CN116020268A - 渗透汽化膜组件及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渗透汽化膜组件及其组装方法，其包括膜框、多个膜单元和压紧装置，所述膜框包括进料压板和出料压板，多个所述膜单元置于所述进料压板和所述出料压板之间，所述渗透汽化膜组件还包括贯穿所有膜单元的进料通道、出料通道和真空通道，所述膜框还包括排布轨道，所述膜单元设有挂耳，所述膜单元通过所述挂耳悬挂于所述排布轨道上，所述出料压板用于在所述压紧装置的作用下相对于所述进料压板可移动，以使多个所述膜单元夹设并固定在所述进料压板和所述出料压板之间。由于设有排布轨道，安装时仅需要膜单元挂上排布轨道即可实现位置对齐，然后通过压紧装置作用于进料压板实现膜单元的压紧，较传统渗透汽化组件生产效率大幅度提高。

Description

渗透汽化膜组件及其组装方法

技术领域

涉及废水中水与有机溶剂分离提纯工艺设备、特别涉及渗透汽化膜组件及其组装方法。

背景技术

渗透汽化膜分离技术是一种新型膜分离技术。该技术用于液体混合物的分离，其突出优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统方法难于完成的分离任务。它特别适用于普通精馏难于分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物的分离；对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除，对废水中少量有机污染物的分离有明显的经济上和技术上的优势。渗透汽化膜分离技术是利用有机溶剂和水(或溶剂中的不同组分)在致密膜中的溶解性(热力学性质)和扩散性(动力学性质)的不同，使水(或某一组分)透过膜，然后在膜的另一侧汽化，从而实现分离过程。

现有渗透汽化膜组件一般可分为平板膜组件，无机管式膜组件。

在水中分离有机物方面，膜组件技术较成熟的是平板膜组件，由渗透汽化膜、不锈钢膜板与膜框架、石墨密封垫圈构成，系统中还需要一个巨大的真空罩实现膜组件真空条件。待处理的料液通过膜组件内流道槽进入膜框，从渗透汽化膜表面错流流过，再从另一侧的出口流出，接触膜的表面后，待分离的物质从真空侧被抽走。

中国专利CN102773017A公开了一种渗透汽化膜分离器，一种渗透汽化膜分离器，包括膜框，所述膜框内设置有若干个层叠布置的膜单元，每个所述膜单元中部为一块丝网板，所述丝网板的上方依次设置有多孔支撑板、过滤膜和导流板，所述膜单元内所述丝网板的下方的结构关于所述丝网板对称布置，还包括贯穿所有所述多孔支撑板、丝网板和导流板的进料道和出料道，所述导流板的中部为中空的储料腔，所述导流板上还设置有连通所述进料道和所述储料腔的第一导流孔与连通所述出料道和所述储料腔的第二导流孔，还包括一条贯穿所有膜单元的真空通道，所述丝网板与所述真空通道内部相通。料液进入进料道以后，通过第一导流孔进入到储料腔，经过位于储料腔底部的过滤膜分离，被分离得到的气态物质透过过滤膜以后，再经过多孔支撑板和丝网板以后，被吸入到真空流道内。其余的料液经过第二导流孔以后进入出料道内。用真空流道收集分离的气态物质，由于真空流道设置在膜器的内部，将收集气体的结构集成在膜器内，无需在膜器外部设置罩子，大大减小了收集气体的设备的体积。但是该方案的膜框包括顶板和底板，螺杆穿过顶板和底板以后两头螺接在螺母上，将所述膜单元夹紧固定在顶板和底板之间，使用该固定方式需要将各个膜单元的各个部分依次穿过四角的螺栓进行固定，且大面积膜元件堆叠易发生堆叠不平整，易漏水等问题，安装工作量大且质量不稳定，一旦有顺序错位的问题产生，调整起来费时费力；膜单元由丝网板、2块多孔支撑板、2块过滤膜、2块导流板和4块石墨垫片组成，组成部件多，由于水平对齐的要求，各部件的精度加工要求提高，组装效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中膜单元的各个部分在膜框上不易安装的缺陷，提供一种渗透汽化膜组件及其组装方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种渗透汽化膜组件，其包括膜框、多个膜单元和压紧装置，所述膜框包括进料压板和出料压板，多个所述膜单元置于所述进料压板和所述出料压板之间，所述渗透汽化膜组件还包括贯穿所有膜单元的进料通道、出料通道和真空通道，所述膜框还包括排布轨道，所述膜单元设有挂耳，所述膜单元通过所述挂耳悬挂于所述排布轨道上，所述出料压板用于在所述压紧装置的作用下相对于所述进料压板可移动，以使多个所述膜单元夹设并固定在所述进料压板和所述出料压板之间。

