CN210085165U - 一种用于放射性污水处理的膜隔板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于放射性污水处理的膜隔板，其通过在膜隔板上设置大、小密封沟槽以及上下端分别设置出水管和进水管，实现了通过大小密封沟槽的双线密封以及内管式进出口进出水，完全避免了传统平板膜堆的内渗与外渗问题；并且本实用新型提供的膜隔板的应用灵活多变，不仅能用于压力膜，也可以用于电驱动膜，也可以同时混合组合，构建具有多种膜功能的新型板式膜堆。同时，本实用新型的膜隔板拆卸和维修非常方便。

Description

一种用于放射性污水处理的膜隔板

技术领域

本实用新型涉及平板膜膜堆用的膜隔板，特别涉及一种用于放射性污水处理的膜隔板。

背景技术

平板膜膜堆作为一种水处理的有效单元，因为其具有易于加工、耐污染、好清洗、寿命长等优点，成为电驱动膜应用(含电解、电渗析、扩散渗析、置换电渗析、双极膜电渗析、电去离子、流体电池等)、压力膜应用(含微滤、超滤、纳滤、反渗透、正渗透、膜蒸馏、膜吸收、膜扩散等)等都应用的主要组器形式。

平板膜膜堆通常是由膜、膜隔板、极板、夹紧板等组成的膜元件，其中，膜隔板的作用为：支撑膜；分布水流水压；作为进出水的通道；且还具有密封的功能。

因为膜隔板在整个平板膜膜堆中的重要作用，且成本较高，因此，膜隔板成为了对膜堆影响仅次于膜的重要因素。

传统上的膜隔板是采取注塑或挤塑的薄膜产品作为边框，如专利“CN201520529690.X，一种电渗析器用隔板”中采用的布水流道与导液孔中间插入夹紧网，在外框架架上有出水口，通常采取PP、PE、硅橡胶等，隔板厚度为0.5～1.5mm，这种隔板在应用过程中，靠膜与夹紧板挤压密封，以保证隔板内的水不向外部渗漏(外渗)，还要保证不同格室间的水不相互渗漏(内渗)。但这种隔板，受到加工精度、材料性能、操作水平等原因限制，很难保证不产生内渗与外渗，这也造成了膜堆的性能下降，甚至在一些特殊的领域如放射性废水处理的应用受到限制。当前只是通过改变材料性能、增加密封边缘宽度、改进挤压条件等办法提升膜堆的密封性，但还是没有办法从根本上解决漏水与漏电的问题。

而且，传统上的膜隔板所组成的膜堆，在使用中存在着设备笨重，应用复杂，不利于安装、维护及膜更换，进水条件严格，要实现一种膜过程，都需要采取相当多的预处理、后处理，造成工艺复杂。并且在使用过程中，如果出现问题，要将整个膜堆全部进行离线检测，没有办法就其中出现问题的膜片进行判断与单独更换。

因此，亟需一种既能杜绝内外渗漏、又能更换方便且能通用于电驱动膜与压力膜的膜隔板，而且能够方便的应用于含辐射废水的处理中。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人做了锐意研究，设计出一种用于放射性污水处理的膜隔板，其通过在膜隔板上设置大、小密封沟槽以及上下端分别设置出水管和进水管，实现了通过内管式进出口进出水以及大小密封沟槽的双线密封，完全避免了传统平板膜堆的内渗与外渗问题；并且本实用新型提供的膜隔板的应用灵活多变，不仅可用于压力膜，还可以用于电驱动膜，还可以混合组合；而且拆卸和维修方便，从而完成了本实用新型。

具体来说，

本实用新型的目的在于提供一种膜隔板，所述膜隔板外框架1，外框架1中部是开口，在开口中设有内网2；

所述外框架1的一面称为A面，其上开设有大密封沟槽4，所述外框架1的另一面称为B面，其上开设有小密封沟槽5，且大密封沟槽4和小密封沟槽5分别设置在容纳内网2的开口外围，且大密封沟槽4处于小密封沟槽5之外；在所述大密封沟槽4、小密封沟槽5中分别设置有密封圈；

在膜隔板的A面和B面分别设有膜，所述两个膜分别通过另外两个膜隔板经大密封沟槽4中的密封圈和小密封沟槽5中的密封圈密封至膜隔板的A面和B面上，在两个膜和外框架1中部开口之间形成密封空间；

