CN104689720B - 平面复合膜堆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平面复合膜堆，包括膜支撑板和平面膜单元体，若干层平面膜单元体并列堆在膜支撑板底部；所述平面膜单元体由功能复合膜和网格构成，网格固定在两片功能复合膜中间，两片功能复合膜四周密合，两片功能复合膜内部形成空腔；所述平面复合膜单元体上设置有冷凝介质进口和冷凝介质出口和单元膜隔离件，使单元膜内部形成一个U形回路；所述功能复合膜包括极薄层和多孔背衬；这种结构的膜堆构造简单，操作方便，膜单元体功能复合膜多孔背称加极薄层的结构解决了膜分离过程中易堵塞的问题。
Description
技术领域：
本发明属于高分子膜领域，涉及一种膜组件，尤其是一种平面复合膜堆。
背景技术：
近年来，膜技术已经开始被应用于水处理。例如，微孔过滤(MF)膜或超滤(UF)膜用在净水厂的水处理中，反渗透膜用在海水的脱盐中。而且，反渗透膜或纳米过滤膜用在半导体制备、锅炉和医学应用的水处理中、以及实验室应用的水的净化中。由于低的处理成本和优异的每单位体积处理能力，使用这种膜的水处理技术引起了关注。
高浓度盐水和高浓度有机废水的分离，是膜法分离中公认的难点，原因在于高浓度的盐水，具很高的渗透压，应用现有的反渗透膜，需要很高的操作压力，会形成膜的压实，影响膜的寿命，且高浓度将形成膜表面的浓度极化，很难达到预计的分离效果。
中国专利CN201310722378.8公开了一种复合膜组件及其制备的方法。所述方法包括制备单一膜组件，向单一膜组件灌封中空纤维支撑层；和通过使所述中空纤维支撑层的表面依次接触包括胺的第一溶液和包括酰卤的第二溶液而进行的界面聚合形成活性层。
上述专利中用到的中空纤维膜组件本身中空纤维过分密集，制备比较困难且使用过程中不易操作，而普通的膜法蒸馏技术用到的多孔平面膜容易产生堵塞现象。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种平面复合膜堆，解决了中空纤维膜组件过密引起的效率低和普通平面膜容易堵塞的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
平面复合膜堆，包括膜支撑板和平面膜单元体，若干层平面膜单元体并列堆在膜支撑板底部；所述平面膜单元体由功能复合膜和网格构成，网格固定在两片功能复合膜中间，两片功能复合膜四周密合，两片功能复合膜内部形成空腔。
所述膜支撑板上设置有入口和出口，膜支撑板底部设置有凹槽，凹槽上固定设置有平面复合膜单元体，入口和出口分别与空腔连通。
所述平面复合膜单元体上设置有冷凝介质进口和冷凝介质出口，冷凝介质进口和入口连通，冷凝介质出口和出口连通。
所述平面复合膜单元体内设置有单元膜隔离件，单元膜隔离件设置在冷凝介质进口和冷凝介质出口之间，使平面膜单元体内部形成一个U形回路。
所述功能复合膜包括极薄层和多孔背衬；极薄层涂覆在多孔背衬上。
按照质量百分比，所述极薄层是由二甲基硅氧烷5-10％、交联剂硅酸脂3-5％和月桂酸锡0.5-1.5％在多孔背衬表面就地聚合而成。
所述极薄层厚度范围为0.5～1.0微米。
所述多孔背衬孔径为0.05-0.15微米。
按照质量百分比，所述多孔背衬配方如下：
15-24％的聚砜、8-22％的聚乙二醇和75-85％甲基吡咯烷酮；
或14-18％的聚氯乙烯、10-15％的聚乙二醇和70-80％的二甲基甲酰胺；
或18-25％的聚偏氟乙烯、5-10％的聚乙二醇、30-40％的二甲基亚砜和40-50％的甲基吡咯烷酮。
设备的基本原理：利用功能复合膜制作的平面膜单元体，具有不透水性，但当膜两侧具有温差时，界面上的水蒸气将透过功能复合膜，如果通入冷凝介质，水蒸气将凝聚成水；功能复合膜是在多孔背衬上涂上极薄层，解决了多孔背称表面凹凸不平引起的易堵塞问题，使蒸汽更容易透过。
本发明的有益效果：
(1)解决了中空纤维膜组件过密引起的效率低的问题，产生更高的经济效益；
(2)多孔背称加极薄层的结构解决了膜分离过程中易堵塞的问题；
(3)相对于中空纤维膜组件操作压力低，运转安全可靠；