在本方案中，采用上述结构设计，由于设有排布轨道，安装过程中仅需要膜单元挂上排布轨道即可实现位置对齐，然后通过压紧装置作用于出料压板使得出料压板推动膜单元在排布轨道上移动，即可实现膜单元的压紧，较传统渗透汽化组件生产效率大幅度提高。

较佳地，所述排布轨道为两根相互平行的横梁，所述横梁与所述进料压板垂直，所述膜单元的两侧均设置有所述挂耳。

在本方案中，采用上述结构设计，安装过程中仅需要膜单元通过双挂耳搭上排布轨道即可实现水平对齐，安装十分方便。

较佳地，所述压紧装置包括液压油缸、油路管道、液压油箱和液压泵，所述液压油缸通过所述油路管道连接到所述液压油箱和所述液压泵，所述液压油缸包括活塞杆，所述出料压板固定连接到所述活塞杆。

在本方案中，采用上述结构设计，实现液压紧固的功能，只需要按动手动或电动液压泵即可实现对出料压板施加压紧力，实现对膜单元的锁紧。

较佳地，所述膜单元包括复合支撑膜板，所述复合支撑膜板包括收集框、两个卡板膜，所述收集框的两侧均设有容置凹槽，两个所述卡板膜分别内嵌在两侧的所述容置凹槽，两个所述卡板膜之间的空间与所述真空通道内部相通。

在本方案中，采用上述结构设计，两个卡板膜之间的空间实现与真空通道相连通，为渗透汽化膜组件提供真空空间；同时，复合支撑膜板在挂上排布轨道之前，可以完成预组装，复合支撑膜板可以作为一个组合体统一地挂靠在排布轨道，卡板膜通过容置凹槽作为定位基准，装配过程更容易，组装效果更稳定、可靠。

较佳地，所述卡板膜包括渗透汽化膜和支撑底板，所述两个卡板膜之间设有筛网填充物，所述渗透汽化膜贴合安装于所述支撑底板远离所述筛网填充物的表面。

在本方案中，采用上述结构设计，筛网填充物有利于增强两个卡板膜的耐压性能，渗透汽化膜贴合安装于所述支撑底板远离所述筛网填充物的表面可以大面积的接触流经的液体。

较佳地，所述支撑底板设有抽气孔，所述抽气孔面向所述两个卡板膜之间的空间的一侧设有棱台，所述棱台围绕所述抽气孔向卡板膜内凹陷而成。

在本方案中，采用上述结构设计，有利于渗透气体通过该棱台汇集至抽气孔。

较佳地，所述收集框为刚性材料；

和/或，所述渗透汽化膜的材料为聚二甲基硅氧烷或聚乙烯醇复合膜。

在本方案中，采用上述材料选择，收集框增加了屈服力强度，更耐受长期装填导致的形变，可以反复使用；渗透汽化膜采用常规的材料即可，容易获得。

较佳地，所述膜单元还包括导流板和两个密封垫片，两个所述密封垫片、所述导流板和所述复合支撑膜板均设有进料口、抽气口、出料口及所述挂耳；所述导流板位于两个所述密封垫片之间，所述复合支撑膜板和所述导流板之间隔有一个所述密封垫片，所述复合支撑膜板位于所述导流板的下游。

在本方案中，采用上述结构设计，通过导流板的扩散，进料液流经渗透汽化膜；密封垫片实现对进料液的密封。

较佳地，所述密封垫片的材质为石墨类；所述导流板的材质为不锈钢或PTFE。

在本方案中，采用上述材料选择，稳定、经济地实现了导流板的导流功能和密封垫片的密封功能。

一种渗透汽化膜组件的组装方法，所述组装方法用于组装上述的渗透汽化膜组件，所述组装方法包括：

S10、将所述收集框、两个所述卡板膜组装成所述复合支撑膜板；

S20、将一个所述密封垫片、导流板、一个所述密封垫片和所述复合支撑膜板依次通过挂耳悬挂于所述排布轨道上，完成一个膜单元的安装。

在本方案中，采用上述组装方法，渗透汽化膜组件的组装过程中容易定位、化繁为简、不容易出错、效率提高。

本发明的积极进步效果在于：由于设有排布轨道，安装过程中仅需要膜单元挂上排布轨道即可实现位置对齐，然后通过压紧装置作用于进料压板即可实现膜单元的压紧，较传统渗透汽化组件生产效率大幅度提高。

