CN103566768B - 一种提高卷式膜组件耐污染能力的隔网 - Google Patents
一种提高卷式膜组件耐污染能力的隔网 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于螺旋卷式膜组件的新型多层结构隔网，它在提高螺旋卷式膜组件耐污染能力的同时，也可适当降低膜组件原料流侧的流阻，其特征在于包括：利用隔网结构将膜组件中的原料流体分为膜表面和中间层两部分；在贴近分离膜侧的隔网网格结构用于强化分离膜表面的湍流，利用流体动力使得原料流体中的杂质不易在分离膜表面停留、沉积；隔网网格结的中间层用于降低沿原料流体流动方向的流阻，便于将因上述b措施卷入中间层的杂质尽快流出膜组件。
Description
技术领域
本发明提供了一种新颖的多层结构隔网，用于通过在螺旋卷式膜组件的制作过程中将其卷入，从而提高螺旋卷式膜组件的耐污染能力，并适当降低膜组件原料流侧的流阻。它可广泛应用于膜处理技术领域。
背景技术
膜分离技术已广泛应用于制药、水处理和食品加工等多个领域。
图5显示了现有技术的螺旋卷式膜组件中的膜卷（或称膜元件）的构成。如图5所示，螺旋卷式膜组件的结构是由中间为多孔支撑材料，两边是膜的“双层结构”装配组成的。其中三个边沿被密封而黏结成膜袋状，另一个开放的边沿与一根多孔透过物中心收集管（中心管）连接，在膜袋外部的原料侧再垫一层网眼型间隔材料（隔网），即是将膜-多孔支撑体-隔网依次叠合，绕中心管紧密地卷在一起，形成一个膜卷（或称膜元件），再装进圆柱形压力容器中，构成一个螺旋卷式膜组件。
因此，延长分离膜的使用寿命，可以节省生产过程的运行成本，减少废弃膜的处理费用。
生产过程中，分离膜失效的主要原因是膜被原料侧流体中的杂质污染，使得膜通量降低。实际上，只要膜一投入使用，膜污染随即发生。因此，迫切需要提高分离膜的抗污染能力的解决方案。
发明内容
膜被污染的宏观表现为膜内部结构损坏和膜表面被污染物覆盖。一方面，内部结构损坏的机理十分复杂，在生产使用条件下主要是由于原料流体中的杂质扩散进入膜内部，导致膜的介观结构的改变甚至微观结构的破坏。另一方面，实际使用中，原料流体被压向分离膜一侧，特定的小部分物质穿过膜到达膜的另一面，这必然导致被截留流体中的部分物质在压力、与膜表面的静电力、分子力的作用下覆盖膜表面。
因此，提高分离膜的抗污染能力可以从改善膜材料和减少覆盖膜表面的污染物这两方面着手
基于这样的认识，且针对膜表面污染物沉积这一问题，本发明人提出了一种新颖的隔网结构，以减少螺旋卷式膜组件中分离膜表面污染物的沉降，同时，该结构也会适当降低螺旋卷式膜组件原料侧的流阻。
根据本发明的一个实施例，提供了一种螺旋卷式膜组件，其特征在于包括：
位于中间的多孔支撑材料体，
位于所述多孔支撑材料两边的膜，
一根多孔中心管，用于收集所述膜的透过物，所述膜的一个开放的边沿与所述中心管连接，
垫在膜的原料侧的隔网，所述隔网由网眼型间隔材料制成，
其中，
所述隔网包括顺流层和设置在顺流层之间的扰流层。
根据本发明的一个进一步的方面，提供了一种减少螺旋卷式膜组件中分离膜表面污染物的方法，其特征在于包括：
A）利用上述隔网将膜组件中的原料流体分为膜表面层和中间层两部分；
B）用贴近所述膜侧的所述隔网的所述扰流层的网格结构强化分离所述膜表面层中的湍流，利用流体动力阻止原料流体中的杂质在所述膜的表面停留和/或沉积；
C)用隔网网格结的顺流层用于降低沿原料流体的流动方向的流阻，以便于将因上述步骤B）卷入所述中间层的杂质尽快流出所述膜组件。
附图说明
图1－4分别给出了根据本发明的第一－第四实施例的隔网结构示意图。
图5显示了可应用本发明的螺旋卷式膜组件。
具体实施方式
图1－4分别给出了根据本发明的第一至第三实施例的隔网结构示意图。本发明的隔网在螺旋卷式膜组件中的使用方式与目前常用的隔网类似，但本发明的隔网有安装方向要求，即隔网中间层的流道方向必须与原料流体的流动方向一致。
