CN102806014A - 反渗透分离装置的中心元件、反渗透分离装置及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反渗透分离装置的中心元件、反渗透分离装置及制造方法。该中心元件包括外排放管和多孔内排放管。其中，所述外排放管设有一个内部空间和一个轴向缺口，该缺口始于所述外排放管的第一端并向所述外排放管的第二端延伸。所述多孔内排放管包括第一部分和第二部分，其中第一部分可放置于所述外排放管的内部空间，第二部分可抵靠于所述外排放管的第二端并将该第二端密封住。所述外排放管可用来将一个渗透膜组件的第一部分收容于其内部空间，并将该渗透膜组件的第二部分置于其外表面上形成多层膜组件。所述缺口可用来收容所述渗透膜组件的第一部分和第二部分之间的连接部分。所述多孔内排放管的第一部分可置于所述渗透膜组件的第一部分内。
Description
技术领域
本发明一般涉及分离装置的中心元件，在部分实施例中，本发明具体涉及螺旋流分离装置的中心元件。本发明还涉及用所述中心元件制造分离装置的方法。
背景技术
传统的分离装置一般包括多孔排放管和缠绕在多孔排放管上的折叠式多层膜组件。所述折叠式多层膜组件包括具有活性面和惰性面的渗透膜层、与该渗透膜层的活性面接触的溶液输送层、以及与该渗透膜层的惰性面和多孔排放管接触的渗透液输送层，所述各层以一定方式折叠，以防止溶液输送层与渗透液输送层或多孔排放管接触。操作时，含溶质的溶液进入所述折叠式多层膜组件的溶液输送层，溶液在沿溶液输送层流动的过程中与渗透膜层的活性面接触，其中的一部分以渗透液的形式渗透至渗透液输送层并沿渗透液输送层进入到多孔排放管内，剩余溶液继续沿溶液输送层流动，将其中过量的溶质带出所述折叠式多层膜组件，防止其在渗透膜层的活性面聚集。
在折叠式多层膜组件的形成过程中，可将渗透膜层折叠后将溶液输送层夹在其中，使溶液输送层的两面都与渗透膜层的活性面接触，而渗透膜层的惰性面与一个或多个渗透液输送层接触，从而形成一个渗透膜组件，该渗透膜组件中折叠的渗透膜层置于溶液输送层和一个或多个渗透液输送层之间。多个这样的渗透膜组件与一个共同的渗透液输送层接触，并被缠绕在一个与该共同的渗透液输送层接触的多孔排放管上便形成所述包括多孔排放管和缠绕在多孔排放管上的折叠式多层膜组件的分离装置。所述渗透膜组件的边缘以一定方式密封以防止溶液与渗透液输送层直接接触。所述包括折叠式多层膜组件的分离装置的一个严重的缺陷就是折叠可能导致渗透膜失效，从而导致溶液失控并与渗透液输送层接触。
因此，有必要进一步改进分离装置的设计和制造，尤其是在对分离装置的效率和成本有更高要求的生活用水净化领域，需要开发更加可靠的分离装置。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种用于反渗透分离装置的中心元件，该中心元件包括外排放管和多孔内排放管。其中，所述外排放管设有一个内部空间和一个缺口，该缺口始于所述外排放管的第一端并向所述外排放管的第二端延伸。所述多孔内排放管包括第一部分和第二部分，其中第一部分可放置于所述外排放管的内部空间，第二部分可抵靠于所述外排放管的第二端并将该第二端密封住。所述外排放管可用来将一个渗透膜组件的第一部分收容于其内部空间，并将该渗透膜组件的第二部分置于其外表面上形成多层膜组件。所述缺口可用来收容所述渗透膜组件的第一部分和第二部分之间的连接部分。所述多孔内排放管的第一部分可置于所述渗透膜组件的第一部分内。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1显示了制造一个传统分离装置所需的元部件及制造该分离装置的方法。
图2A和2B显示了本发明一个实施例的中心元件的外排放管。
图3A和3B显示了本发明一个实施例的中心元件的多孔内排放管。
