CN104437096A - 卷式膜组件 - Google Patents

Abstract

一种卷式膜组件，包括中心管、净水膜片组和导流条；所述净水膜片组缠绕在中心管上；所述净水膜片组包括原水导流网、片状高精度过滤膜和产品水导流网；所述片状高精度过滤膜的一个侧面毗邻原水流道或毗邻原水导流网，其另一个侧面毗邻产水流道或毗邻产品水导流网；原水导流网设置的空间为原水流道，产品水导流网设置的空间为产水流道；所述导流条设置在原水流道中，并设有至少一条，该导流条的长度大于中心管被缠绕部份的轴向长度且接近于净水膜片组展开后在缠绕方向上的长度；所述中心管的内部连通原水流道。本发明卷式膜组件不易堵塞，使用寿命长，且回收率高。

Description

卷式膜组件

技术领域

本发明涉及水处理用卷式膜组件。

背景技术

公知技术的卷式反渗透膜组件通常由一组或两组净水膜片组缠绕在中心产水管上形成，所述净水膜片组由一张原水导流网、两张片状反渗透膜和一张产水导流网叠加构成；两张片状反渗透膜的内侧为原水流道并在其中设置原水导流网，两张片状反渗透膜的外侧为产水流道并在产水流道中设置产水导流网；产水流道在面向中心产水管的侧边设有开口，该开口连通中心产水管内部，产水流道的其余三个侧边用胶水粘结密封；原水流道的与中心产水管轴线平行的两个侧边闭合密封，其余两个侧边开口；净水膜片组在缠绕中心产水管后，整个外侧表面用胶带缠绕密封。

从上述结构中可知，原水流道的长度就是中心管被缠绕部份的轴向长度，原水流道的宽度就是将缠绕状的原水流道展开后在缠绕方向上的长度；产水流道的长度就是将缠绕状的产水流道展开后在缠绕方向上的长度，产水流道的宽度就是中心管被缠绕部份的轴向长度。通常，所述原水流道展开后在缠绕方向上的长度显著大于中心管被缠绕部份的轴向长度，即原水流道的宽度显著大于其长度，以50GDP的家用型卷式反渗透膜组件为例，原水流道展开后在缠绕方向上的长度大致是860毫米，中心管被缠绕部份的轴向长度大致是260毫米。

上述膜组件结构如用在家用反渗透净水机中，存在如下问题：

1.原水流道的宽度太宽，导致反渗透膜越容易堵塞。

在原水流道的厚度一定时，其宽度越宽就意味着横截面积越大；在原水流量一定时横截面积越大则水的流速就越小；水的流速越小，则水中容易堵塞反渗透膜的物质越容易在膜表面沉积，即反渗透膜越容易堵塞。

2.原水流道的长度太短，导致能量利用率太低。

首先，家用反渗透净水机中一般只安装一支反渗透膜组件，难以通过串接膜组件的方法来延长原水流道的长度，由于原水流道太短，故原水流道内的水压在顺水流方向几乎没有下降；其次，要使反渗透膜不易堵塞，必须维持原水以较大的流速在流动，在原水流道的横截面积也很大时，则必须要求原水流量也很大才能获得较大流速；第三，根据反渗透膜制造企业的建议，单位流道长度上水的回收率不宜太高，否则容易堵塞反渗透膜，通常建议在单支膜组件的长度范围内水的回收率在15％左右为宜，对于家用机也不宜大于25％，回收率太高是以牺牲反渗透膜寿命为代价的，即原水在流过原水流道一个膜组件的长度这一过程中，透过反渗透膜的产品水所占原水的比例以15％左右为宜，对于家用机也不宜大于25％；第四，要克服反渗透膜的渗透压，原水流道内的水压必须足够高。综合上述四点，可得出如下结论：流入原水流道之前的原水，要有较大的水压，也要有较大的流量；流出原水流道之后的(浓)水(在公知技术条件下)仍然维持和原来几乎一样高的水压，并且流量减小得也不多，不会大于25％，这就是说，原水中约75％的能量没有得到有效利用，这部分内含较高能量的浓缩水通常是在经过节流装置(俗称废水比)降压后放空排放，其中的能量也就白白浪费了。

