CN101151089A - 用于淡化和过滤的膜的制造 - Google Patents

Abstract

公开了一种螺旋缠绕膜，其包括允许水通过但阻止固体和/或溶解的固体通过的材料的细长幅材。该幅材被折叠成Z字形的形式，以产生由反向的弯曲部(72，74)相连接的多个层的叠层(68.1，68.2等)。设置穿孔的管(18)，形成叠层的幅材的端部固定于该穿孔的管。该叠层绕穿孔管缠绕，在层与层(68.1，68.2等)之间有间隔物(58，62)。这些间隔物保持层与层分开，以形成水流通道(56，60)。交替的水流通道(60)的横对弯曲部(72，74)的端部被密闭。这些通道在其径向外端被反向的弯曲部(74)也被封闭。这些通道沿着其径向内边沿与管(20)的穿孔(54)连通。在弯曲部(72，74)的内测设置加强带(70)。

Description

用于淡化和过滤的膜的制造

技术领域

本发明涉及用于淡化和过滤膜的制造。

背景技术

在世界上很多地方，淡化的海水和淡化的咸水是仅有的饮用水源。

当前，另一个水源是大量未利用的从工厂流到污水处理厂的污水。这两个水源通常最多被处理成使水具有通常所说的“河水水质”，然后允许这种水流入河流，因此水不能进行再使用。

使用中的淡化方法有多种，常见的一种利用半渗透性材料，该半渗透性材料允许水通过，但将任何剩下的固体和溶解的固体都留下。淡化之前通常是过滤步骤，以去除大块固体。

这种淡化器使用通常所说的“膜”。每个膜包括多穿孔的芯管和多个长方形叶片，这些长方形叶片被固定于芯管，然后绕芯管缠绕。每个叶片沿着三个边封闭并沿着第四边敞开。叶片沿着第四边固定于芯管。在每个叶片内设有间隔物，以防止叶片倒塌。在叶片之间也设有间隔物。待处理的水流入叶片之间的溶解固体保留通道，渗透穿过叶片材料，进入叶片内的渗透通道，并从渗透通道流入管内。盐水沿着膜从一端流到另一端，保留在通道中，并通过盐水出口流出。

本发明的目的在于提供一种用于淡化和过滤的改进的膜，和一种制造这种膜的改进的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种螺旋缠绕膜，其包括：允许水通过但阻止固体和/或溶解的固体通过的材料的细长幅材，并且该细长的幅材被折叠成Z字形的形式，以产生由反向弯曲部相互相连接的多个折叠层；和穿孔的管，幅材形成叠层的端部固定于该管，所述叠层绕该管缠绕，在层与层之间有间隔物，这些间隔物保持层与层分开，以形成水流通道，横对所述弯曲部的交替的水流通道的端部被密闭，所述的交替通道在其径向外端被反向的弯曲部封闭并在其径向内端与该管的穿孔连通。

该螺旋缠绕膜还可包括与所述弯曲部一致的、延伸横穿过幅材的加强带，每个加强带在各自弯曲部的两侧上延伸。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造螺旋缠绕膜的方法，该方法包括：Z字形地折叠细长的幅材，从而产生多个叠层，在幅材中层与层之间具有反向的弯曲部，该幅材是允许水通过但阻止固体和/或溶解的固体通过的材料；将间隔物插入成形叠层的每个顶层与放置在该顶层上的层之间的间隙中，所述间隔物从叠层的相对侧交替地插入；将叠层的顶层和底层的自由端连接于该管；以及绕该管缠绕叠层。

该方法还可包括沿着幅材的边沿施加粘合剂的步骤，使得交替的间隙沿着横对弯曲部的叠层的边沿被封闭。

为了加固幅材，可将条带粘附于幅材，各条带在幅材的宽度方向延伸并以这样的间距相隔开：当在折叠和堆叠中在幅材中产生反向的弯曲部时，它是条带粘附在该幅材上并在其上形成了所述弯曲部的幅材这部分。