附图说明

图1为本发明一实施例的渗透汽化膜组件的结构示意图。

图2为本发明一实施例的膜单元的结构示意图。

图3本发明一实施例的复合支撑膜板的结构示意图(不含渗透汽化膜)。

图4为本发明一实施例的膜单元进料出料示意图。

图5为本发明一实施例的膜单元汽化气体流向示意图。

附图标记说明：

膜单元10

进料压板 20

出料压板 30

压紧装置 40

排布轨道 11

挂耳 101

复合支撑膜板 50

收集框 501

渗透汽化膜 520

支撑底板 530

收集孔 5305

容置凹槽 502

抽气孔 550

棱台 570

导流板 60

密封垫片 70

真空通道 90

进料口 811

出料口 821

进料通道 810

出料通道 820

膜组件进出水口206

膜组件抽气口207

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

如图1-5所示，一种渗透汽化膜组件，用于料液分离，特别适合用于水和有机溶剂分离，其包括膜框、多个膜单元10和压紧装置40，膜框包括进料压板20和出料压板30，多个膜单元10置于进料压板20和出料压板30之间，渗透汽化膜组件还包括贯穿所有膜单元10的进料通道810、出料通道820和真空通道90，膜框还包括排布轨道11，膜单元10设有挂耳101，膜单元10通过挂耳101悬挂于排布轨道11上，出料压板30用于在压紧装置40的作用下相对于进料压板20可移动，以使多个膜单元10夹设并固定在进料压板20和出料压板30之间。

如图1所示,进料压板20和出料压板30的厚度值50～70mm，可设置加强筋以减少重量，增加屈服力强度，防止长期装填导致形变；在本实施例中，膜单元10堆叠数量50～200组。

由于设有排布轨道11，安装过程中仅需要膜单元10挂上排布轨道11即可实现位置对齐，然后通过压紧装置40作用于出料压板30即可实现膜单元10的压紧，较传统渗透汽化组件生产效率大幅度提高。

在本实施例中，排布轨道11为两根相互平行的横梁，横梁与进料压板20垂直，膜单元10的两侧均设置有挂耳101。

在本方案中，采用上述结构设计，安装过程中仅需要膜单元10通过双挂耳101搭上排布轨道11即可实现水平对齐，安装十分方便。

在本实施例中，压紧装置40包括液压油缸、油路管道、液压油箱和液压泵，液压油缸通过油路管道连接到液压油箱和液压泵，液压油缸包括活塞杆，出料压板30固定连接到活塞杆。

如图1所示,排布轨道11为两根相互平行的横梁，横梁的一端固定于进料压板20或进料压板20基座，而另一端固定于液压基座，出料压板30固定连接到液压油缸的活塞杆，液压油缸通过油路管道连接到液压油箱和液压泵；膜单元10通过挂耳101悬挂于两根横梁上，在液压泵的驱动下，油缸活塞带动出料压板30沿轨道水平移动，在进料压板20和出料压板30的作用下，膜单元10被压紧，在本实施例中，液压泵为手动或电动液压泵，具体使用时，只需要按动手动或电动液压泵即可实现对出料压板30施加压紧力，实现对膜单元10的锁紧，在其他的实施例中，液压装置的活塞杆上安装有紧固螺母，当压力施加到所需压力后，通过紧固螺栓与活塞杆拉紧，从而保持对膜组件的压力。

如图2-3所示，膜单元10包括复合支撑膜板50，复合支撑膜板50包括收集框501、两个卡板膜，收集框501的两侧均设有容置凹槽502，两个卡板膜分别内嵌在两侧的容置凹槽502，两个卡板膜之间的空间与真空通道90内部相通，如图3所示，容置凹槽502与收集框501单侧间距与卡板膜厚度相同。

如图3所示，卡板膜分别内嵌在收集框501两侧的容置凹槽502，支撑板与渗透侧收集框501可采用点焊或胶水固定，两个卡板膜之间的空间实现与真空通道90相连通，为渗透汽化膜组件提供真空空间；同时，复合支撑膜板50在挂上排布轨道11之前，可以完成预组装，复合支撑膜板50可以作为一个组合体统一地挂靠在排布轨道11，卡板膜通过容置凹槽502作为定位基准，装配过程更容易，组装效果更稳定、可靠。

在本实施例中，卡板膜包括渗透汽化膜520和支撑底板530，两个卡板膜之间设有筛网填充物，筛网填充物厚度略小于容置凹槽502厚度，进一步减少因抽真空导致的支撑底板530形变；渗透汽化膜520贴合安装于支撑底板530远离筛网填充物的表面，容置凹槽502的厚度值为a，支撑底板530厚度值为b，渗透汽化膜520厚度为c，b≤a≤b+c。

