WO2021051705A1 - 卷式反渗透膜元件和净水系统 - Google Patents

Abstract

一种卷式反渗透膜元件（10），卷式反渗透膜元件（10）包括浓水管（11）和均卷制在浓水管上的纯水导流布（121）、反渗透膜片（122）和进水隔网（123），反渗透膜片（122）正面对折形成原水流道（124），进水隔网（123）插设在原水流道（124）中，反渗透膜片（122）对折形成的开口朝向浓水管（11），且开口与浓水管（11）连通，原水流道（124）的长边（1222）为部分密封，在靠近折边的一端形成原水进口（1241），对折后的反渗透膜片（122）分为层叠的第一膜片（1223）和第二膜片（1224），纯水导流布（121）层叠在第一膜片（1223）的反面，纯水导流布（121）的短边与浓水管（11）连接，第一膜片（1223）的两个长边（1222）和靠近浓水管（11）的短边均与纯水导流布（121）连接。

Description

卷式反渗透膜元件和净水系统

相关申请

本申请要求2019年09月20日申请的，申请号为201910895187.9，名称为“卷式反渗透膜元件和净水系统”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。

技术领域

本申请涉及净水领域，特别是涉及一种卷式反渗透膜元件和净水系统。

背景技术

卷式反渗透膜元件通过将进水隔网、反渗透膜片和纯水导流布卷制在中心产水管上形成净水元件。利用反渗透膜片的渗透功能，在加压情况下原水中的水分子渗透过反渗透膜片，在纯水侧汇聚形成纯水，而原水则在浓水侧逐渐形成浓水，最终浓水从浓水出口流出，纯水从纯水出口流出。而随着原水在原水流道中向浓水出口的流动，原水流道中靠近浓水侧的浓水浓度越来越大。一般的反渗透膜元件在浓水侧浓差极化现象明显，元件使用寿命较短。

发明内容

基于此，提供一种卷式反渗透膜元件和净水系统，以改善原水流道中浓水侧浓差极化现象，延长使用寿命。

一种卷式反渗透膜元件，包括浓水管和均卷制在所述浓水管上的纯水导流布、反渗透膜片和进水隔网，所述反渗透膜片正面对折形成原水流道，所述进水隔网插设在所述原水流道中，所述反渗透膜片对折形成的开口朝向所述浓水管，且所述开口与所述浓水管连通，所述原水流道的长边为部分密封且在靠近折边的一端形成原水进口，对折后的反渗透膜片分为层叠的第一膜片和第二膜片，所述纯水导流布层叠在所述第一膜片的反面，所述纯水导流布的短边与所述浓水管连接，所述第一膜片的两个长边和靠近所述浓水管的短边均与所述纯水导流布连接形成纯水流道，所述纯水流道的纯水出口位于所述卷式反渗透膜元件的外侧面。

上述方案提供了一种卷式反渗透膜元件，通过将所述反渗透膜片正面对折，形成原水流道，且对折形成的开口朝向所述浓水管，且原水流道的长边部分密封，在靠近折边的一 端形成原水进口。从而当所述纯水导流布、反渗透膜片和进水隔网卷制在所述浓水管上后。原水沿着所述原水流道的长边流动，进行渗透过滤，制水效率较高。且在靠近所述浓水管的位置，所述原水流道中浓水流速较高，有效缓解了浓水侧浓差极化现象。而所述纯水导流布与所述第一膜片的反面之间形成的纯水流道则用于传导由所述原水流道中渗透产生的纯水，且所述纯水流道的纯水出水口位于外侧面，在靠近浓水管的纯水流道中的纯水流速相对较高，有效缓解了靠近浓水管处纯水侧背压大的问题。

