形。

下封板3的外表面为凸弧形或中间高两边低的阶梯形，可减小涡流，使其不会对动态膜的建立和维持造成影响，减小其对罐体内部整体液流的影响，使液流更加平稳。而平板形的下封板，当液流经过下封板外边缘时，会产生涡流，影响动态膜的形成和维持，另外也会使罐体内部液流造成紊乱；下封板3的内表面为凹圆弧形，可有效减弱内部紊流，增加流体稳定性。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，还包括垫片7，所垫片7分别设置在所述上封板2和所述下封板3与所述叠片1之间、以及多个所述叠片1的中部。

设置垫片可增加密封效果，且该垫片可固定于连接柱和/或中空导流柱上，可增加整个过滤膜支架的稳定性和强度。

在本发明的一个实施例中，如图2-5、图8所示，相邻所述叠片1的厚度不相同，所述叠片1的厚度在0.1mm～1.2mm之间，且相邻所述叠片1之间设置有支撑件。

叠片1的厚度在上述范围内，保证了流体与叠片1的外端面有足够的接触面，便于动态膜的形成和保持；相邻叠片1之间设置有支撑件，可使相邻叠片1之间具有足够的间隙，也利于动态膜的形成和维持。

在本发明的一个实施例中，如图2-5、图8所示，所述支撑件为设置在所述叠片上的凸起11，所述凸起11的高度范围为0.05mm-0.5mm。

采用叠片上的凸起11作为支撑件，一方面保证了支撑件与叠片之间的连接强度，从而降低了支撑件与叠片之间发生了断裂的概率，从而提高了产品的可靠性；另一方面凸起11可与叠片1可一体成型，从而提高了产品生产效率，进而降低了产品的生产制造成本。

在本发明的一个实施例中，如图2-5、图8所示，相邻所述叠片1的外端面不平齐，且相邻所述叠片1的内端面也不平齐。

由于相邻叠片1的内边缘不平齐，使得即清水通道6的壁面凹凸不平，流体在清水通道6内流动时，对叠片1产生作用力，使叠片1产生振动，在该振动与流固耦合产生的振动的共同作用下，对动态膜施加朝向过滤膜支架外的作用力(与流体施加力的方向相反)，则在动态过滤膜支外表面外的设定距离更容易形成动态膜；同样，相邻叠片1的外边缘不平齐，也便于动态膜的形成：相邻叠片1的外端面不平齐使过滤膜支架的外表面形成沟槽，当流体由过滤膜支架的外表面经由叠片间的缝隙流入清水通道时，就会撞击叠片，并在沟槽处形成湍流，湍流对流体中的粒子施加与主体流体方向相反的作用力，使得粒子进行小幅度的往复运动并停留在过滤膜支架表面附近。这样，粒子在沟槽中的湍流和主体流体流动的共同作用下，停留在距离过滤膜支架外表面的设定距离处，随着更多粒子逐渐聚集在过滤膜支架外表面外的设定距离处，则在过滤膜支架外表面设定的距离处逐渐形成所述动态膜。

在本发明的一个实施例中，如图8所示，多个所述叠片1包括厚度不同的第一种叠,101和第二种叠片102，所述第一种叠片101和所述第二种叠片102交替设置。

采用厚度不同的第一种叠片和第二种叠片，则可以使得叠片在流体流经其表面时，在流固耦合的作用下更容易产生振动，从而更容易形成动态膜，是一种优选实施方式。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

通过本发明的过滤膜支架，采用中空导流柱将清水通道分割成第一通道和第二通道，中空导流柱的壁上开有第二通孔，且第一通孔仅与所述第二通道相连通，使得进入清水通道的流体首先进入第一通道内，然后通过中空导流柱壁上的第二通孔流入第二通道，再由第二通道流出，使得清水通道内部的流体由原来的紊流状态变为层流状态，易于动态膜的快速形成，并可使动态膜保持维持状态稳定且保证致密后的正常脱落，提高了流体组分过滤和分离的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过滤膜支架，其特征在于：

包括多个依次叠放的叠片、上封板、下封板、连接柱和中空导流柱；

所述叠片的中部设置有通口，多个依次叠放的所述叠片的所述通口构成清水通道，相邻所述叠片之间具有供流体流过的间隙；

所述上封板和所述下封板分别设置在所述清水通道的两端，且所述上封板上开有与所述清水通道的一端相连通的第一通孔，所述下封板密封所述清水通道的另一端；

所述连接柱垂直穿过多个依次叠放的所述叠片，且所述连接柱的两端分别与所述上封板和所述下封板相连接；

所述中空导流柱设置在所述清水通道内，将所述清水通道分割成所述中空导流柱壁外的第一通道和所述中空导流柱壁内的第二通道，且所述中空导流柱的壁上设置有将所述第一通道和所述第二通道相连通的第二通孔，所述第一通孔仅与所述第二通道相连通。

2.根据权利要求1所述的过滤膜支架，其特征在于，

所述中空导流柱的两端分别与所述上封板和所述下封板固定连接，将多个依次叠放的所述叠片连接成一体。

3.根据权利要求2所述的过滤膜支架，其特征在于，

所述中空导流柱的上端开口、下端封闭，所述中空导流柱的两端分别与所述上封板和所述下封板相螺接，且所述中空导流柱的上端穿过所述第一通孔。

4.根据权利要求1所述的过滤膜支架，其特征在于，

所述中空导流柱的壁上开有多个所述第二通孔，所述第一通道内的流体经所述第二通孔流入所述第二通道内。

5.根据权利要求1所述的过滤膜支架，其特征在于，

所述下封板的外表面为凸弧形或中间高两边低的阶梯形，内表面为凹弧形。

6.根据权利要求1所述的过滤膜支架，其特征在于，

还包括垫片，所述垫片分别设置在所述上封板和所述下封板与所述叠片之间、以及多个所述叠片的中部。

7.根据权利要求1-6中任一所述的过滤膜支架，其特征在于，

相邻所述叠片的厚度不相同，所述叠片的厚度在0.1mm～1.2mm之间，且相邻所述叠片之间设置有支撑件。

8.根据权利要求7所述的过滤膜支架，其特征在于，

所述支撑件为设置在所述叠片上的凸起，所述凸起的高度范围为0.05mm-0.5mm。

9.根据权利要求7所述的过滤膜支架，其特征在于，

相邻所述叠片的外端面不平齐，且相邻所述叠片的内端面也不平齐。

10.根据权利要求9所述的过滤膜支架，其特征在于，

多个所述叠片包括第一种叠片和第二种叠片，所述第一种叠片和所述第二种叠片交替设置。