在本方案中，采用上述结构设计，筛网填充物有利于增强两个卡板膜的耐压性能，渗透汽化膜520贴合安装于支撑底板530远离筛网填充物的表面可以大面积的接触流经的液体，支撑底板530上设有收集孔5305，收集孔5305的形状不限于圆形、矩形、条形等，收集孔5305的横截面积不超过5mm2，孔间距设置为3～5mm；较小的开孔横截面积可减少卡板膜变形，每平方厘米的支撑底板530上的收集孔5305数量不小于4个，较多的收集孔5305可使渗透流体更顺利地进入真空汽化状态。

在本实施例中，支撑底板530设有抽气孔550，抽气孔550面向两个卡板膜之间的空间的一侧设有棱台570，棱台570围绕抽气孔550向卡板膜内凹陷而成，棱台570下陷厚度值为a/4，棱台570形状可以为矩形、半圆形、尖角型等，在本实施例中，渗透气体可通过渗透汽化膜520后进入支撑底板530间形成的真空空间，通过棱台570汇集至卡板膜的抽气孔550。

在本方案中，采用上述结构设计，有利于渗透气体通过该棱台570汇集至抽气孔550。

在本实施例中，收集框501为刚性材料；

和/或，渗透汽化膜520的材料为聚二甲基硅氧烷或聚乙烯醇复合膜。

在本方案中，收集框501的材料为不锈钢或PTFE，收集框501增加了屈服力强度，更耐受长期装填导致的形变，可以反复使用；渗透汽化膜520采用常规的材料即可，容易获得。

如图2所示，膜单元10还包括导流板60和两个密封垫片70，两个密封垫片70、导流板60和复合支撑膜板50均设有进料口811、抽气口、出料口821及挂耳101；导流板60位于两个密封垫片70之间，其包括进料口811，导流板60的进料口811采用扩散廊道设计，使进料液经导流板60的进料口811的毛细通道扩散至渗透汽化膜520接触区，复合支撑膜板50和导流板60之间隔有一个密封垫片70，复合支撑膜板50位于导流板60的下游。

通过导流板60的扩散，进料液流经渗透汽化膜520；密封垫片70实现对进料液的密封。

如图1所示，膜单元10的堆叠数量50～200组，膜单元10的进料口811、出料口821和抽气口与进料压板20和出料压板30的膜组件进出水口206、膜组件抽气口207的相对位置一致，形成膜单元10的进料通道810和出料通道820。

如图2所示，膜单元10包括导流板60，密封垫片70，复合支撑板；导流板60包括进料口811、出料口821、抽气孔550和挂耳101，进料口811通过扩散廊道设计，使进料液经进料口811的毛细通道扩散至渗透汽化膜520接触区，抽气孔550与其他部件共同组成膜组件内部的真空管道，需要说明的是，在其他的实施例中，如所选的膜通量较大情况下，抽气孔550的数量可增加，进料口811和出料口821的数量对应增加；密封垫片70包括进料口811、出料口821、抽气孔550和挂耳101，开孔位置均与导流板60的相应位置对应，为保证中间减少真空密封区域装填偏差，密封垫片70的抽气孔550需进行两侧固定，固定点连接至进料口811和出料口821；渗透汽化膜520包括进料口811、出料口821、抽气孔550，开孔位置均与导流板60的相应位置对应，在本方案中，渗透汽化膜520为复合支撑板的一部分,本方案的渗透汽化膜520尺寸为1000mm×600mm，单层膜面积超过0.5m²；复合支撑板整体包括进料口811、出料口821、抽气孔550和挂耳101，开孔位置均与导流板60的相应位置对应；

将密封垫片70，导流板60，密封垫片70，复合支撑板，按顺序堆叠即为一组膜单元10，单组膜面积已超过1m2；单组膜元件在未压缩状态下厚度约8～9mm。

在本实施例中，密封垫片70的材质为石墨类；导流板60的材质为不锈钢或PTFE，厚度为1.0mm～3.0mm，既实现导流板与复合支撑板的密封，又可实现流体在膜表面流动所需要的流道空间，同时在5-10组膜元件推叠后，利用密封垫片70实现折流功能。

