CN105381719A - 一种卷式膜元件及其卷制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及卷式膜技术领域，尤其是一种卷式膜元件及其卷制方法，通过对进水端与出水端的比例进行控制，进而卷制适合于不同水质的卷式膜元件，并通过在进水端设置高脱盐率膜片，在出水端设置高通量膜片，并通过浓网、膜片、淡网和膜片的组合，并对各种膜片进行涂胶处理，获得高通量、高产水率和高抗污染率的卷式膜元件，并且使得前后脱盐率、通量均较为均匀，解决了传统卷式膜元件的后端的脱盐率、通量都明显低于前端的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及卷式膜技术领域，尤其是一种卷式膜元件及其卷制方法。
背景技术
反渗透膜分离技术作为一门新型的高效分离、浓缩、提纯及净化技术,近30年来发展迅速,已广泛应用于纯水制备、海水淡化和废水处理等行业。反渗透膜是反渗透系统中的关键元件。在实际应用中,为提高水资源利用效率，会相应提高系统回收率。工业用大型反渗透装置由于膜元件的数量多、给水流程长，实际系统回收率一般均在75％以上，有时甚至可以达到90％。对于小型反渗透装置也要求较高的系统回收率。但对于回收率较高，则会产生如下技术问题：1、产品水的脱盐率下降；2、可能发生微溶盐的沉淀；3、浓水的渗透压过高，元件的产水量降低。
同时，运行过程中进水进入膜元件，通过反渗透膜分离成纯水和高浓度盐水，顺着膜长度方向流动至膜元件末端水流含盐量梯次增加。膜元件前端和后端的水流量和含盐量是有区别的，这样造成前后端的产水品质也不相同，同时受到污染的可能性增加，通常出现结垢污染的往往出现在膜元件末端。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种卷式膜元件，具有高产水率、高脱盐率，并且每种膜片能够单独形成一个过滤体系，进行多次循环过滤，进而提高过滤水的水质，提高过滤效果等特征。
并且本发明还提供一种卷式膜元件的卷制方法，其具有能够准确的将卷式膜元件的结构层次进行布局与密封，进而提高卷式膜元件水接触面积以及重复多次，提高了产水通量均匀、产水率较高，抗污染能力强等特征。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种卷式膜元件，包括进水端和出水端，其中进水端与高脱盐膜片通过连接件相连接；出水端与高通量膜片通过连接件相连接；并在高脱盐膜片与高通量膜片的正面和反面的四周边缘上涂有胶线；将高脱盐膜片与高通量膜片作为膜元件的最内层，向外依次还包括有浓网、膜片、淡网和两层膜片通过连接件连接在进水端和出水端组成的膜元件中心轴上，其中，浓网、膜片、淡网和淡网后的第一层膜片的正面和反面均涂有胶线，淡网后的第二层膜片的正面涂有胶线。
所述的浓网之后的膜片为1-3层。
所述的淡网为1-4层。
本发明还提供一种卷式膜元件的制备方法，包括以下步骤：
(1)将进水端与出水端连接在一起后，将进水端设置的长度为出水端设置的长度的2-3倍，并分别将高脱盐膜片通过连接件安装在进水端上，将高通量膜片通过连接件安装在出水端上，并在高脱盐膜片和高通量膜片的正面和反面上均采用胶水按照胶线的位置进行涂胶处理，待用；
(2)在步骤1)的基础上，以高脱盐膜片和高通量膜片组成平面作为卷式膜元件的最内层，并依次向外再通过连接件安装浓网、膜片、淡网和两层膜片在进水端和出水端组成的中心轴上，并在浓网、膜片、淡网和淡网后的第一层膜片的正面和反面上，根据胶线的位置涂上胶水，待用；
(3)再在步骤2)的基础上，将淡网后的第二层膜片的正面涂有胶线，并将由进水端和出水端组成的中心轴向高脱盐膜片和高通量膜片组成的平面内卷制，待卷制完成之后，涂胶封线处理，即可获得卷式膜元件。
所述的浓网为PP聚丙烯制作而成的。
所述的浓网的厚度为27-30mil。
所述的淡网为PET涤纶制作而成的。
所述的淡网的厚度为10mil。
所述的膜片为纳滤膜、超滤膜、反渗透膜中的一种。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
①通过对进水端与出水端的比例进行控制，进而卷制适合于不同水质的卷式膜元件，并通过在进水端设置高脱盐率膜片，在出水端设置高通量膜片，并通过浓网、膜片、淡网和膜片的组合，并对各种膜片进行涂胶处理，获得高通量、高产水率和高抗污染率的卷式膜元件，并且使得前后脱盐率、通量均较为均匀，解决了传统卷式膜元件的后端的脱盐率、通量都明显低于前端的技术问题。