图4A至4E显示了用本发明实施例所提供的一个中心元件制造分离装置的方法和过程。
图5显示了一种包括一个本发明实施例所提供的中心元件的分离装置。
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下内容中将不对习知的结构或功能进行详细的描述。
如前所述，本发明提供了一种用于反渗透分离装置的中心元件，该中心元件包括外排放管和多孔内排放管，其中，所述外排放管设有一个内部空间和一个缺口，该缺口始于所述外排放管的第一端并向所述外排放管的第二端延伸，所述多孔内排放管包括第一部分和第二部分，其中第一部分可放置于所述外排放管的内部空间，第二部分可抵靠于所述外排放管的第二端并将该第二端密封住。所述外排放管可用来将一个渗透膜组件的第一部分收容于其内部空间，并将该渗透膜组件的第二部分置于其外表面上形成多层膜组件。所述缺口可用来收容所述渗透膜组件的第一部分和第二部分之间的连接部分。所述多孔内排放管的第一部分可置于所述渗透膜组件的第一部分内。
所述用于分离装置的中心元件的排放管是指渗透液或浓缩液的排放管，其设有排放通道，用来收集渗透液或浓缩液，并可让渗透液或浓缩液从其中流出中心元件。无论是外排放管或多孔内排放管，都可以用作渗透液排放管或浓缩液排放管，取决于该排放管所接触的是渗透膜组件中的哪一层或哪些层。如果某一层中的流体可以无需通过渗透膜层就直接进入排放管，就表明该层是与该排放管“接触”的。渗透液排放管以一定方式与渗透液输送层表面接触(或者在某些实施例中是与渗透膜层表面接触)，以使渗透液可从渗透液输送层流入渗透液排放管。浓缩液排放管以一定方式与溶液输送层表面接触，以使浓缩液可从溶液输送层流入浓缩液排放管。从渗透液输送层流入某一排放管的流体在本文中可称为渗透液，而该排放管则称为渗透液排放管。从溶液输送层流入某一排放管的流体在本文中可称为浓缩液(或简称为“浓水”)，而该排放管则称为浓缩液排放管。
排放管一般为延伸于整个分离装置长度的管子，但当然本文所述的排放管也可包括其它形式。所述管子可以是沿一长度方向延伸的具有任意形状横截面的结构。适合用作本发明所述的中心元件的排放管的管子包括金属管、塑料管、陶瓷管或类似的其它管。多孔排放管一般是穿孔或开槽的管子，或者虽没有穿孔或开槽，但其本身具有足够的渗透性可让与其接触的渗透液输送层或溶液输送层中的流体流入管内。在一个实施例中，所述多孔排放管可以包括一段用来与渗透液输送层或溶液输送层接触的多孔管段，和一段不必与渗透液输送层或溶液输送层接触的非多孔管段。在一个实施例中，所述外排放管和多孔内排放管中至少一个是圆形管。
本发明所提供的中心元件可通过各种不同方式制造获得，比如注射成型法、吹塑法、或其它成型方法，如吸塑注射成型、覆盖成型、气体辅助成型、或其它业界习知技术等。所述中心元件可用任何合适的材料制成，其中，综合考虑强度和制造成本，用热塑性塑料，如聚乙烯特别合适。
在本文中，“渗透膜组件”是指包括至少一个溶液输送层、至少一个渗透液输送层和至少一个渗透膜层的组件，“多层膜组件”是指缠绕在中心元件上的渗透膜组件的第二部分。图4D显示了渗透膜组件的第一和第二部分(508和510)。在图4E所示的实施例中，多层膜组件包括缠绕在中心元件的外排放管上的渗透膜组件第二部分510，其是由一个溶液输送层506、一个渗透液输送层502和两个渗透膜层504(是由一个渗透膜沿中心元件折叠形成的两半)缠绕在所述包括外排放管210和多孔内排放管230的中心元件上形成的。
通过以下步骤可形成一个包括本发明所提供的中心元件的分离装置：将渗透膜组件的第一部分508(图4D)缠绕在多孔内排放管的第一部分232上；再将该缠绕有渗透膜组件第一部分的多孔内排放管第一部分从外排放管210的第一端216插入外排放管的内部空间，在该过程中渗透膜组件的第二部分510位于所述外排放管的外部，所述渗透膜组件第一和第二部分之间的连接部分进入所述外排放管上的缺口224内；然后再将所述透膜组件的第二部分510沿径向绕置于所述外排放管210的外表面形成多层膜组件。
