CN102186567B - 螺旋缠绕薄膜式分离器组件 - Google Patents

螺旋缠绕薄膜式分离器组件 Download PDF

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Abstract

提供了一种分离器组件，其包括：薄膜叠层组件，其包括进料载体层(116)、渗透物载体层(110)和薄膜层(112)；以及中心芯体元件，其包括浓缩物排出导管(218)和渗透物排出导管(118)；其中，浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分隔开；以及其中，薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及其中，进料载体层与浓缩物排出导管接触，而不与渗透物排出导管接触；以及其中，渗透物收获层与渗透物排出导管接触，而不与浓缩物排出导管接触；以及其中，渗透物收获层不形成分离器组件的外表面。

Description

螺旋缠绕薄膜式分离器组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年10月17日提交的美国临时专利申请No.61/106219和2008年11月5日提交的61/111366的权益，各个申请通过引用而以其整体结合在本文中。
背景
本发明包括大体涉及分离器组件的实施例。在各种实施例中，本发明涉及螺旋流分离器组件。本发明还包括用于制造分离器组件的方法。
传统的分离器组件典型地包括设置在多孔排出导管的周围的折叠式多层薄膜组件。折叠式多层薄膜组件包括与具有活性表面和钝化表面的薄膜层的活性表面接触的进料载体层，以及与薄膜层的钝化表面和多孔排出导管接触的渗透物载体层，进料载体层、薄膜层和渗透物载体层被折叠，以确保层之间的接触，并且不会使进料载体层与渗透物载体层或多孔排出导管接触。在运行期间，使含有溶质的进料溶液与多层薄膜组件的进料载体层接触，进料载体层将进料溶液传输到薄膜层的活性表面，活性表面会使进料溶液的一部分改性且将该部分作为渗透物传输到渗透物载体层。进料溶液还用来中断薄膜层的活性表面处的溶质累积，并且将多余的溶质输出多层薄膜组件。渗透物通过渗透物载体层通到收集渗透物的多孔排出导管中。包括折叠式多层薄膜组件的分离器组件已经用于各种流体净化过程中，包括反渗透、超滤和微量过滤过程。
可通过使具有活性表面和钝化表面的薄膜层的活性表面与进料载体层的两个表面接触来制造折叠式多层薄膜组件，薄膜层被折叠而产生包围进料载体层的类似口袋的结构。使薄膜层的钝化表面与一个或多个渗透物载体层接触，以产生薄膜叠层组件，其中，折叠式薄膜层设置在进料载体层和一个或多个渗透物载体层之间。各自与至少一个公共的渗透物载体层接触的多个这种薄膜叠层组件然后缠绕在与该公共的渗透物载体层接触的多孔排出导管的周围，以提供包括多层薄膜组件和多孔排出导管的分离器组件。恰当地密封薄膜叠层组件的边缘，以防止进料溶液与渗透物载体层接触。因为传统折叠式多层薄膜组件用于其中进料溶液沿着组件的轴线(沿通过该组件的横向流方向)通过组件的分离器组件中，所以这种折叠式多层薄膜组件尤其易于受到分层结构伸缩以及随之发生的渗透物载体层的污染的影响。另外，薄膜层中由于其折叠而引起的缺点可导致薄膜功能的损失，从而在进料溶液和渗透物载体层之间引起不受控制的接触。
因此，存在进一步改进包括一个或多个多层薄膜组件的分离器组件的设计和制造两者的需要。尤其是在供人类消耗的水净化领域中，存在对于既高效又成本有效的更强壮和可靠的分离器组件的非常强烈的需要。
简要描述
在一个实施例中，本发明提供了一种分离器组件，其包括：薄膜叠层组件，其包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个薄膜层，薄膜层设置在进料载体层和渗透物载体层之间；以及中心芯体元件，其包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管；其中，浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分隔开；以及其中，薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及其中，进料载体层与浓缩物排出导管接触，而不与渗透物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层与渗透物排出导管接触，而不与浓缩物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层不形成分离器组件的外表面。
在另一个实施例中，本发明提供了一种盐分离器组件，其包括：薄膜叠层组件，其包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个脱盐薄膜层，脱盐薄膜层设置在进料载体层和渗透物载体层之间；以及中心芯体元件，其包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管；其中，浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分隔开；以及其中，薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及其中，进料载体层与浓缩物排出导管接触，而不与渗透物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层与渗透物排出导管接触，而不与浓缩物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层不形成盐分离器组件的外表面。
在又一个实施例中，本发明提供了一种螺旋流反渗透设备，其包括(a)可加压壳体和(b)分离器组件，分离器组件包括：薄膜叠层组件，其包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个薄膜层，薄膜层设置在进料载体层和渗透物载体层之间；以及中心芯体元件，其包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管；其中，浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分隔开；以及其中，薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及其中，进料载体层与浓缩物排出导管接触，而不与渗透物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层与渗透物排出导管接触，而不与浓缩物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层不形成分离器组件的外表面；以及其中，可加压壳体包括构造成以便将进料溶液提供至分离器组件的外表面的至少一个进料入口；以及其中，可加压壳体包括联接到渗透物排出导管上的至少一个渗透物排出出口和联接到浓缩物排出导管上的至少一个浓缩物排出出口。
