CN214681061U

CN214681061U - 一种卷式膜元件及过滤装置

Info

Publication number: CN214681061U
Application number: CN202120378560.6U
Authority: CN
Inventors: 丑树人; 裴志强; 夏建中; 况武; 陈亦力
Original assignee: Beijing Originwater Membrane Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Originwater Membrane Technology Co Ltd
Priority date: 2021-02-18
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2031-02-18

Abstract

本申请涉及膜过滤技术领域，特别涉及一种卷式膜元件及过滤装置。该卷式膜元件包括膜片、片状多孔支撑层、纯水流道布、浓水隔网和中心管；若干片纯水流道布沿所述中心管的轴向固定，膜片以往复折叠的方式覆盖于各片纯水流道布的两侧表面上，若干片片状多孔支撑层插入膜片与各片纯水流道布之间；膜片的边沿通过折叠和/或粘接的方式形成若干个膜袋，在各膜袋内分别插入浓水隔网；膜片、片状多孔支撑层、纯水流道布和浓水隔网卷绕在中心管上。该卷式膜元件，采用片状多孔支撑层作为膜片与纯水流道布之间的过渡结构，可以有效保持膜片，尤其是基于聚烯烃薄膜的分离膜膜片在较高操作压力下的分离性能，使其可以在1MPa～6MPa的压力条件下使用。

Description

一种卷式膜元件及过滤装置

技术领域

本申请涉及膜过滤技术领域，特别涉及一种卷式膜元件及过滤装置。

背景技术

膜分离技术广泛应用气体分离、液体分离等诸多工业领域。随着膜技术的发展，膜法水处理技术在环保领域得到了越来越多的应用，微滤、超滤、纳滤、反渗透的各不同精度的过滤膜在市政污水处理、市政供水处理、工业废水处理、工业再生水、工业纯水及海水淡化等应用中发挥了巨大的作用。

传统的卷式膜元件中的膜片通常采用无纺布为支撑层，其表面涂覆一层或几层具有不同过滤精度等级的功能层形成相应的过滤膜膜片。传统的生产工艺相对复杂，同时生产过程中产生大量的废水，其处理成本较高。

以聚烯烃薄膜为基础的微滤、超滤、纳滤、反渗透等水处理膜是一种新兴的膜产品，具有成本低廉、元件装填密度高等特点，目前受到广泛关注。然而，由于聚烯烃薄膜本身厚度往往很薄(小于60微米)，比较柔软，其自身的机械性能不足，在操作压力比较高的情况下，膜片容易受压发生变形，甚至因受损而失去正常性能，现有的卷式膜元件结构很难满足较高操作压力下的使用条件(1MPa以上)。

CN110357213A公开了一种基于PE的卷式膜元件，其中所述卷式膜元件采用了截面为工字形的网格流道布，解决了低压力下PE的形变对产水流道侵占的问题。然而由于流道布仍然是网格形式，PE膜片在高压力作用下会发生更为严重的形变，甚至遭到破坏而丧失分离性能。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种卷式膜元件以及过滤装置，使其可以在1MPa以上的压力下正常使用。

本申请首先提供了一种卷式膜元件，其采用的技术方案为：

该卷式膜元件包括膜片、片状多孔支撑层、纯水流道布、浓水隔网和中心管；

若干片所述纯水流道布沿所述中心管的轴向固定，所述膜片以往复折叠的方式覆盖于各片所述纯水流道布的两侧表面上，若干片所述片状多孔支撑层插入所述膜片与各片所述纯水流道布之间；所述膜片的边沿通过折叠和/或粘接的方式形成若干个膜袋，在各所述膜袋内分别插入所述浓水隔网；

所述膜片、所述片状多孔支撑层、所述纯水流道布和所述浓水隔网卷绕在所述中心管上，且所述膜袋的袋口所在的边平行于所述中心管的轴线。

在更优选的实施方式中，所述片状多孔支撑层为做过亲水化处理的无纺布或纺织布。

在更优选的实施方式中，所述无纺布的种类包括熔喷无纺布、纺粘无纺布、湿法无纺布、水刺无纺布、针刺无纺布和轧点无纺布中的一种或多种，所述无纺布的纤维直径为1～20微米，所述无纺布的厚度为10～100微米，孔隙率为20％～80％。