3.废水排放量太大。

要使反渗透膜有足够长的使用寿命，就必须使反渗透膜原水侧有足够大的水流速度，在原水流道宽度一定时，也就是必须保证足够大的废水排放量，因传统膜组件结构的原水流道太宽，所以其排放的浓缩水就很多，浪费水资源。

4.原水在膜组件内的流速越流越小，使反渗透容易堵塞。

原水在原水流道内的流动过程中，其流速会顺着水流方向越来越小，因为原水流道的横截面积在水流方向(即原水流道的长度方向)上是均匀不变的，而原水的流量由于有部份水流不断透过反渗透膜成为产品水流入产水流道而不断减小之故。原水流速越来越小，将导致水中容易堵塞反渗透膜的物质越来越容易沉积在反渗透膜表面，最终使得反渗透膜堵塞而报废。

5.产水流道的长度太长，宽度太窄

当产水流量较大时，这种产水流道就会有明显的水流阻力，水流阻力越大，背压就越大，原水就越不易透过反渗透膜，即影响反渗透膜组件的产水量。换句话说，产水流道的长度太长且宽度太窄的结构是一种浪费能量的结构。

针对上述公知技术存在的问题，申请号为200910201739.8的专利文献公开了改进过的技术方案，根据该文献的描述可知，在该技术方案中，纯水流道的设置方案与公知技术一样没有任何改变；原水流道改为：原水流道的长度为将缠绕状的原水流道展开后在缠绕方向上的长度，原水流道的宽度为中心管被缠绕部份的轴向长度。不难看出，此技术使原水流道的长度提高到原来的4倍，宽度是原来1/4，所以，原水在原水流道内的流速会显著增大，反渗透膜的使用寿命会显著提高，同时，产水率也会显著提高，废水排放比例也会因之而显著下降，原水中的能量利用率也有一定的提高。

但是，还存在下述不足：

1.原水流道的宽度在长度方向上仍然是均匀不变的，即水流的速度在顺水流方向上仍然是越流越小的，即反渗透膜的堵塞倾向仍然是顺水流方向越来越严重的。

2.纯水流道未改进，原来存在的问题仍然存在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度过滤膜不易堵塞，使用寿命长的卷式膜组件。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：一种卷式膜组件，包括中心管、净水膜片组和导流条；所述净水膜片组缠绕在中心管上；所述净水膜片组包括原水导流网、片状高精度过滤膜和产水导流网；所述片状高精度过滤膜的一个侧面毗邻原水流道或毗邻原水导流网，其另一个侧面毗邻产水流道或毗邻产品水导流网；所述原水导流网设置的空间为原水流道，所述产品水导流网设置的空间为产水流道；所述导流条设置在原水流道中，并设有至少一条，用于隔水和导流；所述导流条的长度大于中心管被缠绕部份的轴向长度且接近于原水导流网展开后在缠绕方向上的长度；所述中心管的内部连通原水流道。

进一步的技术措施是：所述产水流道的在靠近中心管且与中心管轴线平行的侧边闭合密封，其余的三个侧边中至少有一个侧边设有产品水出口。

作为实施例，所述产水流道的在远离中心管且与中心管平行的侧边闭合密封，产品水出口设置在产水流道的其展开后与中心管轴线垂直的两个侧边上，或设置在其中的一个侧边上。这时，产水流道的长度就是中心管被缠绕部份的轴向长度(一个侧边设置为产品水出口，另一侧边封闭)或该长度的一半(两个侧边均设置为产品水出口)，产水流道的宽度就是产水流道的其展开后与中心管轴线垂直的两个侧边的长度。

作为实施例，产品水出口设置在产水流道的在远离中心管且与中心管轴线平行的侧边上，而产水流道的其展开后与中心管轴线垂直的两个侧边闭合密封。这时，产水流道的长度就是产水流道的其展开后与中心管轴线垂直的侧边的长度，产水流道的宽度就是中心管被缠绕部份的轴向长度。

