CN107754610A - 平板膜元件和平板膜组件 - Google Patents

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CN107754610A
CN107754610A CN201711235222.1A CN201711235222A CN107754610A CN 107754610 A CN107754610 A CN 107754610A CN 201711235222 A CN201711235222 A CN 201711235222A CN 107754610 A CN107754610 A CN 107754610A
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何福海
李宁
魏齐
杨楠
程智军
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Zhongke Yang Yang Membrane Technology (beijing) Co Ltd
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Zhongke Yang Yang Membrane Technology (beijing) Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种平板膜元件和平板膜组件，该平板膜元件包括：支撑板，分离膜，和夹具组件；其中，分离膜通过夹具组件可拆卸地固定于支撑板，且分离膜与夹具组件密封连接。本发明公开的平板膜元件，通过增设夹具组件，使得分离膜通过夹具组件可拆卸地固定于支撑板，实现了分离膜与支撑板可拆卸，当分离膜需要更换时，解除夹具组件的固定，即可更换分离膜，无需更换支撑板，较现有技术相比，避免了支撑板的浪费，降低了平板膜元件的使用成本。

Description

平板膜元件和平板膜组件
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，更具体地说，涉及一种平板膜元件和平板膜组件。
背景技术
MBR(Membrane Bio-Reactor)，是一种由膜元件与生物处理单元相结合的新型水处理技术。具体地，利用膜元件对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大增加，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底；另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。
目前，工业上常用的膜元件分为平板式和中空纤维式。平板膜元件主要包括支撑板和分离膜，分离膜通过胶水粘接、热熔焊接、超声波焊接的形式与膜元件支撑板结合成一体。多个膜元件竖直堆放在一起，使其固定在膜箱体上，在膜箱体下方设有曝气装置，构成平板膜组件，平板膜组件在使用过程中，将平板膜组件沉浸在需要处理的水池中，水池中的活性污泥，杂质被阻隔在分离膜外面，水通过分离膜流到支撑板中，最后汇集至导水口由水泵从导水口抽出，整个过程中需要不断曝气，一是利用水中气泡上升，摩擦分离膜表面，膜表面清洁，防止活性污泥，杂质堵塞分离膜，二是为提供生物降解所需要的氧气。
通常分离膜为高分子分离膜，高分子分离膜受到材料的限制，一般的使用寿命为3-8年。分离膜达到使用年限或因外力而损坏，而支撑板没有被损坏，由于分离膜与支撑板结合成一体，只能整体更换，这样就造成了支撑板的浪费，而且支撑板成本占整体平板膜元件的成本较高，导致整个平板膜元件的使用成本较高。
