CN108883367A - 反渗透过滤器模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括改进的供给间隔件的反渗透过滤器模块，并且更特别地，涉及一种包括改进的供给间隔件的反渗透过滤器模块，其中螺旋丝被重复定位以形成供给间隔件，使得待供应至供给间隔件的液体的流集中在反渗透膜的表面上以有效地减轻浓差极化。

Description

反渗透过滤器模块

技术领域

本申请要求于2016年9月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0124788号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种包括改进的供给间隔件的反渗透过滤器模块，并且更特别地，涉及一种包括改进的供给间隔件的反渗透过滤器模块，其中螺旋丝被重复定位以形成供给间隔件，使得供应至供给间隔件的液体的流集中在反渗透膜的表面上以有效地减轻浓差极化。

背景技术

全球变暖引起的缺水正在全球恶化，因此用于确保替代水资源的水净化技术备受关注。

因此，使用反渗透膜(其是利用替代水资源的下一代水处理工艺例如海水脱盐、水再利用等的关键技术)的水处理工艺有望在工业用水市场占主导地位。

通过反渗透膜制成的反渗透膜可渗透水变成纯水或非常接近纯水的水，并且用于多种领域，例如与医用无菌水、人工透析用净化水或者电子领域中制造半导体用水相关的领域。

在此，反渗透是指这样的现象：其中当具有浓度差的两种溶液被半透膜分离后已经经过预定的时间段时，在低浓度的溶液移动至高浓度的溶液的同时，产生预定的水位差。此外，在该过程期间产生的水位差是指反渗透压。通过使用该原理仅允许水分子穿过半透膜来净化水的装置被称为反渗透设备，并且用于该反渗透设备的半透膜为反渗透过滤器模块。

反渗透过滤器模块包括中心管、供给间隔件、反渗透(RO)膜和经编针织物(tricot)过滤通道。

在这些组件中，供给间隔件用作原水(raw water)被引入通过的通路。当通过供给间隔件引入原水时，原水的流受到供给间隔件阻碍而产生压差，这导致能量成本增加，因此，压差越低，反渗透过滤器模块的效率越高。

同时，由于水渗透通量，在反渗透膜的附近不可避免地出现浓差极化，并且随着浓差极化变严重，反渗透膜附近的渗透压增加，使得透水性劣化。

对此，需要一种能够通过减少压差的发生并减轻浓差极化来提高反渗透过滤器模块的效率的供给间隔件。

发明内容

技术问题

本发明被设计用于解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种反渗透过滤器模块，其中螺旋丝被重复定位以形成供给间隔件，从而通过增加流动路径的截面面积来减少压差，并且将原水的涡流集中在反渗透膜的表面上。

技术方案

根据本发明的反渗透过滤器模块包括：管，所述管包括接纳沿纵向方向的可渗透液体的开口；一个或更多个反渗透膜，所述一个或更多个反渗透膜从管向外延伸并且卷绕在管周围；以及供给间隔件，所述供给间隔件接触一个或更多个反渗透膜并且卷绕在管周围，其中供给间隔件通过重复定位螺旋丝来形成。

供给间隔件可以通过将单丝(single filament)设置成在平面上的一侧和另一侧之间往复而形成。

丝的直径可以为0.2mm至0.5mm。

丝的螺距可以为780μm至3120μm。

丝可以通过挤出成型形成。

在反渗透过滤器模块中，供应至供给间隔件的液体的涡旋可以形成在丝的上侧和下侧。

有益效果

根据本发明，螺旋丝被重复定位以形成供给间隔件，因此，可以通过增加流动路径的截面面积来减少压差，并且通过将原水的涡旋集中在反渗透膜的表面上来减轻浓差极化。

此外，利用上述效应，可以进一步提高反渗透过滤器模块的效率。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例性实施方案的水处理用反渗透过滤器模块的透视图。

图2是根据本发明的示例性实施方案的用于水处理用反渗透过滤器模块的供给间隔件的透视图。

图3是根据本发明的示例性实施方案的用于水处理用反渗透过滤器模块的丝的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明。在此，将省略公开已知的功能和配置的重复描述和详细描述以避免不必要地使本发明的主题模糊。提供本发明的示例性实施方案以向本领域的普通技术人员完整地解释本发明。因此，为了描述的更清楚，附图中所示的元件的形状和尺寸可能被放大。

除非明确地相反描述，否则词语“包含(comprise)”或“包括(include)”和变体，例如“包含(comprise)”、“包含(comprising)”、“包括(include)”或“包括(including)”将被理解为暗示包括所述的构成元件，但是不排除任何其他构成元件。

