CN111825224A - 一种具有阻垢功能的卷式膜元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有阻垢功能的卷式膜元件，包括产水中心管以及缠绕在产水中心管上的至少一组净水膜片组；所述净水膜片组自内向外依次包括产水导流网、第一分离膜片、原水导流网、第二分离膜片；所述原水导流网包括金属薄膜片，以及设于金属薄膜片两表面的塑料粗纤维网或合金金属丝网；所述产水中心管为中空，其一端开口，另一端封闭，其管壁上设有一组通水孔，通水孔与产水导流网联通。本发明提供的卷式膜元件由一片阻垢合金金属薄膜片，及金属薄膜片两面的表面镀有阻垢合金的塑料粗纤维网或合金丝网组成，由于合金金属具有的阻垢和抑菌功能，使得膜元件在处理高硬度的原水时不易在膜表面结垢，提高了膜的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理膜领域的卷式膜元件。
背景技术
由于水污染的日益加剧，人们对饮水质量的需求提高，目前市场上出现了大量反渗透及纳滤净水设备，然而由于原水中的污染物成分多种多样，有些很容易附着在膜表面，造成膜水通量的衰减，其中水的硬度、微生物及胶体对膜的表面的污染最为常见，因此如何提高耐此类污染性能的反渗透或纳滤膜元件成为业界研发焦点之一。
通常，膜表面的改性，及特殊导流设计能提高膜的耐污染能力。
表面改性方法通常包括，表面涂覆，表面接枝改性及表面化学合成改性等。表面涂覆改性法一般是指将一种聚合物材料、或表面活性剂直接涂覆敷到膜表面, 涂覆过程中,一般不与膜表面产生新的化学键, 不破坏膜表面的化学结构, 主要通过物理作用, 如分子之间的范德华力或静电作用力, 使表面改性剂附着于膜表面上, 从而形成一层保护层，改善了膜表面电位、粗糙度或亲水性。
在反渗透元件采用的螺旋卷式膜元件中，膜叶的数量、长度、宽度、原水及净水导流格网的厚度及几何结构等对膜的污染都有一定的影响，其中原水导流格网的不同设计对原水传质行为及压力损失等都有很大的影响，因而相应地对膜污染能力有很大的影响。
然而，随着生活水平提高和人们对饮水质量的需求提高，目前水处理膜领域的卷式膜元件的耐污染性能仍然不能满足需求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种卷式膜元件及原水导流网材料及结构，以提高膜元件抗阻垢性能，特别适合于高硬度废水环境的应用。
技术方案：
本发明提供的一种具有阻垢功能的卷式膜元件，包括产水中心管（1）以及缠绕在产水中心管上的至少一组净水膜片组；所述净水膜片组自内向外依次包括产水导流网（2）、第一分离膜片（3）、原水导流网（4）、第二分离膜片（5）；所述原水导流网（4）包括金属薄膜片（6），以及设于金属薄膜片两表面的塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）；所述产水中心管（1）为中空，其一端开口，另一端封闭，其管壁上设有一组通水孔（8），通水孔（8）与产水导流网（2）联通。
作为改进，所述原水导流网（4）的金属薄膜片（6）两面分布的塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）与中心管呈20-160度角分布；所述塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）之间间距0.2-5mm。
作为另一种改进，所述塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）直径0.1-0.7mm，所述金属薄膜片（6）厚度为5-200微米。
作为另一种改进，所述金属薄膜片（6）由以下重量份制成：铜34-70份、锌2-30份,镍10-25份、锡2-5份、铁3-10份。
作为另一种改进，所述第一分离膜片（3）和第二分离膜片（5）分别独立的为反渗透膜、纳滤膜或超滤膜。
作为另一种改进，所述通水孔（8）与产水导流网（2）接触处设有密封圈。
作为另一种改进，所述塑料粗纤维网为表面具有阻垢合金镀层的塑料粗纤维网，其镀层采用以下方法制得：将塑料粗纤维网用IPA溶液浸泡1小时后再用IPA反复漂洗三次，烘干；再用含4.0wt%重铬酸钾、3.0wt%硫酸的水溶液浸泡1小时，纯水漂洗三次；再浸润到含0.3wt%SnCl2及2.5wt%盐酸的水溶液中2min，取出后浸入到含0.1wt%PdCl2及1.0wt%盐酸的水溶液中10分钟，纯水漂洗三次，完成纤维网表面活化；将活化后的塑料粗纤维网浸入到化学镀溶液中5-10分钟，通过控制沉积时间，将约0.2-1微米的金属Cu被均匀镀到PP纤维网表面；其中，化学镀溶液组成为：0.7wt% CuSO4，2.5wt%的酒石酸钾钠，0.4wt% 氢氧化钠及0.4wt%甲醛，余量为水。
有益效果：本发明提供的卷式膜元件由一片阻垢合金金属薄膜片，及金属薄膜片两面的表面镀有阻垢合金的塑料粗纤维网或合金丝网组成，由于合金金属具有的阻垢和抑菌功能，使得膜元件在处理高硬度的原水时不易在膜表面结垢，提高了膜的使用寿命。
附图说明
图1为具有阻垢功能的卷式膜元件的结构示意图（部分展开）；
图2为原水导流网组合结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
具有阻垢功能的卷式膜元件，包括产水中心管（1）以及缠绕在产水中心管上的至少一组净水膜片组；所述净水膜片组自内向外依次包括产水导流网（2）、第一分离膜片（3）、原水导流网（4）、第二分离膜片（5）；所述原水导流网（4）包括金属薄膜片（6），以及设于金属薄膜片两表面的塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）；所述产水中心管（1）为中空，其一端开口，另一端封闭，其管壁上设有一组通水孔（8），通水孔（8）与产水导流网（2）联通。所述通水孔（8）与产水导流网（2）接触处设有密封圈。
所述第一分离膜片（3）和第二分离膜片（5）均为反渗透膜。
