CN108404670B - 一种反渗透膜元件以及具有其的净水设备 - Google Patents
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Abstract
本发明本涉及水处理设备领域，尤其涉及一种反渗透膜元件及具有其的净水设备，其中，反渗透膜元件包括中心管以及卷制于中心管上的反渗透膜组件，反渗透膜组件包括一对通过正面叠合且一并卷制于中心管上的反渗透膜片，进水流道具有形成于两反渗透膜片前侧片沿的进水口以及形成于两反渗透膜片后侧片沿的出水口，反渗透膜组件还包括设置于进水流道内的隔水结构，隔水结构包括在两反渗透膜片于展开状态下与中心管形成一预设夹角的第一隔水带，第一隔水带把进水流道分隔成横截面均逐渐变小的第一流道以及与第一流道相连通的第二流道。本发明结构简单，可以延长反渗透膜元件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及水处理设备领域，尤其涉及一种反渗透膜元件及具有其的净水设备。
背景技术
目前，使用最广泛的反渗透膜元件的原水从一端流入，沿平行中心管方向流动，净水进入反渗透膜的膜袋内，通过中心管上的通孔流入中心管，从中心管的净水出口排出，未通过反渗透膜的浓水平行中心管方向，从中心管周围的浓水出口排出。在这种方式下，原水沿着反渗透膜组件中心管平行方向流动，原水与反渗透膜片的接触时间较短。由于此方式卷制的反渗透膜组件水的流道宽，所以水在膜表面的流速慢，膜表面形成浓差极化，后果就是导致膜表面容易结垢。另外，沿着原水流动方向，原水不断渗透进入膜袋内，水的浓度(含盐量)越来越高，越靠近浓水出口端的膜表面水的盐浓度越高，溶质在膜表面析出结垢也越严重，缩短反渗透膜片的使用寿命。
中国专利公开号CN102976447公开了一种侧流式反渗透膜元件，在反渗透膜元件的导流网和反渗透膜片之间涂有防水胶带，如图1所示，展开状态的导流网20’呈矩形，一端连接有中心管21’。中心管21’位于导流网的卷制起始端，卷制方向即为图1中箭头24’所示方向。与卷制方向平行的一组对边边22’和边23’，都涂有防水胶带(如粗黑线所示)。边22’从卷制起始端到卷制末端，边23’的一部分涂有防水胶带231’，未涂防水胶带的一部分232’作为卷制以及完成后续常规工序后得到的反渗透膜元件的出水口。在图2中，入水口32’对应于图1中的边25’，出水口31’对应于图2中的未涂防水胶带的一部分232’。在图3中，入水口42’对应于图1中的未涂防水胶带的一部分232’，出水口41’对应于边25’。以这种方式，原水沿着反渗透膜片的长度方向移动，相对一端进水另一端出水的方式，增加了与反渗透膜片片面的接触面积，从而提高反渗透膜片的过滤效率，增大反渗透膜元件的纯水回收率和水通量；但是这种方式存在一定的“死角”即图1所示的区域26’，该区域膜片表面流动性降低，膜片的利用率降低，降低膜片效率，虽然现有技术中在区域26’处增加了防水胶带27’，但效果有限，反渗透膜元件仍然存在上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反渗透膜元件，旨在解决提高反渗透膜元件的使用寿命的问题。
本发明是这样实现的，一种反渗透膜元件，用于浓缩原水以产生纯水，包括从前往后延伸的中心管以及从左往右或从右往左地卷制于所述中心管外管壁上的反渗透膜组件，所述中心管于其外管壁开设连通至其内管通道的进水孔，所述反渗透膜组件包括一对通过正面叠合且一并卷制于所述中心管上的反渗透膜片，两所述反渗透膜片的正面之间共同形成进水流道，两所述反渗透膜片的反面之间共同形成纯水流道，所述进水流道具有形成于两所述反渗透膜片前侧片沿的进水口以及形成于两所述反渗透膜片后侧片沿的出水口，所述反渗透膜组件还包括设置于所述进水流道内的隔水结构，所述隔水结构用于使所述原水在所述进水流道内所流经的路径大于所述进水口和所述出水口之间在两所述反渗透膜片于展开状态下的直线距离。所述隔水结构包括在两所述反渗透膜片于展开状态下与所述中心管形成一预设夹角的第一隔水带，所述第一隔水带把所述进水流道分隔成横截面均逐渐变小的第一流道以及与所述第一流道相连通的第二流道。
