CN103007600A

CN103007600A - 陶瓷膜过滤装置、动态助滤过滤装置及其使用方法

Info

Publication number: CN103007600A
Application number: CN2012105311690A
Authority: CN
Inventors: 阿布都瓦依提·玉苏甫; 遆晓楠; 王建华
Original assignee: Xinjiang Agricultural University
Current assignee: Xinjiang Agricultural University
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明涉及油水乳浊液过滤装置技术领域，是一种陶瓷膜过滤装置、动态助滤过滤装置及其使用方法，其包括过滤器腔体、陶瓷过滤膜、旋转轴和旋转圆板；过滤器腔体的上端固定安装有顶盖，过滤器腔体内部固定安装有陶瓷过滤膜，陶瓷过滤膜将过滤器腔体内部分隔成上腔室和下腔室，对应上腔室的顶盖上有过滤液出口，过滤器腔体的底部有安装孔。本发明通过高速旋转的旋转圆板使液体带有剪切力，能够将在过滤操作中形成滤饼不断被扫流，使陶瓷过滤膜表面始终处于暴露状态，保证陶瓷过滤膜表面只形成很薄的滤饼层，省去了对陶瓷过滤膜的洗涤操作，节约了工作时间，并且过滤操作连续稳定、过滤量大，单位时间过滤量所需能耗小，因此极大提高了工作效率。

Description

陶瓷膜过滤装置、动态助滤过滤装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及油水乳浊液过滤装置技术领域，是一种陶瓷膜过滤装置、动态助滤过滤装置及其使用方法，该装置及方法特别适用于油水乳浊液、饮料与药剂浓缩等精密分离方面。

背景技术

通常在O/W油水乳浊液的精密膜过滤操作中，随着过滤操作的进行，陶瓷过滤膜表面上不断有油滴形成和积累，不断积累的油滴增多增厚形成滤饼层，使得过滤膜阻力增大，过滤速度减少。通常为了减少过滤阻力，获得一定的过滤速度，需要对陶瓷过滤膜采取频繁的洗涤；但是由于乳浊液形成的滤饼粘性大，附着力较强，也很难去除膜表面的滤饼；因此在乳浊液的精密分离中，无法维持连续、稳定的膜过滤操作。

发明内容

本发明提供了一种陶瓷膜过滤装置、动态助滤过滤装置及其使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决乳浊液分离过程中无法维持连续、稳定的膜过滤操作的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种陶瓷膜过滤装置，包括过滤器腔体、陶瓷过滤膜、旋转轴和旋转圆板；过滤器腔体的上端固定安装有顶盖，过滤器腔体内部固定安装有陶瓷过滤膜，陶瓷过滤膜将过滤器腔体内部分隔成上腔室和下腔室，对应上腔室的顶盖上有过滤液出口，过滤器腔体的底部有安装孔，安装孔内固定安装有轴承，轴承内圈密封安装有旋转轴，旋转轴的上端位于下腔室中，旋转轴上端固定安装有旋转圆板，陶瓷过滤膜下方与旋转圆板上方之间的过滤器腔体上有浓缩液出口，旋转圆板下方的过滤器腔体上分别有残留液出口和原料进口。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述旋转轴的外端有动力装置，动力装置的动力输出轴与旋转轴固定安装在一起。

上述动力装置可为马达。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用上述陶瓷膜过滤装置的动态助滤过滤装置，包括原料罐、储罐、陶瓷膜过滤装置；原料罐的出口与原料进口之间固定安装有原料进液管线，原料进液管线上固定安装有原料供给泵，原料罐的进口与浓缩液出口之间固定安装有浓缩液输送管线，残留液出口上固定安装有残留液排放管线，过滤液出口与储罐的进口之间固定安装有过滤液输送管线，原料进口与原料供给泵之间的原料进液管线上固定安装有原料进口阀，浓缩液输送管线上固定安装有浓缩液出口阀，残留液排放管线上固定安装有残留液出口阀，过滤液输送管线上固定安装有过滤液出口阀。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述过滤器腔体外侧有计量装置，该计量装置包括电子计量秤和计算机；储罐安装在电子计量秤上，电子计量秤的信号输出端与计算机的信号输入端通过导线电连接在一起。

上述原料进口阀与原料供给泵之间的原料进液管线与原料罐的进口之间可固定安装有循环回流管线，循环回流管线上固定安装有循环回流阀，浓缩液出口与浓缩液出口阀之间的浓缩液输送管线上固定安装有浓缩液流量计。