本领域技术人员应明白所述渗透膜组件和多层膜组件之间的密切关系，渗透膜组件是多层膜组件的前身，多层膜组件是由渗透膜组件形成的。在一定情况下，可简单地认为渗透膜组件是未缠绕状态的，而多层膜组件是缠绕状态的。但需要强调的是，本文所指多层膜组件并不限于一个或多个渗透膜组件缠绕于中心元件的形式，也应包括以其它方式将渗透膜组件第二部分置于中心元件外围的情形。
渗透膜组件和多层膜组件都包括至少一个溶液输送层。适合用来制造溶液输送层的材料包括可让溶液从其中通过的软片状材料。在一些实施例中，溶液输送层设置成可让溶液从分离装置的第一表面(“溶液输入表面”)上溶液输送层与溶液接触之处开始沿分离装置的轴向流过所述溶液输送层，直至分离装置的第二表面(“浓缩液表面”)上浓缩液流出所述溶液输送层的位置。在一些实施例中，溶液输送层设置成可让溶液沿螺旋方向从中流过并进入浓缩液排放管的形式。所述溶液输送层可包括一种能促成渗透膜的与溶液输送层接触的表面处形成湍流，从而防止溶质过量堆积于渗透膜上的结构或手段。在一个实施例中，所述溶液输送层包括穿孔塑料片。在另一实施例中，所述溶液输送层包括穿孔金属片。在再一实施例中，所述溶液输送层包括多孔复合材料。在又一实施例中，所述溶液输送层包括塑性织物。在又一实施例中，所述溶液输送层包括塑性网状物。所述溶液输送层所用的材料可以和渗透液输送层所用的相同也可以不同。
在一些实施例中，在包括本发明中心元件的分离装置中，所述渗透膜组件和多层膜组件只包括一个渗透液输送层。在另一些实施例中，所述渗透膜组件和多层膜组件包括至少两个渗透液输送层。适合用作渗透液输送层的材料包括可让渗透液从其中通过的软片状材料。在各实施例中，在包括本发明中心元件的分离装置的操作过程中，渗透液输送层设置成可让渗透液沿渗透液输送层所定义的螺旋线路流向渗透液排放管的形式。在一个实施例中，所述渗透液输送层包括穿孔塑料片。在另一实施例中，所述溶液输送层包括穿孔金属片。在再一实施例中，所述溶液输送层包括多孔复合材料。在又一实施例中，所述溶液输送层包括塑性织物。在又一实施例中，所述溶液输送层包括塑性网状物。对于包括多个渗透液输送层的分离装置，各渗透液输送层可用相同的材料制成，也可用不同的材料制成，比如，可以一个渗透液输送层由塑性织物制成而另一个渗透液输送层则由自然材料如木质物制成。此外，单个渗透液输送层也可在沿渗透液在其中的流动方向上的不同位置由不同的材料制成。在一个实施例中，比如，一种包括本发明中心元件的分离装置的渗透液输送层一部分由聚乙烯制成，另一部分由聚丙烯制成。
在一些实施例中，本发明所提供的中心元件可用于只包括一个渗透膜层的分离装置。在另一些实施例中，本发明所提供的中心元件可用于包括至少两个渗透膜层的分离装置。适合用作渗透膜层的可以是业界习知的膜或材料。比如，专利号为4,277,344的美国专利描述了一种通过芳香聚胺(aromaticpolyamine)与聚酰卤化物(polyacyl halide)反应生成的半渗透膜，其用作反渗透装置的渗透膜层时，能有效阻挡钠、镁、钙的阳离子和氯、硫酸盐及碳酸盐的阴离子。又比如，专利号为4,277,344的美国专利描述了一种通过芳香聚酰卤化物(aromatic polyacyl halide)与双功能芳族胺(bifunctional aromaticamine)反应生成的一种聚合材料膜，其用作反渗透装置的渗透膜层时，能有效阻挡某些盐类，如硝酸盐。许多参考资料中描述的各种适合用作渗透膜层的膜和材料都可用作包括本发明中心元件的分离装置的渗透膜层。此外，适用于各实施例中包括本发明中心元件的分离装置的膜也可以是习知且可通过商业购买获得的。