在更优选的实施方式中，所述无纺布材质为聚烯烃或聚酯。

在更优选的实施方式中，所述膜片为聚烯烃多孔薄膜或为以聚烯烃多孔薄膜为基膜的复合膜。

在更优选的实施方式中，所述聚烯烃多孔薄膜的厚度为5～20微米。

在更优选的实施方式中，所述复合膜的功能层为聚酰胺材质，所述功能层具有选择透过性。

在更优选的实施方式中，所述浓水隔网厚度为0.25～1.2毫米。

在更优选的实施方式中，所述膜袋的长度为0.5～5米，数量为1～200个。

本申请还提供了一种过滤装置，包括上述任一项所述的卷式膜元件。

本申请的有益效果为：

本申请所提供的卷式膜元件，采用片状多孔支撑层作为膜片与纯水流道布之间的过渡结构，可以有效保持膜片，尤其是基于聚烯烃薄膜的分离膜膜片在较高操作压力下的分离性能，使其可以在1MPa～6MPa的压力条件下使用。

应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的卷式膜元件的部分结构示意图。

图标：

1-膜片；2-纯水流道布；3-片状多孔支撑层；4-浓水隔网；5-中心管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

实施例一：

图1为本申请实施例提供的卷式膜元件的部分结构示意图。

如图1所示，该卷式膜元件包括膜片1、片状多孔支撑层3、纯水流道布2、浓水隔网4和中心管5几部分结构。

若干片纯水流道布2沿中心管5的轴向固定于中心管5的外表面，单片的膜片1以往复折叠的方式覆盖于各片纯水流道布2的两侧表面上，若干片片状多孔支撑层3插入膜片1与各片纯水流道布2之间；膜片1的边沿通过折叠和/或粘接的方式形成若干个一侧开口且其他各向封闭的膜袋，在各膜袋内分别插入一片浓水隔网4。

膜片1、若干片片状多孔支撑层3、若干片纯水流道布2和浓水隔网卷4绕在中心管5上，且膜袋的袋口所在的边平行于中心管5的轴线。

中心管5的两端及中心管5的表面均设置有与中心管5的内腔相联通的开口或开孔。

片状多孔支撑层3为无纺布或纺织布，更优选的，无纺布或纺织布可以采用化学改性或物理涂覆的方法以提高其亲水性，从而提高其浸润性。

更具体的，片状多孔支撑层3采用无纺布时，具体可以包括熔喷无纺布、纺粘无纺布、湿法无纺布、水刺无纺布、针刺无纺布和轧点无纺布在内的非织造布，无纺布的纤维直径为1～20微米，无纺布的厚度为10～100微米，孔隙率为20％～80％。

在更优选的实施方式中，无纺布材质为聚烯烃或聚酯。

膜片1可以采用聚烯烃多孔薄膜或为以聚烯烃多孔薄膜为基膜的复合膜。其中，聚烯烃多孔薄膜的厚度为5～20微米。

当膜片1采用以聚烯烃多孔薄膜为基膜的复合膜时，复合膜的功能层为聚酰胺材质，该功能层具有选择透过性。

该卷式膜元件，采用片状多孔支撑层3作为膜片1与纯水流道布2之间的过渡结构，可以有效保持膜片1，尤其是基于聚烯烃薄膜的分离膜膜片在较高操作压力下的分离性能，使其可以在1MPa～6MPa的压力条件下使用。

