CN111167310A - 一种改进型中空纤维纳滤膜组件 - Google Patents

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梁恩宾
王春浩
胡晓宇
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    • C02F1/442—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration

Abstract

本发明提供了一种改进型中空纤维纳滤膜组件，包括膜壳以及设置在膜壳内的导流型滤膜元件；其中，所述导流型滤膜元件包括设置在液体通道中的用以过滤的膜丝单元、用以改进流体分布的导流板、分隔室以及设置在所述膜壳两端的树脂浇注的用以固定所述膜丝单元和所述导流板的固定层；通过改进组件内水流分布，在膜组件的进出水口侧，分隔室使水流在膜元件中强制分开，降低膜元件对水流的阻隔，降低膜元件出口压降，并且避免水流冲击对膜元件造成的破坏，在保证导流型中空纤维纳滤膜系统硬件不变的前提下有效地提升纳滤膜组件抗水流冲击能力，进而提升中空纤维纳滤膜的运行效率，包括提升截留率、提高产水通量和降低膜组件压力损失，延长膜组件使用寿命。

Description

一种改进型中空纤维纳滤膜组件
技术领域
本发明涉及膜组件技术领域，尤其是一种改进型中空纤维纳滤膜组件。
背景技术
在导流型中空纤维纳滤膜组件内部，水流通过膜组件进口直接冲击膜元件，紧密堆积的膜元件容易因水流分布不均导致局部短路和过滤死角的情况发生，而浓缩液集中从膜组件出口端流出，此处紧密堆积的膜元件严重阻碍液体通过，导致膜组件进出口压降增大；另外在系统运行过程中水流变化较大或强制提升膜元件表面流速以增大产水通量时，膜元件容易受到水流的强烈冲击和扰动，进而产生局部破损或断裂的情况，影响膜系统的运行稳定性；可见，现有滤膜组件仍有诸多缺失及不足，实非优良的设计，而亟待加以改良。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种中空纤维纳滤膜组件。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种中空纤维纳滤膜组件，包括膜壳以及设置在膜壳内的导流型滤膜元件；其中，所述导流型滤膜元件包括设置在液体通道中的用以过滤的膜丝单元、用以改进流体分布的导流板、分隔室以及设置在所述膜壳两端的树脂浇注的用以固定所述膜丝单元和所述导流板的固定层。
优选的，上述中空纤维纳滤膜组件，所述分隔室为允许液体通过的中空结构，或全部填充的实体结构。
优选的，上述中空纤维纳滤膜组件，所述分隔室数目为大于等于1的整数，不同导流板数目的膜组件中每一导流分区中分隔室的数目可以相等或不相等。
优选的，上述中空纤维纳滤膜组件，由导流板分隔出来的导流分区内分隔室数目大于1时，分隔室的分布可以等间距或不等间距设置。
优选的，上述中空纤维纳滤膜组件，所述分隔室和导流板平面的夹角范围是45-90°。
优选的，上述中空纤维纳滤膜组件，所述分隔室两侧面为平面平行或弧面平行。
优选的，上述中空纤维纳滤膜组件，所述分隔室两侧面夹角范围是0-30°。
优选的，上述中空纤维纳滤膜组件，所述分隔室左侧和膜丝单元用树脂浇注在膜壳一端，分隔室右侧设置在所述膜壳的液体进口和液体产出口在导流板的投影区域内。
优选的，上述中空纤维纳滤膜组件，所述膜丝单元为中空纤维过滤膜元件。
本发明的有益效果是：
上述中空纤维纳滤膜组件，是一种改进组件内水流分布的导流型滤膜组件，在膜组件的进出水口侧，分隔室使水流在膜元件中强制分开，降低膜元件对水流的阻隔，降低膜元件出口压降，并且避免水流冲击对膜元件造成的破坏。从而能够在保证导流型中空纤维纳滤膜系统硬件不变的前提下，有效地提升纳滤膜组件抗水流冲击能力，进而提升中空纤维纳滤膜的运行效率，包括提升截留率、提高产水通量和降低膜组件压力损失，延长膜组件使用寿命。
附图说明
图1是本发明中导流板个数为1时，膜组件单端分隔室数目为2的导流型膜组件的剖面示意图。
图2是本发明中导流板个数为1时，膜组件单端分隔室数目为4的导流型膜组件的剖面示意图。
图3是本发明中导流板个数为2时，膜组件单端分隔室数目为3的导流型膜组件的剖面示意图。
图4是本发明中导流板个数为2时，膜组件单端分隔室数目为6的导流型膜组件的剖面示意图。
图中：1-分隔室 2-液体进口 3-液体产出口 4-浓缩液体排放口
5-导流板 6-膜丝单元 7-固定层 8-导流孔
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，通过以下实施例，并结合附图，对本发明进行进一步的详细说明。应当注意，此处的具体实施例仅用以理解本发明，并不限定于本发明。
实施例1