外框架1的底面和顶面分别设置有与中部开口连通的进水孔和出水孔，其分别与进水管6和出水管7连接。

进一步地，所述外框架1的厚度为0.5～15mm，所述内网2 的面积为膜隔板总面积的50％～90％。

进一步地，所述膜包括压力膜或电驱动膜，所述压力膜包括超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜；所述电驱动膜包括阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜。

进一步地，在一个或多个形成的膜和膜之间的密封空间的两端还设置有两个端头隔板，所述两个端头隔板的中间部位设置有电极板8，所述电极板8分别为阳极板和阴极板；

所述端头隔板的A面和B面分别设置有大密封沟槽4、小密封沟槽5，且大密封沟槽4和小密封沟槽5分别设置在电极板8的外围，且大密封沟槽4处于小密封沟槽5之外；所述大密封沟槽4、小密封沟槽5中可设置有密封圈；

所述端头隔板的底面和顶面分别设置有孔，其内能够布置电线。

进一步地，在膜隔板的A面和B面分别设有膜，所述两个膜分别通过所述两个端头隔板经大密封沟槽4中的密封圈和小密封沟槽5中的密封圈密封至膜隔板的A面和B面上，在两个膜和外框架1中部开口之间形成密封空间。

进一步地，所述进水管6和出水管7均为多个；

多个进水管6和出水管7的一端设置有转换头而形成一个总进水管或总出水管；所述转换头一端设置有多个进水口或出水口，其能够分别与多个进水管6或出水管7连接，其另外一端设置为一个总出水口或总进水口。

进一步地，所述端头隔板为实心板。

进一步地，所述端头隔板下端设置有支撑架9。

进一步地，所述膜隔板和端头隔板的边缘上还对称设置有定位孔3，用于通过螺栓拧紧或加压机压紧而固定膜隔板和端头隔板。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)根据本实用新型提供的膜隔板采取内管式出口以及大小密封沟槽的双线密封，完全避免了传统平板膜堆的内渗与外渗问题；

(2)根据本实用新型提供的膜隔板应用灵活多变，配合电极与膜可以组合成多功能平板膜，可以将压力膜与电驱动膜独立或混合装配，实现了多种膜技术优化耦合，实现了工艺的简化与稳定可靠；

(3)根据本实用新型提供的膜隔板拆卸方便，维修方便；

(4)根据本实用新型提供的膜隔板便于实现自动化生产，满足现代制造业的需求。

附图说明

图1示出本实用新型一种实施方式中膜隔板示意图；

图2示出本实用新型一种实施方式中膜隔板A面和B面示意图；

图3示出本实用新型一种实施方式中端头隔板示意图；

图4示出本实用新型一种实施方式中端头隔板A面和B面示意图；

图5示出本实用新型一种优选实施方式中转换头的结构示意图；

图6示出本实用新型另一种实施方式中连接有转换头的膜隔板示意图；

图7示出本实用新型另一种实施方式中进水孔或出水孔的示意图；

图8示出本实用新型一种实施方式中膜堆示意图；

图9示出图1中定位孔处的局部放大图。

附图标号说明：

1-外框架

2-内网

3-定位孔

4-大密封沟槽

5-小密封沟槽

6-进水管

7-出水管

8-电极板

81-电线

9-支撑架

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型提供的一种膜隔板，所述膜隔板包括外框架1，外框架1中部是开口，在开口中设有内网2；

所述外框架1的一面称为A面，其上开设有大密封沟槽4，所述外框架1的另一面称为B面，其上开设有小密封沟槽5，且大密封沟槽4和小密封沟槽5分别设置在容纳内网2的开口外围，且大密封沟槽4处于小密封沟槽5之外；在所述大密封沟槽4、小密封沟槽5中分别设置有密封圈；

在膜隔板的A面和B面分别设有膜，所述两个膜分别通过另外两个膜隔板经大密封沟槽4中的密封圈和小密封沟槽5中的密封圈密封至膜隔板的A面和B面上，在两个膜和外框架1中部开口之间形成密封空间；

