CN201437075U - 一种带超声波防膜污染的膜分离设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带超声波防膜污染的膜分离设备，它是将纳滤膜组件置于超声箱体中，超声箱体一端下部连接超声水介质进口，另一端上部连接超声水介质出口，超声箱体外表面为六面柱状体外表面，外表面紧密连接超声换能器振子，由于超声的机械作用、空化作用、微射流作用，使料液中大分子不易沉降在纳滤膜，不易阻塞纳滤膜，超声频率为20kHz-200kHz，超声声强0.1～2000W/cm²，可用单频超声或双频超声或多频超声处理。本实用新型纳滤膜耐污染强，纳滤效果好，延长了纳滤膜的使用寿命，现场安全、卫生、可靠、无二次污染，分离过程中无溶出物产生，符合环保要求。

Description

一种带超声波防膜污染的膜分离设备

技术领域

本实用新型涉及膜分离领域，特别涉及一种超声波防膜污染的膜分离设备。

背景技术

纳滤技术是20世纪80年代末期发展起来的一种新的膜分离技术，截留相对分子质量(MWCO)在200-1000之间，可以截留低分子有机物和多价盐，而滤过水或其他小分子有机溶剂，因其在常温下进行，无化学反应，无相变，不破坏生物活性，缩短浓缩时间，降低生产成本，因而在制药工业中的应用正日益广泛，是浓缩中药提取液的理想技术。

中药提取液中各类成分众多，因含有悬浮颗粒及淀粉、蛋白质、糖类、鞣质等大分子易阻塞滤膜，造成膜污染，减少有效的膜孔径数量或孔径，导致膜通量下降，膜使用寿命缩短，严重影响了膜滤的工作效率和经济效益。膜污染是制约膜分离技术应用于中药的重要原因。

目前膜的清洗方法有物理方法和化学方法两种，其中物理方法如水力学清洗方法只适用于微滤膜和疏松的超滤膜，大多数情况下仍需化学清洗，在膜使用一定时间后，需加入各种化学药剂对膜内的污垢进行清洗，清洗过后，虽然在短时期内对膜通量的恢复具有一定效果，但也同时带来了二次污染，且对膜本身造成了一定程序的损害，导致最终清洗周期越来越短，直接缩短了膜的使用寿命。膜的化学清洗方法，在化学清洗后使膜通量得到一定程序恢复的同时，也对膜造成了不可恢复的损伤，大大缩短了膜的使用寿命，物理清洗和化学清洗都是在膜已经受到污染的情况下，采取的补救措施，同时膜的频繁清洗和更换，使生产效率降低和成本升高，这些问题都制约着膜分离技术的工业化应用。

中国专利公开号为CN2669966Y的实用新型专利“带超声清洗的膜分离设备”公开了如下技术特征：在常规膜分离设备的膜管的外壳外面设置有超声波探头，且距离膜分离设备的膜管的外壳0-50cm。超声频率为16.5-100KHZ，按膜分离设备外壳每平方米容积输出功率为2-15kw。该实用新型采用超声波探头方式直接设于膜管的外壳外面，具有以下两大缺点：第一是超声波能量分散不均匀，超声波能量主要集中于超声探头附近，而其它地方，则几乎无超声波作用。第二是超声波探头作用时必需处于液体介质，如无液体介质，无法把超声波探头上的能量进行传递，导致超声波马上损坏。因此该技术中的超声清洗效果不可行。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种带超声波防膜污染的膜分离设备，该设备能更有效解决膜污染、堵塞等膜性能变化问题，同时能大大增加过滤效果，减少膜的清洗周期，延长膜的使用寿命。

为了实现上述技术问题，本实用新型包括如下技术特征：一种带超声波防膜污染的膜分离设备，包括超声换能器振子、纳滤膜组件、料液进口、浓缩液出口和透析液出口；料液由料液进口进入纳滤膜组件后，一部分以透析液形式通过纳滤膜由透析液出口流出，另一部分则以脱去透析液的浓缩液形式由浓缩液出口流出；还包括超声箱体，所述超声箱体外壁设有超声换能振子；超声箱体内设纳滤膜组件；超声箱体设有超声水介质入口和超声水介质出口。

更进一步的，为了增加超声振动的振子数量和振动角度，所述超声箱体外表面为六面柱状体外表面，每个外表面上均紧贴设有超声换能振子。

更进一步的，为了使超声水介质缓慢充满于超声箱体内，所述超声水介质入口设于超声箱体一端下部，超声水介质出口设于超声箱体另一端上部。

更进一步的，所述超声频率为20kHz～200kHz，超声声强0.1～2000W/cm²；超声振动模式为单频超声、双频超声或多频超声。

本实用新型的超声换能器振子设于超声箱体外壁上，通过超声水介质作用于纳滤膜组件内的料液，有以下两个优点：第一，超声水介质循环作用，可以保持水介质温度恒定，防止超声长时间作用，而引起温度升高，对膜组件或料液有影响；第二，此种结构下的超声效果更加的均匀和明显，是一种能基于超声的机械振动、空化作用及微射流在滤膜表面产生高剪切力的新型、高效的动态膜分离技术。与现有技术相比，还具有如下有益效果：