在一个实施例中，至少一个渗透膜层包括一个功能表面和一个非功能表面。在一个实施例中，所述渗透膜层的功能表面是膜的活性面，而非功能表面是膜的惰性面。在另一个实施例中，所述渗透膜层的功能表面是膜的惰性面，而非功能表面是膜的活性面。在各实施例中，渗透膜层的活性面一般与溶液输送层接触，用来防止或阻止溶液中的一种或多种溶质通过膜进入渗透液输送层。
本文所述的“不接触”是指不直接接触。比如，对于渗透膜组件或多层膜组件中的两个层，若它们之间有一个间隔层，即使流体可以通过该间隔层在它们之间进行流通，也不认为该两个层是接触的。本文所述的“接触”是指直接接触。比如，渗透膜组件或多层膜组件中相邻的两个层可被认为相互接触的。类似地，直接接触排放管的表面的一个层，比如，直接缠绕在排放管上那个层，若该层的流体能从该层进入到排放管内，则认为该层与该排放管是接触的。进一步来讲，若渗透液输送层直接接触渗透液排放管，比如若渗透液输送层直接缠绕于渗透液排放管，其与渗透液排放管之间再没有其它间隔的层，则可认为渗透液输送层与渗透液排放管接触。又比如，若溶液输送层隔着渗透膜层与直接接触渗透液排放管的渗透液输送层接触，则认为溶液输送层不与渗透液排放管接触。溶液输送层与渗透液排放管之间一般没有接触点。
在一个实施例中，本发明所提供的中心元件可用于一种包括径向绕于该中心元件的多层膜组件的分离装置。本文所述的“径向绕于”表示所述包括至少一个溶液输送层、至少一个渗透膜层和至少一个渗透液输送层的渗透膜组件的第二部分，以可降低渗透膜层的折叠程度的方式，缠绕于所述包括外排放管和多孔内排放管的中心元件的外排放管上。
在一个实施例中，本发明所提供的中心元件可用于进行盐水分离，比如，从海水或盐水中将盐分离出来的分离装置。一般地，所述分离装置可收容于一个柱状外壳内，该外壳可让溶液(如盐水)最初只能从分离装置的一个表面接触到溶液输送层，该表面在下文中可称为“溶液输入表面”。可将分离装置安装固定于所述外壳内，并通过一个或多个密封片来防止溶液与分离装置的除溶液输入表面之外的其它表面接触。为了更好地解释这个概念，可将分离装置想象成一个柱体，该柱体有第一表面、第二表面和第三表面，其中第一和第二表面的表面积为πr2，第三表面的表面积为2πrh，其中r为分离装置所形成的柱体的半径，h为柱体的长度。所述分离装置可配套安装于柱状外壳内，以使进入该外壳的溶液只能与溶液输入表面(第一表面、第二标面和第三表面中的一个)接触，而不会在没有通过分离装置的情况下与分离装置的其它表面接触。
在一个实施例中，溶液从分离装置的第一表面上溶液输送层与溶液接触之处进入分离装置。其中渗透膜组件的靠近第一表面上的边缘以一定方式密封，以防止所述溶液在第一表面上与渗透液输送层接触。所述溶液从分离装置的第一表面进入分离装置后，沿分离装置的长度方向(轴向)在溶液输送层中流动，在流动的过程中，溶液中持续有部分液体(渗透液)穿过渗透膜层进入渗透液输送层，溶液输送层中剩余的溶液最终以浓缩液(有时也称为浓水)的形式从分离装置的第二表面流出，该第二表面有时称为“浓缩液表面”。溶液沿这种路径流过分离装置的情况可称为轴向流。在另一个实施例中，分离装置的第三表面为溶液输入表面，溶液从分离装置的第三表面进入分离装置。一般地，若溶液从第三表面进入分离装置，则溶液在溶液输送层中的流动方向和渗透液在渗透液输送层中的流动方向都是沿输送层所定义的螺旋线路向内流动，且分别流向对应的浓缩液排放管和渗透液排放管。本领域技术人员应明白，由于与溶液输送层接触的渗透膜层的阻挡作用，溶质不能随渗透液穿过渗透膜层进入渗透液输送层，因此，在溶液，比如海水，从分离装置的溶液输入表面上溶液与溶液输送层最初接触点开始沿溶液输送层流向浓缩液表面或浓缩液排放管的过程中，溶液中溶质，如盐，的浓度不断提高，因此，到达浓缩液表面或浓缩液排放管的是溶质含量高于最初的溶液的浓缩液，比如，是盐含量比最初进入溶液输入表面的海水高的盐浓缩液。