②通过对卷式膜元件的结构进行设置，使得卷式膜元件能够进行循环多次的对污水进行过滤处理，也能够使卷式膜元件形成一个单独的过滤系统，进而改善卷式膜元件的过滤性能，提高过滤水的水质。
附图说明
图1为本发明的卷式膜元件的膜层次立体结构示意图。
图2为本发明的卷式膜元件的截面平面结构示意图。
图3为本发明的卷式膜元件的工作原理示意图。
1-高脱盐膜片2-高通量膜片3-浓网4-淡网5-膜片6-胶线7-连接件。
A-进水端B-出水端。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
如图1、2、3所示，一种卷式膜元件，包括进水端A和出水端B，其中进水端A与高脱盐膜片1通过连接件7相连接；出水端B与高通量膜片2通过连接件7相连接；并在高脱盐膜片1与高通量膜片2的正面和反面的四周边缘上涂有胶线6；将高脱盐膜片1与高通量膜片2作为膜元件的最内层，向外依次还包括有浓网3、膜片5、淡网4和两层膜片5通过连接件7连接在进水端A和出水端B组成的膜元件中心轴上，其中，浓网3、膜片5、淡网4和淡网4后的第一层膜片5的正面和反面均涂有胶线6，淡网4后的第二层膜片5的正面涂有胶线6。
所述的浓网3之后的膜片5为1层。
所述的淡网4为1层。
其具体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将进水端A与出水端B连接在一起后，将进水端A设置的长度为出水端B设置的长度的2-3倍，并分别将高脱盐膜片1通过连接件7安装在进水端A上，将高通量膜片2通过连接件7安装在出水端B上，并在高脱盐膜片1和高通量膜片2的正面和反面上均采用胶水按照胶线6的位置进行涂胶处理，待用；
(2)在步骤1)的基础上，以高脱盐膜片1和高通量膜片2组成平面作为卷式膜元件的最内层，并依次向外再通过连接件7安装浓网3、膜片5、淡网4和两层膜片5在进水端A和出水端B组成的中心轴上，并在浓网3、膜片5、淡网4和淡网4后的第一层膜片5的正面和反面上，根据胶线6的位置涂上胶水，待用；
(3)再在步骤2)的基础上，将淡网4后的第二层膜片5的正面涂有胶线6，并将由进水端A和出水端B组成的中心轴向高脱盐膜片1和高通量膜片2组成的平面内卷制，待卷制完成之后，涂胶封线处理，即可获得卷式膜元件。
所述的浓网3为PP聚丙烯制作而成的。
所述的浓网3的厚度为27mil。
所述的淡网4为PET涤纶制作而成的。
所述的淡网4的厚度为10mil。
所述的膜片5为纳滤膜。
实施例2
在实施例1的基础上，
所述的浓网3之后的膜片5为3层。
所述的淡网4为4层。
所述的浓网3的厚度为30mil。
所述的膜片5为超滤膜。
实施例3
在实施例1的基础上，
所述的浓网3之后的膜片5为2层。
所述的淡网4为3层。
所述的浓网3的厚度为29mil。
所述的膜片5为反渗透膜。
在进行卷式膜元件卷制过程中，可以先将内层的高脱盐膜片1和高通量膜片2围绕由进水端A和出水端B组成的中心轴卷制成型之后，再将浓网3卷制上去，将高脱盐膜片1与高通量膜片2包裹并由胶线6上的胶水粘接在一起，依次将膜片5包裹浓网3后，再用淡网4包裹膜片5，在采用膜片5包裹淡网4，并外加一层膜片5进行整体包裹，即可获得卷式膜元件。
在采用膜片5时，在浓网3与淡网4之间的膜片5为超滤膜、纳滤膜、反渗透膜各一片进行重叠而成的组合膜，超滤膜、纳滤膜、反渗透膜的叠放层次为从浓网3到淡网4依次为超滤膜、纳滤膜、反渗透膜。
该卷式膜元件用于污水处理时，能够解决单支膜元件回收率约15％，进水盐浓度则浓缩至1.18倍，单支膜元件后端则承受较高的进水盐分，而且前端过滤掉了15％的进水，后端只有85％的进水，使得后端的脱盐率、通量都明显低于前端的问题，进而使得前端高脱盐低通量膜片将进水盐浓度提高不多，且留给后端较高的进水流量，利用后端较高的通量性能达到提高通量的目的。这样就提高了产水效率。因为流程短，膜页的分离提纯功能会得到很好的分布，这样不会造成局部产水通量大，而局部产水通量小的情况。而较好的产水分布可以使得膜片抗污染能力提高。
该卷式膜元件通过进水端A和出水端B进行一定比例的控制，进而使得该卷式膜元件可根据水质需要在卷制时调整高脱盐膜片及高通量膜片的使用比例即A:B的比值，这样可以适应各种水质情况，以达到调节进水在膜前后端的分布。
传统的卷式膜采用一整张均质膜片，与浓网、淡网复合成一个单元，多个这样的单元集合在一起，围绕中心管缠绕成卷。本发明使用多种不同的膜片集合在同一膜卷上。卷制时两种膜片按照一定的长度比(A:B，通常情况A＞B)卷制并排列在中心管上，然后对每一种膜片进行密封涂胶处理，这样保证每种膜片形成一个独立的过滤体系，但最终的过滤产水又一同由中心管汇集到一起，进而获得高抗污染、高通水量，高产水率的卷式膜元件。