图1所示的根据本发明的第一实施例的隔网包括设置在顺流层之间的单层扰流层。顺流层包括沿着流动方向平行布置的顺流层网条101。扰流层包括扰流层网条102、103。每个扰流层中的网条102或103彼此平行并与流动方向成一个角度。其中，位于每个顺流层两侧的两个扰流层的网条102、103彼此成一个交叉角度。
在图2所示的根据本发明的第二实施例的隔网包括设置在顺流层之间的单层扰流层。图2的实施例与图1实施例的不同在于，位于每个顺流层两侧的两个扰流层的网条202、203彼此平行。
图3所示的根据本发明的第三实施例的隔网包括设置在顺流层之间的双层扰流层。顺流层包括沿着流动方向平行布置的顺流层网条101。扰流层包括扰流层网条302、303、304、305。每个扰流层包括两层的网条302、304和303、305。每层网条302、304、303或305彼此平行并与流动方向成一个角度。每个扰流层中的两层网条302、304和303、305彼此成一个角度。
图4和图3的实施例基本相同，它们区别是扰流层的各层网条302、304、303或305的排列方向。
借助根据图1－4所示的实施例的隔网，原料流体被分为膜表面层和中间层两部分；在贴近分离膜设置的隔网的扰流层网格结构强化了分离膜表面的湍流，从而利用流体动力使得原料流体中的杂质不易在分离膜表面停留、沉积；隔网的顺流层降低了沿原料流体流动方向的流阻，便于将因上述步骤卷入上述中间层的杂质尽快流出膜组件。
Claims (7)
1.螺旋卷式膜组件，其特征在于包括：
位于中间的多孔支撑材料体，
位于所述多孔支撑材料两边的膜，
一根多孔中心管，用于收集所述膜的透过物，所述膜的一个开放的边沿与所述中心管连接，
垫在膜的原料侧的隔网，所述隔网由网眼型间隔材料制成，
其中，
所述隔网包括顺流层和设置在顺流层之间的扰流层。
2.根据权利要求1的螺旋卷式膜组件，其特征在于：
所述顺流层包括与原料的流动方向相平行地布置的顺流层网条，
所述扰流层包括与所述流动方向成一定角度的扰流层网条。
3.根据权利要求1的螺旋卷式膜组件，其特征在于：
所述膜的与所述中心管连接的所述一个开放的边沿之外的三个边沿被密封而黏结成膜袋状，
所述膜、多孔支撑材料体、隔网的依次叠合体绕所述中心管紧密地卷在一起，形成一个膜卷，所述膜卷再装进圆柱形压力容器中，从而构成一个螺旋卷式膜组件。
4.根据权利要求2的螺旋卷式膜组件，其特征在于：
位于每个顺流层两侧的两个扰流层的网条彼此平行。
5.根据权利要求2的螺旋卷式膜组件，其特征在于：
每个所述扰流层包括两层的网条(302、304和303、305),每个扰流层中的两层网条(302、304和303、305)彼此成一个角度。
6.根据权利要求1－5之一的螺旋卷式膜组件中的隔网。
7.一种螺旋卷式膜组件中分离膜表面污染物的方法，所述螺旋卷式膜组件包括：
位于中间的多孔支撑材料体，
位于所述多孔支撑材料两边的膜，
一根多孔中心管，用于收集所述膜的透过物，所述膜的一个开放的边沿与所述中心管连接，
垫在膜的原料侧的隔网，所述隔网由网眼型间隔材料制成，
其中
所述膜的与所述中心管连接的所述一个开放的边沿之外的三个边沿被密封而黏结成膜袋状，
所述膜、多孔支撑材料体、隔网的依次叠合体绕所述中心管紧密地卷在一起，形成一个膜卷，所述膜卷再装进圆柱形压力容器中，从而构成所述螺旋卷式膜组件，
其特征在于包括：
A)利用根据权利要求6的隔网将膜组件中的原料流体分为膜表面层和中间层两部分；
B)用贴近所述膜侧的所述隔网的扰流层的网格结构强化分离所述膜表面层中的湍流，利用流体动力阻止原料流体中的杂质在所述膜的表面停留和/或沉积；
C)用隔网网格结的顺流层用于降低沿原料流体的流动方向的流阻，以便于将因上述步骤B)卷入所述中间层的杂质尽快流出所述膜组件。
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