导流板60的材质优选为不锈钢、PTFE，厚度优选0.1mm～2.0mm，实现进料流程从进料口811扩散至渗透汽化膜520表面。

在本方案中，采用上述材料选择，稳定、经济地实现了导流板60的导流功能和密封垫片70的密封功能。

图4示出了本实施例的膜单元10组件的进料液的流向，进料液流经进料通道810，在导流板60的导流作用下，流经复合支撑板进行扩散、渗透、汽化，而后从出料通道820流出。

图5示出了本实施例的膜单元10组件的汽化气体的流向，渗透过渗透汽化膜520的液体在真空空间迅速被汽化，然后通过抽气口被抽吸出去。

一种渗透汽化膜组件的组装方法，组装方法用于组装上述的渗透汽化膜组件，组装方法包括：

S10、将收集框501、两个卡板膜组装成复合支撑膜板50；

S20、将一个密封垫片70、导流板60、一个密封垫片70和复合支撑膜板50依次通过挂耳101悬挂于排布轨道11上，完成一个膜单元10的安装。

在本方案中，将渗透汽化膜520，支撑底板530，收集框501，支撑底板530，渗透汽化膜520依次设置，组装成复合支撑板；将密封垫片70，导流板60，密封垫片70，复合支撑板，按顺序堆叠完成一个膜单元10的安装。

采用上述组装方法，渗透汽化膜组件的组装过程中容易定位、化繁为简、不容易出错、效率提高。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种渗透汽化膜组件，其包括膜框、多个膜单元和压紧装置，所述膜框包括进料压板和出料压板，多个所述膜单元置于所述进料压板和所述出料压板之间，所述渗透汽化膜组件还包括贯穿所有膜单元的进料通道、出料通道和真空通道，其特征在于，所述膜框还包括排布轨道，所述膜单元设有挂耳，所述膜单元通过所述挂耳悬挂于所述排布轨道上，所述出料压板用于在所述压紧装置的作用下相对于所述进料压板可移动，以使多个所述膜单元夹设并固定在所述进料压板和所述出料压板之间。

2.如权利要求1所述的渗透汽化膜组件，其特征在于，所述排布轨道为两根相互平行的横梁，所述横梁与所述进料压板垂直，所述膜单元的两侧均设置有所述挂耳。

3.如权利要求1所述的渗透汽化膜组件，其特征在于，所述压紧装置包括液压油缸、油路管道、液压油箱和液压泵，所述液压油缸通过所述油路管道连接到所述液压油箱和所述液压泵，所述液压油缸包括活塞杆，所述出料压板固定连接到所述活塞杆。

4.如权利要求1所述的渗透汽化膜组件，其特征在于，所述膜单元包括复合支撑膜板，所述复合支撑膜板包括收集框、两个卡板膜，所述收集框的两侧均设有容置凹槽，两个所述卡板膜分别内嵌在两侧的所述容置凹槽，两个所述卡板膜之间的空间与所述真空通道内部相通。

5.如权利要求4所述的渗透汽化膜组件，其特征在于，所述卡板膜包括渗透汽化膜和支撑底板，两个所述支撑底板之间设有筛网填充物，所述渗透汽化膜安装于所述支撑底板远离所述筛网填充物的表面。

6.如权利要求5所述的渗透汽化膜组件，其特征在于，所述支撑底板的设有抽气孔，所述抽气孔面向所述两个卡板膜之间的空间的一侧设有棱台，所述棱台围绕所述抽气孔向卡板膜内凹陷而成。

7.如权利要求5所述的渗透汽化膜组件，其特征在于，所述收集框为刚性材料；

和/或，所述渗透汽化膜的材料为聚二甲基硅氧烷或聚乙烯醇复合膜。

8.如权利要求4所述的渗透汽化膜组件，其特征在于，所述膜单元还包括导流板和两个密封垫片，两个所述密封垫片、所述导流板和所述复合支撑膜板均设有进料口、抽气口、出料口及所述挂耳；所述导流板位于所述两个密封垫片之间，所述复合支撑膜板和所述导流板之间隔有一个所述密封垫片，所述复合支撑膜板位于所述导流板的下游。

9.如权利要求8所述的渗透汽化膜组件，其特征在于，所述密封垫片的材质为石墨类；所述导流板的材质为不锈钢或PTFE。

10.一种渗透汽化膜组件的组装方法，其特征在于，所述组装方法用于组装如权利要求8或9所述的渗透汽化膜组件，所述组装方法包括：

S10、将所述收集框、两个所述卡板膜组装成所述复合支撑膜板；

S20、将一个所述密封垫片、导流板、一个所述密封垫片和所述复合支撑膜板依次通过挂耳悬挂于所述排布轨道上，完成一个膜单元的安装。

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