CN117654282A - 抗污染卷式膜元件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种抗污染卷式膜元件，包括中心管及卷绕于前述中心管外周的过滤膜组件，其特征在于所述过滤膜组件的上端和底端分别形成原水进水端面；所述过滤膜组件卷绕于前述中心管外壁并内侧靠近中心管的导流孔，外侧壁形成有废水留出口；所述的过滤膜组件至少包括依次连接的第一膜袋、第二膜袋、第三膜袋、第一导流布、第二导流布、第三导流布、第一隔网、第二隔网和第三隔网，前述的第一膜袋、第二膜袋和第三膜袋长度依次递减。本发明还公开了一种抗污染卷式膜元件的制作方法。将膜袋至少分三段式设计，使长膜袋与短膜袋交替排布；这样沿着原水水流方向，透水的膜片的面积逐渐减少，可以提高浓水端膜表面的水流速，从而减缓膜元件的污染。

Description

抗污染卷式膜元件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种水过滤部件，尤其涉及一种卷式的纤维膜组件，本发明还涉及一种纤维膜元件的制作方法。

背景技术

净水领域广泛使用卷式膜元件作为脱盐滤芯，主要包括卷式反渗透膜和卷式纳滤膜。目前净水机对水效要求越来越高，因此浓水浓缩倍数也相应变高，这就加剧了膜元件的污染。改进卷式膜元件结构，提高膜面水流速度，是一种减缓膜元件污染的有效途径。

由于受限于体积，净水机通常只能装填一只膜元件，在常规卷式膜元件中沿着原水水流方向，不断有水透过膜片形成产水，因此位置越靠后隔网中原水流量逐渐减少，也就造成位置越靠后水浓度越高，但其膜面水流速反而越小，加速了浓水端的污染。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种前后位置水流速的接近的抗污染卷式膜元件。沿着原水水流方向透水的膜片的面积逐渐减少且同时隔网中水流通道的截面也逐渐减少，这样就能保证水流速保持恒定，提高浓水端膜表面的水流速，从而减缓膜元件的污染。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种前后位置水流速的接近的抗污染卷式膜元件的制作方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种抗污染卷式膜元件，包括中心管及卷绕于前述中心管外周的过滤膜组件，其特征在于

所述中心管顶部开口形成净水流出口，轴向的中空内腔形成纯水通道，底部具有封堵端，侧壁开设有导流孔；

所述过滤膜组件的上端和底端分别形成原水进口；所述过滤膜组件卷绕于前述中心管外壁并内侧靠近中心管的导流孔，外侧壁形成有废水出口；

所述的过滤膜组件至少包括依次连接的第一膜袋、第二膜袋、第三膜袋、第一导流布、第二导流布、第三导流布、第一隔网、第二隔网和第三隔网，前述的第一膜袋、第二膜袋和第三膜袋长度依次递减，前述的第一膜袋内设有第一导流布，前述的第二膜袋内设有第二导流布，前述的第三膜袋内设有第三导流布，

前述的第一隔网铺设于第一膜袋的上表面并与第一膜袋的长度一致；

前述的第二隔网铺设于第二膜袋的上表面并与第二膜袋的长度一致；

前述的第三隔网铺设于第三膜袋的上表面并与第三膜袋的长度一致

前述第一膜袋、第二膜袋及第三膜袋的端口与中心管连通，前述第一隔网、第二隔网和第三隔网被膜袋之间的连接部与中心管表面隔离。

作为优选，所述的第一膜袋、第二膜袋、第三膜袋由多个膜片拼接而成或由单一的膜片对折而成，每个膜袋对应的膜片三边涂胶密封，每个膜袋的端口与中心管表面连通。

作为优选，所述的膜片为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜或微滤膜。

作为优选，所述第一膜袋和第二膜袋的长度比满足1:5～4:5，所述第二膜袋和第三膜袋的长度比满足1:5～4:5。

进一步，所述第一隔网靠近中心管的一端设有网状条以使第一隔网的端部增厚，所述过滤膜组件的圆形端面用涂胶密封并留出网状条设置的位置作为原水进口。网状条的设置增加了原水通道的截面积，并且有利于原水流入膜元件后的均匀分布。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种抗污染卷式膜元件的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