试验例产水量实验
取专利号为201310533067.7的《一种卷式膜元件的卷制方法》制作的膜元件10只，以及本发明实施例1制作的卷式膜元件10只，将其进行产水量对比试验，其结果显示如下表所示：
| 序号 | 专利号为201310533067.7(GDP) | 本发明(GDP) | 递增(GDP) |
| 1 | 53.12 | 64.13 | 11.01 |
| 2 | 49.87 | 57.12 | 7.25 |
| 3 | 51.20 | 56.11 | 4.01 |
| 4 | 47.89 | 50.13 | 2.24 |
| 5 | 50.21 | 54.15 | 3.94 |
| 6 | 54.31 | 63.75 | 9.44 |
| 7 | 52.14 | 55.11 | 2.97 |
| 8 | 55.13 | 54.89 | -0.24 |
| 9 | 49.14 | 56.19 | 7.05 |
| 10 | 50.40 | 61.37 | 10.97 |
| 平均 | 51.341 | 57.295 | 0.5954 |
由上表数据显示结果可以看出，本发明相对于专利号为201310533067.7的产品，能够显著的提高产水量，并且在降低卷制过程中的成本的同时，提高了卷制膜元件的抗污染性能和脱盐率。
在此有必要指出的是，以上内容仅限于对本发明的进一步理解和了解做解释，并不是对本发明的技术方案作进一步的限定，因此本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和非显著进步的改进，均属于本发明的保护范畴。
Claims (9)
1.一种卷式膜元件，其特征在于，包括进水端(A)和出水端(B)，其中进水端(A)与高脱盐膜片(1)通过连接件(7)相连接；出水端(B)与高通量膜片(2)通过连接件(7)相连接；并在高脱盐膜片(1)与高通量膜片(2)的正面和反面的四周边缘上涂有胶线(6)；将高脱盐膜片(1)与高通量膜片(2)作为膜元件的最内层，向外依次还包括有浓网(3)、膜片(5)、淡网(4)和两层膜片(5)通过连接件(7)连接在进水端(A)和出水端(B)组成的膜元件中心轴上，其中，浓网(3)、膜片(5)、淡网(4)和淡网(4)后的第一层膜片(5)的正面和反面均涂有胶线(6)，淡网(4)后的第二层膜片(5)的正面涂有胶线(6)。
2.如权利要求1所述的卷式膜元件，其特征在于，所述的浓网(3)之后的膜片(5)为1-3层。
3.如权利要求1所述的卷式膜元件，其特征在于，所述的淡网(4)为1-4层。
4.如权利要求1-3任一项所述的卷式膜元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将进水端(A)与出水端(B)连接在一起后，将进水端(A)设置的长度为出水端(B)设置的长度的2-3倍，并分别将高脱盐膜片(1)通过连接件(7)安装在进水端(A)上，将高通量膜片(2)通过连接件(7)安装在出水端(B)上，并在高脱盐膜片(1)和高通量膜片(2)的正面和反面上均采用胶水按照胶线(6)的位置进行涂胶处理，待用；
(2)在步骤1)的基础上，以高脱盐膜片(1)和高通量膜片(2)组成平面作为卷式膜元件的最内层，并依次向外再通过连接件(7)安装浓网(3)、膜片(5)、淡网(4)和两层膜片(5)在进水端(A)和出水端(B)组成的中心轴上，并在浓网(3)、膜片(5)、淡网(4)和淡网(4)后的第一层膜片(5)的正面和反面上，根据胶线(6)的位置涂上胶水，待用；
(3)再在步骤2)的基础上，将淡网(4)后的第二层膜片(5)的正面涂有胶线(6)，并将由进水端(A)和出水端(B)组成的中心轴向高脱盐膜片(1)和高通量膜片(2)组成的平面内卷制，待卷制完成之后，涂胶封线处理，即可获得卷式膜元件。
5.如权利要求4所述的卷式膜元件的制备方法，其特征在于，所述的浓网(3)为PP聚丙烯制作而成的。
6.如权利要求5所述的卷式膜元件的制备方法，其特征在于，所述的浓网(3)的厚度为27-30mil。
7.如权利要求4所述的卷式膜元件的制备方法，其特征在于，所述的淡网(4)为PET涤纶制作而成的。
8.如权利要求7所述的卷式膜元件的制备方法，其特征在于，所述的淡网(4)的厚度为10mil。
9.如权利要求4所述的卷式膜元件的制备方法，其特征在于，所述的膜片(5)为纳滤膜、超滤膜、反渗透膜中的一种。
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