所述塑料粗纤维网为表面具有阻垢合金镀层的塑料粗纤维网，其镀层采用以下方法制得：将塑料粗纤维网用IPA溶液浸泡1小时后再用IPA反复漂洗三次，烘干；再用含4.0wt%重铬酸钾、3.0wt%硫酸的水溶液浸泡1小时，纯水漂洗三次；再浸润到含0.3wt%SnCl2及2.5wt%盐酸的水溶液中2min，取出后浸入到含0.1wt%PdCl2及1.0wt%盐酸的水溶液中10分钟，纯水漂洗三次，完成纤维网表面活化；将活化后的塑料粗纤维网浸入到化学镀溶液中5-10分钟，通过控制沉积时间，将约0.2-1微米的金属Cu被均匀镀到PP纤维网表面；其中，化学镀溶液组成为：0.7wt% CuSO4，2.5wt%的酒石酸钾钠，0.4wt% 氢氧化钠及0.4wt%甲醛，余量为水。
以下参数均可以实现本发明的目的：
所述原水导流网（4）的金属薄膜片（6）两面分布的塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）与中心管呈20-160度角分布；所述塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）之间间距0.2-5mm。
所述塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）直径0.1-0.7mm，所述金属薄膜片（6）厚度为5-200微米。
所述金属薄膜片（6）由以下重量份制成：铜34-70份、锌2-30份,镍10-25份、锡2-5份、铁3-10份。
所述第一分离膜片（3）和第二分离膜片（5）分别独立的为反渗透膜、纳滤膜或超滤膜。
制得一批具有阻垢功能的卷式膜元件，并测试其性能，具有阻垢功能的卷式膜元件参数见表1：
试验条件：
取膜面积32cmx106cm 反渗透膜片6片，卷制成标准3013膜元件。测试压力：0.8Mpa；回收率：90%；测试温度：25C。测试所用原水溶液各组分浓度如下：2000ppm CaCl2、2000ppmNaHCO3、10ppm奶粉、1000ppm NaCl的水溶液。每1小时搜集一次水通量和原水及净水TDS值，计算脱盐率及水通量的衰减百分比以表征膜元件的阻垢能力，水通量衰减百分比越小，阻垢能力越强。
对比例：原水网选六片通用PP网32X55cm，直径0.5mm,间距0.3mm。六片32cmx106cm反渗透膜片对折，将六片原水网插入对折的膜片之间，制成卷式膜元件。用上述条件测试水通量及脱盐率。
测试例1：原水网组包括一张厚度约为50微米合金薄膜片和两面各一张厚度0.25mmPP原水网。同样选6组相同面积的原水网组及反渗透膜片，其它与对比例相同。测试条件与对比例相同。
实施例2-12:选用不同的原水网组，具体原水网组构成及测试结果见表1。
由实施例及对比例结果可看出，本发明的原水网组均不同程度地提高了膜的耐阻垢性能。适当比例的合金金属片在原水网组中起到比合金丝网本身更大的作用。
表1 对比例与实施例列表
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有阻垢功能的卷式膜元件，其特征在于：包括产水中心管（1）以及缠绕在产水中心管上的至少一组净水膜片组；所述净水膜片组自内向外依次包括产水导流网（2）、第一分离膜片（3）、原水导流网（4）、第二分离膜片（5）；所述原水导流网（4）包括金属薄膜片（6），以及设于金属薄膜片两表面的塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）；所述产水中心管（1）为中空，其一端开口，另一端封闭，其管壁上设有一组通水孔（8），通水孔（8）与产水导流网（2）联通。
2.根据权利要求1所述的一种具有阻垢功能的卷式膜元件，其特征在于：所述原水导流网（4）的金属薄膜片（6）两面分布的塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）与中心管呈20-160度角分布；所述塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）之间间距0.2-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种具有阻垢功能的卷式膜元件，其特征在于：所述塑料粗纤维网或合金金属丝网（7）直径0.1-0.7mm，所述金属薄膜片（6）厚度为5-200微米。
4.根据权利要求1所述的一种具有阻垢功能的卷式膜元件，其特征在于：所述金属薄膜片（6）由以下重量份制成：铜34-70份、锌2-30份,镍10-25份、锡2-5份、铁3-10份。
5.根据权利要求1所述的一种具有阻垢功能的卷式膜元件，其特征在于：所述第一分离膜片（3）和第二分离膜片（5）分别独立的为反渗透膜、纳滤膜或超滤膜。
6.根据权利要求1所述的一种具有阻垢功能的卷式膜元件，其特征在于：所述通水孔（8）与产水导流网（2）接触处设有密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种具有阻垢功能的卷式膜元件，其特征在于：所述塑料粗纤维网为表面具有阻垢合金镀层的塑料粗纤维网，其镀层采用以下方法制得：将塑料粗纤维网用IPA溶液浸泡1小时后再用IPA反复漂洗三次，烘干；再用含4.0wt%重铬酸钾、3.0wt%硫酸的水溶液浸泡1小时，纯水漂洗三次；再浸润到含0.3wt%SnCl2及2.5wt%盐酸的水溶液中2min，取出后浸入到含0.1wt%PdCl2及1.0wt%盐酸的水溶液中10分钟，纯水漂洗三次，完成纤维网表面活化；将活化后的塑料粗纤维网浸入到化学镀溶液中5-10分钟，通过控制沉积时间，将约0.2-1微米的金属Cu被均匀镀到PP纤维网表面；其中，化学镀溶液组成为：0.7wt%CuSO4，2.5wt%的酒石酸钾钠，0.4wt% 氢氧化钠及0.4wt%甲醛，余量为水。
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