制作过滤膜组件，将膜片按照要求制作成第一膜袋、第二膜袋和第三膜袋，在第一膜袋内设置第一导流布，第二膜袋内设置第二导流布、第三膜袋内设置第三导流布，第一隔网铺设于第一膜袋的上表面，第二隔网铺设于第二膜袋的上表面，第三隔网铺设于第三膜袋的上表面；

将中心管固定于夹具上，在中心管外壁卷绕基础导流布作为支撑层，往基础导流布上沿着垂直于中心管的两条边涂覆一横向胶线，并在横向胶线平行于中心管方向打一条竖向胶线，横向胶线和竖向胶线闭合成U型；

将过滤膜组件绕着中心管卷绕成圆柱型。

进一步，还包括如下步骤：在所述第一隔网靠近中心管的一端设置网状条以使第一隔网的端部增厚，在所述第二隔网靠近中心管的一端设置网状条以使第二隔网的端部增厚，在所述第三隔网靠近中心管的一端设置网状条以使第三隔网的端部增厚，过滤膜组件绕着中心管卷绕成圆柱型后，用胶水将整个前后两个圆形端面密封，仅露出网状条处位置作为原水进口。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将膜袋至少分三段式设计，使长膜袋与短膜袋交替排布；这样沿着原水水流方向，透水的膜片的面积逐渐减少，可以提高浓水端膜表面的水流速，但膜面水流速可以保持前后基本接近，从而减缓膜元件的污染。

附图说明

图1为实施例结构示意图。

图2为单个膜袋示意图。

图3为过滤膜组件截面示意图。

图4为过滤膜组件分解图。

图5为膜袋的另一种形式。

图6为网状条示意图。

图7为实施例水流走向示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1和图7所示，本实施例中的抗污染卷式膜元件包括中心管20及卷绕于中心管20外周的过滤膜组件10，中心管20顶部开口形成净水流出口1b，轴向的中空内腔形成纯水通道，底部具有封堵端，侧壁开设有导流孔；过滤膜组件10的上端和底端分别形成原水进口1a；过滤膜组件10卷绕于中心管20外壁并内侧靠近中心管20的导流孔，外侧壁形成有废水出口1c。

过滤膜组件10由多组膜袋组成，如图3所示，每组膜袋包括依次连接的第一膜袋1、第二膜袋2、第三膜袋3、第一导流布13、第二导流布23、第三导流布33、第一隔网14、第二隔网24和第三隔网34，第一膜袋1、第二膜袋2和第三膜袋3长度依次递减，第一膜袋1内设有第一导流布13，第二膜袋2内设有第二导流布23，第三膜袋3内设有第三导流布33，第一隔网14铺设于第一膜袋1的上表面并与第一膜袋1的长度一致；第二隔网24铺设于第二膜袋2的上表面并与第二膜袋2的长度一致；第三隔网34铺设于第三膜袋3的上表面并与第三膜袋3的长度一致；第一膜袋1、第二膜袋2及第三膜袋3的端口与中心管20连通，第一隔网14、第二隔网24和第三隔网34被膜袋之间的连接部与中心管20表面隔离。

如图6所示，第一隔网14靠近中心管20的一端设有网状条15以使第一隔网14的端部增厚，过滤膜组件10的圆形端面用涂胶密封并留出网状条15设置的位置作为原水进口。类似第二隔网和第三隔网也也有网状条设置。参考图4，第一隔网两侧有涂胶4，确保水流从网状条15的位置进入。