进一步地，所述预设夹角的角度范围为大于零度且小于九十度。
进一步地，所述隔水结构还包括设置于两所述反渗透膜片的前侧片沿且用于密封所述第一流道的第二隔水带、设置于所述反渗透膜片的后侧片沿用于密封所述第二流道的第三隔水带以及设置于所述反渗透膜片四周且用于密封所述纯水流道的第四隔水带。
进一步地，所述第一隔水带与所述第三隔水带交错设置且还包括靠近所述反渗透膜片后侧片沿的第一端以及靠近所述反渗透膜片前侧片沿的第二端；所述第一端和所述第二端朝相反方向倾斜布置。
进一步地，所述第一端朝所述中心管倾斜设置，所述第二端朝背离所述中心管的方向倾斜设置，所述第一流道与所述第二流道于远离所述中心管的第二端处连通。
进一步地，所述进水口位于所述第二隔水带与所述中心管之间，所述第二隔水带与所述反渗透膜片的右侧片沿之间设置有向第一流道内补充原水的补水口；所述出水口包括位于所述第一端与所述中心管之间且供浓水流出所述第一流道的第一出水口、位于所述第一端与所述第三隔水带之间且供所述浓水流出所述第二流道的第二出水口以及位于所述第三隔水带与所述反渗透膜片的右侧片沿之间且供浓水流出所述第二流道的第三出水口。
进一步地，所述第二端朝所述中心管倾斜设置，所述第一端朝背离所述中心管的方向倾斜设置，所述第一流道与所述第二流道于靠近所述中心管的第二端处连通。
进一步地，所述进水口位于所述第二隔水带与所述反渗透膜片的右侧片沿之间，所述第二隔水带与所述中心管之间设置有向第一流道内补充原水的补水口；所述出水口包括位于所述第一端与所述反渗透膜片的右侧片沿之间且供浓水流出所述第一流道的第一出水口、位于所述第一端与所述第三隔水之间且供所述浓水流出所述第二流道的第二出水口以及位于所述第三隔水带与所述中心管之间且供浓水流出所述第二流道的第三出水口。
进一步地，所述反渗透膜元件还包括设置在所述进水流道内且用于引导所述原水流动的进水导流网以及设置在所述纯水流道内且用于引导所述纯水流动的纯水导流网；所述第一隔水带、所述第二隔水带以及所述第三隔水带均成对且分别设置于所述进水导流网的两侧网面，所述第四隔水带成对且分别设置于所述纯水导流网的两侧网面。
本发明相对于现有技术的技术效果是：第一隔水带把所述进水流道分隔成第一流道和第二流道，原水依次流经第一流道与第二流道，不但延长了原水在两反渗透膜片之间的流经距离，提高了反渗透膜片的利用率，而且第一流道和第二流道沿原水流动的方向横截面面积均不断变小，使得原水在第一流道和第二流道内的流速不断增大，减轻了极化边界层带来的推动力降低问题，实现了原水近似等速流动，消除了原水在流道内的层流现象，实现全湍流，有利于冲刷反渗透膜片表面的污染物，降低污染物的堵塞，延长了反渗透膜片的使用寿命。
附图说明
图1是现有技术中的反渗透膜元件的结构示意图。
图2是图1的一卷制状态下的结构示意图。
图3是图1的另一卷制状态下的结构示意图。
图4是本发明实施例所提供的反渗透膜元件的结构示意图。
图5是图4的反渗透膜组件于展开状态下的结构示意图。
图6是图4的反渗透膜组件于展开状态下的另一结构示意图。
图7是图4的隔水结构与进水导流网的一体成型的结构示意图。
附图中标号与名称对应的关系如下所示：
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“垂直”、“平行”、“底”、“角”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。
请参阅图4至图6，本发明实施例所提供的反渗透膜元件100安装在净水设备(图未画)中用于浓缩原水以产生纯水。所述反渗透膜元件100包括从前往后延伸的中心管101和从左往右或从右往左卷绕在所述中心管101上的反渗透膜组件113。在本实施例中反渗透膜组件113从左往右卷制在中心管101上。中心管101的外管壁上开设有多个连通中心管101内管道与所述反渗透膜组件113的进水孔102。所述纯水从所述进水孔102流入所述中心管101的内管道且所述纯水在中心管101内的流动方向为中心管101的前端向中心管101的后端。