在下文中，将提出用于帮助理解本发明的优选实施例。然而，提供以下实施例仅为了更容易地理解本发明，而本发明的范围不受实施例的限制。

<反渗透过滤器模块>

图1是根据本发明的一个示例性实施方案的水处理用反渗透过滤器模块100的透视图，图2是根据本发明的示例性实施方案的用于水处理用反渗透过滤器模块100的供给间隔件20的透视图，以及图3是根据本发明的示例性实施方案的用于水处理用反渗透过滤器模块100的丝21的透视图。

在下文中，将参照图1至图3具体地描述根据本发明的示例性实施方案的水处理用反渗透过滤器模块100。

反渗透过滤器模块100为用于通过使用反渗透原理净化实际供应的水的膜分离装置的构成元件。

参照图1，反渗透过滤器模块100可以包括反渗透膜10、供给间隔件20、经编针织物过滤通道30和具有用于接纳沿纵向方向的可渗透液体的开口(未示出)的管40。尽管在图中未示出，但是反渗透过滤器模块100还可以包括一对防伸缩装置，但是将省略其具体描述。

一个或更多个反渗透膜10用于通过使用渗透过滤水以除去水中包含的外来物质，并且还用作经净化的水有效地流动通过的流动路径。

一个或更多个反渗透膜10从管40向外延伸并且卷绕在管40周围。

供给间隔件20形成从外部引入原水通过的通路，并且用于保持一个反渗透膜10和另一个反渗透膜10之间的间隔。为此，供给间隔件20的上侧和下侧接触一个或更多个反渗透膜10，并且与一个或更多个反渗透膜10相似，供给间隔件20被配置成卷绕在管40周围。

在此，供给间隔件20的材料没有特别地限制，但是供给间隔件20可以由聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯和聚丙烯中的任一者制成。

同时，下面将描述供给间隔件20的具体配置。

经编针织物过滤通道30通常具有织物结构，并且充当用于形成由反渗透膜10净化的水可以流动通过而到外部的空间的流动路径。

在这种情况下，经编针织物过滤通道30通常具有织物结构，并且充当用于形成由反渗透膜10净化的水可以流动通过而到外部的空间的流动路径。

管40被设置在水处理用反渗透过滤器模块100的中心，并且用作引入和排出经过滤的水的通路。

为此，可以在管40的外部形成具有预定尺寸的孔(或开口)，使得可以引入经过滤的水。在这种情况下，可以形成一个或更多个孔使得可以更高效地引入经过滤的水。

同时，根据本发明的示例性实施方案的供给间隔件20可以通过将螺旋丝21重复定位而形成。此外，供给间隔件20可以通过将单丝21设置成在平面上的一侧和另一侧之间往复而形成。例如，螺旋丝21通过挤出成型挤出，并且将挤出的丝21以“Z”或形状重复折叠，并且因此，供给间隔件20可以形成在二维平面上。此外，供给间隔件20可以通过以下形成：通过挤出成型制造多根螺旋丝21，平行布置多根丝21，以及将连接部(未示出)结合至每根布置的丝21的一侧和另一侧以固定丝21。在此，连接部和丝21可以通过将连接部定位在第一丝的一侧和第二丝的一侧并将连接部定位在第二丝的另一侧和第三丝的另一侧以之字形(zigzag)的方式结合在一起。此外，连接部可以通过挤出成型形成。

多个圆形流动路径由丝21的螺旋形状形成，圆形流动路径的直径可以为0.2mm至0.5mm，并且特别地，流动路径的直径可以为0.47mm。如果流动路径的直径等于或小于0.2mm，则在引入原水时阻碍原水的流，从而可能增加压差，并且如果流动路径的直径等于或大于0.5mm，则在供给间隔件20中不形成涡旋，从而出现浓差极化，因此，可能存在的问题是，在反渗透膜10的表面上渗透压增加并且反渗透过滤器模块100的透水性劣化。

此外，丝21的螺距可以为780μm至3120μm，并且螺距是由螺旋形状形成的多个圆形流动路径之间的距离，并且如果螺距小于780μm，则丝21阻碍了原水的流动，使得压差增加，因此，可能存在能量成本可能增加的问题，并且如果螺距大于3120μm，则可能存在不能形成足够的涡流的问题。

用这种配置，在根据本发明的供给间隔件20的情况下，丝21以螺旋形状挤出并重复地设置在二维平面上，使得供应至供给间隔件20的原水的涡旋集中在丝21的上部和下部，因此，可以减少压差并且通过将涡旋集中在反渗透膜10的表面上来高效地减轻浓差极化。

