CN204996339U - 一种改进型卫生级中空纤维过滤膜组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，包括外壳(11)以及中空纤维膜丝(10)，外壳(11)的侧面上下分别设有侧面端口一(1)和侧面端口二(2)，外壳(11)的顶部设有端盖(5)和顶部中央端口(3)，外壳(11)的底部设有端盖(5)和底部中央端口(4)，端盖(5)与外壳(11)之间通过卫生型快接卡箍(6)连接，卫生型快接卡箍(6)内设有食品级橡胶垫圈(7)，外壳(11)内壁靠近上下端口处增设有膜壳内壁凸槽(8)，中空纤维膜丝(10)通过粘结剂(9)粘接于膜壳内壁凸槽(8)处；本实用新型可实现耐温、耐盐分、超低溶出物水平，且组件流道设计合理，料液分布均匀，内部无死角，过滤性能稳定。

Description

一种改进型卫生级中空纤维过滤膜组件

[技术领域]

本实用新型涉及膜过滤技术领域，具体地说是一种改进型卫生级中空纤维过滤膜组件。

[背景技术]

膜分离技术是近40年来发展最迅速、应用最广泛的分离技术。膜分离是一个物理过程，其基本原理是在浓度差、压力差、电位差等驱动力下，利用具有选择透过性功能的薄膜把料液中的溶质、杂质、溶剂等进行分离或浓缩的过程。膜分离过程是一个动态过滤过程，分离是在流动状态下完成的，被截留的物质会在膜表面堆积，过滤速度会逐渐衰减，并逐渐达到一个平衡，此时可以通过膜的清洗进行过滤性能的恢复。

膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等诸多领域，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。从过滤精度角度，依据膜分离孔径的大小不同(或称为截留分子量)，可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。从膜组件的结构角度，可将膜分为平板式、卷式、管式、中空纤维式等形式。其中，中空纤维式以其较高的填充密度、过滤面积大、成本低等特点，是目前应用最为广泛的膜过滤形式之一。

目前，市场上的中空纤维过滤膜一般仅应用于纯水制备、污水处理、中水回用等领域，且膜组件的外壳一般是聚氯乙烯PVC、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料ABS树脂、不锈钢SS等材质，由于此类材质的膜外壳存在析出物浓度高、不能耐受高盐分、不能耐受高温等方面的缺陷，限制了在一些卫生级领域的应用，诸如食品酿造、除内毒素、除热原、医用纯化水、氨基酸浓缩、中药提取、医药提纯、盐水过滤、茶多酚净化等。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，可实现耐温、耐盐分、超低溶出物水平，从而达到卫生级别应用，且组件流道设计合理，料液分布均匀，内部无死角，过滤性能稳定。

为实现上述目的设计一种改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，包括外壳11以及封装于外壳11内的中空纤维膜丝10，所述外壳11的侧面上下分别设有侧面端口一1和侧面端口二2，所述外壳11的顶部设有端盖5和顶部中央端口3，所述外壳11的底部设有端盖5和底部中央端口4，所述端盖5与外壳11之间通过卫生型快接卡箍6连接，所述卫生型快接卡箍6内设有食品级橡胶垫圈7，所述外壳11内壁靠近上下端口处增设有膜壳内壁凸槽8，所述中空纤维膜丝10通过粘结剂9粘接于膜壳内壁凸槽8处。

所述粘结剂9的浇注面与侧面端口一1、侧面端口二2的内壁平齐。

所述侧面端口一1、侧面端口二2分别与外壳11通过整体浇注成为一体，所述顶部中央端口3、底部中央端口4分别与上下端盖5通过整体浇注成为一体，所述膜壳内壁凸槽8与外壳11通过整体浇注成为一体。

所述中空纤维膜丝10采用聚醚砜内压式中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝10的分离孔径为0.2μm。

所述中空纤维膜丝10的膜材料为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚醚砜或聚砜或聚丙烯。

所述中空纤维膜丝10的膜分离孔径为纳滤级别、超滤级别或微滤级别。

所述中空纤维膜丝10的分离孔径为0.001-1μm。

所述外壳11、端盖5均采用聚砜PS透明材质制成。

所述端盖5内部设计为圆弧状结构。

本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：

(1)中空纤维膜丝的溶出物低，适用卫生级过滤领域要求；

(2)外壳采用透明聚砜PS材质，无溶出物，能够直观地观测膜壳内部；

(3)外壳内壁设有膜壳内壁凸槽，从而能够确保膜组件更耐压，避免脱胶现象；

(4)外壳、端盖及粘结剂浇注均采用无死角设计，可确保膜组件既可以采用内压式操作，又可以切换到外压式操作；

(5)膜组件端口采用卫生型快接设计，安装极其简单；

(6)价格低廉，投资省；

(7)膜组件内部流道易清洗，易维护；

综上：本实用新型克服了现有的膜过滤组件存在的溶出物高、耐温性差、耐盐性差、可视化差等缺陷，可实现耐温、耐盐分、超低溶出物水平，从而达到卫生级别应用，且组件流道设计合理，料液分布均匀，内部无死角，过滤性能稳定；该卫生型膜组件的技术改进，使中空纤维式膜过滤技术可以更加高效、经济、节能、卫生地应用于食品、饮料、医疗、水处理等行业，在净化、分离、浓缩领域中均有更大应用前景。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构示意图；