单个的第一膜袋结构组成参考图2和图3所示。

如图4所示，第一膜袋1、第二膜袋2、第三膜袋3由多个膜片拼接而成，第一膜袋1由膜片11和膜片12粘结而成，第二膜袋2有膜片21和膜片22粘结而成，第三膜袋有膜片31和膜片32粘结而成，这里的膜片12和膜片21为对折形成，膜片22和膜片31对折而成，膜片32和膜片11对折而成，多组膜袋叠放一起再卷绕于中心管20上。

如图5所示，每组膜袋单一的膜片对折而成，每个膜袋对应的膜片三边涂胶4密封，每个膜袋的端口与中心管20表面连通。

本实施例中的膜片为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜或微滤膜。

本实施例中的第一膜袋1和第二膜袋2的长度比满足1:5～4:5，第二膜袋2和第三膜袋3的长度比满足1:5～4:5。

本实施例中的长膜袋与短膜袋交替排布的抗污染的卷式膜元件结构。长膜袋只有一种长度，短膜膜袋则可以是一种或多种不同长度。按照膜元件水效率的要求，短膜袋的长度根据膜表面的水流速进行设计，以确保端流入短膜袋与流出短膜袋的水流速大小的接近。短膜袋与长膜袋进行交替排布，可以使得流出短膜袋隔网的水汇聚到长膜袋外侧的隔网中。靠近中心管的隔网上下两面各设置网状条，网状条的设置增加了原水通道的截面积，并且有利于原水流入膜元件后的均匀分布。由于膜袋和隔网有多种长度，抗污染卷式膜元件中沿着原水水流方向，隔网和膜袋数量逐步减少，水流通道的截面积逐渐减小，因此虽然水流量逐步减少但膜面水流速可以保持前后基本接近。相比常规卷式膜元件，可以提高浓水端膜表面的水流速，从而减缓膜元件的污染。

制作实施例1，抗污染的卷式膜元件实现方法：

第1步，准备1根长298mm的中心管，8张长和宽分别为93cm和28cm的反渗透膜片，4张长和宽分别为65cm和28cm的反渗透膜片，4张长、宽和厚分别为53cm、28cm和14mil的隔网，4张长、宽和厚分别为40cm、28cm和14mil的隔网，4张长、宽和厚分别为25cm、28cm和14mil的隔网，3张长、宽和厚分别为53cm、28cm和10mil的导流布，4张长、宽和厚分别为40cm、28cm和10mil的导流布，4张长、宽和厚分别为25cm、28cm和10mil的导流布，配置适量的聚氨酯胶水。

第2步，将8张反渗透膜片按长度方向折叠，形成8个1面53cm和1面40cm长的折叠反渗透膜片，4个1面40cm和1面25cm长的折叠反渗透膜片。将长度为53cm的隔网放置到4个1面53cm和1面40cm长的折叠反渗透膜片中，将长度为40cm的隔网放置到4个1面40cm和1面25cm长的折叠反渗透膜片中，将长度为25cm的隔网放置到4个1面53cm和1面25cm长的折叠反渗透膜片中。在挨着折叠反渗透膜片的对折位置，往隔网的上下面各放置1张网状条，网状条长1cm，宽28cm，厚20mil。

第3步，将中心管固定在夹具上，从固定在辊轮上的成捆导流布中迁出连续的导流布焊接在中心管上，并缠绕2卷将导流布拉紧，作为叠放膜袋和隔网的支撑层，往导流布上沿着垂直于中线管的2条边用胶水各打一条长51cm的横向胶线，并在横向胶线51cm位置平行于中心管方向打一条竖向胶线，横向胶线和竖向胶线闭合成U型。