其他结构可以按采用以下设计参数：

浓水隔网4厚度为0.25～1.2毫米；

膜袋的长度为0.5～5米；

膜袋的数量为1～200个。

以某型号的卷式膜元件为例，其制备过程如下：

首先将10片纯水流道布的一端用粘合剂沿着中心管的轴向粘接于中心管的外壁，其中，10片纯水流道布的尺寸相同，具体为1067mm×800mm；

在每两片纯水流道布之间分别插入两片经过亲水化处理的聚酯无纺布，该无纺布的厚度为45微米，尺寸为1067mm×800mm；

将宽度为1067mm的以聚烯烃多孔薄膜为基膜的复合膜按照800mm的折叠宽度往复折叠形成多个折叠部，并将折叠后形成的多个折叠部分别插入相邻的两片聚酯无纺布之间；

每两片聚酯无纺布之间的复合膜的长度方向的边沿用聚氨酯粘接剂密封连接，从而形成多个膜袋，聚氨酯粘接剂同时也将纯水流道布和聚酯无纺布的边缘密封；

在每个膜袋内分别插入尺寸为1067mm×800mm的浓水隔网；

将纯水流道布、聚酯无纺布、复合膜和浓水隔网卷制于中心管的外壁，从而形成具有交替的特里科经编和薄膜夹心层的螺旋卷式膜元件。

用玻璃纤维带缠绕在卷式膜元件的外表面，并在该卷式膜元件的外表面涂覆环氧树脂，以增强该卷式膜元件的耐压能力。

聚氨酯粘接剂固化后(在室温下过夜)，将卷式膜元件的端部修剪至中心管端面。

该卷式膜元件的复合膜的面积约为10平方英尺。

膜元件性能测试：

将按照上述制备工艺制作的卷式膜元件放入玻璃钢膜壳中，卷式膜元件和膜壳之间用O型密封圈密封，测试液从卷式膜元件的一个端面进入，浓水从卷式膜元件的另一端流出，产水则从中心管收集。

比较例1：

如实施例一中的卷式膜元件制作方法，但纯水流道布和膜片之间的聚酯无纺布并未经过亲水化处理。

比较例2：

如实施例一中的卷式膜元件制作方法，但纯水流道布和膜片之间不插入任何片状多孔支撑层材料。

实施例一、比较例1和比较例2在同等实验条件下进行测试。测试液为2000ppm的NaCl溶液，测试压力225psi，温度25℃，回收率为8％，测试结果如表1所示。

表1：实施例一、比较例1和比较例2所制作的卷式膜元件性能对比

	产水量L/h	脱盐率％
			实施例一	560	99.3
比较例1	420	99.3
			比较例2	180	97.1

由此可见，按照本申请方案制备的卷式膜元件的产水量和脱盐率均为最高。

实施例二：

本实施例中提供了一种过滤装置，该装置包括实施例所述的卷式膜元件，其余结构与现有技术相同，其也具备实施例一所具备的技术效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。

Claims

1.一种卷式膜元件，其特征在于，包括膜片、片状多孔支撑层、纯水流道布、浓水隔网和中心管；

2.根据权利要求1中所述的卷式膜元件，其特征在于，所述片状多孔支撑层为做过亲水化处理的无纺布或纺织布。

3.根据权利要求2中所述的卷式膜元件，其特征在于，所述无纺布包括熔喷无纺布、纺粘无纺布、湿法无纺布、水刺无纺布、针刺无纺布和轧点无纺布中的一种，所述无纺布的纤维直径为1～20微米，所述无纺布的厚度为10～100微米，孔隙率为20％～80％。

4.根据权利要求2中所述的卷式膜元件，其特征在于，所述无纺布的材质为聚烯烃或聚酯。

5.根据权利要求1中所述的卷式膜元件，其特征在于，所述膜片为聚烯烃多孔薄膜或为以聚烯烃多孔薄膜为基膜的复合膜。

6.根据权利要求5中所述的卷式膜元件，其特征在于，所述聚烯烃多孔薄膜的厚度为5～20微米。

7.根据权利要求5中所述的卷式膜元件，其特征在于，所述复合膜的功能层为聚酰胺材质，所述功能层具有选择透过性。

8.根据权利要求1中所述的卷式膜元件，其特征在于，所述浓水隔网厚度为0.25～1.2毫米。

9.根据权利要求1中所述的卷式膜元件，其特征在于，所述膜袋的长度为0.5～5米，数量为1～200个。

10.一种过滤装置，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的卷式膜元件。