外框架1的底面和顶面分别设置有进水孔和出水孔，其分别与进水管6和出水管7连接。参照图1，图2所示。

其中，上述所述密封空间即为膜隔板-膜-膜隔板-膜-膜隔板间隔布置而压紧密封形成的两个膜和外框架1中部开口之间的密封空间。

进一步地，上述形成的密封空间可以为多个。比如，形成的密封空间为三个时，膜隔板和膜的间隔设置为膜隔板-膜-膜隔板-膜-膜隔板-膜-膜隔板-膜-膜隔板的顺序而形成三个密封空间。

所述膜隔板的A面和B面和外框架1的A面和B面相同。

本发明人惊喜地发现，膜隔板采取内管式出口，在较小的截面上实现了进出水，杜绝了隔板内的水不向外部渗漏，即避免了外渗。

本发明人还发现，膜隔板采取大小密封沟槽的双线密封，使得形成的密封空间更为紧密。使得形成膜堆后的不同格室间的水不相互渗漏，即杜绝了内渗问题。

本发明人认为，本实用新型提供的膜隔板在用于放射性污水的处理中更安全，再配合自动控制，可以实现膜片的自动装卸，这样减少了膜的维护成本，也减少了污染膜的重量，减少了二次污染量。

进一步地，在一个或多个形成的膜和膜之间的密封空间的两端还设置有两个端头隔板，所述两个端头隔板的中间部位设置有可拆卸的电极板8，所述电极板8分别为阳极板和阴极板；

所述端头隔板的A面和B面分别设置有大密封沟槽4、小密封沟槽5，且大密封沟槽4和小密封沟槽5分别设置在电极板8的外围，且大密封沟槽4处于小密封沟槽5之外；所述大密封沟槽4、小密封沟槽5中可设置有密封圈；

所述端头隔板的底面和顶面分别设置有孔，其内能够布置电线81，参照图3和图4所示。在使用电极板时，与电线连接，能够为形成的膜堆提供电流。

即所述端头隔板的一面称之为A面，其上设置有大密封沟槽4，所述端头隔板的另一面称之为B面，其上设置有小密封沟槽5。

在本实用新型另一种实施方式中，在膜隔板的A面和B面分别设有膜，所述两个膜分别通过所述两个端头隔板经大密封沟槽4中的密封圈和小密封沟槽5中的密封圈密封至膜隔板的A面和B面上，在两个膜和外框架1中部开口之间形成密封空间。即形成了端头隔板-膜-膜隔板-膜-端头隔板间隔设置的密封空间。

进一步地，上述膜的一面设置有端头隔板的方式中，膜隔板可以为N个，N为大于1的整数，膜可以为(N+1)个，膜和膜隔板间隔设置，形成多个膜和膜之间的密封空间。比如N为2 时，形成端头隔板-膜-膜隔板-膜-膜隔板-膜-端头隔板的顺序的两个密封空间。

本实用新型中，在一种实施方式中，所述外框架1的厚度为 0.5-15mm，所述内网2的面积为膜隔板总面积的50％～90％；

在一种优选的实施方式中，所述外框架1的厚度为6mm，所述内网2的面积为膜隔板总面积的80％。

在一种实施方式中，所述端头隔板的厚度为120mm。

本发明人发现，膜隔板(即外框架1)不能太薄，也不能太厚，太薄则很难加工出进出孔和出水孔，太厚则会造成离子迁移路程边长，浓、淡水室的电阻太高，耗电量高，电流效率低。

本实用新型中，所述膜包括压力膜或电驱动膜。所述压力膜包括超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜；所述电驱动膜包括阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜；

本实用新型中所述压力膜包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、正渗透、膜吸收、膜蒸馏、膜曝气等膜过程所用膜；所述电驱动膜包括电解、电渗析、扩散渗析、置换电渗析、双极膜电渗析、电去离子、流体电池中所用膜。

本实用新型中，在一种实施方式中，所述进水管和出水管均为多个，优选进水管与出水管个数相同，且相对应；

多个进水管或出水管端部设置有转换头而形成一个总进水管或总出水管；所述转换头一端设置有多个进水口或出水口，其另外一端设置为一个总出水口或总进水口，如图5和图6所示。