所述反渗透膜组件113包括与所述中心管101卷绕而成的两片反渗透膜片112以及设置在两所述反渗透膜片112之间的隔水结构(图未示)。两反渗透膜片112层叠设置且一并卷制于所述中心管101上。各所述反渗透膜片112包括正面和反面，两反渗透膜片112的正面相向贴合设置且平行所述中心管101的一侧连接所述中心管101并形成卷制始端(图未示)，相对的另一侧密封连接并形成卷制末端107。在其它实施例中，卷制始端也可以是一反渗透膜片112从正面对折并与中心管101连接而形成，对折处则形成卷制末端107。
两反渗透膜片112的正面夹层之间形成进水流道115，反面夹层之间形成纯水流道(图未画)。原水或浓水流经进水流道115可以从反渗透膜片112的正面向反面渗透，而不能从反渗透膜片112的反面向正面渗透，即进水流道115中的原水可以渗透至纯水流道内以获得纯水，而纯水流道内获得的纯水不能反渗透至进水流道115内。中心管101上的进水孔102与所述纯水流道相连通，纯水流道内获得的纯水经进水孔102而流入中心管101的管体内并从中心管101的后端流出。
所述反渗透膜元件100还包括分别设置在所述反渗透膜片112两侧片沿的进水口109和出水口(图未示)。其中，所述进水口109设置于两反渗透膜片112的前侧片沿且供原水流入进水流道115；所述出水口设置于两反渗透膜片112的后侧片沿且供浓水流出所述进水流道115。
所述隔水结构用于使所述原水在所述进水流道115内所流经的路径大于所述进水口109和所述出水口之间在两所述反渗透膜片112于展开状态下的直线距离。所述隔水结构包括设置所述进水流道115内并在两所述反渗透膜片112于展开状态下与所述中心管101形成一预设夹角的第一隔水带105。所述预设夹角的角度范围为大于零度且小于九十度。所述第一隔水带105在所述进水流道115内沿原水流动的方向把所述进水流道115分隔成第一流道1151和与所述第一流道1151相连通的第二流道1152。所述第一流道1151和所述第二流道1152沿原水流动的方向横截面均不断缩小。
第一隔水带105把所述进水流道115分隔成第一流道1151和第二流道1152，原水依次流经第一流道1151与第二流道1152，不但延长了原水在两反渗透膜片112之间的流经距离，提高了反渗透膜片112的利用率，而且第一流道1151和第二流道1152沿原水流动的方向横截面面积均不断变小，使得原水在第一流道1151和第二流道1152内的流速不断增大，减轻了极化边界层带来的推动力降低问题，实现了原水近似等速流动，消除了原水在流道内的层流现象，实现全湍流，有利于冲刷反渗透膜片112表面的污染物，降低污染物的堵塞，延长了反渗透膜片112的使用寿命。
所述第一隔水带105包括靠近反渗透膜片112后侧片沿的第一端1051以及靠近反渗透膜片112前侧片沿的第二端1052。所述隔水结构还包括设置于两反渗透膜片112前侧且用于密封第一流道1151的第二隔水带108、设置于两反渗透膜片112后侧且用于密封第二流道1152的第三隔水带104以及设置于所述反渗透膜片112外围四周且用于密封所述纯水流道的第四隔水带(图未画)。所述第二隔水带108在两反渗透膜片112的前侧未完全密封第一流道1151，第三隔水带104在两反渗透膜片112的后侧未完全密封第二流道1152。
所述出水口包括第一出水口110、第二出水口103以及第三出水口111。所述反渗透膜组件113还包括设置在反渗透膜片112前侧片沿的补水口112。
请参阅图5，在一个实施例中，第一隔水带105的第一端1051向左且朝所述卷制始端倾斜设置，第二端1052向右朝卷制末端107倾斜设置。所述第一流道1151和所述第二流道1152于第二端1052处相连通，第一端1051靠近中心管101的后端。第一流道1151内的原水从左向右流动，第二流道1152内的原水从右向左流动，如图5中箭头所示。