<实验例>

在压差ΔP[Pa]和膜的表面上的盐的平均质量分数的性能方面，将用于反渗透过滤器模块的相关技术中的供给间隔件与根据本发明的示例性实施方案的供给间隔件20进行比较。

为此，在供给间隔件的螺距L1值变化同时其他条件保持相同的状态下，在压差和膜的表面上的盐的平均质量分数的性能方面，将三个相关技术中的供给间隔件和四个根据本发明的示例性实施方案的供给间隔件进行比较，并且结果示于表1。实验区域如下。

*宽×长×高(厚度)：7.75mm×15.55mm×0.47mm

*入口速度：0.3m/秒

[表1]

如上所述，比较例1至3使用其中两根丝彼此相交以形成流动路径的供给间隔件，比较例1使用网格长度为2750μm的供给间隔件，比较例2使用网格长度为5000μm的供给间隔件，以及比较例3使用网格长度为1500μm的供给间隔件。实施例1至4使用根据本发明的供给间隔件20，实施例1使用具有其中流动路径之间的间隔即螺距为1560μm的螺旋丝的供给间隔件，实施例2使用具有螺距为780μm的螺旋丝的供给间隔件，实施例3使用具有螺距为1984μm的螺旋丝的供给间隔件，以及实施例4使用具有螺距为3120μm的螺旋丝的供给间隔件。

参照表1，比较例1显示压差为1032Pa并且膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0332，比较例2显示压差为730Pa并且膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0335，以及比较例3显示压差为1705Pa并且膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0332。此外，可以看出实施例1显示压差为682Pa并且膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0329，实施例2显示压差为1131Pa并且膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0329，实施例3显示压差为538Pa并且膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0331，以及实施例4显示压差为379Pa并且膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0333。

在这种情况下，考虑到随着压差变低，结构在流动方面变得更有利，已经证实，使用根据本发明的供给间隔件的实施例1至4具有比比较例1至3更低的压差，使得流动顺利，并且实施例1至4有利于确保流动路径。更详细地，当比较比较例1和实施例4时，比较例1显示膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0332，并且实施例4显示膜的表面上的盐的平均质量分数为0.0333，因此，比较例1和实施例4具有相似的数值，但是，已经证实比较例1显示压差为1032，并且实施例4显示压差为379，因此，实施例4具有比比较例1显著更低的压差。因此，可以确定在其中供给间隔件具有相同的膜的表面上的盐的平均质量分数的情况下，在具有螺旋丝的供给间隔件中比在具有网格图案的供给间隔件中流动更顺利。

此外，考虑到当涡旋集中在膜的表面上时很好地减轻浓差极化，已经证实，使用根据本发明的供给间隔件的实施例1至4将涡旋集中在膜的表面上，并且盐的流动在反渗透膜附近变得顺利。即，当比较比较例3和实施例1时，在其中比较例3和实施例1在流动路径之间具有相似的间隔的情况下，其中丝具有螺旋形状并且因此形成螺旋流动路径的供给间隔件具有更低的压差和更低的膜的表面上的盐的平均质量分数，因此，具有螺旋丝的供给间隔件可以使原水在流动路径中顺利地流动并且可以使供给间隔件中形成的涡旋集中在位于供给间隔件的上侧和下侧的反渗透膜上，从而使盐顺利地移动通过反渗透膜。

因此，基于上述情况，可以看出，根据本发明的供给间隔件通过改变具有相同的最大和最小直径的丝(或线)的形状来使压差最小化，并且通过将一定程度出现的涡旋集中在反渗透膜的表面上来降低膜的表面上的盐的平均质量分数，从而提高反渗透过滤器模块的性能。

虽然上面描述了本发明的示例性实施方案，但是本领域的技术人员可以理解在不偏离权利要求中公开的本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种地修改和改变。

Claims (6)

1.一种反渗透过滤器模块，包括：

管，所述管包括接纳沿纵向方向的可渗透液体的开口；

一个或更多个反渗透膜，所述一个或更多个反渗透膜从所述管向外延伸并且卷绕在所述管周围；以及

供给间隔件，所述供给间隔件接触所述一个或更多个反渗透膜并且卷绕在所述管周围，

其中所述供给间隔件通过重复定位螺旋丝来形成。

2.根据权利要求1所述的反渗透过滤器模块，其中所述供给间隔件通过将单丝设置成在平面上的一侧和另一侧之间往复而形成。

3.根据权利要求1所述的反渗透过滤器模块，其中所述丝的直径为0.2mm至0.5mm。

4.根据权利要求1所述的反渗透过滤器模块，其中所述丝的螺距为780μm至3120μm。

5.根据权利要求1所述的反渗透过滤器模块，其中所述丝通过挤出成型形成。

6.根据权利要求1所述的反渗透过滤器模块，其中在所述反渗透过滤器模块中，供应至所述供给间隔件的液体的涡旋形成在所述丝的上侧和下侧。