在另外又一个实施例中，本发明提供了一种用于制造分离器组件的方法，该方法包括：提供包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管的中心芯体元件；将包括至少一个渗透物载体层、至少一个进料载体层和至少一个薄膜层的薄膜叠层组件的第一部分设置在中心芯体元件内，使得浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分隔开；以及沿径向将薄膜叠层组件的第二部分设置在中心芯体元件的周围，并且密封所产生的缠绕组件，以提供分离器组件，其中，浓缩物排出导管不与渗透物排出导管接触，以及其中，进料载体层与浓缩物排出导管接触，而不与渗透物排出导管接触，以及其中，渗透物载体层与渗透物排出导管接触，而不与浓缩物排出导管接触，以及其中，渗透物载体层不形成分离器组件的外表面。
通过参照以下详细描述，可更容易地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。
附图简述
当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的各种特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，类似的标号可在所有图中表示类似的部件。
图1示出了传统分离器组件的构件及其组装方法。
图2示出了根据本发明的一个实施例构造的薄膜叠层组件和中心芯体元件。
图3示出了根据本发明的一个实施例的分离器组件。
图4示出了根据本发明的一个实施例的螺旋流反渗透设备。
图5示出了根据本发明的一个实施例的、制造分离器组件的方法。
图6示出了根据本发明的一个实施例的分离器组件。
图7示出了根据本发明的一个实施例的中心芯体元件和中心芯体元件构件。
图8示出了根据本发明的一个实施例的分离器组件。
图9示出了根据本发明的一个实施例使用的可加压壳体。
图10示出了根据本发明的一个实施例的中心芯体元件。
图11示出了根据本发明的一个实施例的中心芯体元件。
详细描述
在以下说明书和所附的权利要求书中，将引用若干用语，这些用语应定义为具有以下含义。
单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数个所指对象，除非上下文清楚地作出其它表示。
“可选的”或“可选地”的意思是随后描述的事件或情形可发生或者可不发生，而且该描述包括了事件发生的情况和事件不发生的情况。
如本文中贯穿说明书和权利要求书中所使用的那样，可应用近似语来修饰可容许改变而不导致其所涉及的基本功能的变化的任何数量表示。因此，由诸如“大约”和“基本”的用语或多个用语修饰的值不限于指定的确切值。在至少一些情况下，近似语可对应于用于测量值的仪器的精度。在这里以及贯穿说明书与权利要求书，范围限制可组合和/或互换，这种范围是确定的且包括其中所含的全部子范围，除非上下文或语言作出其它表示。
如所提到的那样，在一个实施例中，本发明提供了一种包括薄膜叠层组件和中心芯体元件的分离器组件。薄膜叠层组件包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个薄膜层，其中，薄膜层设置在进料载体层和渗透物载体层之间。中心芯体元件包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管。薄膜叠层组件的第一部分设置在中心芯体元件内，并且使浓缩物排出导管与渗透物排出导管隔开。浓缩物排出导管和渗透物排出导管被认为不会彼此接触。薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件。因为多层薄膜组件包括薄膜叠层组件的一部分(第二部分)，所以它与薄膜叠层组件包括相同的元件，即至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层，以及设置在进料载体层和渗透物载体层之间的至少一个薄膜层。薄膜叠层组件的第一部分设置在中心芯体元件内，使得进料载体层与浓缩物排出导管接触，而不与渗透物排出导管接触，并且使得渗透物载体层与渗透物排出导管接触，而不与浓缩物排出导管接触。薄膜叠层组件的第二部分设置在中心芯体元件的周围，以形成多层薄膜组件，使得进料载体层不与渗透物排出导管接触，并且使得渗透物载体层不与浓缩物排出导管接触。另外，渗透物载体层不形成分离器组件的外表面。
如所提到的那样，中心芯体元件包括浓缩物排出导管和渗透物排出导管。浓缩物排出导管典型地为沿着分离器组件的长度延伸的多孔管，但是其它构造可落在用语浓缩物排出导管的意思内，例如沿着分离器组件的长度延伸的沿纵向开槽的结构，该结构可为或可不为圆柱形。可用作浓缩物排出导管的适当的多孔管包括穿孔金属管、穿孔塑料管、穿孔陶瓷管等。在一个实施例中，浓缩物排出导管没有穿孔，但是充分地多孔，以允许流体从进料载体层进入浓缩物排出导管的内部中。从进料载体层进入浓缩物排出导管的流体在本文中有时被称为浓缩物。在一个实施例中，浓缩物排出导管为多孔半圆柱体形管。在一个备选实施例中，浓缩物排出导管为多孔半八角形管。在另一个实施例中，浓缩物排出导管为多孔半十面体形管。在又一个实施例中，浓缩物排出导管为多孔半四十面体(tetradecahedron)形管。在一个实施例中，浓缩物排出导管为多孔泪珠形管。每次在分离器组件内出现时，浓缩物排出导管可具有相同或不同的形状。在一个实施例中，分离器组件包括具有与存在于同一分离器组件中的渗透物排出导管不同的形状的一个或多个浓缩物排出导管。在另一个实施例中，存在于分离器组件中的所有浓缩物排出导管和渗透物排出导管具有相同的形状。在一个实施例中，浓缩物排出导管是多孔的、经修改的半圆柱体形管。如本文所公开，浓缩物排出导管和渗透物排出导管包括一个或多个间隔件元件有时是有利的。在互补性中心芯体元件构件中的间隔件元件用来在中心芯体元件内产生薄膜叠层组件的第一部分可设置在其中的腔体。
类似地，渗透物排出导管典型地为沿着分离器组件的长度延伸的多孔管，但是其它构造可落在用语渗透物排出导管的意思内，例如沿着分离器组件的长度延伸的沿纵向开槽的结构，该结构可为或可不为圆柱形。可用作渗透物排出导管的适当的多孔管包括穿孔金属管、穿孔塑料管、穿孔陶瓷管等。在一个实施例中，渗透物排出导管没有穿孔，但是充分地多孔，以允许流体从渗透物载体层进入渗透物排出导管的内部中。流过渗透物载体层的流体在本文中有时被称为渗透物。类似地，从渗透物载体层进入渗透物排出导管的流体在本文中有时被称为渗透物。在一个实施例中，渗透物排出导管为多孔半圆柱体形管。在一个备选实施例中，渗透物排出导管为多孔半八角形管。在另一个实施例中，渗透物排出导管为多孔半十面体形管。在又一个实施例中，渗透物排出导管为多孔半四十面体形管。在一个实施例中，渗透物排出导管为多孔泪珠形管。每次在分离器组件内出现时，渗透物排出导管可具有相同或不同的形状。在一个实施例中，分离器组件包括具有与存在于同一分离器组件中的浓缩物排出导管不同的形状的一个或多个渗透物排出导管。在另一个实施例中，存在于分离器组件中的所有渗透物排出导管和浓缩物排出导管具有相同的形状。
如本文所用，用语“多层薄膜组件”指的是薄膜叠层组件的设置在中心芯体元件的周围的第二部分。多层薄膜组件因此是设置在包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管的中心芯体元件的周围的至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个薄膜层的组合。
