CN104289107A - 一种多级过滤式超滤系统 - Google Patents

Abstract

一种多级过滤式超滤系统，包括前端过滤装置和末端过滤装置；前端过滤装置包括至少一级过滤单元，每一级过滤单元均包括滤液箱体Ⅰ和切向流超滤过滤器Ⅰ；滤液箱体Ⅰ与切向流超滤过滤器Ⅰ之间设有过滤进液管Ⅰ和过滤回液管Ⅰ；相邻两级过滤单元中，前一级过滤单元的二级滤液出口与后一级过滤单元的滤液箱体Ⅰ之间设有二级滤液出液管；末端过滤装置包括滤液箱体Ⅱ、切向流超滤过滤器Ⅱ和废液槽，滤液箱体Ⅱ与切向流超滤过滤器Ⅱ之间设有过滤进液管Ⅱ和过滤回液管Ⅱ，切向流超滤过滤器Ⅱ的底部设有用于将经其过滤后的过滤液输出至所述废液槽的出液管Ⅱ；最后一级过滤单元的二级滤液出口与滤液箱体Ⅱ相连。

Description

一种多级过滤式超滤系统

技术领域

本发明属于过滤设备技术领域，具体的为一种可一次性完成多级过滤的多级过滤式超滤系统。

背景技术

超滤是一种将溶液进行净化、分离或浓缩的膜透过法分离技术，多年来发展迅速，已成为膜分离领域中最为广泛的品种之一。现有的超滤系统虽然在多个行业中得到了应用，但是在生物制品行业中，由于生物制品对于浓缩、提纯等的要求更高，现有的超滤系统并不能很好的满足要求。

如图1所示，为现有的超滤系统采用的切向流过滤器的结构示意图，该切向流过滤器包括壳体，壳体内设有采用中空纤维柱制成的超滤膜，壳体的下方设有进液口，上方设有出液口，壳体的底面上与超滤膜对应设有过滤液出口。该切向流过滤器虽然在一定程度上能够满足过滤要求，但是其仅能对液体进行一次过滤，特别的，在生物制品的生产制造过程中，往往需要通过重复设置多级过滤系统才能达到制备要求，进而导致过滤系统结构复杂，投资大，占地面积也较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多级过滤式超滤系统，该超滤系统不仅能够满足生物制品对于浓缩、提纯的要求，而且能够有效减少过滤级数，减少过滤设备的数量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多级过滤式超滤系统，包括前端过滤装置和末端过滤装置；

所述前端过滤装置包括至少一级过滤单元，每一级所述过滤单元均包括用于存储滤液的滤液箱体Ⅰ和用于过滤滤液的切向流超滤过滤器Ⅰ；

所述切向流超滤过滤器Ⅰ包括壳体，所述壳体内设有外层过滤膜，所述外层过滤膜内设有与所述壳体旋转配合的内层过滤组件；所述内层过滤组件包括分别旋转配合安装在所述壳体两端的两个旋转安装座，两个所述旋转安装座之间设有内层过滤膜，所述壳体的顶部设有用于驱动所述内层过滤组件旋转的电机；所述壳体的侧壁上设有原液进口和原液出口，所述壳体的底部设有位于所述外层过滤膜与内层过滤膜之间的一级滤液出口和位于所述内层过滤膜内的二级滤液出口；

所述滤液箱体Ⅰ与所述切向流超滤过滤器Ⅰ之间设有与所述原液进口相连并用于将所述滤液箱体Ⅰ内的滤液注入所述切向流超滤过滤器Ⅰ的过滤进液管Ⅰ和与所述原液出口相连用于将经所述切向流超滤过滤器Ⅰ过滤后残留的滤液回流入所述滤液箱体Ⅰ的过滤回液管Ⅰ；所述过滤进液管Ⅰ上设有过滤泵Ⅰ；