本发明人发现，多个进水管或出水管可以经过转换头形成一个总进水管或总出水管，更方便操作以及减少管线。

本发明人还惊喜地发现，本实用新型中的膜隔板的设计可以与不同压力膜与电驱动膜间隔装配，可根据需要进行膜堆的串联或并联操作，形成一种有较强适用性的技术耦合集成膜堆。

本实用新型中，膜隔板外框架1可以采取金属材料、高分子塑料、复合材料制备，可以对上述原料相应采取机加工、注塑、压塑、涂糊等方式制备而得外框架1。

在另外一种实施方式中，在膜隔板比较薄(2mm左右)时，所述进水孔或出水孔可以直接设计成转换头的结构，如图7所示；其中，其简易制作方式就是将转换头结构采取预埋塑料管，然后采取注塑的办法制备而得图7形式的膜隔板。从而形成多个水流通道，提高效率。

本实用新型中，内网的结构没有特别限定，能够较好地实现对料液的湍流作用，促进料液混合，增大离子在膜表面的接触面积。比如，所述内网为方型或棱形等几何形状的细网，所用材料可以是金属也可以是聚合物高分子材料。

本实用新型中，所述电极板8与内网2的尺寸相同。

进一步地，所述端头隔板下端设置有支撑架9，优选为两个支撑腿，参照图3所示；

在一种优选的实施方式中，所述端头隔板的两端均设置有支撑架，参照图8所示。

本发明人发现，端头隔板设置支撑架9，可以将膜堆架高，不仅操作方面，而且拆卸和维修方便。

本实用新型中，所述端头隔板为实心板。

在一种优选的实施方式中，所述膜隔板和端头隔板的边缘上还对称设置有定位孔3，用于通过螺栓拧紧或加压机压紧而固定膜隔板和端头隔板。

在一种实施方式中，所述密封圈为弹性材料制成。所述密封圈的材质没有特别限定，能够形成密封，并且耐酸碱腐蚀为优选。

实施例1本实用新型膜隔板组装的电渗析组器杜绝了内漏外漏问题

为解决核废水的电渗析内漏与外漏问题，采取本实用新型膜隔板和端头隔板组装的电渗析组器进行测试，其中膜隔板为采取PTFE工程塑料加工，膜隔板尺寸为84mm*84mm；膜隔板厚度6mm；端头隔板厚度为120mm；密封圈采取氟胶O型圈，大密封沟槽用密封圈直径84mm；小密封沟槽用密封圈直径 74mm；密封圈截面直径2mm。

将本实用新型提供的膜隔板与购买的阳离子交换膜、阴离子交换膜(膜材料均为均相离子交换膜，各自商品名称分别为 LCM、LAM；购自辽宁易辰膜科技有限公司)间隔装配起来，然后端头隔板封住两侧，所用电极板为钛涂钌电极(购自北京化工机械有限公司)；从而形成为端头隔板-阴离子交换膜-膜隔板-阳离子交换膜-膜隔板-阴离子交换膜-膜隔板-阳离子交换膜 -端头隔板，如图8所示的电渗析组器；采取316L螺杆将膜隔板、端头隔板与膜组装起来，并用螺丝拧紧。

从膜隔板的下端进水管6进水，而从上端出水管7出水。其中相间隔的膜隔板进出水管采取氟胶管串联联接；采取磁力泵进水，流量为10ml/min～200ml/min，压力范围为0.02～0.05MPa，按照HY/T 034.3-1994电渗析技术电渗析器所提供的办法进行测试运行并没有发现有漏水现象；本实用新型提供的膜隔板形成的电渗析器组器的电渗析性能满足标准要求指标(标准要求指标为1000h漏水小于1mL)。

实施例2

将实施例1中的所有膜全部采取扩散渗析阳离子交换膜(商品名称TWDDA1；购自山东天维膜技术有限公司)代替，并且端头隔板不安装电极板，则电渗析组器就成为了扩散渗析膜堆。采取该膜堆对放射性废水进行处理，废水指标为硝酸含量 5mol/L，Fe、Ni、Cr、Al总量10g/L；放射性浓度水平4000Bq/L；经过本扩散渗析膜堆处理后，运行1000小时，没有任何泄露现象，之后对膜堆清洗，清洗水的放射性浓度水平小于10Bq/L。