本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种上述动态助滤过滤装置的使用方法，按下述步骤进行：第一步，关闭浓缩液出口阀和残留液出口阀，打开原料进口阀、关闭循环回流阀，将原料液通过原料供给泵输送到下腔室中，打开过滤液出口阀，带压的原料液经过陶瓷过滤膜后进入上腔室，并通过过滤液输送管线输送至储罐中；第二步，启动马达，通过马达带动旋转轴旋转，进而带动旋转圆板旋转；第三步，打开浓缩液出口阀，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第四步，过滤结束后，停止原料供给泵，打开残留液出口阀，放空过滤器腔体内的残留液。

本发明的技术方案之四是通过以下措施来实现的：一种上述动态助滤过滤装置的使用方法，按下述步骤进行：第一步，关闭浓缩液出口阀和残留液出口阀，打开原料进口阀、关闭循环回流阀，将原料液通过原料供给泵输送到下腔室中，打开过滤液出口阀，带压的原料液经过陶瓷过滤膜后进入上腔室，并通过过滤液输送管线输送至储罐中，电子计量秤对储罐中的过滤液进行计量，并将数据输送至计算机；第二步，启动马达，通过马达带动旋转轴旋转，进而带动旋转圆板旋转；第三步，打开浓缩液出口阀，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第四步，过滤结束后，停止原料供给泵，打开残留液出口阀，放空过滤器腔体内的残留液。

本发明的技术方案之五是通过以下措施来实现的：一种上述动态助滤过滤装置的使用方法，按下述步骤进行：第一步,关闭原料进口阀、浓缩液出口阀和残留液出口阀，打开循环回流阀，启动原料供给泵，先将原料罐内的液体进行自循环，对原料罐中的原料液进行充分乳化；第二步,打开原料进口阀、关闭循环回流阀，将经过乳化的原料液通过原料供给泵输送到下腔室中，启动马达，通过马达带动旋转轴旋转，进而带动旋转圆板旋转；第三步,打开过滤液出口阀，带压的原料液经过陶瓷过滤膜后进入上腔室，并通过过滤液输送管线输送至储罐中；第四步,打开浓缩液出口阀，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第五步,过滤结束后，停止原料供给泵，打开残留液出口阀，放空过滤器腔体内的残留液。

下面是对上述发明技术方案之五的进一步优化或/和改进：

上述电子计量秤对储罐中的过滤液进行计量，并将数据输送至计算机。

本发明通过高速旋转的旋转圆板使液体带有剪切力，能够将在过滤操作中形成滤饼不断被扫流，使陶瓷过滤膜表面始终处于暴露状态，保证陶瓷过滤膜表面只形成很薄的滤饼层，省去了对陶瓷过滤膜的洗涤操作，节约了工作时间，并且过滤操作连续稳定、过滤量大，单位时间过滤量所需能耗小，因此极大提高了工作效率。

附图说明

附图1为本发明中实施例2的结构示意图。

附图中的编码分别为：1为过滤器腔体，2为陶瓷过滤膜，3为上腔室，4为下腔室，5为旋转轴，6为旋转圆板，7为原料罐，8为原料进液管线，9为原料供给泵，10为浓缩液输送管线，11为残留液排放管线，12为储罐，13为过滤液输送管线，14为原料进口阀，15为浓缩液出口阀，16为残留液出口阀，17为过滤液出口阀，18为循环回流管线，19为循环回流阀，20为浓缩液流量计，21为电子计量秤，22为计算机，23为顶盖，24为动力装置。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1，如附图1所示，该陶瓷膜过滤装置包括过滤器腔体1、陶瓷过滤膜2、旋转轴5和旋转圆板6；过滤器腔体1的上端固定安装有顶盖23，过滤器腔体1内部固定安装有陶瓷过滤膜2，陶瓷过滤膜3将过滤器腔体1内部分隔成上腔室3和下腔室4，对应上腔室3的顶盖23上有过滤液出口，过滤器腔体1的底部有安装孔，安装孔内固定安装有轴承，轴承内圈密封安装有旋转轴5，旋转轴5的上端位于下腔室4中，旋转轴5上端固定安装有旋转圆板6，陶瓷过滤膜3下方与旋转圆板6上方之间的过滤器腔体1上有浓缩液出口，旋转圆板6下方的过滤器腔体1上分别有残留液出口和原料进口。

可根据实际需要，对上述陶瓷膜过滤装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，旋转轴5的外端有动力装置24，动力装置24的动力输出轴与旋转轴5固定安装在一起。

如附图1所示，动力装置24为马达。

实施例2，如附图1所示，该使用陶瓷膜过滤装置的动态助滤过滤装置包括原料罐7、储罐12、陶瓷膜过滤装置；原料罐7的出口与原料进口之间固定安装有原料进液管线8，原料进液管线8上固定安装有原料供给泵9，原料罐7的进口与浓缩液出口之间固定安装有浓缩液输送管线10，残留液出口上固定安装有残留液排放管线11，过滤液出口与储罐12的进口之间固定安装有过滤液输送管线13，原料进口与原料供给泵9之间的原料进液管线8上固定安装有原料进口阀14，浓缩液输送管线10上固定安装有浓缩液出口阀15，残留液排放管线11上固定安装有残留液出口阀16，过滤液输送管线13上固定安装有过滤液出口阀17。