相邻两级所述过滤单元中，前一级所述过滤单元的二级滤液出口与后一级所述过滤单元的滤液箱体Ⅰ之间设有二级滤液出液管；

所述末端过滤装置包括用于存储滤液的滤液箱体Ⅱ、用于过滤滤液的切向流超滤过滤器Ⅱ和用于存储废液的废液槽，所述滤液箱体Ⅱ与所述切向流超滤过滤器Ⅱ之间设有用于将所述滤液箱体Ⅱ内的滤液注入所述切向流超滤过滤器Ⅱ的过滤进液管Ⅱ和用于将经所述切向流超滤过滤器Ⅱ过滤后剩余的滤液回流入所述滤液箱体Ⅱ的过滤回液管Ⅱ，所述过滤进液管Ⅱ上设有过滤泵Ⅱ，所述切向流超滤过滤器Ⅱ的底部设有用于将经其过滤后的过滤液输出至所述废液槽的出液管Ⅱ；

最后一级所述过滤单元的二级滤液出口与所述滤液箱体Ⅱ相连。

进一步，还包括残余液体收集过滤装置，所述残余液体收集过滤装置包括平板过滤器，所述平板过滤器的进液口与每一级所述过滤单元的滤液箱体Ⅰ底部之间分别设有残余液体收集管，所述平板过滤器的出液口与所述滤液箱体Ⅱ相连。

进一步，所述废液槽与所述前端过滤装置之间设有回液清洗装置，所述回液清洗装置包括与所述废液槽相连的回液总管，所述回液总管与每一级所述过滤单元的滤液箱体Ⅰ之间分别设有回液支管，所述回液总管上设有回液泵。

进一步，所述一级滤液出口与所述过滤回液管Ⅰ之间设有一级滤液回液管，所述一级滤液回液管上设有用于调节流量的调节阀。

进一步，所述壳体包括柱形外壳、盖装在所述柱形外壳上端的上端盖和盖装在所述柱形外壳下端的下端盖；所述电机安装在所述上端盖上，且所述上端盖上设有用于所述电机输出轴穿过的通孔。

进一步，位于所述柱形外壳下端的旋转安装座上分别设有位于所述外层过滤膜与内层过滤膜之间的一级滤液出孔和位于所述内层过滤膜内的二级滤液出孔；所述下端盖上与所述二级滤液出孔对应设有集液槽，所述一级滤液出口与所述一级滤液出孔相连通，所述二级滤液出口与所述集液槽相连通。

进一步，所述原液进口设置在所述柱形外壳的下部，所述原液出口设置在所述柱形外壳的上部。

进一步，所述旋转安装座与所述柱形外壳内壁之间设有防止液体泄漏的密封结构。

进一步，所述密封结构包括设置在所述旋转安装座与所述柱形外壳内壁之间的至少一道密封圈。

进一步，同一个所述切向流超滤过滤器Ⅰ中的外层过滤膜的孔径大于内层过滤膜的孔径；相邻两级所述过滤单元中，前一级所述过滤单元的内层过滤膜的孔径大于后一级所述过滤单元的外层过滤膜的孔径。

本发明的有益效果在于：

本发明的多级过滤式超滤系统，通过设置前端过滤装置，利用前端过滤装置能够将滤液逐级过滤，进而实现对滤液的逐级浓缩提纯，相对于现有的超滤系统而言，通过设置多级过滤单元来对滤液进行逐级浓缩、提纯，效果更好，另外，通过在切向流超滤过滤器Ⅰ内设置内层过滤膜和外层过滤膜的两层过滤膜，可利用切向流超滤过滤器Ⅰ一次性完成现有两个过滤器的过滤工作，能够有效减少前端过滤装置的级数，且通过设置电机驱动内层过滤组件旋转，能够有效增强液体与内层过滤膜之间的扰动，达到更好的过滤效果，克服了现有多层过滤器中因内层过滤时由于液体流动性差而造成的过滤效果不理想的缺陷；通过设置末端过滤装置，利用切向流超滤过滤器Ⅱ，能够将滤液中的水、有机溶剂等成分过滤掉，进一步浓缩提纯滤液，并最终达到过滤要求。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为现有的超滤系统采用的切向流过滤器的结构示意图；