利用上述盐水分离装置的例子，还可进一步说明渗透液排放管和渗透液输送层的功能和作用。因此，仍以一个用于盐水分离的分离装置为例，盐水溶液与一个收容于可加压外壳内的柱状分离装置的溶液输入表面接触，进入溶液输送层，在溶液输送层中流动的过程中，溶液与阻盐渗透膜层接触，其中一部分包括溶液的一个或多个成分的液体通过渗透膜层到达渗透液输送层，这部分通过渗透膜层的液体就叫渗透液。所述渗透液沿渗透液输送层流动，直至其到达渗透液输送层与渗透液排放管接触的部分后，再从渗透液输送层中进入渗透液排放管内的排放空间内。由于渗透液是沿渗透液输送层定义的螺旋线路流向渗透液排放管的，其在渗透液输送层的流动可称为“螺旋流”。本领域技术人员应明白，由于阻盐渗透膜层的作用，进入渗透液输送层的渗透液与溶液成分是不同的，其盐含量相对溶液有所降低。
如上所述，对于本发明提供的中心元件，其外排放管或是内排放管都可用作渗透液排放管或浓缩液排放管，需取决于其所接触的是渗透膜组件中的哪一层或哪些层。在一个实施例中，所述外排放管和多孔内排放管都与渗透液输送层接触但不与溶液输送层接触，因而都用作渗透液排放管。溶液从分离装置的第一表面进入分离装置，沿轴向流经分离装置，最后变成浓缩液从分离装置的第二表面流出来，而渗透液沿渗透液输送层定义的螺旋线路流向所述外排放管和内排放管。在另一个实施例中，所述外排放管与溶液输送层接触，用作浓缩液排放管；所述多孔内排放管与渗透液输送层接触，用作渗透液排放管。分离装置的整个第三表面都由溶液输送层形成，溶液从该第三表面进入溶液输送层，然后沿溶液输送层所定义的螺旋线路向内流入外排放管，渗透液沿渗透液输送层所定义的螺旋线路向内流入内排放管。在又一实施例中，所述外排放管与渗透液输送层接触，用作渗透液排放管；所述多孔内排放管与溶液输送层接触，用作浓缩液排放管。分离装置的整个第三表面都由溶液输送层形成，溶液从该第三表面进入溶液输送层，然后沿溶液输送层所定义的螺旋线路流向内排放管，渗透液沿渗透液输送层所定义的螺旋线路流向外排放管。
图1显示了制造一种传统的分离装置的所需的元部件和制造该传统分离装置的方法。如图1所示，一种传统的渗透膜组件120包括一个折叠的渗透膜层112，其折叠的两半之间夹着一个溶液输送层116，使得渗透膜层112的活性的一侧(未图示)与溶液输送层接触的，其中该活性的一侧可称为渗透膜层112的“活性面”。所述折叠的渗透膜层112又夹在渗透液输送层110之间，使得所述折叠的渗透膜层112的惰性的一侧(未图示)与渗透液输送层110，其中该惰性的一侧可称为渗透膜层112的“惰性面”。一般会用粘性密封剂(未图示)将溶液输送层和渗透液输送层隔离开，以防止溶液(未图示)直接接触渗透液输送层。将多个渗透膜组件120缠绕在渗透液排放管118上，比如通过沿箭头122所指的方向转动所述渗透液排放管118便可将所述多个渗透膜组件120缠绕在传统的渗透液排放管118上，使其中各渗透膜组件120的渗透液输送层110都连接到一个与渗透液排放管118接触的公共渗透液输送层111上，再将缠绕形成的结构进行适当的密封便可获得一个传统的分离装置。其中所述传统的渗透液排放管118包括可让渗透液排放通道119与所述公共渗透液输送层111之间实现流体流通的多个孔113。当所述渗透膜组件缠绕在所述渗透液排放管118上后，所述折叠的渗透膜层112所形成的优角(大约180度的角)接近360度。
一般来讲，渗透膜层折叠程度越高，因其活性面损坏导致渗透功能丧失的可能性就越高。
如图2A至3B所示的实施例提供了一种本发明用于反渗透分离装置的中心元件，该中心元件包括一个外排放管210和一个多孔内排放管230。