可根据实际需要，对实施例2作进一步优化或/和改进：

如图1所示，过滤器腔体1外侧有计量装置，该计量装置包括电子计量秤21和计算机22；储罐12安装在电子计量秤21上，电子计量秤21的信号输出端与计算机22的信号输入端通过导线电连接在一起。

如附图1所示，原料进口阀14（可调过滤器腔体内压力）与原料供给泵9之间的原料进液管线8与原料罐7的进口之间固定安装有循环回流管线18，循环回流管线18上固定安装有循环回流阀19，浓缩液出口与浓缩液出口阀15之间的浓缩液输送管线10上固定安装有浓缩液流量计20。

实施例3，上述动态助滤过滤装置的使用方法之一按下述步骤进行：第一步: 关闭浓缩液出口阀15和残留液出口阀16，打开原料进口阀14、关闭循环回流阀19，将原料液通过原料供给泵9输送到下腔室4中，打开过滤液出口阀17，带压的原料液经过陶瓷过滤膜2后进入上腔室3，并通过过滤液输送管线13输送至储罐12中；第二步：启动马达，通过马达带动旋转轴5旋转，进而带动旋转圆板6旋转；第三步：打开浓缩液出口阀15，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第四步：过滤结束后，停止原料供给泵9，打开残留液出口阀16，放空过滤器腔体1内的残留液。

实施例4，上述动态助滤过滤装置的使用方法之二按下述步骤进行：第一步: 关闭浓缩液出口阀15和残留液出口阀16，打开原料进口阀14、关闭循环回流阀19，将原料液通过原料供给泵9输送到下腔室4中，打开过滤液出口阀17，带压的原料液经过陶瓷过滤膜2后进入上腔室3，并通过过滤液输送管线13输送至储罐12中，电子计量秤对储罐12中的过滤液进行计量，并将数据输送至计算机；第二步：启动马达，通过马达带动旋转轴5旋转，进而带动旋转圆板6旋转；第三步：打开浓缩液出口阀15，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第四步：过滤结束后，停止原料供给泵9，打开残留液出口阀16，放空过滤器腔体1内的残留液。这样，电子计量秤21对储罐12中的过滤液进行计量，并将数据输送至计算机22，通过电子计量秤21进行实时计量，可以通过计算机22方便的实时观测储罐12中过滤液的质量数据。

实施例5，上述动态助滤过滤装置的使用方法之三按下述步骤进行：第一步,关闭原料进口阀14、浓缩液出口阀15和残留液出口阀16，打开循环回流阀19，启动原料供给泵9，先将原料罐7内的液体进行自循环，对原料罐7中的原料液进行充分乳化；第二步,打开原料进口阀15、关闭循环回流阀19，将经过乳化的原料液通过原料供给泵9输送到下腔室4中，启动马达，通过马达带动旋转轴5旋转，进而带动旋转圆板6旋转；第三步,打开过滤液出口阀15，带压的原料液经过陶瓷过滤膜2后进入上腔室3，并通过过滤液输送管线13输送至储罐12中；第四步,打开浓缩液出口阀15，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第五步,过滤结束后，停止原料供给泵9，打开残留液出口阀16，放空过滤器腔体1内的残留液。

作为实施例5的优化：电子计量秤21对储罐12中的过滤液进行计量，并将数据输送至计算机22，通过电子计量秤21进行实时计量，可以通过计算机22方便的实时观测储罐12中过滤液的质量数据。

以下是对上述实施例使用效果的评价：

1、在旋转圆板6静止时和旋转时两种状态下，分别利用动态助滤过滤装置过滤浓度为10%的O/W乳浊液进行对比，结论如下：

当旋转圆板6静止时，过滤压力设定为100kPa,过滤时间为3h,累计过滤量为120.5g；当旋转圆板旋转时，过滤压力设定为100kPa,过滤时间为3h,旋转圆板6转速分别为125rpm、250rpm、500rpm时，累计过滤量分别为3637g、4122g、4516g，累计过滤量分别高出3516.5g、4001.5g、4395.5g。由此可以看出，旋转圆板6旋转时，动态助滤过滤装置的过滤效果明显高于当旋转圆板6静止时动态助滤过滤装置的过滤效果。