在一个实施例中，可通过这样的方式来制备多层薄膜组件：将薄膜叠层组件的第一部分设置在中心芯体元件内，以及然后使中心芯体元件旋转，从而将薄膜叠层组件的第二部分缠绕在中心芯体元件的周围。如本文中详细公开的那样，构造薄膜叠层组件和将薄膜叠层组件设置在中心芯体元件内使得在将薄膜叠层组件缠绕在中心芯体元件的周围以提供缠绕结构(例如图2)且在缠绕之后固定薄膜叠层组件的自由端之后，获得了包括设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件的分离器组件。本领域技术人员将理解在某些实施例中薄膜叠层组件和多层薄膜组件之间的紧密关系，以及薄膜叠层组件是多层薄膜组件的前身。将薄膜叠层组件看作“未缠绕”以及将多层薄膜组件看作“经缠绕”是方便的。但是，应当强调，如本文所定义的那样，多层薄膜组件不限于设置在中心芯体元件内的“经缠绕”形式的一个或多个薄膜叠层组件，因为将薄膜叠层组件的第二部分设置在中心芯体元件的周围的其它手段可成为可用的(手段)。
如所提到的那样，薄膜叠层组件和多层薄膜组件包括至少一个进料载体层。适于用作进料载体层的材料包括进料溶液可流过其中的柔性的类似片材的材料。在本发明的各种实施例中，进料载体层构造成使得通过进料载体层的进料溶液沿着起始于分离器组件的外表面处且终止于浓缩物排出导管处的螺旋路径发生流动。进料载体层可包括促进薄膜层的与进料载体层接触的表面处的湍流的结构，作为防止溶质在薄膜表面处过多地聚积(累积)的手段。在一个实施例中，进料载体层由穿孔塑料片材构成。在另一个实施例中，进料载体层由穿孔金属片材构成。在又一个实施例中，进料载体层包含多孔复合材料。在又一个实施例中，进料载体层是塑料织物。在又一个实施例中，进料载体层是塑料筛。进料载体层可由与渗透物载体层相同的材料或与用于渗透物载体层的材料不同的材料构成。
如所提到的那样，薄膜叠层组件和多层薄膜组件包括至少一个渗透物载体层。适于用作渗透物载体层的材料包括渗透物可流过其中的柔性的类似片材的材料。在本发明的各种实施例中，渗透物载体层构造成使得在运行期间，渗透物在螺旋路径中沿着渗透物载体层流到渗透物排出导管。在一个实施例中，渗透物载体层由穿孔塑料片材构成。在另一个实施例中，渗透物载体层由穿孔金属片材构成。在又一个实施例中，渗透物载体层包含多孔复合物。在又一个实施例中，渗透物载体层是塑料织物。在又一个实施例中，渗透物载体层是塑料筛。
适于用作薄膜层的薄膜和材料在现有技术中是已知的。例如美国专利No.4,277,344公开了一种通过芳族聚胺与聚酰卤化物的反应制备而成的半渗透薄膜，已经发现聚酰卤化物在旨在脱除钠阳离子、镁阳离子和钙阳离子以及氯阴离子、硫酸盐阴离子和碳酸盐阴离子的反渗透系统中是有效的。例如美国专利No.4,277,344公开了一种通过芳族聚酰卤化物与双官能芳族胺反应以获得聚合材料而制备的薄膜，已经发现该聚合材料可用于制备在旨在脱除诸如硝酸盐的某些盐的反渗透系统中有效的薄膜层。描述了制备适于在本发明的各种实施例中用作薄膜层的各种薄膜和材料的许多技术参考资料对本领域普通技术人员来说是已知的。另外，适于在本发明的各种实施例中用作薄膜层的薄膜是众所周知和可广泛获得的商用品。
在一个实施例中，薄膜层包括功能化(functionalized)表面和未功能化表面。在一个实施例中，薄膜层的功能化表面表示薄膜的活性表面，而薄膜层的未功能化表面表示薄膜的钝化表面。在一个备选实施例中，薄膜层的功能化表面表示薄膜的钝化表面，而薄膜层的未功能化表面表示薄膜的活性表面。在本发明的各种实施例中，薄膜层的活性表面典型地与进料载体层接触，并且用来防止或阻碍存在于进料溶液中的一种或多种溶质传输越过薄膜到达渗透物载体层。
如本文所用，短语“不接触”的意思是不“直接接触”。例如，当薄膜叠层组件或多层薄膜组件的两个层之间存在居间层时，它们不接触-尽管这两个层是流体连通的，因为一般来说流体可通过居间层从一个层通到另一个层。如本文所用，短语“接触”的意思是“直接接触”。例如，薄膜叠层组件或多层薄膜组件中相邻的层被称为“接触”的。类似地，例如当层缠绕在排出导管的周围时，假如流体可从层进入排出导管中，则触到排出导管的表面的层称为与排出导管“接触”。作为进一步的说明，当渗透物载体层与渗透物排出导管直接接触时，例如当渗透物载体层缠绕在渗透物排出导管的周围而在渗透物排出导管的表面和渗透物载体层之间没有居间层时，渗透物载体层就称为与渗透物排出导管接触。类似地，当例如渗透物载体层与渗透物排出导管直接接触且渗透物载体层与进料载体层被薄膜层隔开时，进料载体层称为不与渗透物排出导管接触。大体上，进料载体层没有与渗透物排出导管接触的点。
在一个实施例中，多层薄膜组件沿径向设置在中心芯体元件的周围。如本文所用，短语“沿径向设置”意味着薄膜层、渗透物载体层和进料载体层以限制在薄膜层中产生折叠或折皱的方式缠绕在包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管的中心芯体元件的周围。通常，薄膜层由于折叠或折皱而变形所达到的程度越大，损害薄膜的活性表面、失去薄膜功能以及薄膜完整性的可能性就越大。传统分离器组件典型地包括高度折叠的多层薄膜组件，其在薄膜层中包括多个折叠(例如图1)。假设未折叠的薄膜层呈现180度直角，高度折叠的薄膜层就可描述为具有特征为大于约340度的优角的折叠。在一个实施例中，本发明提供的分离器组件不包含特征为大于340度的优角的薄膜层折叠。在一个备选实施例中，本发明提供的分离器组件不包含特征为大于300度的优角的薄膜层折叠。在又一个实施例中，本发明提供的分离器组件不包含特征为大于270度的优角的薄膜层折叠。
在一个实施例中，本发明提供的分离器组件可用作用于从水中分离出盐的盐分离器组件。进料溶液可为例如海水或含盐分的水。典型地，分离器组件容纳在可加压壳体内，可加压壳体容许在进料溶液和进料载体层之间仅在分离器组件的外表面处有初始接触。这典型地通过在可加压壳体内密封分离器组件的端部来实现。例如，可制备完全缠绕的结构，如例如图3所示，并且可掩盖中心芯体元件的暴露部分。然后将该完全缠绕的结构的端部浸入密封剂(例如热胶水)中，然后密封剂固化。结果得到其中端部表面被在运行期间不会传输进料溶液、渗透物或浓缩物的阻隔物密封的分离器组件。为了说明这个概念，分离器组件可被认为是具有各自有表面积πr2的第一表面和第二表面以及有表面积2πrh的第三表面的圆柱体，其中，“r”是由分离器组件限定的圆柱体的半径，“h”是该圆柱体的长度。当分离器组件300的“端部”被密封时，第一表面和第二表面中的各个都已经被密封，以防止进料溶液在除了具有表面积2πrh的第三表面(本文中有时也称为“外表面”和“进料表面”)之外的任何表面处与进料载体层接触。在其它实施例中，可通过各种手段使分离器组件适贴地装配到可加压壳体中，使得进入可加压壳体的进料溶液仅遇到分离器组件的第三表面(“进料表面”)，并且渗透物和浓缩物都不可通过第一表面或第二表面离开分离器组件。在一个实施例中，进料溶液在分离器组件的第三表面上的、进料载体层与进料溶液接触所处的点处进入分离器组件。如图5(图5c)所示，可密封薄膜叠层组件的边缘，以防止进料溶液与渗透物载体层接触以及由渗透物载体层传输进料溶液。因此，进料溶液在分离器组件的“进料表面”(第三表面)处进入分离器组件，并且沿着通过分离器组件的进料载体层的螺旋路径传送，在此传送期间，进料溶液通过其与薄膜层的接触而被改性，进料溶液(“渗透物”或“该渗透物”)的一部分穿过薄膜层，并且接触渗透物载体层。进料溶液的穿过分离器组件的传送在本文中有时也称为“螺旋流”，该“螺旋流”通过分离器组件，直到其在存在于该分离器组件中的一个或多个浓缩物排出导管处作为“浓缩物”(有时也称为盐水)出现为止。本领域普通技术人员将理解，在进料溶液，例如海水，从进料溶液和进料载体层之间的初始接触点起在分离器组件的外表面(“第三表面”)上朝向浓缩物排出导管行进时，存在于进料载体层中的流体中的盐的浓度通过与穿过进料载体层的进料溶液接触的脱盐薄膜层的作用而被提高，而且到达浓缩物排出导管的浓缩物将特有比用作进料溶液的海水更高的盐浓度。