进一步的技术措施是：所述净水膜片组包括一张原水导流网、两张片状高精度过滤膜和一张产品水导流网；所述净水膜片组中的两张片状高精度过滤膜是由一张大的高精度过滤膜通过折叠而形成，该折叠边就是原水流道的闭合密封的一个侧边，或者是产水流道的闭合密封的一个侧边。通过折叠方式形成自然密封的侧边，与用胶水将两张高精度过滤膜进行粘合的方式形成密封的侧边相比，前者减少了胶水使用量，同时扩大了膜的有效过滤面积。优选的方案：所述折叠边在卷式膜组件中呈缠绕状，该缠绕状的折叠边展开后与中心管轴线垂直。这样设置的好处是：折叠边比较长，在减少胶水使用量和扩大膜的有效过滤面积方面的效果更显著。

中心管和原水流道有三种设计方案：

第一种设计方案：所述中心管的一端为原水进水管，另一端为浓缩水出水管；中心管上设有将内腔分隔成两部分的密封件，其中一部分内腔为原水进水管，另一部分内腔为浓缩水出水管；原水进水管连通原水流道的进口，浓缩水出水管连通原水流道的出口；所述原水流道的进口和出口均设置在原水流道的靠近或靠上中心管的侧边上，原水流道的其余三个侧边闭合密封；原水流道中设有一条导流条，所述导流条的一端与所述密封件之间为密封联接，其可以是直接密封联接，也可以是间接密封联接，导流条的另一端与原水流道的远离中心管且与中心管平行的侧边保持一个原水流道宽度的距离。

第二种设计方案：所述中心管为原水进水管，或者是浓缩水出水管，中心管内连通原水流道的靠近或靠上中心管且与中心管轴线平行的侧边的部份区段，该侧边的其余区段闭合密封；所述原水流道中的导流条设有两条，分别为第一导流条和第二导流条；第一导流条的一端与中心管的侧面之间为密封联接，另一端与原水流道的远离中心管且与中心管轴线平行的侧边保持一个原水流道宽度的距离；第二导流条的一端与原水流道的远离中心管且与中心管轴线平行的侧边之间为密封联接，另一端与原水流道的靠近或靠上中心管且与中心管轴线平行的侧边保持一个原水流道宽度的距离；相应地，原水流道的远离中心管且与中心管轴线平行的侧边上的部份区段设有开口，该侧边的其余区段闭合密封，原水流道的其余两个侧边闭合密封；或者相应地，原水流道的其展开后与中心管轴线垂直的两个侧边中的一个侧边上的部份区段设有开口，该侧边的其余区段闭合密封，原水流道的其余两个侧边闭合密封。所述开口可以是原水进口，也可以是浓缩水出口，这取决于和中心管进行适当配合：当中心管连通原水进口时，所述开口为浓缩水出口；当中心管连通浓缩水出口时，所述开口为原水进口。

第三种设计方案：所述中心管为原水进水管，或者是浓缩水出水管；所述原水流道中的导流条设有一条，所述导流条的一端与所述中心管的外表面之间为密封联接，另一端与原水流道的远离中心管且与中心管轴线平行的侧边保持一个原水流道宽度的距离；原水流道的其展开后与中心管轴线垂直的两个侧边中的一个侧边上的且靠近中心管的部份区段设有开口，该侧边的其余区段闭合密封，原水流道的其余两个侧边闭合密封。

进一步的技术措施是：上述各方案中所述的高精度过滤膜是反渗透膜，或者是纳滤膜，或者是超滤膜。

进一步的技术措施是：上述各方案中所述导流条在卷式膜组件中呈螺旋状，其按照能够使原水流道在顺着水流方向上原水流道的宽度逐渐减小的方式倾斜地设置。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明卷式膜组件中的原水流道，其长度显著变长，宽度显著变窄，故原水流动速度大，水中易堵塞片状高精度过滤膜的物质不易在膜表面沉积，膜的使用寿命长。