第4步，将包含有隔网的1面53cm和1面40cm长的折叠反渗透膜片叠放在支撑层导流布上，再往上叠放1张40cm长的导流布，往导流布上沿着3条边(不含挨着中心管的1条边)用胶水打一条胶线，再叠放包含有隔网的1面40cm和1面25cm长的折叠反渗透膜片，并将1面40cm和1面25cm长的折叠反渗透膜片的40cm长面贴着1面53cm和1面40cm长的折叠反渗透膜片的40cm长面，再叠放1张25cm长的导流布，往导流布上沿着垂直于中心管的2条边用胶水打一条长51cm的横向胶线，并沿着远离中心管的一条边打一条竖向胶线，横向胶线和竖向胶线闭合成U型。再叠放包含有隔网的1面53cm和1面40cm长的折叠反渗透膜片，并将1面53cm和1面25cm长的折叠反渗透膜片的25cm长面贴着1面40cm和1面25cm长的折叠反渗透膜片的25cm长面，再叠放1张53cm长的导流布，往导流布上沿着3条边(不含挨着中心管的1条边)用胶水打一条胶线，按照上面顺序重复4次。

第5步，将叠放在支撑层导流布上的12张包含隔网的膜片，11张打了一条U型胶线的导流布绕着中心管卷绕成圆柱型。用胶水将整个圆形端面密封，仅露出网状条处位置作为原水进水口，从而制得一只抗污染的卷式反渗透膜元件。

采用水效水对膜元件进行测试，结果显示抗污染的卷式反渗透膜元件相比常规卷式反渗透膜元件，运行48h后通量衰减比例可以减低15％。

制作实施例2，抗污染的卷式膜元件实现方法：

第1步，准备1根长298mm的中心管，1张长和宽分别为290cm和28cm的反渗透膜片，1张长、宽和厚分别为80cm、28cm和14mil的隔网，1张长、宽和厚分别为40cm、28cm和14mil的隔网，1张长、宽和厚分别为25cm、28cm和14mil的隔网，1张长、宽和厚分别为40cm、28cm和10mil的导流布，1张长、宽和厚分别为25cm、28cm和10mil的导流布，配置适量的聚氨酯胶水。

第2步，将反渗透膜片按长度方向折叠，形成1面80cm长、2面40cm长、2面25cm长和1面80cm长的M型折叠反渗透膜片。

第3步，将中心管固定在夹具上，从固定在辊轮上的成捆导流布中迁出连续的导流布焊接在中心管上，并缠绕2卷将导流布拉紧，作为叠放膜袋和隔网的支撑层，往导流布上沿着垂直于中线管的2条边用胶水各打一条与折叠后膜片长度相等的横向胶线，横向胶线连接至折叠位置从而闭合成U型膜袋。

第4步，将包含有隔网的M型折叠反渗透膜片叠放在支撑层导流布上，将长度为80cm的隔网放置到折叠反渗透膜片的长为80cm的面之上，将长度为40cm的隔网放置到折叠反渗透膜片的长为40cm的面之上，将长度为25cm的隔网放置到折叠反渗透膜片的长为25cm的面之上。在挨着折叠反渗透膜片的对折位置，往隔网的上下面各放置1张网状条，网状条长1cm，宽28cm，厚43mil。将长度为40cm的导流布放置到M型折叠反渗透膜片中2个长度为40cm的面之间，将长度为25cm的导流布放置到M型折叠反渗透膜片中2个长度为25cm的面之间。往另外2张导流布上沿着垂直于中心管的2条边用胶水各打一条与折叠后膜片长度相等的横向胶线，横向胶线连接至折叠位置从而闭合成U型膜袋。

第5步，将叠放在支撑层导流布上的1张包含有3张隔网和2张打了一条U型胶线的导流布的M型折叠反渗透膜片绕着中心管卷绕成圆柱型。用胶水将整个圆形端面密封，仅露出网状条处位置作为进水口，从而制得一只抗污染的卷式反渗透膜元件。

采用水效水对膜元件进行测试，结果显示抗污染的卷式反渗透膜元件相比常规卷式反渗透膜元件，运行48h后通量衰减比例可以减低17％。

Claims (7)