图2为本发明多级过滤式超滤系统实施例的结构示意图；

图3为切向流超滤过滤器Ⅰ的结构示意图。

附图标记说明：

1-滤液箱体Ⅰ；2-切向流超滤过滤器Ⅰ；3-壳体；3a-柱形外壳；3b-上端盖；3c-下端盖；4-外层过滤膜；5-旋转安装座；6-内层过滤膜；7-电机；8-原液进口；9-原液出口；10-一级滤液出口；11-二级滤液出口；12-过滤进液管Ⅰ；13-过滤回液管Ⅰ；14-过滤泵Ⅰ；15-二级滤液出液管；16-一级滤液回液管；17-调节阀；18-滤液箱体Ⅱ；19-切向流超滤过滤器Ⅱ；20-废液槽；21a-过滤进液管Ⅱ；21b-过滤回液管Ⅱ；22-过滤泵Ⅱ；23-出液管Ⅱ；24-平板过滤器；25-回液总管；26-回液支管；27-回液泵；28-通孔；29-一级滤液出孔；30-二级滤液出孔；31-集液槽；32-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图2所示，为本发明多级过滤式超滤系统实施例的结构示意图。本实施例的多级过滤式超滤系统，包括前端过滤装置和末端过滤装置。前端过滤装置包括至少一级过滤单元，每一级过滤单元均包括用于存储滤液的滤液箱体Ⅰ1和用于过滤滤液的切向流超滤过滤器Ⅰ2。切向流超滤过滤器Ⅰ2包括壳体3，壳体3内设有外层过滤膜4，外层过滤膜4内设有与壳体3旋转配合的内层过滤组件。内层过滤组件包括分别旋转配合安装在壳体3两端的两个旋转安装座5，两个旋转安装座5之间设有内层过滤膜6，壳体3的顶部设有用于驱动内层过滤组件旋转的电机7。壳体3的侧壁上设有原液进口8和原液出口9，壳体3的底部设有位于外层过滤膜4与内层过滤膜6之间的一级滤液出口10和位于内层过滤膜6内的二级滤液出口11。

滤液箱体Ⅰ1与切向流超滤过滤器Ⅰ2之间设有与原液进口8相连并用于将滤液箱体Ⅰ1内的滤液注入切向流超滤过滤器Ⅰ2的过滤进液管Ⅰ12和与原液出口9相连用于将经切向流超滤过滤器Ⅰ2过滤后残留的滤液回流入滤液箱体Ⅰ1的过滤回液管Ⅰ13，过滤进液管Ⅰ12上设有过滤泵Ⅰ14。相邻两级过滤单元中，前一级过滤单元的二级滤液出口11与后一级过滤单元的滤液箱体Ⅰ1之间设有二级滤液出液管15。本实施例的一级滤液出口10与过滤回液管Ⅰ13之间设有一级滤液回液管16，一级滤液回液管16上设有用于调节流量的调节阀17，即经外层过滤膜4过滤得到的液体经一级滤液回液管16和过滤回液管Ⅰ13重新注入滤液箱体Ⅰ1，实现过滤循环。

当然，经外层过滤膜4过滤得到的液体还可单独存储后再过滤，其原理相当，不再累述。通过设置调节阀17调节流量，能够保证外层过滤膜4和内层过滤膜6之间的环形空间内具有足够的一级过滤液体，保证内层过滤膜6与一级过滤液体之间具有充足的接触面，能够有效提高过滤效果。

末端过滤装置包括用于存储滤液的滤液箱体Ⅱ18、用于过滤滤液的切向流超滤过滤器Ⅱ19和用于存储废液的废液槽20，滤液箱体Ⅱ18与切向流超滤过滤器Ⅱ19之间设有用于将滤液箱体Ⅱ18内的滤液注入切向流超滤过滤器Ⅱ19的过滤进液管Ⅱ21a和用于将经切向流超滤过滤器Ⅱ19过滤后剩余的滤液回流入滤液箱体Ⅱ18的过滤回液管Ⅱ21b，过滤进液管Ⅱ21a上设有过滤泵Ⅱ22，切向流超滤过滤器Ⅱ19的底部设有用于将经其过滤后的过滤液输出至废液槽20的出液管Ⅱ23。最后一级过滤单元的二级滤液出口11与滤液箱体Ⅱ18相连。本实施例的切向流超滤过滤器Ⅱ19采用现有的现有超滤过滤器，其结构为公知技术，不再累述。