对于导流条设置一条的技术方案，本发明的原水流道长度约为申请号为200910201739.8的专利文献公开的技术方案的2倍，故流速也肯定显著大于该技术方案；对于导流条在卷式膜组件中呈螺旋状的技术方案，原水在流动过程中，水流速度不会减小，水流速度不减小就是顺着水流方向高精度过滤膜的堵塞倾向不会增加，有利于延长高精度过滤膜的使用寿命；而申请号为200910201739.8的专利文献公开的技术方案运行时原水的流动速度是逐渐减小的，水流速度逐渐减小就意味着反渗透膜的堵塞倾向是逐渐增加的。

对于导流条设置两条的技术方案，本发明的原水流道长度约为申请号为200910201739.8的专利文献公开的技术方案的3倍，上述有益效果将更为显著。

(2)与申请号为200910201739.8的专利文献公开的技术方案相比，本发明卷式膜组件只是通过适当设置导流条和改变进出水口部位的方式来实现新的功能，故所增加的成本很小。

(3)本发明提供了多种结构，并且大部分结构的外形可以与传统卷式反渗透组件的外形相同，可以与传统技术中使用的反渗透处理器壳体兼容，因而有助于本发明的推广应用。

(4)对于产水流道的长度为中心管被缠绕部份的轴向长度的技术方案，因产水流道的长度很短，产品水流动时的阻力很小，即使产品水流量较大也几乎没有额外的流动阻力损失，即能量利用率较高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的实施例1的净水膜片组半展开后的截面结构示意图。

图2为本发明的实施例1的净水膜片组展开后的结构示意图。

图3为本发明的实施例1的外形图。

图4为本发明的实施例2的净水膜片组半展开后的截面结构示意图。

图5为本发明的实施例2的净水膜片组展开后的结构示意图。

图6为本发明的实施例3的净水膜片组展开后的结构示意图。

图7为本发明的实施例4的净水膜片组展开后的结构示意图。

图8为本发明的实施例5的净水膜片组展开后的结构示意图。

附图中的标号为：

原水进口1，中心管开口2，密封件3，中心管4，浓缩水出口5，产品水出口6，密封圈8，净水膜片组9，导流条10，第一导流条10-1，第二导流条10-2，原水导流网11，片状反渗透膜13，原水流道14，产品水导流网15，产水流道16，粘结剂17。

具体实施方式

实施例一

见图1至图3，本实施例的卷式膜组件，包括中心管4、净水膜片组9和导流条10；所述净水膜片组9缠绕在中心管4上；所述净水膜片组9包括一张原水导流网11、两张片状高精度过滤膜13和一张产品水导流网15，产品水导流网15设置在两张片状高精度过滤膜13之间，该空间就是产水流道16；所述片状高精度过滤膜13的一个侧面毗邻原水流道14，其另一个侧面毗邻产水流道16；所述原水导流网11设置在原水流道14内，所述产品水导流网15设置在产水流道16内；所述导流条10设置在原水流道14中，原水流道14展开后其中的导流条10呈直条状且与中心管4的轴线垂直，设有一条，导流条10的长度大于中心管4被缠绕部份的轴向长度且接近于原水导流网11展开后在缠绕方向上的长度，导流条10的一端与所述密封件3之间为密封联接，导流条10的另一端与原水流道14的远离中心管4且与中心管4轴线平行的侧边保持一个原水流道14宽度的距离；所述产水流道16的产品水出口6设置在产水流道16的其展开后与中心管4轴线垂直的两个侧边中的一个侧边上，产水流道16的其余的三个侧边用胶水17粘合封闭；所述中心管4的一端为原水进口1，另一端为浓缩水出口5，其内设有将内腔分隔成两部分的密封件3，其中一部分内腔通过中心管的部份开口2连通原水流道14的进口，另一部分内腔通过中心管的另一部分开口2连通原水流道14的出口；所述原水流道14的进口和出口均设置在靠近或靠上中心管4的侧边上；所述净水膜片组9在缠绕中心管4后，整个外侧表面用胶带缠绕密封；所述高精度过滤膜13是反渗透膜；缠绕好的卷式膜组件的外侧设有密封圈8，其外形和普通卷式膜组件一样，故可以与传统技术中使用的反渗透处理器壳体兼容，因而有助于本发明的推广应用。