1.一种抗污染卷式膜元件，包括中心管(20)及卷绕于前述中心管(20)外周的过滤膜组件(10)，其特征在于

所述中心管(20)顶部开口形成净水流出口(1b)，轴向的中空内腔形成纯水通道，底部具有封堵端，侧壁开设有导流孔；

所述过滤膜组件(10)的上端和底端分别形成原水进口(1a)；所述过滤膜组件(10)卷绕于前述中心管(20)外壁并内侧靠近中心管(20)的导流孔，外侧壁形成有废水出口(1c)；

所述的过滤膜组件(10)至少包括依次连接的第一膜袋(1)、第二膜袋(2)、第三膜袋(3)、第一导流布(13)、第二导流布(23)、第三导流布(33)、第一隔网(14)、第二隔网(24)和第三隔网(34)，前述的第一膜袋(1)、第二膜袋(2)和第三膜袋(3)长度依次递减，前述的第一膜袋(1)内设有第一导流布(13)，前述的第二膜袋(2)内设有第二导流布(23)，前述的第三膜袋(3)内设有第三导流布(33)，

前述的第一隔网(14)铺设于第一膜袋(1)的上表面并与第一膜袋(1)的长度一致；

前述的第二隔网(24)铺设于第二膜袋(2)的上表面并与第二膜袋(2)的长度一致；

前述的第三隔网(34)铺设于第三膜袋(3)的上表面并与第三膜袋(3)的长度一致

前述第一膜袋(1)、第二膜袋(2)及第三膜袋(3)的端口与中心管(20)连通，前述第一隔网(14)、第二隔网(24)和第三隔网(34)被膜袋之间的连接部与中心管(20)表面隔离。

2.根据权利要求1所述的抗污染卷式膜元件，其特征在于所述的第一膜袋(1)、第二膜袋(2)、第三膜袋(3)由多个膜片拼接而成或由单一的膜片对折而成，每个膜袋对应的膜片三边涂胶密封，每个膜袋的端口与中心管(20)表面连通。

3.根据权利要求2所述的抗污染卷式膜元件，其特征在于所述的膜片为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜或微滤膜。

4.根据权利要求1所述的抗污染卷式膜元件，其特征在于所述第一膜袋(1)和第二膜袋(2)的长度比满足1:5～4:5，所述第二膜袋(2)和第三膜袋(3)的长度比满足1:5～4:5。

5.根据权利要求1所述的抗污染卷式膜元件，其特征在于所述第一隔网(14)靠近中心管(20)的一端设有网状条(15)以使第一隔网(14)的端部增厚，所述过滤膜组件(10)的圆形端面用涂胶密封并留出网状条(15)设置的位置作为原水进口。

6.一种权利要求1所述的抗污染卷式膜元件的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

制作过滤膜组件(10)，将膜片按照要求制作成第一膜袋(1)、第二膜袋(2)和第三膜袋(3)，在第一膜袋(1)内设置第一导流布(13)，第二膜袋(2)内设置第二导流布(23)、第三膜袋(3)内设置第三导流布(33)，第一隔网(14)铺设于第一膜袋(1)的上表面，第二隔网(24)铺设于第二膜袋(2)的上表面，第三隔网(34)铺设于第三膜袋(3)的上表面；

将中心管(20)固定于夹具上，在中心管(20)外壁卷绕基础导流布作为支撑层，往基础导流布上沿着垂直于中心管(20)的两条边涂覆一横向胶线，并在横向胶线平行于中心管(20)方向打一条竖向胶线，横向胶线和竖向胶线闭合成U型；

将过滤膜组件(10)绕着中心管(20)卷绕成圆柱型。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于还包括如下步骤：在所述第一隔网(14)靠近中心管(20)的一端设置网状条(15)以使第一隔网(14)的端部增厚，在所述第二隔网(24)靠近中心管(20)的一端设置网状条(15)以使第二隔网(24)的端部增厚，在所述第三隔网(34)靠近中心管(20)的一端设置网状条(15)以使第三隔网(34)的端部增厚，过滤膜组件(10)绕着中心管(20)卷绕成圆柱型后，用胶水将整个前后两个圆形端面密封，仅露出网状条(15)处位置作为原水进口(1a)。