所述进水口109位于所述第二隔水带108与中心管101之间。所述补水口112位于所述第二隔水带108与卷制末端107之间，所述原水可以经所述补水口112流入第一流道1151。所述进水口109的宽度占反渗透膜片112卷制长度的10％～50％，所述补水口112的宽度占反渗透膜片112卷制长度的0.1％～5％。原水经补水口112流入第一流道1151，可以消除第一流道1151位于该处的死角，防止出现流体的流动“死角”，而导致污染物在补水口112处沉淀，提高反渗透膜片112的利用率并延长反渗透膜片112的使用寿命。
所述出水口包括位于所述第一端1051与所述中心管101之间的第一出水口110、位于第三隔水带104与所述第一端1051之间的第二出水口103以及位于卷制末端107与所述第三隔水带104之间的第三出水口111。大部分浓水经第二出水口103流出第二流道1152，小部分浓水经第一出水口110和第二出水口103流出第二流道1152。第一出水口110不但可以防止第一流道1151的流体在该处出现流动“死角”，而且第一隔水带105位于第一出水口110处的部分相对中心管101倾斜而形成横截面不断减少的流道，使得流体在流出第一出水口110时，流速不断增大，从而冲刷反渗透膜片112正面上的污染物，提高反渗透膜片112的利用率。第三出水口111可以消除第二流道1152位于该处的死角，防止出现流体的流动“死角”，而导致污染物在第三出水口111处沉淀，提高反渗透膜片112的利用率。
所述第一出水口110的宽度占所述反渗透膜片112的卷制长度的0.1％～5％。所述第二出水口103的宽度占反渗透膜片112卷制长度的10％～50％。所述第三出水口111的宽度占反渗透膜片112卷制长度的0.1％～5％。
请参阅图6，在另一个实施例中，第一隔水带105的第一端1051向右且朝卷制末端107倾斜设置，第二端1052向左朝卷制始端倾斜设置。所述第一流道1151和所述流道在第二端1052处相连通，第二端1052靠近中心管101。第一流道1151内的原水从右向左流动，第二流道1152内的原水从左向右流动，如图6中箭头所示。
所述进水口109位于所述第二隔水带108与所述卷制末端107之间，所述补水口112位于所述中心管101与所述第二隔水带108之间。所述第一出水口110位于所述卷制末端107与第一端1051之间，第二出水口103位于第三隔水带104与第一端1051之间，第三出水口111位于卷制始端与第三隔水带104之间。同样可以达到防止出现流体“死角”，冲刷污染物，提高反渗透膜片112的使用寿命的效果。
请参阅图7，所述反渗透膜组件113还包括设置在所述进水流道115内且用于引导原水在进水流道115内流动的进水导流网106以及设置在所述纯水流道内且用于引导纯水在所述纯水流道内流动的纯水导流网(图未画)。
所述第一隔水带105、所述第二隔水带108以及所述第三隔水带104均成对设置于所述进水导流网106的两侧网面。具体地，两所述第一隔水带105、两所述第二隔水带108以及两所述第三隔水带104可以采用热成型的方式与所述进水导流网106一体成型且设置于其网面的两侧，再与中心管101进行卷制。
第四隔水带成对设置于所述纯水导流网的两侧网面。具体地，第四隔水带可以采用热成型的方式与所述纯水导流网一体成型且设置于其网面的两侧，再与中心管101进行卷制。
热压成型的方式来生成隔水结构具有成本低，工艺简单。在其它的实施例中也可以采用涂胶的方式来生成隔水结构。
所述卷制末端107还涂有封胶以使反渗透膜片112更好的卷制于中心管101上。