可使用上面的盐分离器组件实例来说明渗透物排出导管和渗透物载体层的作用和功能。因而，在一个实施例中，分离器组件可用作盐分离器组件，以用于从水中分离出盐。进料溶液，例如海水，与分离器组件的由进料载体层的远离浓缩物排出导管的部分构成的外表面(第三表面)接触。渗透物载体层不形成分离器组件的外表面且不与进料溶液直接接触。在这种情况下，认为渗透物载体层不形成分离器组件的外表面。当进料溶液沿着进料载体层传送时，其接触脱盐薄膜层，脱盐薄膜层使包含进料溶液中的一种或多种成分的流体改性且将该流体传输到渗透物载体层。由脱盐薄膜层传输的、称为渗透物(或“该渗透物”)的这个流体沿着渗透物载体层传送，直到它到达渗透物载体层的与渗透物排出导管的外部接触的那部分为止，在这部分处，渗透物从渗透物载体层传输到渗透物排出导管的内部中。本领域普通技术人员将理解，当进料溶液被改性且被脱盐薄膜层传输到渗透物载体层中时，由于薄膜层的脱盐作用的原因，渗透物中的盐的浓度相对于进料溶液降低了。
在一个实施例中，分离器组件包括多个浓缩物排出导管。在一个实施例中，浓缩物排出导管的数量在1个导管至8个导管的范围中。在另一个实施例，浓缩物排出导管的数量在2个导管至6个导管的范围中。在又一个实施例中，浓缩物排出导管的数量在3个导管至4个导管的范围中。
在一个实施例中，分离器组件包括多个渗透物排出导管。在一个实施例中，渗透物排出导管的数量在1个导管到8个导管的范围中。在另一个实施例中，渗透物排出导管的数量在2个导管至6个导管的范围中。在又一个实施例中，渗透物排出导管的数量在3个导管至4个导管的范围中。
在一个实施例中，本发明提供的分离器组件包括单个进料载体层。在一个备选实施例，该分离器组件包括多个进料载体层。在一个实施例中，进料载体层的数量在1个层至6个层的范围中。在另一个实施例中，进料载体层的数量在2个层至5个层的范围中。在又一个实施例中，进料载体层的数量在3个层至4个层的范围中。
在一个实施例中，本发明提供的分离器组件包括单个渗透物载体层。在一个备选实施例中，该分离器组件包括多个渗透物载体层。在一个实施例中，渗透物载体层的数量在1个层至6个层的范围中。在另一个实施例中，渗透物载体层的数量在2个层至5个层的范围中。在又一个实施例中，渗透物载体层的数量在3个层至4个层的范围中。
在一个实施例中，本发明提供的分离器组件包括单个薄膜层。在一个备选实施例中，该分离器组件包括多个薄膜层。在一个实施例中，薄膜层的数量在1个层至6个层的范围中。在另一个实施例，薄膜层的数量在2个层至5个层的范围中。在又一个实施例中，薄膜层的数量在3个层至4个层的范围中。在一个实施例中，薄膜层的数量与需要由分离器组件提供的活性表面积成正比。
参照图1，该图描绘了传统分离器组件的构件和制备传统分离器组件的方法。在传统的分离器组件中，薄膜叠层组件120包括折叠薄膜层112，其中，进料载体层116夹在折叠薄膜层112的两个半部之间。折叠薄膜层112设置成使得该折叠薄膜层的活性表面(图中未示出)与进料载体层116接触。折叠薄膜层112被渗透物载体层110包围，使得薄膜层112的钝化表面(图中未示出)与渗透物载体层110接触。典型地，粘合性密封剂(未示出)用来使进料载体层与渗透物载体层隔开，并且防止进料溶液(未示出)和渗透物载体层之间的直接接触。多个薄膜叠层组件120(其中各个渗透物层110连接到与渗透物排出导管118接触的公共的渗透物载体层111上)例如通过使渗透物排出导管118沿方向122旋转而缠绕在渗透物排出导管118的周围，而且所产生的缠绕结构恰当地密封而提供传统分离器组件。渗透物排出导管包括开口113，以容许与公共的渗透物载体层111流体连通。当薄膜叠层组件缠绕在渗透物排出导管118的周围时，由折叠薄膜层112限定的优角接近360度。
参照图2，图2a描绘了在薄膜叠层组件120的设置在包括渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218的中心芯体元件内的第一部分231的中点200处的截面图。根据本发明的一个实施例，薄膜叠层组件120的第二部分232设置在中心芯体元件的外部。薄膜叠层组件的第一部分使渗透物排出导管118与浓缩物排出导管218隔开。薄膜叠层组件120包括渗透物载体层110、薄膜层112和进料载体层116。中心芯体元件沿方向222的旋转提供了根据本发明的一个实施例的、图2b所示的部分地缠绕的结构240。薄膜叠层组件120的缠绕在中心芯体元件的周围的那个部分(第二部分232)成为完成的分离器组件的多层薄膜组件。图2c显示了在渗透物载体层110和薄膜层112已经完全缠绕在中心芯体元件的周围之后获得的缠绕结构250，并且剩余足够的进料载体层116来制备图3所示的分离器组件300。通过将薄膜叠层组件的第二部分全部缠绕在中心芯体元件的周围且固定薄膜叠层组件的端部来获得分离器组件300(图3)。另外，缠绕结构的端部被密封，以便防止进料溶液与分离器组件进行边缘(edge-on)接触。
参照图3，该图描绘了根据本发明的一个实施例的分离器组件300的中点处的截面图。分离器组件300包括包含渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218的中心芯体元件，各个排出导管限定了内部通道119。分离器组件300包括薄膜叠层组件120(图2)，薄膜叠层组件120包括进料载体层116、渗透物载体层110和薄膜层112，薄膜层112设置在进料载体层116和渗透物载体层110之间。中心芯体元件的渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218被薄膜叠层组件的第一部分231(图2a)隔开。薄膜叠层组件的第二部分232(图2a)形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件。图3清楚地显示了进料载体层116不与渗透物排出导管118或渗透物载体层110接触，而且渗透物载体层110不与浓缩物排出导管218或进料载体层116接触。薄膜叠层组件120的端部由密封部分316固定。密封部分316是将最外部的渗透物载体层密封到两个相邻的薄膜层112上的密封剂(典型地是可固化的胶水)的横向线，所述横向线沿着分离器组件300的长度延伸。典型地，将密封剂施用到薄膜层112的钝化表面上，当该表面与相邻的渗透物载体层接触时，密封剂会穿透和密封渗透物载体层的边缘。密封剂典型地不穿透薄膜层的活性表面，并且因此不与或者薄膜层112的活性表面(未示出)或者进料载体层116进行接触。图3中示出的分离器组件300的“第三表面”单独地由包围下面的缠绕结构的进料载体层116构成。图3中示出的分离器组件300的特征还在于将渗透物载体层110和进料载体层116的最内端分别固定到渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218上的粘合剂线325。各种各样的粘合性密封剂，例如胶水和/或双面胶带可用来使多层薄膜组件的端部固定到彼此上(密封部分316)，将渗透物载体层和进料载体层固定到渗透物排出导管和浓缩物排出导管上(横向密封剂线325)，以及在分离器组件的外表面上将端部进料载体层固定到其本身上(密封部分317)。(还参见图5c，其中施用到薄膜层的钝化表面上的边缘密封剂526在渗透物载体层-薄膜层交接部处密封分离器组件)。可通过用间隙密封剂填充间隙来消除存在于分离器组件内的任何间隙。间隙密封剂包括可固化的密封剂、粘合性密封剂等等。