本实施例的多级过滤式超滤系统，通过设置前端过滤装置，利用前端过滤装置能够将滤液逐级过滤，进而实现对滤液的逐级浓缩提纯，相对于现有的超滤系统而言，通过设置多级过滤单元来对滤液进行逐级浓缩、提纯，效果更好。另外，通过在切向流超滤过滤器Ⅰ2内设置内层过滤膜和外层过滤膜的两层过滤膜，可利用切向流超滤过滤器Ⅰ2一次性完成现有两个过滤器的过滤工作，能够有效减少前端过滤装置的级数，且通过设置电机7驱动内层过滤组件旋转，能够有效增强液体与内层过滤膜6之间的扰动，达到更好的过滤效果，克服了现有多层过滤器中因内层过滤时由于液体流动性差而造成的过滤效果不理想的缺陷；通过设置末端过滤装置，利用切向流超滤过滤器Ⅱ19，能够将滤液中的水、有机溶剂等成分过滤掉，进一步浓缩提纯滤液，并最终达到过滤要求。

进一步，本实施例的多级过滤式超滤系统还包括残余液体收集过滤装置，残余液体收集过滤装置包括平板过滤器24，平板过滤器24的进液口与每一级过滤单元的滤液箱体Ⅰ1底部之间分别设有残余液体收集管25，平板过滤器24的出液口与滤液箱体Ⅱ18相连。通过设置残余液体收集过滤装置，能够将滤液箱体Ⅰ1以及管道内的残余液体汇集至平板过滤器24内，经平板过滤器24过滤后再将其注入滤液箱体Ⅱ18，能够保证滤液全部被浓缩提纯，防止因滤液残留而造成的损失。

进一步，废液槽20与前端过滤装置之间设有回液清洗装置，回液清洗装置包括与废液槽20相连的回液总管25，回液总管25与每一级过滤单元的滤液箱体Ⅰ1之间分别设有回液支管26，回液总管25上设有回液泵27。通过设置回液清洗装置，利用废液槽20内的水、有机溶剂等清洗过滤装置，由于废液槽20内存储的液体对过滤箱体Ⅰ1及管道内的残留物具有很好的溶解性，能够提高清洗效果，清洗过程中也按照过滤工序一样逐级清洗过滤，能够有效回收残留在前端过滤装置内的残留物，节约成本。

进一步，壳体3包括柱形外壳3a、盖装在柱形外壳3a上端的上端盖3b和盖装在柱形外壳3a下端的下端盖3c。电机7安装在上端盖3b上，且上端盖3b上设有用于电机7输出轴穿过的通孔28。位于柱形外壳3a下端的旋转安装座5上分别设有位于外层过滤膜4与内层过滤膜6之间的一级滤液出孔29和位于内层过滤膜6内的二级滤液出孔30。下端盖3c上与二级滤液出孔30对应设有集液槽31，一级滤液出口10与一级滤液出孔29相连通，二级滤液出口11与集液槽31相连通。

进一步，原液进口8设置在柱形外壳3a的下部，原液出口9设置在柱形外壳3a的上部。能够保证外层过滤膜4与滤液的充分接触，提高过滤效率。

进一步，旋转安装座5与柱形外壳3a内壁之间设有防止液体泄漏的密封结构。本实施例的密封结构包括设置在旋转安装座5与柱形外壳3a内壁之间的至少一道密封圈32。本实施例的柱形外壳3a内壁与旋转安装座5之间设有两道密封圈32。当然，密封结构还可采用多种现有的密封形式实现，其原理相当，不再累述。

进一步，同一个切向流超滤过滤器Ⅰ2中的外层过滤膜4的孔径大于内层过滤膜6的孔径。相邻两级过滤单元中，前一级过滤单元的内层过滤膜6的孔径大于后一级过滤单元的外层过滤膜4的孔径。本实施例的多级过滤式超滤系统的前端过滤装置设有两级过滤单元。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种多级过滤式超滤系统，其特征在于：包括前端过滤装置和末端过滤装置；

所述前端过滤装置包括至少一级过滤单元，每一级所述过滤单元均包括用于存储滤液的滤液箱体Ⅰ和用于过滤滤液的切向流超滤过滤器Ⅰ；

所述切向流超滤过滤器Ⅰ包括壳体，所述壳体内设有外层过滤膜，所述外层过滤膜内设有与所述壳体旋转配合的内层过滤组件；所述内层过滤组件包括分别旋转配合安装在所述壳体两端的两个旋转安装座，两个所述旋转安装座之间设有内层过滤膜，所述壳体的顶部设有用于驱动所述内层过滤组件旋转的电机；所述壳体的侧壁上设有原液进口和原液出口，所述壳体的底部设有位于所述外层过滤膜与内层过滤膜之间的一级滤液出口和位于所述内层过滤膜内的二级滤液出口；