综上所述，如何设计平板膜元件，以避免浪费支撑板，降低平板膜元件的使用成本，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种平板膜元件，以避免浪费支撑板，降低平板膜元件的使用成本。本发明的另一目的是提供一种具有上述平板膜元件的平板膜组件。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种平板膜元件，包括：支撑板，分离膜，和夹具组件；其中，所述分离膜通过所述夹具组件可拆卸地固定于所述支撑板，且所述分离膜与所述夹具组件密封连接。
优选地，所述夹具组件包括第一夹具和第二夹具；所述第一夹具和所述第二夹具中，仅一者具有通气开口。
优选地，所述第一夹具和所述第二夹具均包括：夹体，两个与所述夹体固定相连且用于夹紧所述分离膜和所述支撑板的夹片；其中，所述通气开口设置于所述第一夹具或所述第二夹具的所述夹体上。
优选地，所述夹体包括：底板，与所述底板两侧固定相连的侧板；所述侧板位于所述底板的同侧，所述通气开口设置于所述第一夹具或所述第二夹具的所述侧板上，所述夹片位于两个所述侧板之间。
优选地，所述侧板包括与所述底板垂直相连的直板段，与所述直板段相连的斜板段；其中，所述夹片位于两个所述侧板的所述斜板段之间，且所述斜板段自其靠近所述直板段的一端至其远离所述直板段的一端向远离所述底板的方向倾斜。
优选地，具有所述通气开口的所述侧板由所述通气开口分割为至少两个分侧板，所述通气开口的长度为一个所述分侧板的长度的6-10倍。
优选地，所述支撑板呈四边形，所述第一夹具和所述第二夹具分别为两个，所述第一夹具沿所述支撑板的长度方向布置，所述第二夹具沿所述支撑板的宽度方向布置。
优选地，所述支撑板具有：导水沟槽，与所述导水沟槽连通的导水口；其中，所述导水沟槽的槽口朝向所述分离膜，所述导水沟槽交叉布置于所述支撑板。
优选地，所述夹具组件通过密封圈与所述分离膜密封连接，所述支撑板设有容纳所述密封圈的密封圈沟槽。
优选地，所述夹具组件为弹性夹具组件。
基于上述提供的平板膜元件，本发明还提供了一种平板膜组件，该平板膜组件包括至少平板膜元件，所述平板膜元件为上述任意一项所述的平板膜元件，相邻的两个所述平板膜元件中，所述两个平板膜元件的夹具组件密封连接。
优选地，所述夹具组件包括第一夹具和第二夹具；所述第一夹具和所述第二夹具中，仅一者具有通气开口；相邻的两个所述平板膜元件中，两个所述通气开口对接形成通气孔，两个所述平板膜元件的第一夹具密封连接，两个所述平板膜元件的第二夹具密封连接。
本发明提供的平板膜元件，通过增设夹具组件，使得分离膜通过夹具组件可拆卸地固定于支撑板，实现了分离膜与支撑板可拆卸，当分离膜需要更换时，解除夹具组件的固定，即可更换分离膜，无需更换支撑板，较现有技术相比，避免了支撑板的浪费，降低了平板膜元件的使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的平板膜元件的结构示意图；
图2为图1中A部分的放大示意图；
图3为本发明实施例提供的平板膜元件中第一夹具的部分结构示意图；
图4为本发明实施例提供的平板膜元件中第一夹具的第一夹体的部分结构示意图；
图5为本发明实施例提供的平板膜元件中第一夹具在未使用状态时的侧视图；
图6为本发明实施例提供的平板膜元件中第一夹具在使用状态时的侧视图；
图7为本发明实施例提供的平板膜元件中第二夹具的部分结构示意图；
图8为本发明实施例提供的平板膜元件中第二夹具的第二夹体的部分结构示意图；
图9为本发明实施例提供的平板膜元件中第二夹具的第二夹体的主视图；
图10为本发明实施例提供的平板膜元件中第二夹具的侧视图；
图11为本发明实施例提供的平板膜元件的剖视图的部分示意图；
图12为本发明实施例提供的平板膜元件中支撑板的部分示意图；
图13为本发明实施例提供的平板膜组件中第一夹具密封连接的示意图；
图14为本发明实施例提供的平板膜组件中第二夹具密封连接的示意图；