Claims

1.一种陶瓷膜过滤装置，其特征在于包括过滤器腔体、陶瓷过滤膜、旋转轴和旋转圆板；过滤器腔体的上端固定安装有顶盖，过滤器腔体内部固定安装有陶瓷过滤膜，陶瓷过滤膜将过滤器腔体内部分隔成上腔室和下腔室，对应上腔室的顶盖上有过滤液出口，过滤器腔体的底部有安装孔，安装孔内固定安装有轴承，轴承内圈密封安装有旋转轴，旋转轴的上端位于下腔室中，旋转轴上端固定安装有旋转圆板，陶瓷过滤膜下方与旋转圆板上方之间的过滤器腔体上有浓缩液出口，旋转圆板下方的过滤器腔体上分别有残留液出口和原料进口。

2.根据权利要求1所述的陶瓷膜过滤装置，其特征在于旋转轴的外端有动力装置，动力装置的动力输出轴与旋转轴固定安装在一起。

3.根据权利要求2所述的陶瓷膜过滤装置，其特征在于动力装置为马达。

4.一种使用根据权利要求1或2或3所述的陶瓷膜过滤装置的动态助滤过滤装置，其特征在于包括原料罐、储罐、陶瓷膜过滤装置；原料罐的出口与原料进口之间固定安装有原料进液管线，原料进液管线上固定安装有原料供给泵，原料罐的进口与浓缩液出口之间固定安装有浓缩液输送管线，残留液出口上固定安装有残留液排放管线，过滤液出口与储罐的进口之间固定安装有过滤液输送管线，原料进口与原料供给泵之间的原料进液管线上固定安装有原料进口阀，浓缩液输送管线上固定安装有浓缩液出口阀，残留液排放管线上固定安装有残留液出口阀，过滤液输送管线上固定安装有过滤液出口阀。

5.根据权利要求4所述的动态助滤过滤装置，其特征在于过滤器腔体外侧有计量装置，该计量装置包括电子计量秤和计算机；储罐安装在电子计量秤上，电子计量秤的信号输出端与计算机的信号输入端通过导线电连接在一起。

6.根据权利要求4或5所述的动态助滤过滤装置，其特征在于原料进口阀与原料供给泵之间的原料进液管线与原料罐的进口之间固定安装有循环回流管线，循环回流管线上固定安装有循环回流阀，浓缩液出口与浓缩液出口阀之间的浓缩液输送管线上固定安装有浓缩液流量计。

7.一种使用根据权利要求4所述的动态助滤过滤装置的方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步, 关闭浓缩液出口阀和残留液出口阀，打开原料进口阀、关闭循环回流阀，将原料液通过原料供给泵输送到下腔室中，打开过滤液出口阀，带压的原料液经过陶瓷过滤膜后进入上腔室，并通过过滤液输送管线输送至储罐中；第二步,启动马达，通过马达带动旋转轴旋转，进而带动旋转圆板旋转；第三步,打开浓缩液出口阀，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第四步,过滤结束后，停止原料供给泵，打开残留液出口阀，放空过滤器腔体内的残留液。

8.一种使用根据权利要求5所述的动态助滤过滤装置的方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步, 关闭浓缩液出口阀和残留液出口阀，打开原料进口阀、关闭循环回流阀，将原料液通过原料供给泵输送到下腔室中，打开过滤液出口阀，带压的原料液经过陶瓷过滤膜后进入上腔室，并通过过滤液输送管线输送至储罐中，电子计量秤对储罐中的过滤液进行计量，并将数据输送至计算机；第二步,启动马达，通过马达带动旋转轴旋转，进而带动旋转圆板旋转；第三步,打开浓缩液出口阀，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第四步,过滤结束后，停止原料供给泵，打开残留液出口阀，放空过滤器腔体内的残留液。

9.一种使用根据权利要求6所述的动态助滤过滤装置的方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步,关闭原料进口阀、浓缩液出口阀和残留液出口阀，打开循环回流阀，启动原料供给泵，先将原料罐内的液体进行自循环，对原料罐中的原料液进行充分乳化；第二步,打开原料进口阀、关闭循环回流阀，将经过乳化的原料液通过原料供给泵输送到下腔室中，启动马达，通过马达带动旋转轴旋转，进而带动旋转圆板旋转；第三步,打开过滤液出口阀，带压的原料液经过陶瓷过滤膜后进入上腔室，并通过过滤液输送管线输送至储罐中；第四步,打开浓缩液出口阀，通过浓缩液输送管线将下腔室中的浓缩液输送至原料罐中；第五步,过滤结束后，停止原料供给泵，打开残留液出口阀，放空过滤器腔体内的残留液。

10.根据权利要求9所述的动态助滤过滤装置的方法，其特征在于电子计量秤对储罐中的过滤液进行计量，并将数据输送至计算机。