图中：1、侧面端口一2、侧面端口二3、顶部中央端口4、底部中央端口5、端盖6、卫生型快接卡箍7、食品级橡胶垫圈8、膜壳内壁凸槽9、粘结剂10、中空纤维膜丝11、外壳。

[具体实施方式]

本实用新型包括：外壳11以及封装于外壳11内的中空纤维膜丝10，外壳11的侧面上下分别设有侧面端口一1和侧面端口二2，外壳11的顶部设有端盖5和顶部中央端口3，外壳11的底部设有端盖5和底部中央端口4，端盖5内部设计为圆弧状结构，外壳11、端盖5均采用聚砜PS透明材质制成，端盖5与外壳11之间通过卫生型快接卡箍6连接，卫生型快接卡箍6内设有食品级橡胶垫圈7，外壳11内壁靠近上下端口处增设有膜壳内壁凸槽8，中空纤维膜丝10通过粘结剂9粘接于膜壳内壁凸槽8处。

其中，粘结剂9的浇注面与侧面端口一1、侧面端口二2的内壁平齐；侧面端口一1、侧面端口二2分别与外壳11通过整体浇注成为一体，顶部中央端口3、底部中央端口4分别与上下端盖5通过整体浇注成为一体，膜壳内壁凸槽8与外壳11通过整体浇注成为一体。该中空纤维膜丝10的膜材料可以为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚醚砜或聚砜或聚丙烯等，中空纤维膜丝10的膜分离孔径为纳滤级别、超滤级别或微滤级别，中空纤维膜丝10的分离孔径为0.001-1μm。如，中空纤维膜丝10可采用分离孔径为0.2μm的聚醚砜内压式中空纤维膜丝。

本实用新型为了克服现有中空纤维膜组件在卫生级应用领域的局限性，创造一种将特殊后处理的中空纤维膜丝封装在食品级透明聚砜PS材质外壳里的新型过滤膜组件，特殊的后处理方式确保中空纤维膜丝没有溶出物和析出物，利用特殊粘合剂将中空纤维膜丝与聚砜PS材质外壳进行无死角浇注。

本实用新型将有效避免传统中空纤维膜组件溶出物高、不能耐受高盐、无法直观膜壳内部污染情况、无法在高于45摄氏度条件下运行的弊端，创新性地采用食品级聚砜PS透明材质制备膜外壳、利用高温溶液循环技术对中空纤维膜丝进行后处理、在膜壳内壁增设浇注凸槽、膜壳端盖采用圆弧状结构避免死角、粘结剂的浇注面与膜壳出口平齐等技术，极大扩展了中空纤维式膜组件在食品卫生领域的应用。在保证过滤精度的同时，还可以极大提高过滤通量，大大减小占地面积以及减少投资成本。另外，组件流道通过优化设计，消除膜壳内部死角，有效避免膜的污染，大大延长膜的使用寿命，减少清洗时间，从而节省运行维护费用。

本实用新型的主要创新性在于：

(1)高温溶液循环后处理中空纤维膜丝。采用高温溶液循环技术对有机中空纤维膜丝进行后处理，最大程度降低膜丝溶出物的含量，使其可以应用到卫生级领域。膜材料可以是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、聚丙烯(PP)等，且不仅局限于此范围。并且，膜分离孔径可以是纳滤级别、超滤级别，也可以是微滤级别，典型孔径分布涵盖0.001-1μm，且不仅局限于此范围。作为优选，本实用新型采用分离孔径为0.2μm的聚醚砜PES内压式中空纤维膜丝。

(2)膜组件外壳创新设计。采用食品级聚砜PS透明材质设计，聚砜材质具有超稳定的化学性能，没有溶出物，且耐温性优异、耐盐性优异，可以适用较高温度的流体过滤，诸如蒸煮酱油净化、茶多酚提取、中药提取液等。也可以适用高含盐流体的过滤，诸如海水、饱和食盐水、卤水等。外壳具有侧面上下端口、顶部中央端口以及底部中央端口等共计四个端口，流道灵活，易于采用多种运行方式，即可内压式操作，也可外压式运行。

(3)外壳采用透明材质设计。可以非常直观地观察到外壳内部情况，有利于及时发现内部污堵情况，提高系统的可视化程度。

(4)膜组件外壳端口创新设计。外壳侧面上下端口设置在与内部粘结剂浇注面的同一水平处，确保中空纤维膜丝根部堆积的污染物能顺利冲出膜壳，从而确保膜壳内部没有死角，更符合卫生级过滤领域的要求。