如图1所示，一种中空纤维纳滤膜组件，包括膜壳以及设置在膜壳内的导流型滤膜元件；所述导流型滤膜元件包括设置在液体通道中的用以过滤的膜丝单元6、用以改进流体分布的导流板5、分隔室1以及设置在所述膜壳两端的树脂浇注的用以固定所述膜丝单元6和所述导流板5的固定层7，所述分隔室1紧邻该固定层7设置，所述分隔室左侧和膜丝单元用树脂浇注在膜壳一端，分隔室右侧设置在所述膜壳的液体进口2和液体产出口3在导流板5的投影区域内，该膜壳的上下两端分别设有液体进口2以及浓缩液体排放口4、左右两端设有液体产出口3；所述导流板5上设有供液体通过的导流孔8。
本发明中所述膜丝单元6为中空纤维过滤膜元件。图1至图4中，导流板将液体分隔成的导流分区内，标记⊙为液体流向垂直向外，
Figure BDA0001860392720000031
为流向垂直向内。
结合空间利用率、产品成本、膜组件寿命、以及能耗等多重因素的影响，本发明以所述的膜组件单端分隔室数目为3，导流板数为2，导流板采用中空结构为最佳实施例进行叙述(图3)，所述分隔室和导流板平面的夹角90°，所述分隔室两侧面为平面平行。
参见图3所示结构形式，在操作压力0.5MPa，常温25℃下，浓度为2.0g/L的MgSO4溶液经组件进口进入，沿分隔室和导流板导流方向流经组件内膜丝单元表面，然后滤出液从液体产出口流出，浓缩液经浓缩液体排放口流出组件。
通过测试单位过滤元件面积m，单位时间t内的产水量Q，得到膜组件产水通量F(F＝Q/(t*m))，通过用电导率仪测定过滤前后的电导率，计算纳滤膜组件的截留率R；进出口压降使用膜组件进口压力和浓缩液出口压力差值△P表示；正常测试时控制膜组件浓排流量为1.0m3/h,极限测试时膜组件浓排流量为3.0m3/h；以膜元件破损率表示测试结束后检查中空纤维纳滤膜元件破损情况，连续运行测试时间为120h。
组件检测结果如表1所示。
表1
Figure BDA0001860392720000041
其中，对照组为不设置分隔室的实验结果，改进组为膜组件单端分隔室数目为3，平行设置2块导流板时的实验结果。从组件测试结果可知本发明有着良好的截留率、产水通量和压力损失。将本发明应用到纳滤膜或反渗透系统中可以显著地提高系统运行效率，降低运行成本。
综上，本发明所述中空纤维纳滤膜组件通过导流板在膜壳内部分割成多个气液通道，在同样流量的条件下，缩小流体的截面积，进而使得过滤膜元件表面的流体流速增加，极大程度的降低过滤元件微观表面的待过滤介质浓度，提升过滤的速度和效率，具有广阔的应用前景。
上述参照实施例对该一种中空纤维纳滤膜组件进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：包括膜壳以及设置在膜壳内的导流型滤膜元件；其中，所述导流型滤膜元件包括设置在液体通道中的用以过滤的膜丝单元、用以改进流体分布的导流板、分隔室以及设置在所述膜壳两端的树脂浇注的用以固定所述膜丝单元和所述导流板的固定层。
2.根据权利要求1所述的中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：所述分隔室为允许液体通过的中空结构，或全部填充的实体结构。
3.根据权利要求1所述的中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：所述分隔室数目为大于等于1的整数，不同导流板数目的膜组件中每一导流分区中分隔室的数目可以相等或不相等。
4.根据权利要求1所述的中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：由导流板分隔出来的导流分区内分隔室数目大于1时，分隔室的分布可以等间距或不等间距设置。
5.根据权利要求1所述的中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：所述分隔室和导流板平面的夹角范围是45-90°。
6.根据权利要求1所述的中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：所述分隔室两侧面为平面平行或弧面平行。
7.根据权利要求1所述的中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：所述分隔室两侧面夹角范围是0-30°。
8.根据权利要求1所述的中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：所述分隔室左侧和膜丝单元用树脂浇注在膜壳一端，分隔室右侧设置在所述膜壳的液体进口和液体产出口在导流板的投影区域内。
9.根据权利要求1所述的中空纤维纳滤膜组件，其特征在于：所述膜丝单元为中空纤维过滤膜元件。
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