图15为本发明实施例提供的平板膜组件的结构示意图；
图16为图15中平板膜组件的顶部结构的部分放大图；
图17为本发明实施例提供的平板膜组件另一方向的结构示意图；
图18为图17中B部分的放大示意。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-14所示，本发明实施例提供的平板膜元件，包括：支撑板4，分离膜3，和夹具组件；其中，分离膜3通过夹具组件可拆卸地固定于支撑板4，且分离膜3与夹具组件密封连接。具体地，上述夹具组件可拆卸地将分离膜3夹紧于支撑板4，当夹具组件夹紧分离膜3和支撑板4时，夹具组件与分离膜3密封连接。
上述平板膜元件中，夹具组件沿分离膜3的边缘设置且围成一圈，以保证平板膜元件的正常使用。
本发明实施例提供的平板膜元件，通过增设夹具组件，使得分离膜3通过夹具组件可拆卸地固定于支撑板4，实现了分离膜3与支撑板4可拆卸，当分离膜3需要更换时，解除夹具组件的固定，即可更换分离膜3，无需更换支撑板4，较现有技术相比，避免了支撑板4的浪费，降低了平板膜元件的使用成本。
为了便于气泡和液体通过平板膜组件，上述夹具组件包括第一夹具1和第二夹具2；第一夹具1和第二夹具2中，仅一者具有通气开口5。这样，当上述平板膜元件组装成平板膜组件时，具有通气开口5对接形成通气孔7，从而实现气泡和液体流经的通道。此时，第一夹具1和第二夹具2均与分离膜3密封连接。
可以理解的是，平板膜组件中，相邻的两个平板膜元件中，两个平板膜元件的第一夹具1密封连接，两个平板膜元件的第二夹具2密封连接，两个通气开口5对接形成通气孔7。当通气开口5设置于第一夹具1时，第二夹具2密封连接形成封闭板；当通气开口5设置于第二夹具2时，第一夹具1密封连接形成封闭板。
优选地，第一夹具1和第二夹具2均包括：夹体，两个与夹体固定相连且用于夹紧分离膜3和支撑板4的夹片。可以理解的，夹片与分离膜3接触。其中，通气开口5设置于第一夹具1或第二夹具2的夹体上。当然，也可选择上述通气开口5设置在其他位置，或者通过其他结构形成，并不局限于此。
进一步地，上述夹体呈槽结构，上述夹体包括：底板，与底板两侧固定相连的侧板；侧板位于底板的同侧，通气开口5设置于第一夹具1或第二夹具2的侧板上，夹片位于两个侧板之间。这样，便于形成通气开口5，也便于获得较大的通气开口5。
上述夹片可与底板固定相连，也可与侧板固定相连，还可与底板和侧板均固定相连。
为了进一步增大通气开口5以及便于平板膜元件的组装，上述侧板包括与底板垂直相连的直板段，与直板段相连的斜板段；其中，夹片位于两个侧板的斜板段之间，且斜板段自其靠近直板段的一端至其远离直板段的一端向远离底板的方向倾斜。当然，也可选择侧板为弧形板，且一个夹体中的两个弧形板向相互远离的方向凸出。
具体地，上述第一夹具1包括：第一夹体11，两个与第一夹体11固定相连且用于夹紧分离膜3和支撑板4的第一夹片12。上述第一夹体11包括：第一底板111，与第一底板111两侧固定相连的第一侧板112；第一侧板112位于第一底板111的同侧，即两个第一侧板112和第一底板111形成槽结构，两个第一夹片12位于两个第一侧板112之间。上述第一侧板112包括与第一底板111垂直相连的第一直板段，与第一直板段相连的第一斜板段；其中，第一夹片12位于两个第一侧板112的第一斜板段之间，且第一斜板段自其靠近第一直板段的一端至其远离第一直板段的一端向远离第一底板111的方向倾斜。这样，当平板膜元件组装成平板膜组件时，便于相连的两个第一夹具1密封连接，具体地，第一夹具1的两个第一直板段密封连接。
需要说明的是，第一斜板段靠近第一直板段的一端为内端，第一斜板段远离第一直板段的一端为外端，则第一斜板段自其内端至其外端向远离第一底板111的方向倾斜。