(4)以空气作为水蒸气的传送介质，处理效果不受处理料液浓度，料液流速，即浓度极化的影响。
附图说明：
图1为平面复合膜堆的俯视图；
图2为平面复合膜堆的左视图；
图3为平面膜单元体的结构拆分图；
图4为平面膜单元体的剖视图；
图5为功能复合膜的结构示意图；
其中：1.膜支撑板；2.平面膜单元体；3.网格；4.功能复合膜；5.冷凝介质进口；6.冷凝介质出口；7.平面膜隔离元件；8.多孔背衬；9.气体分子；10.极薄层。
具体实施方式：
下面结合附图1对本发明做进一步详细描述：
平面复合膜堆，包括膜支撑板和平面膜单元体，若干层平面膜单元体并列堆在膜支撑板底部；所述平面膜单元体由功能复合膜和网格构成，网格固定在两片功能复合膜中间，两片功能复合膜四周密合，两片功能复合膜内部形成空腔。
所述膜支撑板上设置有入口和出口，膜支撑板底部设置有凹槽，凹槽上固定设置有平面复合膜单元体，入口和出口分别与空腔连通。
所述平面复合膜单元体上设置有冷凝介质进口和冷凝介质出口，冷凝介质进口和入口连通，冷凝介质出口和出口连通。
所述平面复合膜单元体内设置有单元膜隔离件，单元膜隔离件设置在冷凝介质进口和冷凝介质出口之间，使平面膜单元体内部形成一个U形回路。
所述功能复合膜包括极薄层和多孔背衬；极薄层涂覆在多孔背衬上。
按照质量百分比，所述极薄层是由二甲基硅氧烷5-10％、交联剂硅酸脂3-5％和月桂酸锡0.5-1.5％在多孔背衬表面就地聚合而成。
所述极薄层厚度范围为0.5～1.0微米。
所述多孔背衬孔径为0.05-0.15微米。
按照质量百分比，所述多孔背衬配方如下：
15-24％的聚砜、8-22％的聚乙二醇和75-85％甲基吡咯烷酮；
或14-18％的聚氯乙烯、10-15％的聚乙二醇和70-80％的二甲基甲酰胺；
或18-25％的聚偏氟乙烯、5-10％的聚乙二醇、30-40％的二甲基亚砜和40-50％的甲基吡咯烷酮。
所研制的平面复合膜堆可以在室温和中温的条件下，当膜的两侧存在大于20℃的温差时，对诸如海水，反渗透浓缩水，高浓度有机废水例如黄姜废水，都有极好的分离和脱水的效果。首先把平面复合膜堆放入需要处理的液体中，通过膜支撑板上的入口给平面膜单元体内通入冷凝介质，使之与外部液体产生温差，功能复合膜的特性使得液体产生大量水蒸气并被冷凝形成纯水以便回收。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.平面复合膜堆，其特征在于：包括膜支撑板和平面膜单元体，若干层平面膜单元体并列堆在膜支撑板底部；所述平面膜单元体由功能复合膜和网格构成，网格固定在两片功能复合膜中间，两片功能复合膜四周密合，两片功能复合膜内部形成空腔；所述功能复合膜包括极薄层和多孔背衬；极薄层涂覆在多孔背衬上；所述多孔背衬材料为：聚砜、聚氯乙烯或聚偏氟乙烯；所述极薄层为聚甲基硅氧烷；按照质量百分比，所述极薄层是由二甲基硅氧烷5-10％、交联剂硅酸脂3-5％和月桂酸锡0.5-1.5％在多孔背衬表面就地聚合而成；所述极薄层厚度范围为0.5～1.0微米；所述多孔背衬孔径为0.05-0.15微米；按照质量百分比，所述多孔背衬配方如下：
15-24％的聚砜、8-22％的聚乙二醇和75-85％甲基吡咯烷酮；
或14-18％的聚氯乙烯、10-15％的聚乙二醇和70-80％的二甲基甲酰胺；
或18-25％的聚偏氟乙烯、5-10％的聚乙二醇、30-40％的二甲基亚砜和40-50％的甲基吡咯烷酮。
2.根据权利要求1所述的平面复合膜堆，其特征在于：所述膜支撑板上设置有入口和出口，膜支撑板底部设置有凹槽，凹槽上固定设置有平面复合膜单元体，入口和出口分别与空腔连通。
3.根据权利要求2所述的平面复合膜堆，其特征在于：所述平面复合膜单元体上设置有冷凝介质进口和冷凝介质出口，冷凝介质进口和入口连通，冷凝介质出口和出口连通。
4.根据权利要求1所述的平面复合膜堆，其特征在于：所述平面复合膜单元体内设置有单元膜隔离件，单元膜隔离件设置在冷凝介质进口和冷凝介质出口之间，使平面膜单元体内部形成一个U形回路。
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