参照图4，图4a描绘了根据本发明的一个实施例的螺旋流反渗透设备400的侧视图。螺旋流反渗透设备400包括通过联接部件436固定在可加压壳体405内的分离器组件300。可加压壳体405包括构造成以便将进料溶液提供至分离器组件300的外表面427的进料入口410。可加压壳体405进一步包括联接到分离器组件300的渗透物排出导管118(未显示)上的渗透物排出出口438和联接到分离器组件300的浓缩物排出导管218(未显示)上的浓缩物排出出口428。中心芯体元件440的端部插入联接部件436中，以将渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218分别连接到渗透物排出出口438和浓缩物排出出口428上。方向箭头422指示了进料溶液(未显示)与分离器组件的外表面427的接触的方向。方向箭头429和439指示了浓缩物和渗透物分别通过浓缩物排出出口428和渗透物排出出口438的流向。图4a进一步示出了防止进料溶液通过外表面427之外的表面被引入分离器组件中的密封的第一表面420和密封的第二表面425。图4b示出了存在于图4a中所描绘的分离器组件300中的中心芯体元件440。中心芯体元件包括渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218，该渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218各自分别在端部445和444处被阻塞。离开渗透物排出导管118的渗透物沿方向449流动，而离开浓缩物排出导管218的浓缩物沿方向448流动。在图4b中显示的渗透物排出导管和浓缩物排出导管内，认为流是单向的。在图4b中显示的实施例中，中心芯体元件是由于存在间隔件元件446而被修改的一对可分开的半圆柱体118和218。在图4b中示出的实施例中，渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218中的各个为相同的。渗透物排出导管118包括间隔件元件446和与通道119(未显示)连通的开口113(未显示)。渗透物排出导管118在端部445处被阻塞。浓缩物排出导管218包括间隔件元件446和与通道119连通的开口113。浓缩物排出导管218在端部444处被阻塞。间隔件元件446限定了容纳薄膜叠层组件120的第一部分(见图2a)的腔体450。
参照图5，该图描绘了根据本发明的一个实施例的、用于制造图3中显示的分离器组件300的方法500。在第一个方法步骤501中，通过这样的方式形成第一中间组件：提供浓缩物排出导管218，并且沿着在浓缩物排出导管的长度上延伸的线325施用胶水珠(未示出)，之后将进料载体层116布置成沿着线325与未固化的胶水接触，并且进行固化，以提供所显示的第一中间组件。
称为“浓缩物排出导管的长度”的浓缩物排出导管部分对应于进料载体层的宽度且对应于浓缩物排出导管的适于与进料载体层接触的那部分。如根据这个实例和本公开的其它部分显而易见的那样，浓缩物排出导管的长度典型地大于浓缩物排出导管的适于与进料载体层接触的那部分的长度。而且典型地，浓缩物排出导管比本发明提供的分离器组件中设置在其周围的多层薄膜组件更长。例如通过设有开口，例如在图4b中显示为元件113的那些，浓缩物排出导管的适于与进料载体层接触的那部分是多孔的。在本发明的典型的实施例中，浓缩物排出导管的不适于与进料载体层接触的那部分不是多孔的。
在第二个方法步骤502中，通过这样的方式形成第二中间组件：提供渗透物排出导管118，并且沿着在该渗透物排出导管的长度上延伸的线325施用胶水珠(未示出)，以及之后将渗透物载体层110布置成沿着线325与未固化的胶水接触，并且进行固化，以提供所显示的第二中间组件。
称为“渗透物排出导管的长度”的渗透物排出导管部分对应于渗透物载体层的宽度且对应于渗透物排出导管的适于与渗透物载体层接触的那部分。如根据这个实例和本公开的其它部分显而易见的那样，渗透物排出导管的长度典型地大于渗透物排出导管的适于与渗透物载体层接触的那部分的长度。而且典型地，渗透物排出导管比本发明提供的分离器组件中设置在其周围的多层薄膜组件更长。例如通过设有开口，例如在图4b中显示为元件113的那些，渗透物排出导管的适于与渗透物载体层接触的那部分是多孔的。在本发明的典型的实施例中，渗透物排出导管的不适于与渗透物载体层接触的那部分不是多孔的。
在第三个方法步骤503中，制备了第三中间组件。具有活性表面(未示出)和钝化表面(未示出)的薄膜层112放置成与方法步骤501的第一中间组件接触，使得薄膜层112的活性表面(未示出)与进料载体层116接触。薄膜层112定位成使其被浓缩物排出导管218平分，但不与浓缩物排出导管218接触。
在第四个方法步骤504中，形成了第四中间组件。如方法步骤502中所描绘的第二中间组件连结到方法步骤503中所描绘的第三中间组件上。方法步骤504中所描绘的第四中间组件特有薄膜叠层组件120，薄膜叠层组件120包括设置在进料载体层116和渗透物载体层110之间的薄膜层112。方法步骤504中显示的第四中间组件显示了薄膜叠层组件120的设置在包括渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218的中心芯体元件内的第一部分，以及薄膜叠层组件120的设置在中心芯体元件的外部的第二部分。
在第五个方法步骤505(图5b)中，边缘密封剂526沿着薄膜层112的钝化表面的各个边缘以纵向线的方式施用，以提供第五中间组件。边缘密封剂沿着相邻的渗透物载体层的边缘的整个长度渗入相邻的渗透物载体层。本领域技术人员将理解，方法步骤505(图5b)中呈现的第五中间组件不表示中点截面视图，而是相反，从分离器组件的开始的第一表面或第二表面观察到的视图。
在第六个方法步骤506中，第五中间组件的自由部分(也称为薄膜叠层组件的“第二部分”)在边缘密封剂526固化之前缠绕在中心芯体元件的周围。在边缘密封剂处于未固化状态以允许薄膜叠层组件的层的表面在缠绕过程期间有一些运动自由时，执行将薄膜叠层组件的第二部分缠绕在中心芯体元件的周围。在一个实施例中，作为缠绕步骤的一部分来施用边缘密封剂526。方法步骤506中显示的结构(第六中间组件)描绘了使中心芯体元件旋转过大约180度之后的方法步骤505中显示的结构。可通过这样的方式来完成分离器组件300的制备：使中心芯体元件沿方向222旋转，从而将薄膜叠层组件的第二部分缠绕在中心芯体元件的周围以形成缠绕结构，以及然后固定薄膜叠层组件的端部。进料载体层的长度足够长，使得其包围下面的缠绕结构且包括分离器组件的整个外表面(第三表面)。分离器组件的第一表面和第二表面被密封，以便防止进料溶液与进料载体层进行边缘接触。可通过各种手段-例如可固化粘合剂、可固化胶水、双面胶带等等-固定存在于缠绕结构中的薄膜叠层组件的端部。薄膜叠层组件的缠绕的第二部分在此实施例中被称为多层薄膜组件。认为此多层薄膜组件设置在包括渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218的中心芯体元件的周围。边缘密封剂526的固化有效地在分离器组件的第一表面和第二表面两者处密封渗透物载体层110和薄膜层112的边缘，并且除了借助于进料载体层116之外，阻止流体从进料表面传输出来。