上述第二夹具2包括：第二夹体21，两个与第二夹体21固定相连且用于夹紧分离膜3和支撑板4的第二夹片22。通气开口5设置于第一夹体11或第二夹体21上。上述第二夹体21包括：第二底板211，与第二底板211两侧固定相连的第二侧板212；第二侧板212位于第二底板211的同侧，即两个第二侧板212和第二底板211形成槽结构。两个第二夹片22位于两个第二侧板212之间。上述通气开口5设置于第一侧板112或第二侧板212上。上述第二侧板212包括与第二底板211垂直相连的第二直板段，与第二直板段相连的第二斜板段；其中，第二夹片22位于两个第二侧板212的第二斜板段之间，且第二斜板段自其靠近第二直板段的一端至其远离第二直板段的一端向远离第二底板211的方向倾斜。这样，当平板膜元件组装成平板膜组件时，便于相连的两个第二夹具2密封连接，具体地，第二夹具2的两个第二直板段密封连接；同时，通气开口5设置在第二侧板212上，便于增大了通气开口5，即增大了通气孔7。
需要说明的是，第二斜板段靠近第二直板段的一端为内端，第二斜板段远离第二直板段的一端为外端，则第二斜板段自其内端至其外端向远离第二底板211的方向倾斜。
为了保证夹具的强度以及获得合适的通气孔7，具有通气开口5的侧板由通气开口5分割为至少两个分侧板，通气开口5的长度为一个分侧板的长度的6-10倍。如图9所示，通气开口5的长度为L1，分侧板的长度为L2，则L1＝6-10L2。进一步地，L1＝10L2。
可以理解的是，通气开口5的长度方向、分侧板的长度方向和夹体的长度方向一致。
在实际应用过程中，也可选择通气开口5的长度和分侧板的长度为其他关系，并不局限于上述实施例。
上述平板膜元件中，上述分侧板远离底板的一端可相连，也可不相连，根据实际需要进行选择，为了增大通气开口5，优先选择上述分侧板远离底板的一端不相连，如图8所示。
上述第一夹具1和第二夹具2沿支撑板4的边缘设置，第一夹具1和第二夹具2的分布，取决于支撑板4的外形。对于支撑板4的形状，亦根据实际需要进行设计，例如，当支撑板4呈多边形时，第一夹具1和第二夹具2呈直线状；当支撑板4呈圆形时，第一夹具1和第二夹具2呈弧形。优选地，上述支撑板4呈四边形，第一夹具1和第二夹具2分别为两个，第一夹具1沿支撑板4的长度方向布置，第二夹具2沿支撑板4的宽度方向布置。进一步地，支撑板4呈长方形或正方形。
上述平板膜元件中，上述支撑板4具有：导水沟槽41，与导水沟槽41连通的导水口43；其中，导水沟槽41的槽口朝向分离膜3。
在使用过程中，需要过滤的水透过分离膜3进入导水沟槽41，经导水沟槽41进入导水口43。上述导水口43为两个，且两个导水口43设置在支撑板4的同一端，便于排水。
为了提高过滤效率，上述分离膜3设置在支撑板4的两侧，导水沟槽41分布于支撑板4的两侧。
优选地，上述导水沟槽41交叉布置于支撑板4。上述结构与平行的导水沟槽结构相比，可以更好地保证支撑板4的强度。
对于导水沟槽41的交叉方式，根据实际需要进行设计，本发明实施例对此不做限定。
为了便于制造，上述支撑板4由塑料板制成的，材质可以为abs(AcrylonitrileButadiene Styrene plastic)、pp(Polypropylene)、pe(polyethylene)、或pom(polyformaldehyde)等各种材质。
为了便于实现分离膜3与夹具组件的密封连接，上述夹具组件通过密封圈6与分离膜3密封连接，支撑板4设有容纳密封圈6的密封圈沟槽42。可以理解的是，密封圈6设置在分离膜3和夹紧组件之间，分离膜3在密封圈6的压力下发生变形，使得密封圈6和分离膜3的变形部分位于密封圈沟槽42内。
上述密封圈沟槽42与密封圈6一一对应。为了保证密封效果，一个上述分离膜3通过两个密封圈6与支撑板4密封连接，此时密封圈沟槽42为两个。
上述密封圈6为橡胶密封条，当然，也可为其他类型，并不局限于此。