1.超声纳滤技术浓缩效率高，由于浓缩过程不需要加热，可快速处理料液，因此节能、环保。

2.无需加热浓缩，药效成分不被破坏，特别适合于热敏性物料。

3、不需要添加有机试剂，避免对过滤液或浓缩液造成污染，过滤前后料液不发生任何化学变化，尤其适合稳定性差的物质的分离纯化。

4、由于超声波振动产生的高剪切力，可防止膜表面形成凝胶层，减少膜的清洗和延长膜使用寿命，节约膜维护的支出；

5.简化工艺，缩短周期，生产工序简单，周期短，效率高，成本低，能耗低，安全指数高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的截面示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，一种超声波防膜污染的膜分离设备，包括超声换能器振子3、纳滤膜组件8、料液进口1、浓缩液出口5和透析液出口6；料液由料液进口1进入纳滤膜组件8后，一部分以透析液形式通过纳滤膜由透析液出口6流出，另一部分则以脱去透析液的浓缩液形式由浓缩液出口5流出；本实用新型还包括超声箱体2，所述超声箱体2外壁设有超声换能振子3；超声箱体2内设纳滤膜组件8；超声箱体2设有超声水介质入口7和超声水介质出口4。超声箱体2外表面为六面柱状体外表面，每个外表面上均紧贴设有超声换能振子3。所述超声水介质入口7设于超声箱体2一端下部，超声水介质出口4设于超声箱体2另一端上部。

工作时，料液从超声箱体左侧料液进口1流入，浓缩液从超声箱体右侧浓缩液出口5流出，透析液从超声箱体右侧下部透析液出口6流出，超声换能器振子发出的超声能量传输到纳滤膜组件8，料液一部分以透析液形式通过纳滤膜，另一部分则以脱去透析液的浓缩液形式流回到料液储液槽中，继续循环纳滤。在纳滤过程中，超声换能器振子3产生超声波，超声的机械振动及剪切力使膜表面的微粒、凝胶物质被悬浮而被浓缩液带走，同时使料液中的大分子物质很难在膜表面形成凝胶层，可有效减少膜表面的浓度极化和吸附累积，提高膜抗堵塞和污染能力。

本实用新型的工作原理为：当进行纳滤时，先打开超声水介质进口7，充入一定温度(15～50℃)的循环水，循环水从水介质出口4循环流出，然后使料液由料液进口1流入纳滤膜分离器中，开启单频超声或双频超声或三频超声，优选为三频超声；设定超声频率为20kHz～40kHz，优选为20kHz；设定超声声强0.1～2000W/cm²，优选为超声声强100W/cm²；设定循环水温度15～50℃，优选为循环水温度30℃。浓缩液从超声箱体右侧浓缩液出口5流出，透析液从超声箱体右侧下部透析液6出口流出，超声换能器振子发出的超声能量传输到纳滤中的膜组件，料液一部分以透析液形式通过纳滤膜，另一部分则以脱去透析液的浓缩液形式流回到料液储液槽中，继续循环纳滤。在纳滤过程中，超声换能器振子产生超声波，超声的机械振动及剪切力使膜表面的微粒、凝胶物质被悬浮而被浓缩液带走，同时使料液中的大分子物质很难在膜表面形成凝胶层，可有效减少膜表面的浓度极化和吸附累积，提高膜抗堵塞和污染能力。

本实用新型应用于中药制剂生产中具有很大的优势，在提高生产效率，降低环境污染、减少能耗、提高中药制剂的质量，减少服用剂量等方面起到了积极的作用，具有良好的应用前景。而且超声纳滤应用范围很广，适用性更强，非常适合于中药复杂溶液体系。

Claims (4)

1.一种带超声波防膜污染的膜分离设备，包括超声换能器振子(3)、纳滤膜组件(8)、料液进口(1)、浓缩液出口(5)和透析液出口(6)；料液由料液进口(1)进入纳滤膜组件(8)后，一部分以透析液形式通过纳滤膜由透析液出口(6)流出，另一部分则以脱去透析液的浓缩液形式由浓缩液出口(5)流出；其特征在于：还包括超声箱体(2)，所述超声箱体(2)外壁设有超声换能振子(3)；超声箱体(2)内设纳滤膜组件(8)；超声箱体(2)设有超声水介质入口(7)和超声水介质出口(4)。

2.根据权利要求1所述的带超声波防膜污染的膜分离设备，其特征在于所述超声箱体(2)外表面为六面柱状体外表面，每个外表面上均紧贴设有超声换能振子(3)。

3.根据权利要求2所述的带超声波防膜污染的膜分离设备，其特征在于所述超声水介质入口(7)设于超声箱体(2)一端下部，超声水介质出口(4)设于超声箱体(2)另一端上部。

4.根据权利要求1～3任一项所述的带超声波防膜污染的膜分离设备，其特征在于超声频率为20kHz～200kHz，超声声强0.1～2000W/cm²；超声振动模式为单频超声、双频超声或多频超声。

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