所述滤液箱体Ⅰ与所述切向流超滤过滤器Ⅰ之间设有与所述原液进口相连并用于将所述滤液箱体Ⅰ内的滤液注入所述切向流超滤过滤器Ⅰ的过滤进液管Ⅰ和与所述原液出口相连用于将经所述切向流超滤过滤器Ⅰ过滤后残留的滤液回流入所述滤液箱体Ⅰ的过滤回液管Ⅰ；所述过滤进液管Ⅰ上设有过滤泵Ⅰ；

相邻两级所述过滤单元中，前一级所述过滤单元的二级滤液出口与后一级所述过滤单元的滤液箱体Ⅰ之间设有二级滤液出液管；

所述末端过滤装置包括用于存储滤液的滤液箱体Ⅱ、用于过滤滤液的切向流超滤过滤器Ⅱ和用于存储废液的废液槽，所述滤液箱体Ⅱ与所述切向流超滤过滤器Ⅱ之间设有用于将所述滤液箱体Ⅱ内的滤液注入所述切向流超滤过滤器Ⅱ的过滤进液管Ⅱ和用于将经所述切向流超滤过滤器Ⅱ过滤后剩余的滤液回流入所述滤液箱体Ⅱ的过滤回液管Ⅱ，所述过滤进液管Ⅱ上设有过滤泵Ⅱ，所述切向流超滤过滤器Ⅱ的底部设有用于将经其过滤后的过滤液输出至所述废液槽的出液管Ⅱ；

最后一级所述过滤单元的二级滤液出口与所述滤液箱体Ⅱ相连。

2.根据权利要求1所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：还包括残余液体收集过滤装置，所述残余液体收集过滤装置包括平板过滤器，所述平板过滤器的进液口与每一级所述过滤单元的滤液箱体Ⅰ底部之间分别设有残余液体收集管，所述平板过滤器的出液口与所述滤液箱体Ⅱ相连。

3.根据权利要求1所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：所述废液槽与所述前端过滤装置之间设有回液清洗装置，所述回液清洗装置包括与所述废液槽相连的回液总管，所述回液总管与每一级所述过滤单元的滤液箱体Ⅰ之间分别设有回液支管，所述回液总管上设有回液泵。

4.根据权利要求1所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：所述一级滤液出口与所述过滤回液管Ⅰ之间设有一级滤液回液管，所述一级滤液回液管上设有用于调节流量的调节阀。

5.根据权利要求1-4任一项所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：所述壳体包括柱形外壳、盖装在所述柱形外壳上端的上端盖和盖装在所述柱形外壳下端的下端盖；所述电机安装在所述上端盖上，且所述上端盖上设有用于所述电机输出轴穿过的通孔。

6.根据权利要求5所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：位于所述柱形外壳下端的旋转安装座上分别设有位于所述外层过滤膜与内层过滤膜之间的一级滤液出孔和位于所述内层过滤膜内的二级滤液出孔；所述下端盖上与所述二级滤液出孔对应设有集液槽，所述一级滤液出口与所述一级滤液出孔相连通，所述二级滤液出口与所述集液槽相连通。

7.根据权利要求5所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：所述原液进口设置在所述柱形外壳的下部，所述原液出口设置在所述柱形外壳的上部。

8.根据权利要求5所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：所述旋转安装座与所述柱形外壳内壁之间设有防止液体泄漏的密封结构。

9.根据权利要求8所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：所述密封结构包括设置在所述旋转安装座与所述柱形外壳内壁之间的至少一道密封圈。

10.根据权利要求1所述的多级过滤式超滤系统，其特征在于：同一个所述切向流超滤过滤器Ⅰ中的外层过滤膜的孔径大于内层过滤膜的孔径；相邻两级所述过滤单元中，前一级所述过滤单元的内层过滤膜的孔径大于后一级所述过滤单元的外层过滤膜的孔径。