实施例3

将实施例1中的PTFE材料用ss316L不锈钢代替，并将实施例1中的所有膜全部采取纳滤膜(商品名为SEANF 1；购自河北海青源公司)代替，端头隔板不安装电极板，则电渗析组器就成为了纳滤膜堆。将实施例2所产出的废水加入碱中和，PH 达到3，然后经过高压泵在1.0MPa的压力下，压入到纳滤膜堆，水回收率为50％，测试经过本膜堆后，运行1000小时，没有任何泄露现象。

本实用新型提供的膜隔板，能够完全避免传统平板膜堆的内渗与外渗问题；不仅用于压力膜，也可以用于电驱动膜，也可以同时混合组合，构建具有多种膜功能的新型板式膜堆。同时，不仅能够用于水处理设备，尤其是放射性污水处理设备，也可以用于电池以及能源应用等。其灵活多变，配合电极与膜可以组合成多功能平板膜，实现了工艺的简化与稳定可靠。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“底面”、“顶面”、“A面”、“B面”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种膜隔板，其特征在于，所述膜隔板包括外框架(1)，外框架(1)中部是开口，在开口中设有内网(2)；

所述外框架(1)的一面称为A面，其上开设有大密封沟槽(4)，所述外框架(1)的另一面称为B面，其上开设有小密封沟槽(5)，且大密封沟槽(4)和小密封沟槽(5)分别设置在容纳内网(2)的开口外围，且大密封沟槽(4)处于小密封沟槽(5)之外；在所述大密封沟槽(4)、小密封沟槽(5)中分别设置有密封圈；

在膜隔板的A面和B面分别设有膜，所述两个膜分别通过另外两个膜隔板经大密封沟槽(4)中的密封圈和小密封沟槽(5)中的密封圈密封至膜隔板的A面和B面上，在两个膜和外框架(1)中部开口之间形成密封空间；

外框架(1)的底面和顶面还分别设置有与中部开口连通的进水孔和出水孔，其分别与进水管(6)和出水管(7)连接。

2.根据权利要求1所述的膜隔板，其特征在于，所述外框架(1)的厚度为0.5～15mm，所述内网(2)的面积为膜隔板总面积的50％～90％。

3.根据权利要求1所述的膜隔板，其特征在于，所述膜包括压力膜或电驱动膜，所述压力膜包括超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜；所述电驱动膜包括阴离子交换膜、阳离子交换膜、双极膜。

4.根据权利要求1所述的膜隔板，其特征在于，在一个或多个形成的膜和膜之间的密封空间的两端还设置有两个端头隔板，所述两个端头隔板的中间部位设置有可拆卸的电极板(8)，所述电极板(8)分别为阳极板和阴极板；

所述端头隔板的A面和B面分别设置有大密封沟槽(4)、小密封沟槽(5)，且大密封沟槽(4)和小密封沟槽(5)分别设置在电极板(8)的外围，且大密封沟槽(4)处于小密封沟槽(5)之外；所述大密封沟槽(4)、小密封沟槽(5)中可设置有密封圈；

所述端头隔板的底面和顶面分别设置有孔，其内能够布置电线。

5.根据权利要求4所述的膜隔板，其特征在于，在膜隔板的A面和B面分别设有膜，所述两个膜分别通过所述两个端头隔板经大密封沟槽(4)中的密封圈和小密封沟槽(5)中的密封圈密封至膜隔板的A面和B面上。

6.根据权利要求1至5之一所述的膜隔板，其特征在于，所述进水管(6)和出水管(7)均为多个。

7.根据权利要求6所述的膜隔板，其特征在于，

多个进水管(6)和出水管(7)的一端分别设置有转换头，形成一个总进水管或总出水管；

所述转换头一端设置有多个进水口或出水口，其能够分别与多个进水管(6)或出水管(7)连接，其另外一端设置为一个总出水口或总进水口。

8.根据权利要求4所述的膜隔板，其特征在于，所述端头隔板为实心板。

9.根据权利要求8所述的膜隔板，其特征在于，所述端头隔板的下端均设置有支撑架(9)。

10.根据权利要求9所述的膜隔板，其特征在于，所述膜隔板和端头隔板的边缘上还对称设置有定位孔(3)，用于通过螺栓拧紧或加压机压紧而固定膜隔板和端头隔板。

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