(5)膜组件端口均采用卫生型快接接口设计，符合卫生级过滤领域的要求，且安装、拆卸、维护都极其简单。

(6)外壳与上下端盖采用卫生型快接接口设计，符合卫生级过滤领域的要求，且安装、拆卸、维护都极其简单。

(7)上下端盖内部设计为圆弧状，从而水力学流道更加优化，消除了水力学死角，符合卫生级过滤领域的要求。

(8)外壳内壁增设凸槽的创新性粘结工艺。通过在膜壳内壁靠近上下端口处增设凸槽，可以将膜丝、粘结剂、透明聚砜PS外壳有效的封装成一体，不会出现粘结剂与膜壳脱离的现象，能耐受较高的运行压力。

(9)低溶出物粘结剂材料。选取与聚砜PS材质匹配性好、溶出物低的特殊粘结剂，且能与中空纤维膜丝进行有效粘结，可以确保膜组件在卫生级领域运行，不会出现脱胶、滴漏等现象。

如附图所示，侧面端口一1和侧面端口二2分别与外壳11通过整体浇注成为一体，顶部中央端口3和底部中央端口4分别与端盖5整体浇注成为一体，膜壳内壁凸槽8与外壳11通过整体浇注成为一体，中空纤维膜丝10通过特殊粘结剂9在膜壳内壁凸槽8处与外壳11粘接成为一体，且特殊粘结剂9的水平面与侧面端口1和2的内壁相切，确保膜壳11内部没有死角。端盖5与外壳11通过卫生型快接卡箍7连接，其中卫生型快接卡箍7内有食品级橡胶垫圈7，以确保密封效果。

下面结合具体实施例对本实用新型作以下进一步说明：

实施例1

离子膜烧碱行业电解淡盐水的净化处理，处理量为2t/h，温度为75摄氏度，原料液中含有大量的硫酸钠、氯化钠等盐分。采用本实用新型所述的中空纤维过滤膜，选用分离孔径为0.1μm的聚醚砜PES中空纤维膜丝，内压式操作，无需降温，过滤通量大，投资省，过滤后的淡盐水澄清透亮，可以直接进入后续膜浓缩系统，且膜壳为透明材质，可以直观观测膜壳内部污堵情况，便于及时清洗维护，该系统运行一个月，运行稳定。

实施例2

内毒素的去除，处理量为100L/h，温度为25摄氏度，循环流量为500L/h，采用聚醚砜PES材质中空纤维膜丝，截留分子量为4000Da，膜系统入口的内毒素含量为17.7EU/ml，经本实用新型所述的中空纤维过滤膜组件过滤后，产水的内毒素含量小于0.05EU/ml，该系统运行两个月，运行稳定。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：包括外壳(11)以及封装于外壳(11)内的中空纤维膜丝(10)，所述外壳(11)的侧面上下分别设有侧面端口一(1)和侧面端口二(2)，所述外壳(11)的顶部设有端盖(5)和顶部中央端口(3)，所述外壳(11)的底部设有端盖(5)和底部中央端口(4)，所述端盖(5)与外壳(11)之间通过卫生型快接卡箍(6)连接，所述卫生型快接卡箍(6)内设有食品级橡胶垫圈(7)，所述外壳(11)内壁靠近上下端口处增设有膜壳内壁凸槽(8)，所述中空纤维膜丝(10)通过粘结剂(9)粘接于膜壳内壁凸槽(8)处。

2.如权利要求1所述的改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：所述粘结剂(9)的浇注面与侧面端口一(1)、侧面端口二(2)的内壁平齐。

3.如权利要求2所述的改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：所述侧面端口一(1)、侧面端口二(2)分别与外壳(11)通过整体浇注成为一体，所述顶部中央端口(3)、底部中央端口(4)分别与上下端盖(5)通过整体浇注成为一体，所述膜壳内壁凸槽(8)与外壳(11)通过整体浇注成为一体。

4.如权利要求3所述的改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：所述中空纤维膜丝(10)采用聚醚砜内压式中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝(10)的分离孔径为0.2μm。

5.如权利要求3所述的改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：所述中空纤维膜丝(10)的膜材料为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚醚砜或聚砜或聚丙烯。

6.如权利要求5所述的改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：所述中空纤维膜丝(10)的膜分离孔径为纳滤级别、超滤级别或微滤级别。

7.如权利要求6所述的改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：所述中空纤维膜丝(10)的分离孔径为0.001-1μm。

8.如权利要求1至7中任一项所述的改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：所述外壳(11)、端盖(5)均采用聚砜PS透明材质制成。

9.如权利要求8所述的改进型卫生级中空纤维过滤膜组件，其特征在于：所述端盖(5)内部设计为圆弧状结构。