该方法还可包括在幅材的长度方向来回往复移动一头部，并将幅材从该头部送出，以形成连续的层。为了便于形成所述层，该方法可包括下面的步骤：从幅材相对的边沿前推杆部，以覆盖当前的最顶层，以及沿着相反的方向移动头部，以抵靠着已被向前推进的杆拉动幅材。所述杆优选为可旋转辊的形式。

附图说明

图1是包括圆柱形壳体的反渗透水淡化装置的视图；

图2是图1的装置的纵向、直径截面剖视图，为了便于说明，示出了一些分开的部件；

图3是图1的装置的更大比例的“分解的”剖视图；

图4是形成端部封闭件的部件的“分解”视图；

图5是示出装配的端部封闭件的剖视图；

图6示出了图1的反渗透淡化装置的膜的构造；

图7概略地示出了制造螺旋缠绕膜的方法；和

图8进一步示出了螺旋缠绕膜的制造。

具体实施方式

首先参照图1，所示的反渗透水淡化装置10包括圆柱形壳体12和端部封闭件结构14，在图1中只能看到端部封闭件14中的一个。在壳体12内(见图2和3)有三个端对端螺旋地缠绕的反渗透膜16.1，16.2，16.3。在下文中将对这种膜的构造进行更为详细的描述。为了达到本说明图2和图3的目的，应当指出每个膜16.1、16.2、16.3包括用半渗透性材料的叶片20缠绕的芯管18。

在每个膜16上游是流量分配盘22。在WO 97/21630的说明书中对盘22进行了更充分的描述。两个短管24端对端地连接三个芯管18，这样渗透穿过叶片20的半渗透性材料的水能够流至膜16.1的芯管的出口端。管塞26封闭膜16.3的芯管18的一端，该端远离连接膜16.3的芯管和膜16.2的芯管的短管24。

壳体12产生于从一端到另一端逐渐变细的细长心轴(未示出)上，这种逐渐变细是为了便于壳体12从心轴上拆下。为了进一步便于壳体的拆下，心轴可以是镀铬的钢，以产生光滑的表面。

为了制造壳体12，两种可定型树脂成分被混合。该树脂混合物必须能够被喷射、喷涂或以其他方式施加于心轴的表面，以形成层。树脂一旦被定型就必须具有一定弹性，使得它沿着壳体的长度方向能够拉伸，树脂还必须具有记忆功能，使得在拉伸之后能够恢复到原来的长度。

玻璃纤维的粗纱被从一个或多个卷轴上展开，穿过树脂槽，然后穿过刮削器，以去除过量的树脂。该槽和刮削器组成卷绕头(未示出)。粗纱的自由端被按压在心轴上的粘性树脂层上，使得它们粘在一起。然后旋转心轴，以将粗纱从卷轴拉出，同时卷绕头沿着心轴来回往复运动，使得粗纱被施加在心轴的整个长度上。

一旦利用树脂涂覆的粗纱部分壳体厚度被缠绕，电的线圈(未示出)被缠绕到成形壳体的该部分上。然后利用树脂涂敷的粗纱的缠绕继续进行。电的线圈因而被植入壳体壁内。在WO 98/30501的说明书中对这些的功能进行了描述。

一旦壳体具有需要的壁厚，其外部利用胶涂层覆盖，以获得需要的表面光洁度。

壳体的合适材料是：

内部涂层(衬里)URCO/6414 A+B

粗纱DR 2400tex

树脂SP4578 Hardener SP4578-1

每个具有多个沿圆周延伸的外部凸缘(见图4和5)的两个环28，在缠绕开始之前分别被滑动到心轴的每端上。弹性层从一个环延伸到另一个。环28在进行缠绕时被嵌入壳体12的端部中。由于凸缘30，环28与壳体的玻璃纤维加强材料联锁，并且不能相对其移动。在图3和图4中，环28示为与壳体12分离。每个环28的“印记”示于壳体12内。