参照图5c，结构507呈现了在本发明的分离器组件的制备期间设置在中心芯体元件440内的薄膜叠层组件120的透视图。结构507对应于方法步骤505中显示的第五中间组件。显示了可固化的边缘密封剂526沿着薄膜层112的钝化表面上的各个纵向边缘和横向边缘(存在总共六个这样的边缘)而设置且与渗透物载体层110接触。中心芯体元件440沿方向222旋转，以提供缠绕结构。
参照图6，该图描绘了根据本发明的一个实施例的分离器组件300的中点处的截面图。分离器组件300包括两个渗透物载体层110、两个薄膜层112，以及沿径向设置在包括两个渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218的中心芯体元件的周围的两个进料载体层116。渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218彼此不接触。分离器组件300的外表面由完全包围下面的缠绕结构的进料载体层116组成。进料载体层116的端部由额外的密封部分(未显示)固定。可通过提供如622中显示的那样(图6)设置在包括两个渗透物排出导管118和一个浓缩物排出导管218的中心芯体元件440内的两个薄膜叠层组件120来制备分离器组件300。两个薄膜叠层组件120然后沿方向222缠绕在中心芯体元件的周围，以提供沿径向设置在中心芯体元件440的周围的多层薄膜组件。通过施用密封部分316和例如通过胶粘来固定进料载体层116的端部来完成分离器组件300的制备。密封部分316防止进料溶液与渗透物载体层直接接触。可通过例如这样的方式来密封图6中描绘的分离器组件300的第一表面和第二表面(未显示)：掩盖浓缩物排出导管218和渗透物排出导管118的端部，并且将缠绕组件的端部浸入环氧密封剂中，然后进行固化。渗透物排出导管和浓缩物排出导管的端部未被掩盖，以提供完整的分离器组件300。
参照图7，图7d描绘了可用于本发明的各种实施例中的中心芯体元件440。中心芯体元件440包括两个渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218。在由图7所呈现的实例中，中心芯体元件440可用来制备图6中以在中点处的截面图显示的分离器组件300。存在于中心芯体元件440中的各个渗透物排出导管118在图7a中显示为包括渗透物排出通道119(在图7a中不可见但在图7b中示出)、与渗透物排出通道119连通的开口113(未显示)、间隔件元件446和适于固定O形环的凹槽716的经修改的半圆柱体。通道119延伸渗透物排出导管118的长度，在此实例中，渗透物排出导管118在一个端部处开口且在端部445处封闭。两个渗透物排出导管118连结而形成其中开口113可见的局部结构710(图7b)。开口113允许渗透物从渗透物载体层流入渗透物排出通道119中。局部结构710进一步限定了容纳浓缩物排出导管218和两个薄膜叠层组件120(如图6中显示的那样构造(结构622))两者的腔体450。浓缩物排出导管218(图7c)包括在端部444处封闭的浓缩物排出通道119。如提到的那样，浓缩物排出导管218在端部444处封闭，并且通过浓缩物排出导管的排出通道119的流限于方向734(见图7c和7d)。参照分离器组件300的截面图(图6)，该图显示了渗透物排出导管118不与浓缩物排出导管218接触，并且进料载体层116不与渗透物载体层110或渗透物排出导管118接触，而且进料载体层形成分离器组件300的外表面。
参照图8，该图描绘了根据本发明的一个实施例的分离器组件300。在中点处的截面图中显示的分离器组件300包括沿径向设置在包括两个渗透物排出导管118和两个浓缩物排出导管218的中心芯体元件440的周围的两个渗透物载体层110、两个薄膜层112以及单个进料载体层116。密封部分316防止进料溶液与渗透物载体层110直接接触，并且密封部分317固定进料载体层116的外端。渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218彼此不接触。可如830(图8)中显示的那样通过将单个进料载体层116、两个渗透物载体层110和两个薄膜层112设置在包括两个渗透物排出导管118和两个浓缩物排出导管218的中心芯体元件440内来制备分离器组件300。如图8(830)中所示，两个渗透物载体层110中的各个构造成以便与两个渗透物排出导管118其中之一接触，而且另外，设置在中心芯体元件内的渗透物载体层的部分的长度是中心芯体元件440的直径的大约一半。薄膜层112设置在中心芯体元件440内，如830中所示。薄膜层112中的约90度弯曲对应于约270度的优角。进料载体层116平分中心芯体元件440，而且进料载体层116是渗透物载体层、薄膜层和渗透物载体层之中唯一这么做的层。层沿方向222缠绕在中心芯体元件440的周围，以提供沿径向设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件。通过这样的方式来完成分离器组件300的制备：施用密封部分316，并且用密封部分317固定进料载体层116的端部-例如通过将进料载体层的端部胶粘到其本身上。缠绕组件的端部被密封，以便防止进料溶液与分离器组件的第一表面或第二表面进行边缘接触。
参照图9，该图描绘了根据本发明的一个实施例使用的可加压壳体405，其用于制造螺旋流反渗透设备，例如图4a中显示的螺旋流反渗透设备400。参照图9，可加压壳体405包括可脱开的第一部分901和可脱开的第二部分902。可借助于用于将901固定到902上的螺纹903以及与螺纹903互补的螺纹904来连结第一部分901和第二部分902。将可加压壳体的可脱开的第一部分固定到该可加压壳体的可脱开的第二部分上的其它手段包括使用搭扣在一起的元件、胶粘、捆扎、夹持以及类似的手段。联接部件436将分离器组件300固定在可加压壳体405内，并且限定了中心芯体元件440的端部插入其中的腔体936。
参照图10，图10a描绘了根据本发明的一个实施例使用的中心芯体元件440的三维视图。中心芯体元件440包括浓缩物排出导管218和渗透物排出导管118，该浓缩物排出导管218和渗透物排出导管118各自分别在端部444和445处被阻塞。因此，在包括中心芯体元件440的分离器组件的运行期间，通过浓缩物排出导管218的流是沿方向448单向的，而通过渗透物排出导管118的流是沿方向449单向的。渗透物排出导管和浓缩物排出导管中的各个限定了通道119和开口113。在一个端部处，中心芯体元件440包括适于固定O形环的凹槽716。构件渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218各自包括间隔件元件446和447，间隔件元件446和447限定了可容纳薄膜叠层组件的第一部分的腔体450。
仍然参照图10，图10b描绘了本发明的中心芯体元件440的三维立体视图。如在图10a中，渗透物排出导管在端部445处被阻塞，并且浓缩物排出导管在端部444处被阻塞。
仍然参照图10，图10c描绘了图10b中显示的本发明的中心芯体元件440的一部分的放大三维立体视图。