如图2A和2B所示，所述外排放管210包括用来与渗透膜组件接触的第一部分222和不用与渗透膜组件接触的第二部分226。所述外排放管第一部分222从外排放管的第一端216开始向外排放管的第二端220延伸，在一个实施例中，该第一部分222始于外排放管的第一端216止于一个靠近第二端220的位置。所述外排放管第二部分226从外排放管的第二端220开始向外排放管的第一端216延伸，在一个实施例中，该第一部分226始于外排放管的第二端220止于所述外排放管第一部分222终止处。所述外排放管210设有一个内部空间212，并在所述第一端216形成有第一开口214，在所述第二端220形成有第二开口218。外排放管210还设有可让其外表面与其内部空间212之间实现流体连通的缺口224。该缺口224从外排放管的第一端216开始向外排放管的第二端220延伸，在一个实施例中所述缺口224延伸于所述所述外排放管第一部分222的整个长度方向，即，始于外排放管的第一端216止于外排放管第一部分222终止处。所述外排放管第二部分226设有一个或多个凹槽228，用来固定O形圈。所述外排放管210上凹槽228以外的其它部分可以是多孔结构也可以不是多孔结构。
如图3A和3B所示，所述多孔内排放管230包括一个可设置于外排放管210的内部空间212的第一部分232、和一个用来抵靠在外排放管210的第一端216上并将该第一端216密封住的第二部分234。所述多孔内排放管230设有一个内部排放通道235，该通道在内排放管230的轴向相对两端240和242分别形成有开口236和238。所述多孔内排放管第一部分232可用来与渗透膜组件接触，其上开设有多个可让其外表面和其内部排放通道235实现流体连通的孔244。所述多孔内排放管第二部分234可不与渗透膜组件接触，其上设有一个或多个凹槽228，用来固定O形圈。
图4A至4E显示了用所述中心元件制造反渗透分离装置的方法和过程。如图4A所示，在第一步401中，可通过将一个渗透液输送层502缠绕在所述多孔内排放管第一部分232的外表面上以形成如图4A所示的第一中间状态组件。在该第一步401中，渗透液输送层502可沿所述内排放管第一部分232缠绕一圈或几圈，以使该渗透液输送层502与该所述内排放管第一部分232接触，而之后再缠绕于该内排放管第一部分232的其它层，比如随后放置于所述第一中间状态组件上的渗透膜层，不再与该内排放管第一部分232接触。在一个实施例中，所述多孔内排放管第一部分232的整个长度上都缠绕有所述渗透液输送层502，也就是说，基本上整个所述多孔内排放管第一部分232都用来与渗透液输送层502接触。
如图4B所示，在第二步402中，可形成如图4B所示的第二中间状态组件。将一个具有活性面(未图示)和惰性面(未图示)的渗透膜层504叠放在所述第一步401中形成的第一中间状态组件上，使得渗透膜层504的惰性面(未图示)与渗透液输送层502接触。所述渗透膜层504可沿所述缠绕有渗透液输送层502的多孔内排放管第一部分232对半折叠，折叠后的两半将渗透液输送层502未缠绕的部分夹在中间。如图4B所示，由于渗透膜层504是绕内排放管第一部分232进行折叠的，折叠不会形成角度接近360度的优角。
如图4C所示，在第三步403中，可形成如图4C所示的第三中间状态组件。将一个溶液输送层506叠放在所述第二步402中形成的第二中间状态组件上，使得该溶液输送层506与所述渗透膜层504折叠后的其中一半同延，并使该溶液输送层506与渗透膜层504的活性面(未图示)接触。所述第三步403形成的第三中间状态组件中，多孔内排放管第一部分232被置于所述包括渗透液输送层502、渗透膜层504和溶液输送层506的渗透膜组件的第一部分508之内，渗透膜组件的第二部分510朝内排放管第一部分232的一侧延伸。
如图4D所示，在第四步404中，可形成如图所示的第四中间状态组件。提供一个开设有内部空间和缺口224的所述外排放管210，并将其放置于所述第三步403形成的第三中间状态组件的一定相对位置，使得内排放管第一部分232及缠绕其上的渗透膜组件第一部分508可从外排放管210的第一端216插入外排放管210的内部空间。