每个环28还具有沿内圆周延伸的凹槽32(具体见图4)。

多部件环34(也在图4中最清楚地示出)配合到每个环28内。每个环34包括三个或四个弓形部件并且环34装配在环28内。每个环34的每个部件具有端到端延伸的外部肋。当环34被装配时，部件肋合作以形成与环28的凹槽32联锁的圆周地延伸的肋36。

另一个环38配合在每个环34内。环38具有沿其圆周间隔的轴向延伸穿过该环38的孔40。

圆顶形端盖42.1、42.2通过螺栓44紧固于环38，螺栓44穿过孔40被拧入端盖42.1、42.2的螺纹盲孔46(图4和5)中。端盖42.1具有两根穿过它的管48和50，而另一端盖42.2具有一根穿过它的管52。

图4和图5中示出的端部封闭件的部件的装配顺序如下。端盖42.2被插入壳体12的端部，穿过嵌入的环28。环34然后被装配到嵌入环28的里面，使得肋36与凹槽32联锁并阻挡端盖42.2。环38然后被插入已装配的环34中，并且螺栓44穿过环38被并拧入端盖42.2的螺纹盲孔46中。环38使环34张开并迫使肋36进入凹槽32中。

待淡化的水通过管48进入并流入图2所示的左侧盘22的上游空间。从膜16.1的盐保留通道出现的水流过盘22中居中的那一个，并流入膜16.2，然后流至膜16.3。盐水流过管52，而渗透的水流过管50。

在图6中以较大的比例示出了管18，还示出了膜的两个叶片20。示出了管18中的大量穿孔中的两个，表示为54。应当理解的是，穿孔54是沿着管18成排排列的。

叶片20是允许水通过但阻止溶解的固体传输的半渗透性材料。固体保留通道56中的间隔物表示为58，渗透通道60中的间隔物表示为62。

图6中示出的膜按照图7中所示地来制造。半渗透性材料的幅材64从卷轴66送出，并由往复运动的头部(未示出)来回(图7中从左到由)移动，使得幅材被层叠成Z字形的结构，从而形成多个在图7中表示为68、68.1、68.2、68.3等的层。带70在层叠前被施加于幅材64。

在每层68落到叠层上之前，合适的间隔物58或62被插入。从一侧插入的间隔物58是固体保留通道56的间隔物，而从另一侧送入的间隔物62是渗透通道60的间隔物，在渗透通道60中有净化过的水。每个层68由反向的弯曲部或“发夹”式弯曲部与相邻的层68相连。该弯曲部表示为72，74。

横向的加强带70以预定的间距固定于幅材64。该带70在幅材的宽度方向，即管18的长度方向延伸横穿过幅材。带70在图6中最清楚地示出，并由在管18长度方向运动的头部来施加。

成行的粘合剂在各层形成通道60的面上被施加于幅材64的两个边沿区域。这样，每个通道60沿着一个边沿被左手侧的一个弯曲部(表示为74)封闭，在该弯曲部处幅材64在叠层的边沿在自身上折回，并沿着另外两个边沿被成行的粘合剂封闭。每个通道60沿着其剩下的边沿即沿着面向管18的边沿敞开。

容纳待处理的水的通道56在三侧敞开，沿一侧被幅材64中交替的反向弯曲部(表示为72)封闭。

层叠的幅材64的内侧边沿向外敞开，并且幅材的前端和尾端沿着两个相邻的直线粘附于管18。管18中大部分孔因此与叠层的通道60连通。叠层此时包围管18，叶片20径向向外伸出。

一旦前端和尾端以这种方式被固定，层叠的幅材如箭头A所示绕管18缠绕，以形成随后被滑入壳体12内的膜。

正如将会清楚看到的，加强带70是在幅材中反向的弯曲部72、74形成的地方，并且防止当水在压力下被供入壳体12时缠绕膜在弯曲部处裂开。

为了便于进行折叠，设置了两组辊76.11等和76.21等，和两组辊78.11等和78.21等。

如图8所示，辊76.11等和76.21等在幅材64彼此相对的两侧上。和辊76.21等一样，辊76.11等相互竖直地间隔开。在辊组76.11等中每个辊与辊组76.21等中的一个辊水平对齐。