进一步地，上述密封橡胶条为橡胶材料，其硬度范围邵氏40-90，优选为70，密封圈6的截面可为圆形或矩形等，优选地，密封圈6的截面为圆形。
优选地，上述分离膜3为高分子分离膜。
上述分离膜3的材质为pvdf(polyvinylidene fluoride)、ptfe(Poly tetrafluoroethylene)、pet(polyethylene glycol terephthalate)、pes(Polyethersulfoneresin)、psf(Polysulfone)、或pp(Polypropylene)等，分离膜3的孔径为0.01-1微米，分离膜3的支撑层为无纺布，无纺布的材质为pet(polyethylene glycol terephthalate)、pp(Polypropylene)或pe(polyethylene)，或者分离膜3的材质为pet(polyethylene glycolterephthalate)、pp(Polypropylene)、pe(polyethylene)中至少两种的混合。
上述夹具组件可为弹性夹具组件，通过自身弹性实现夹紧和拆卸；当然，也可选择上述夹具组件通过人为操作操作部来实现夹紧和拆卸。为了简化结构，以及便于安装和拆卸，优先选择上述夹具组件可为弹性夹具组件。具体地，第一夹具1和第二夹具2均为弹性夹具。
优选地，第一夹片12的材质为钢、铁、或硬质塑料等，第一夹片12的厚度为0.5-2mm。优选地，第一夹片12为1mm。第一夹体11为弹性钢，其壁厚为0.5-2mm。优选地，第一夹体11的壁厚为1-1.5mm。如图5所示，第一夹具1未使用时两个第一夹片12的间距为2-4mm，使用时向相背离的方向拉开两个第一夹片12，使两个第一夹片12的间距为支撑板4的厚度，如图6所示，这样就将分离膜3、密封圈6压在支撑板4上，实现密封效果，由于第一夹体11的材料为弹性钢，可以具有持久压力。在多个平板膜元件连成一体后，第一夹体11的第一侧板112紧挨在一起，就形成了阻止污水和气泡沿第一夹体11长度方向流出的密封面。
上述第二夹具2中，第二夹片22的材质为钢、铁、或硬质塑料等，其厚度为0.5-2mm，优选为1mm。第二夹体21的材质为弹性钢，其壁厚为0.5-2mm，优选为1-1.5mm。第二夹具2未使用时，两个第二夹片22的间距为2-4mm，使用时向相背离的方向拉开两个第二夹片22，使其间距为支撑板4的厚度，这样就将膜片3、密封圈6压在支撑板4上，实现其密封的效果。由于第二夹体21的材料为弹性钢，可以具有持久压力。第二夹体21具有通气开口5，以允许气泡和液体流经分离膜3。
为了更为具体地体现本发明实施例提供的平板膜元件，下面具体描述本发明实施例提供的一种平板膜元件的装配方法：
在支撑板4的两侧放置2张分离膜3，用4个密封圈6将分离膜3压入支撑板4的密封圈沟槽42中，在竖直方向上用第一夹具1夹住密封圈6，在水平方向上用第二夹具2夹住密封圈6，确保密封圈6不会从密封圈沟槽42中脱落，即制作成了平板膜元件。
基于上述实施例提供的平板膜元件，本发明实施例还提供了一种平板膜组件，如图15-18所示，该平板膜组件包括至少平板膜元件，该平板膜元件为上述实施例所述的平板膜元件，相邻的两个平板膜元件中，两个平板膜元件的夹具组件密封连接。
优选地，上述夹具组件包括第一夹具1和第二夹具2；第一夹具1和第二夹具2中，仅一者具有通气开口5；相邻的两个平板膜元件中，两个通气开口5对接形成通气孔7，两个平板膜元件的第一夹具1密封连接，两个平板膜元件的第二夹具2密封连接。
由于上述实施例提供的平板膜元件具有上述技术效果，上述平板膜组件具有上述平板膜元件，则上述平板膜组件也具有相应的技术效果，本文不再赘述。
为了更未将具体的体现本发明实施例提供的平板膜元件，下面具体描述本发明实施例提供的一种平板膜元件的装配方法：