本实施例的原水流道14长度约为申请号为200910201739.8的专利文献公开的技术方案的2倍，故流速也肯定显著大于该技术方案，故反渗透膜的使用寿命也会相应地显著增加。

实施例二

见图4和图5，本实施例的卷式膜组件基本和实施例一相同，不同之处在于：原水导流网11设置在两张片状高精度过滤膜13之间，原水流道14展开后，其中的导流条10与中心管4的轴线不垂直，导流条10在卷式膜组件中呈螺旋状，其按照能够使原水流道14在顺着水流方向上原水流道14的宽度逐渐减小的方式倾斜地设置；两张片状高精度过滤膜13是由一张大的高精度过滤膜13通过折叠而形成，该折叠边在卷式膜组件中呈缠绕状，该折叠边就是产水流道16的闭合密封的一个侧边，且该侧边展开后与中心管4的轴线垂直；本实施例其它方面与实施例一相同。

本实施例原水在流动过程中，水流速度不会减小，水流速度不减小就是顺着水流方向反渗透膜的堵塞倾向不会增加，有利于延长反渗透膜的使用寿命；而申请号为200910201739.8的专利文献公开的技术方案运行时原水的流动速度是逐渐减小的，水流速度逐渐减小就意味着反渗透膜的堵塞倾向是逐渐增加的。

实施例三

见图6，本实施例的卷式膜组件基本和实施例二相同，不同之处在于：中心管4的内部连通原水流道14的进口；浓缩水出口5设置在原水流道14的其展开后与中心管4轴线垂直的一个侧边上的靠近中心管4的部份区段处，该侧边的其余区段闭合密封，原水流道14的其余两个侧边闭合密封；产品水出口6设置在产水流道16的其展开后与中心管4轴线垂直的一个侧边上，且与浓缩水出口5不在卷式膜组件的同一端；导流条10在靠近或靠上中心管4的一端靠上了原水流道14的其展开后与中心管4垂直的侧边；本实施例其它方面与实施例二相同。

实施例四

见图7，本实施例的卷式膜组件的导流条10设有两条，分别为第一导流条10-1和第二导流条10-2，且在原水流道14展开后均与中心管4的轴线垂直；第一导流条10-1的一端与所述中心管4的侧边之间为密封联接，另一端与原水流道14的远离中心管4且与中心管4轴线平行的侧边保持一个原水流道14宽度的距离；第二导流条10-2的一端与原水流道14的远离中心管4且与中心管4轴线平行的侧边之间为密封联接，另一端与原水流道14的靠近中心管4且与中心管4轴线平行的侧边保持一个原水流道14宽度的距离；第一导流条10-1和第二导流条10-2将原水流道14分隔成相互串联的三部份，每部分的宽度在顺水流方向上递减，使得流量与原水流道14的宽度相适应，即流量减小后流道的宽度也随之减小，以便尽可能保持流速不降低；中心管4的内部连通原水流道14的进口；浓缩水出口5设置在原水流道14的其展开后与中心管4轴线垂直的一个侧边上的且远离中心管4的部份区段处，该侧边的其余区段闭合密封，原水流道14的其余两个侧边闭合密封；本实施例其它方面与实施例一相同。