参照图11，该图描绘了根据本发明的中心芯体元件440的一个备选实施例。图11中示出的中心芯体元件440包括渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218，该渗透物排出导管118和浓缩物排出导管218各自在两端处开口。各个排出导管限定通道119、与通道连通的开口113、限定腔体450的间隔件元件446和447，以及适于固定O形环的凹槽716。在包括中心芯体元件440的分离器组件的运行期间，通过排出导管的流是双向的。流向箭头448和449分别示出了在包括图11中示出的中心芯体元件440的分离器组件的运行期间的浓缩物和渗透物的流向。
在一个实施例中，本发明提供了一种盐分离器组件，其包括包含至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个脱盐薄膜层的薄膜叠层组件，脱盐薄膜层设置在进料载体层和渗透物载体层之间。该盐分离器组件进一步包括中心芯体元件，中心芯体元件包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管，其中，浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分隔开。薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件。进料载体层与浓缩物排出导管接触而不与渗透物排出导管接触。渗透物载体层与渗透物排出导管接触而不与浓缩物排出导管接触。渗透物载体层不形成盐分离器组件的外表面。
在一个实施例中，盐分离器组件包括沿径向设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件。在另一个实施例中，脱盐薄膜层包括功能化表面和未功能化表面。在一个实施例中，盐分离器组件包括多个浓缩物排出导管。在另一个实施例中，盐分离器组件包括多个渗透物排出导管。在又一个实施例中，盐分离器组件包括多个进料载体层，而且在一个备选实施例中，盐分离器组件包括多个渗透物载体层。盐分离器组件可包括多个脱盐薄膜层。
在又一个实施例中，本发明提供了一种包括(a)可加压壳体和(b)分离器组件的螺旋流反渗透薄膜设备。分离器组件包括包含至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个薄膜层的薄膜叠层组件，薄膜层设置在进料载体层和渗透物载体层之间。该分离器组件还包括包含至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管的中心芯体元件。薄膜叠层组件的第一部分构造成使得其隔开渗透物排出导管和浓缩物排出导管。薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件。进料载体层与浓缩物排出导管接触而不与渗透物排出导管接触。渗透物载体层与渗透物排出导管接触而不与浓缩物排出导管接触。此外，渗透物载体层不形成分离器组件的外表面。可加压壳体包括构造成以便将进料溶液提供至分离器组件的外表面的至少一个进料入口。该可加压壳体包括联接到渗透物排出导管上的至少一个渗透物排出出口，以及联接到浓缩物排出导管上的至少一个浓缩物排出出口。可加压壳体可由本领域普通技术人员已知的适当的材料或多种材料制成。例如，可加压壳体可由聚合物有机材料、不锈钢、铝、玻璃或它们的组合制成。进料入口连接到可加压壳体上，以使得能够将进料输入到分离器组件。在一个实施例中，可加压壳体包含热塑性ABS。在一个备选实施例中，可加压壳体包含聚碳酸酯。
在一个实施例中，本发明提供了一种包括(a)可加压壳体和(b)本发明提供的分离器组件的螺旋流反渗透薄膜设备，其中，多层薄膜组件沿径向设置在中心芯体元件的周围。在一个备选实施例中，本发明提供了一种包括(a)可加压壳体和(b)多个本发明提供的分离器组件的螺旋流反渗透薄膜设备。
在另外的又一个实施例中，提供了一种用于制造分离器组件的方法，该方法包括：提供包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管的中心芯体元件；将包括至少一个渗透物载体层、至少一个进料载体层和至少一个薄膜层的薄膜叠层组件的第一部分设置在中心芯体元件内，使得浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分分开；以及沿径向将薄膜叠层组件的第二部分设置在中心芯体元件的周围，并且密封所产生的缠绕组件，以提供分离器组件，其中，浓缩物排出导管不与渗透物排出导管接触，并且其中，进料载体层与浓缩物排出导管接触且不与渗透物排出导管接触，并且其中，渗透物载体层与渗透物排出导管接触且不与浓缩物排出导管接触，并且其中，渗透物载体层不形成分离器组件的外表面。
在本实例中，表述“沿径向将薄膜叠层组件的第二部分设置在中心芯体元件的周围，并且密封所产生的缠绕组件，以提供分离器组件”指的是这样的动作：将薄膜叠层组件的第二部分缠绕在中心芯体元件的周围，将密封部分施用到薄膜叠层组件的端部上，例如图3的密封部分316和317，以及密封缠绕结构的端部(例如圆柱形分离器组件的第一表面和第二表面)-例如通过将缠绕结构的端部浸入环氧密封剂中，之后进行固化。
在各种实施例中，可使用本文论述的和图2-11中的程序和概念来制造分离器组件。本文公开的方法提供了这样的分离器组件：其中避免了对薄膜层进行折叠，同时提供了进料溶液和渗透物的朝向设置在分离器组件的多层薄膜组件内的浓缩物排出导管和渗透物排出导管的螺旋流。其它优点，例如相对于传统的分离器组件减少了对密封部分的依赖性，促进了本文公开的本发明的各种实施例的价值。本领域普通技术人员将理解，本发明提供了可在不导致进料溶液沿着多层薄膜组件的轴线(沿通过该组件的横向流方向)流动的情况下运行的新颖的分离器组件。可通过将进料溶液引导到分离器组件的整个外表面、从而最小化分离器组件沿其轴线伸缩的倾向来运行本发明提供的分离器组件。
本发明提供的分离器组件尤其可用于从进料溶液中分离出一种或多种溶质。在一个实施例中，本发明提供的分离器组件用来从海水中分离出盐。在一个备选实施例中，本发明提供的分离器组件用来从含盐分的水中分离出盐和有机污染物的混合物。可有利地分离成渗透物和浓缩物的各种进料溶液包括海水、含盐分的水、原料乳、食品加工液、冷却塔流出物、城市水处理厂流出物和城市水源，例如河水、蓄水池水等。
前述实例仅是说明性的，其用来示出本发明的仅一些特征。所附权利要求书意图如构想到的那样宽泛地要求保护本发明，而且本文呈现的实例示出了选自多种的所有可行实施例的实施例。因此，申请人的意图是所附权利要求书不是由用来示出本发明的特征的所选实例限制的。如权利要求书中所用，词语“包括”及其语法变型在逻辑上还界定(subtend)和包括了范围变化和不同的短语，诸如(例如但不限于此)“基本包含”和“包含”。在必要的地方，已经提供了范围，那些范围包括它们之间的所有子范围。预期在这些范围中的变化将由具有本领域中的普通技术的实践者想到，并且在还未贡献给公众时，那些变化在可能时应当被理解为由所附权利要求书所覆盖。还预期到，科学和技术的进步将使得由于语言的不精确性的原因而在现在未构想到的等效物和替代物可行，并且这些变化在可能时也应当被理解为由所附权利要求书所覆盖。

Claims (25)

1.一种分离器组件，包括：
薄膜叠层组件，其包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个薄膜层，所述薄膜层设置在所述进料载体层和所述渗透物载体层之间；以及