图4E显示了一个第五中间状态组件和一个基本组装好的分离装置500。其中所述第五中间状态组件通过以下步骤形成：将第四中间状态组件中的内排放管第一部分232及缠绕其上的渗透膜组件第一部分508从外排放管210的第一端216插入外排放管210的内部空间，直到内排放管第二部分234抵靠在外排放管210的第一端216上，在此过程中使所述渗透膜组件第二部分510延伸于外排放管210外部，而渗透膜组件的连接其第一部分232和第二部分234的中间连接部分进入外排放管210的缺口224内而形成第五中间状态组件。
沿箭头410所指的方向转动中心元件，可将所述第五中间状态组件中位于外排放管210外部的未固定的部分(也可称为渗透膜组件的第二部分)缠绕于外排放管210，缠绕完成后再将渗透膜组件的末端固定便可形成一个基本组装好的分离装置500，该分离装置500中包括本发明所提供的中心元件。所述径向绕置于外排放管210的外表面的渗透膜组件第二部分变成组装好的分离装置500的多层膜组件512，该多层膜组件512形成分离装置500的第一表面518、第二表面519和第三表面520。在一个实施例中，所述第一和第二表面518和519可用粘性密封剂密封好，以防止溶液与分离装置的第三表面之外的其它表面接触，同时也将溶液输送层和渗透液输送层隔离开以防止溶液直接接触渗透液输送层。所述外排放管第二部分226和内排放管第二部分234变成分离装置500的中心元件的轴向相对两端，分别从分离装置500的第一表面518和第二表面519上伸出。
图5显示了分离装置500在其长度方向的中间位置的一个横截面。如图5所示，所述渗透膜组件的第一部分508及被缠绕于其内的多孔内排放管第一部分232一起收容于所述外排放管210的内部空间212，渗透膜组件的第二部分510(如图4E所示)绕置于中心元件上成为分离装置的多层膜组件512，所述渗透膜组件第一部分和第二部分之间的连接部分收容于外排放管210的缺口224内。所述分离装置500的整个第三表面520由缠绕于分离装置最外层的溶液输送层506构成。所述多孔内排放管230和外排放管210处于基本同轴的位置。
渗透膜组件的末端通过密封元件514固定，所述密封元件514是一条线形的密封剂(一般为固化胶)，用来将渗透液输送层502的最外端密封粘接到其相邻两侧的渗透膜层504上，该密封线延伸于分离装置500的整个长度。一般是将密封剂涂在渗透膜层504的惰性面，当渗透膜层504的惰性面与相邻的渗透液输送层502接触时，其上的密封剂被挤出到该渗透液输送层502的末端并将该末端密封住。该密封剂不会渗透到渗透膜层504的活性面，因而不会与渗透膜层504的活性面接触，也不会与溶液输送层506接触。许多粘性密封剂，比如，胶水、双面胶，都可以用来固定渗透膜组件的末端，或是用来将渗透液输送层和溶液输送层分别固定至渗透液排放管和浓缩液排放管，或是将溶液输送层的末端固定到溶液输送层本身所构成的分离装置外表面上。
在图5中，所述分离装置500的外表面与多层膜组件的最外层之间，各排放管与多层膜组件之间还存在一些间隙516。此处应说明的是，图5中所示的间隙是进行一定夸张或放大后的效果，以便更清晰地显示或说明分离装置的结构，这些间隙的实际尺寸可能比图所显示的尺寸小，而且在部分实施例中这些间隙也可能并不存在。此外，分离装置内的所有间隙都可以用密封剂来填充以将该间隙消除，用来消除间隙的密封剂可包括固化密封剂、粘性密封剂或类似的其他密封剂。