本实施例的原水流道长度约为申请号为200910201739.8的专利文献公开的技术方案的3倍，所以其具有的延长反渗透膜的使用寿命的有益效果将更为显著。

实施例五

见图8，本实施例的卷式膜组件与实施例四基本相同，不同之处在于：原水流道14展开后其中的导流条10与中心管4的轴线不垂直，导流条10在卷式膜组件中呈螺旋状，其按照能够使原水流道14在顺着水流方向上原水流道14的宽度逐渐减小的方式倾斜地设置；原水流道14的远离中心4管且与中心管4轴线平行的侧边上的部份区段设有原水进口1，该侧边的其余区段闭合密封，原水流道14的其余两个侧边闭合密封；中心管4的一端为浓缩水出口5，中心管4设有连通原水流道14的中心管开口2；本实施例其它方面与实施例四相同。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卷式膜组件，其特征在于：包括中心管(4)、净水膜片组(9)和导流条(10)；所述净水膜片组(9)缠绕在中心管(4)上；所述净水膜片组(9)包括原水导流网(11)、片状高精度过滤膜(13)和产品水导流网(15)；片状高精度过滤膜(13)的一个侧面毗邻原水流道(14)或毗邻原水导流网(11)，其另一个侧面毗邻产水流道(16)或毗邻产品水导流网(15)；原水导流网(11)设置的空间为原水流道(14)，产品水导流网(15)设置的空间为产水流道(16)；所述导流条(10)设置在原水流道(14)中，并设有至少一条，该导流条(10)的长度大于中心管(4)被缠绕部份的轴向长度且接近于原水导流网(11)展开后在缠绕方向上的长度；所述中心管(4)的内部连通原水流道(14)。

2.根据权利要求1所述的卷式膜组件，其特征在于：所述产水流道(16)展开后呈矩形，产水流道(16)的在靠近中心管(4)且与中心管(4)轴线平行的侧边闭合密封，产水流道(16)的其余三个侧边中至少有一个侧边设有产品水出口(6)。

3.根据权利要求1所述的卷式膜组件，其特征在于：所述净水膜片组(9)包括一张原水导流网(11)、两张片状高精度过滤膜(13)和一张产品水导流网(15)；所述两张片状高精度过滤膜(13)是由一张大的高精度过滤膜(13)通过折叠而形成，该折叠边就是原水流道(14)的闭合密封的一个侧边或者是产水流道(16)的闭合密封的一个侧边。

4.根据权利要求3所述的卷式膜组件，其特征在于：所述折叠边在卷式膜组件中呈缠绕状。

5.根据权利要求1所述的卷式膜组件，其特征在于：所述中心管(4)设有将内腔分隔成两部分的密封件(3)，其中一部分内腔连通原水流道(14)的进口，另一部分内腔连通原水流道(14)的出口。

6.根据权利要求5所述的卷式膜组件，其特征在于：所述导流条(10)设有一条，导流条(10)的一端与所述密封件(3)之间为密封联接，导流条(10)的另一端与原水流道(14)的远离中心管(4)且与中心管(4)轴线平行的侧边保持一个原水流道(14)宽度的距离。

7.根据权利要求1所述的卷式膜组件，其特征在于：所述导流条(10)设有两条，分别为第一导流条(10-1)和第二导流条(10-2)；第一导流条(10-1)的一端与所述中心管(4)的侧面之间为密封联接，另一端与原水流道(14)的远离中心管(4)且与中心管(4)轴线平行的侧边保持一个原水流道(14)宽度的距离；第二导流条(10-2)的一端与原水流道(14)的远离中心管(4)且与中心管(4)轴线平行的侧边之间为密封联接，另一端与原水流道(14)的靠近中心管(4)且与中心管(4)轴线平行的侧边保持一个原水流道(14)宽度的距离。

8.根据权利要求7所述的卷式膜组件，其特征在于：原水流道(14)的远离中心管(4)且与中心管(4)轴线平行的侧边的部份区段设有开口，该侧边的其余区段闭合密封；或者原水流道(14)的其展开后与中心管(4)轴线垂直的两个侧边中的一个侧边的部份区段设有开口，该侧边的其余区段闭合密封。

9.根据权利要求1-8之一所述的卷式膜组件，其特征在于：所述高精度过滤膜(13)是反渗透膜，或者是纳滤膜，或者是超滤膜.

10.根据权利要求1-8之一所述的卷式膜组件，其特征在于：所述导流条(10)在卷式膜组件中呈螺旋状，其按照能够使原水流道(14)在顺着水流方向上原水流道(14)的宽度逐渐减小的方式倾斜地设置。