中心芯体元件，其包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管；
其中，所述浓缩物排出导管和所述渗透物排出导管被所述薄膜叠层组件的第一部分隔开，且其中，所述浓缩物排出导管和所述渗透物排出导管分别包括一个或多个间隔件元件，所述间隔件元件用来在所述中心芯体元件内产生腔体，所述薄膜叠层组件的所述第一部分设置在所述腔体中；以及
其中，所述薄膜叠层组件的第二部分形成设置在所述中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及
其中，所述进料载体层与所述浓缩物排出导管接触，而不与所述渗透物排出导管接触；以及
其中，所述渗透物载体层与所述渗透物排出导管接触，而不与所述浓缩物排出导管接触；以及
其中，所述渗透物载体层不形成所述分离器组件的外表面。
2.根据权利要求1所述的分离器组件，其特征在于，所述多层薄膜组件沿径向设置在所述中心芯体元件的周围。
3.根据权利要求1所述的分离器组件，其特征在于，所述分离器组件是盐分离器组件。
4.根据权利要求1所述的分离器组件，其特征在于，所述薄膜层包括功能化表面和未功能化表面。
5.根据权利要求1所述的分离器组件，其特征在于，所述分离器组件包括多个浓缩物排出导管。
6.根据权利要求1所述的分离器组件，其特征在于，所述分离器组件包括多个渗透物排出导管。
7.根据权利要求1所述的分离器组件，其特征在于，所述分离器组件包括多个进料载体层。
8.根据权利要求1所述的分离器组件，其特征在于，所述分离器组件包括多个渗透物载体层。
9.根据权利要求1所述的分离器组件，其特征在于，所述分离器组件包括多个薄膜层。
10.一种盐分离器组件，包括：
薄膜叠层组件，其包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个脱盐薄膜层，所述脱盐薄膜层设置在所述进料载体层和所述渗透物载体层之间；以及
中心芯体元件，其包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管；
其中，所述浓缩物排出导管和所述渗透物排出导管被所述薄膜叠层组件的第一部分隔开，且其中，所述浓缩物排出导管和所述渗透物排出导管分别包括一个或多个间隔件元件，所述间隔件元件用来在所述中心芯体元件内产生腔体，所述薄膜叠层组件的所述第一部分设置在所述腔体中；以及
其中，所述薄膜叠层组件的第二部分形成设置在所述中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及
其中，所述进料载体层与所述浓缩物排出导管接触，而不与所述渗透物排出导管接触；以及
其中，所述渗透物载体层与所述渗透物排出导管接触，而不与所述浓缩物排出导管接触；以及
其中，所述渗透物载体层不形成所述盐分离器组件的外表面。
11.根据权利要求10所述的盐分离器组件，其特征在于，所述多层薄膜组件沿径向设置在所述中心芯体元件的周围。
12.根据权利要求10所述的盐分离器组件，其特征在于，所述脱盐薄膜层包括功能化表面和未功能化表面。
13.根据权利要求10所述的盐分离器组件，其特征在于，所述盐分离器组件包括多个浓缩物排出导管。
14.根据权利要求10所述的盐分离器组件，其特征在于，所述盐分离器组件包括多个渗透物排出导管。
15.根据权利要求10所述的盐分离器组件，其特征在于，所述盐分离器组件包括多个进料载体层。
16.根据权利要求10所述的盐分离器组件，其特征在于，所述盐分离器组件包括多个渗透物载体层。
17.根据权利要求10所述的盐分离器组件，其特征在于，所述盐分离器组件包括多个脱盐薄膜层。
18.一种螺旋流反渗透设备，包括：
(a)可加压壳体；以及
(b)分离器组件；
所述分离器组件包括：薄膜叠层组件，其包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个薄膜层，所述薄膜层设置在所述进料载体层和所述渗透物载体层之间；以及
中心芯体元件，其包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管；
其中，所述浓缩物排出导管和所述渗透物排出导管被所述薄膜叠层组件的第一部分隔开，且其中，所述浓缩物排出导管和所述渗透物排出导管分别包括一个或多个间隔件元件，所述间隔件元件用来在所述中心芯体元件内产生腔体，所述薄膜叠层组件的所述第一部分设置在所述腔体中；以及
其中，所述薄膜叠层组件的第二部分形成设置在所述中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及
其中，所述进料载体层与所述浓缩物排出导管接触，而不与所述渗透物排出导管接触；以及
其中，所述渗透物载体层与所述渗透物排出导管接触，而不与所述浓缩物排出导管接触；以及
其中，所述渗透物载体层不形成所述分离器组件的外表面；以及
其中，所述可加压壳体包括构造成以便将进料溶液提供给所述分离器组件的所述外表面的至少一个进料入口；以及
其中，所述可加压壳体包括联接到所述渗透物排出导管上的至少一个渗透物排出出口，以及联接到所述浓缩物排出导管上的至少一个浓缩物排出出口。
19.根据权利要求18所述的螺旋流反渗透设备，其特征在于，所述多层薄膜组件沿径向设置在所述中心芯体元件的周围。
20.一种制造分离器组件的方法，包括：
提供包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管的中心芯体元件；
将包括至少一个渗透物载体层、至少一个进料载体层和至少一个薄膜层的薄膜叠层组件的第一部分设置在所述中心芯体元件内，使得所述浓缩物排出导管和所述渗透物排出导管被所述薄膜叠层组件的所述第一部分隔开，且其中，所述浓缩物排出导管和所述渗透物排出导管分别包括一个或多个间隔件元件，所述间隔件元件用来在所述中心芯体元件内产生腔体，所述薄膜叠层组件的所述第一部分设置在所述腔体中；以及
沿径向将所述薄膜叠层组件的第二部分设置在所述中心芯体元件的周围，并且密封所产生的缠绕组件，以提供分离器组件，
其中，所述浓缩物排出导管不与所述渗透物排出导管接触，以及
其中，所述进料载体层与所述浓缩物排出导管接触，而不与所述渗透物排出导管接触，以及
其中，所述渗透物载体层与所述渗透物排出导管接触，而不与所述浓缩物排出导管接触，以及
其中，所述渗透物载体层不形成所述分离器组件的外表面。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述中心芯体元件包括多个浓缩物排出导管。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述中心芯体元件包括多个渗透物排出导管。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述分离器组件包括多个进料载体层。
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述分离器组件包括多个渗透物载体层。
25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述分离器组件包括多个薄膜层。
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