将多个平板膜元件竖直堆积成一体，利用框架固定，形成平板膜组件，如图15-18所示。平板膜组件，如图15所示放置方式使用。由于第一夹具1没有通气开口5，在多个平板膜元件连成一体后，第一夹具1的侧面就形成了密封面，起到了防止气泡从侧面溢出的作用，而第二夹具2具有通气开口5，这样在多个平板膜元件连成一体后，上下形成通气孔7，方便气泡和液体流经分离膜3的表面。气泡、活性污泥、颗粒等经过分离膜3的表面，由上方流出，透过分离膜3的净水通过导水沟槽41流入导水口43，通过与导水口43连通的管道以及泵引出去，进行再处理或者排放。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种平板膜元件，其特征在于，包括：支撑板(4)，分离膜(3)，和夹具组件；其中，所述分离膜(3)通过所述夹具组件可拆卸地固定于所述支撑板(4)，且所述分离膜(3)与所述夹具组件密封连接。
2.根据权利要求1所述的平板膜元件，其特征在于，所述夹具组件包括第一夹具(1)和第二夹具(2)；所述第一夹具(1)和所述第二夹具(2)中，仅一者具有通气开口(5)。
3.根据权利要求2所述的平板膜元件，其特征在于，所述第一夹具(1)和所述第二夹具(2)均包括：夹体，两个与所述夹体固定相连且用于夹紧所述分离膜(3)和所述支撑板(4)的夹片；其中，所述通气开口(5)设置于所述第一夹具(1)或所述第二夹具(2)的所述夹体上。
4.根据权利要求3所述的平板膜元件，其特征在于，所述夹体包括：底板，与所述底板两侧固定相连的侧板；所述侧板位于所述底板的同侧，所述通气开口(5)设置于所述第一夹具(1)或所述第二夹具(2)的所述侧板上，所述夹片位于两个所述侧板之间。
5.根据权利要求4所述的平板膜元件，其特征在于，所述侧板包括与所述底板垂直相连的直板段，与所述直板段相连的斜板段；其中，所述夹片位于两个所述侧板的所述斜板段之间，且所述斜板段自其靠近所述直板段的一端至其远离所述直板段的一端向远离所述底板的方向倾斜。
6.根据权利要求4所述的平板膜元件，其特征在于，具有所述通气开口(5)的所述侧板由所述通气开口(5)分割为至少两个分侧板，所述通气开口的长度为一个所述分侧板的长度的6-10倍。
7.根据权利要求2所述的平板膜元件，其特征在于，所述支撑板(4)呈四边形，所述第一夹具(1)和所述第二夹具(2)分别为两个，所述第一夹具(1)沿所述支撑板(4)的长度方向布置，所述第二夹具(2)沿所述支撑板(4)的宽度方向布置。
8.根据权利要求1所述的平板膜元件，其特征在于，所述支撑板(4)具有：导水沟槽(41)，与所述导水沟槽(41)连通的导水口(43)；其中，所述导水沟槽(41)的槽口朝向所述分离膜(3)，所述导水沟槽(41)交叉布置于所述支撑板(4)。
9.根据权利要求1所述的平板膜元件，其特征在于，所述夹具组件通过密封圈(6)与所述分离膜(3)密封连接，所述支撑板(4)设有容纳所述密封圈(6)的密封圈沟槽(42)。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的平板膜元件，其特征在于，所述夹具组件为弹性夹具组件。
11.一种平板膜组件，包括至少平板膜元件，其特征在于，所述平板膜元件为如权利要求1-10中任意一项所述的平板膜元件，相邻的两个所述平板膜元件中，所述两个平板膜元件的夹具组件密封连接。
12.根据权利要求11所述的平板膜组件，其特征在于，所述夹具组件包括第一夹具(1)和第二夹具(2)；所述第一夹具(1)和所述第二夹具(2)中，仅一者具有通气开口(5)；相邻的两个所述平板膜元件中，两个所述通气开口(5)对接形成通气孔(7)，两个所述平板膜元件的第一夹具(1)密封连接，两个所述平板膜元件的第二夹具(2)密封连接。
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