同样地，辊78.11等和78.21等在幅材64的相对两侧上。

辊组78.11等和78.21等的辊也相互竖直地间隔开。

当从正面看时(图8)，每个辊组78.11等和78.21等的每个辊位于辊组76.11等和76.21等的相邻辊之间的中间高度处。

一旦幅材的最低层68.1就位，最低的辊76.11和76.12被向内移动，以覆盖幅材64的边沿部分。运动着以形成层68.1等的头部然后运动到右边(从图7中看)。幅材64因此围绕前推的辊76.11、72.21被拉动。

一旦头部到达其在图7中右边的行程端点，但在其改变方向之前，最低的辊78.11和78.21被向前推。在头部改变方向时，幅材64抵靠着78.11和78.21被拉动。

将会理解的是，每次头部在每个方向到达其行程的端点后，辊组76.11等和76.21等的下一组辊，或组辊78.11等和78.21的下一组辊被向前推。

这保证层被精确地形成。

将会理解的是，封闭幅材64边沿区域的成行的粘合剂能够在辊组的辊子内测被施加，如图8中列80所示。粘合剂施加头(未示出)能够设置在卷轴66和辊82之间。或者，当辊组的辊被取回时，成行的粘合剂能够施加得更靠近幅材的边沿。

尽管可旋转的辊是优选的，但也可以使用优选为圆形横截面的杆，幅材抵靠着该杆由头部拉动。

Claims (8)

1.一种螺旋缠绕膜，其包括：允许水通过但阻止固体和/或溶解的固体通过的材料的细长幅材，所述细长的幅材被折叠成Z字形的形式，以产生由反向的弯曲部相连接的多个层的叠层；和穿孔的管，形成所述叠层的所述幅材的端部固定于所述管，所述叠层绕所述管缠绕，在所述层与层之间有间隔物，所述间隔物保持所述层与层分开，以形成水流通道，交替的水流通道的横对所述弯曲部的所述端部被密闭，所述交替通道在其径向外端被反向的弯曲部封闭并在其径向内端与所述管的多个所述穿孔连通。

2.如权利要求1所述的螺旋缠绕膜，还包括加强带，所述加强带延伸横穿过所述幅材与所述弯曲部重合，每个带在各自的弯曲部的两侧上延伸。

3.一种制造螺旋缠绕膜的方法，该方法包括：Z字形地折叠细长的幅材，从而产生在所述幅材中层与层之间具有反向弯曲部的多个层的叠层，所述幅材是允许水通过但阻止固体和/或溶解的固体通过的材料；将间隔物插入所述叠层的每个顶层与放置在所述顶层上的层之间的间隙中，所述间隔物从所述叠层的相对侧交替地插入；将所述叠层的所述顶层和底层的自由端连接于穿孔的管；以及绕所述管缠绕所述叠层。

4.如权利要求3所述的方法，还包括沿着所述幅材的边沿施加粘合剂的步骤，以使得交替的间隙沿着横对所述弯曲部的所述叠层的那些边沿被封闭。

5.如权利要求3或4所述的方法，其中，为了加固所述幅材，将带粘附于所述幅材，所述带沿着所述幅材的宽度方向延伸并以这样的间距相隔开：使得当在折叠和层叠期间在所述幅材中产生反向的弯曲部时，所述带粘附在所述幅材上的位置是具有形成于其中的所述弯曲部的所述幅材的部分。

6.如权利要求3、4或5所述的方法，包括沿着所述幅材的长度方向来回往复移动头部，并且将所述幅材从所述头部送出，以形成连续的层。

7.如权利要求6所述的方法，包括从所述幅材相对的边沿向前推进杆的步骤，以覆盖当前的最顶层，以及将所述头部移到相反的方向，以抵靠着已被向前推进的所述杆拉动所述幅材。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述杆为可旋转辊的形式。

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