如图5所示，渗透液输送层502与内排放管第一部分232接触而不与外排放管210接触，溶液输送层506与外排放管210接触而不与内排放管或渗透液输送层502接触，因此，在图示的实施例中，多孔内排放管230用作渗透液排放管，外排放管210用作浓缩液排放管。溶液从第三表面520进入溶液输送层506，在沿溶液输送层506流动的过程中，溶液中的一部分以渗透液的形式穿过渗透膜层504进入渗透液输送层502，该渗透液沿渗透液输送层502所定义的螺旋线路流向内排放管230，并从内排放管230上的孔244中流入到内排放管内部的排放通道235中。溶液输送层506中剩余的溶液沿溶液输送层所定义的螺旋线路向内流动，在流动过程中，随着溶液中不断有渗透液渗透到渗透液输送层，溶液中的溶质含量越来越高，最后变成浓缩液进入外排放管210内位于该外排放管210和多孔内排放管230之间的排放通道524中。
参见图5，并结合图2A至4E，在一个实施例中，所述多孔内排放管230在其一端240的开口236是封闭的，且组装状态时所述多孔内排放管第二部分234抵靠于外排放管210的第一端216并将该端开口214密封住，内排放管210内部的排放通道235中的渗透液从内排放管第二部分234一端的开口238中流出，外排放管210和多孔内排放管230之间的排放通道524中的浓缩液从外排放管第二部分226一端的开口218中流出，因此，渗透液和浓缩液分别从中心元件的相对两端流出该中心元件。
本领域技术人员通过阅读本申请可知，本发明的实施例提供的中心元件用于制造分离装置时具有操作简便，成本低等优势。
虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
Claims (10)
1.一种用于反渗透分离装置的中心元件，其包括：
外排放管，其设有一个内部空间和一个缺口，该缺口始于所述外排放管的第一端并向所述外排放管的第二端延伸；及
多孔内排放管，其包括可放置于所述外排放管的内部空间的第一部分和可抵靠于所述外排放管的第二端并将该第二端密封住的第二部分；
其中，所述外排放管可用来将一个渗透膜组件的第一部分收容于其内部空间，并将该渗透膜组件的第二部分置于其外表面上形成多层膜组件，所述缺口可用来收容所述渗透膜组件的第一部分和第二部分之间的连接部分，所述多孔内排放管的第一部分可置于所述渗透膜组件的第一部分内。
2.如权利要求1所述的中心元件，其中所述多孔内排放管的位于其第一部分的一端是封闭的。
3.如权利要求1所述的中心元件，其中所述多孔内排放管开设有一个内部排放通道，该内部排放通道在多孔内排放管的第二部分形成有一个排放出口，所述外排放管与所述多孔内排放管之间开设有一个环形排放通道，该环形排放通道在外排放管的第二部分形成有一个排放出口。
4.如权利要求1所述的中心元件，其中所述多孔内排放管与所述外排放管同轴安装。
5.如权利要求1所述的中心元件，其中所述多孔内排放管与所述外排放管中的至少一个是圆形管。
6.如权利要求1所述的中心元件，其中所述多孔内排放管与所述外排放管是不同形状的管。
7.如权利要求1所述的中心元件，其中所述多孔内排放管与所述外排放管是同轴的圆形管。
8.如权利要求1所述的中心元件，其中多孔内排放管的第二部分和所述外排放管的一个靠近其第二端的部分中的至少一个上开设有一个或多个用来固定O形圈的凹槽。
9.一种包括如权利要求1所述的中心元件的反渗透分离装置。
10.一种制造包括如权利要求1所述的中心元件的反渗透分离装置的方法，该方法包括：
将一个渗透膜组件的第一部分缠绕在所述多孔内排放管的第一部分上；
将所述多孔内排放管的第一部分及其上缠绕的渗透膜组件第一部分从所述外排放管的第一端插入所述外排放管的内部空间，同时使所述渗透膜组件的第二部分延伸于所述外排放管的外部，所述渗透膜组件的第一部分和第二部分之间的连接部分进入所述外排放管的缺口内；及
将所述渗透膜组件的第二部分径向绕置于所述外排放管的外表面形成一个多层膜组件。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121205 |