本发明实施例还提供了一种净水设备(图未画)，其具有如上所述的反渗透膜元件100。所述净水设备使用如上所述的反渗透膜元件100后，在NaCl浓度为250ppm的测试液的测试下，平均透过水量(GPD)相比额定产水流量为75G的普通RO滤芯的净水设备，可以从78.5提升至90.1；NaCl脱盐率(％)相比额定产水流量为75G的普通RO滤芯，可以从97.8提升至98.8。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种反渗透膜元件，用于浓缩原水以产生纯水，其特征在于：包括从前往后延伸的中心管以及从左往右或从右往左地卷制于所述中心管外管壁上的反渗透膜组件，所述中心管于其外管壁开设连通至其内管通道的进水孔，所述反渗透膜组件包括一对通过正面叠合且一并卷制于所述中心管上的反渗透膜片，两所述反渗透膜片的正面之间共同形成进水流道，所述进水流道具有形成于两所述反渗透膜片前侧片沿的进水口以及形成于两所述反渗透膜片后侧片沿的出水口，所述反渗透膜组件还包括设置于所述进水流道内的隔水结构，所述隔水结构用于使所述原水在所述进水流道内所流经的路径大于所述进水口和所述出水口之间在两所述反渗透膜片于展开状态下的直线距离，所述隔水结构包括在两所述反渗透膜片于展开状态下与所述中心管形成一预设夹角的第一隔水带，所述第一隔水带把所述进水流道分隔成横截面均逐渐变小的第一流道以及与所述第一流道相连通的第二流道；
所述隔水结构还包括设置于两所述反渗透膜片的前侧片沿且用于密封所述第一流道的第二隔水带；
所述进水口位于所述第二隔水带与所述中心管之间，所述第二隔水带与所述反渗透膜片的右侧片沿之间设置有向第一流道内补充原水的补水口；或者
所述进水口位于所述第二隔水带与所述反渗透膜片的右侧片沿之间，所述第二隔水带与所述中心管之间设置有向第一流道内补充原水的补水口；
所述进水口的宽度占两所述反渗透膜片卷制长度的10％～50％，所述补水口的宽度占两所述反渗透膜片卷制长度的0.1％～5％。
2.如权利要求1所述的反渗透膜元件，其特征在于：所述预设夹角的角度范围为大于零度且小于九十度。
3.如权利要求1所述的反渗透膜元件，其特征在于：两所述反渗透膜片的反面之间共同形成纯水流道，所述隔水结构还包括设置于所述反渗透膜片的后侧片沿用于密封所述第二流道的第三隔水带以及设置于所述反渗透膜片四周且用于密封所述纯水流道的第四隔水带。
4.如权利要求3所述的反渗透膜元件，其特征在于：所述第一隔水带与所述第三隔水带交错设置且还包括靠近所述反渗透膜片后侧片沿的第一端以及靠近所述反渗透膜片前侧片沿的第二端；所述第一端和所述第二端朝相反方向倾斜布置。
5.如权利要求4所述的反渗透膜元件，其特征在于：所述第一端朝所述中心管倾斜设置，所述第二端朝背离所述中心管的方向倾斜设置，所述第一流道与所述第二流道于远离所述中心管的第二端处连通。
6.如权利要求5所述的反渗透膜元件，其特征在于：所述出水口包括位于所述第一端与所述中心管之间且供浓水流出所述第一流道的第一出水口、位于所述第一端与所述第三隔水带之间且供所述浓水流出所述第二流道的第二出水口以及位于所述第三隔水带与所述反渗透膜片的右侧片沿之间且供浓水流出所述第二流道的第三出水口。
7.如权利要求4所述的反渗透膜元件，其特征在于：所述第二端朝所述中心管倾斜设置，所述第一端朝背离所述中心管的方向倾斜设置，所述第一流道与所述第二流道于靠近所述中心管的第二端处连通。
8.如权利要求7所述的反渗透膜元件，其特征在于：所述出水口包括位于所述第一端与所述反渗透膜片的右侧片沿之间且供浓水流出所述第一流道的第一出水口、位于所述第一端与所述第三隔水之间且供所述浓水流出所述第二流道的第二出水口以及位于所述第三隔水带与所述中心管之间且供浓水流出所述第二流道的第三出水口。
9.如权利要求3-8任意一项所述的反渗透膜元件，其特征在于：所述反渗透膜元件还包括设置在所述进水流道内且用于引导所述原水流动的进水导流网以及设置在所述纯水流道内且用于引导所述纯水流动的纯水导流网；所述第一隔水带、所述第二隔水带以及所述第三隔水带均成对且分别设置于所述进水导流网的两侧网面，所述第四隔水带成对且分别设置于所述纯水导流网的两侧网面。
10.一种净水设备，其特征在于：包括如权利要求1-9任意一项所述的反渗透膜元件。
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