在其中一个实施例中，所述进水隔网上远离所述折边的一端超出所述第二膜片，且所述进水隔网超出所述第二膜片的距离不小于0.5cm。

在其中一个实施例中，所述进水隔网超出所述第二膜片的距离为0.5cm～3cm。

在其中一个实施例中，所述纯水导流布上远离所述浓水管的一端超出所述第一膜片，且所述纯水导流布超出所述第一膜片的距离不小于0.5cm。

在其中一个实施例中，所述纯水导流布超出所述第一膜片的距离为0.5cm～3cm。

在其中一个实施例中，所述纯水导流布、所述反渗透膜片和所述进水隔网构成反渗透膜片组，所述反渗透膜片组为两个或多个，各个所述反渗透膜片组之间层叠设置，所述反渗透膜片组的第二膜片的短边和长边均与相邻的反渗透膜片组的纯水导流布连接，形成纯水出口位于反渗透膜元件外侧面的纯水流道。

在其中一个实施例中，相邻所述反渗透膜片组之间位于外层的为外层膜片组，位于内层的为内层膜片组，所述内层膜片组相对于所述外层膜片组沿远离所述浓水管的方向错位设置。

在其中一个实施例中，所述内层膜片组相对于所述外层膜片组沿远离所述浓水管的方向错位的距离为L，所述浓水管的外周长为D，所述反渗透膜片组的个数为n，则L＝D/n。

在其中一个实施例中，各个所述反渗透膜片组卷制在所述浓水管上后形成的端面的径向厚度为R，端面上需要密封的位置为密封部，形成所述原水进口的位置为外缘部，所述外缘部围设在所述密封部外，所述密封部的径向厚度为r，2/3≤r/R＜1。

一种净水系统，包括上述的卷式反渗透膜元件。

上述方案提供了一种净水系统，通过在所述净水系统中设置上述任一实施例中所述的卷式反渗透膜元件，在提高制水效率的同时有效缓解了浓水侧浓差极化现象，从而延长了使用寿命。

附图说明

图1为本申请实施例提供的所述卷式反渗透膜元件部分展开时的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本申请实施例提供的所述卷式反渗透膜元件的水流方向的结构示意图；

图4为图3中所述卷式反渗透膜元件中的反渗透膜片组完全展开口水流状态图；

图5为图1中所示卷式反渗透膜元件完全展开时的轴测图；

图6为图5中所示卷式反渗透膜元件的主视图；

图7为图5中所示卷式反渗透膜元件的俯视图；

图8为本申请实施例提供的所述反渗透膜元件中反渗透膜片组的端面视图；

图9为本申请实施例提供的所述卷式反渗透膜元件中反渗透膜片卷制在浓水管上的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的所述卷式反渗透膜元件制作方法的流程图。

附图标记说明：

10、卷式反渗透膜元件；11、浓水管；111、过水孔；12、反渗透膜片组；121、纯水导流布；122、反渗透膜片；1221、折边；1222、长边；1223、第一膜片；1224、第二膜片；123、进水隔网；124、原水流道；1241、原水进口；125、外侧面；126、纯水流道；1261、纯水出口；127、密封部；128、外缘部；13、短边胶线；14、长边胶线。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员允许在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它允许直接在另一个元件上或者也允许存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。以上所述实施例的各技术特征允许进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

如图1所示，在一些实施例中提供了一种卷式反渗透膜元件10，包括浓水管11和均 卷制在所述浓水管11上的纯水导流布121、反渗透膜片122和进水隔网123。如图2所示，所述反渗透膜片122正面对折形成原水流道124，所述进水隔网123插设在所述原水流道124中。如图5和图6所示，所述反渗透膜片122对折形成的开口朝向所述浓水管11，且所述开口与所述浓水管11连通，则对折形成的折边1221远离所述浓水管11。

如图4所示，所述原水流道124的长边1222为部分密封且在靠近所述折边1221的一端形成原水进口1241。当所述纯水导流布121、反渗透膜片122和进水隔网123卷制在所述浓水管11上后，如图3所示，所述原水进口1241位于端面上靠近外侧面125的位置。如图4所示，在过滤的过程中原水行走路径为所述反渗透膜片122的长边1222，原水流道124长度增加，制水效率较高。而且，在靠近浓水管11的位置，原水流道124中浓水的流动速度较快，能够有效缓解浓水侧浓差极化现象，延长使用寿命。

本文中所述反渗透膜片122的正面是指在高压环境下水分子能够渗透出去的一面，即所述反渗透膜片122上形成所述原水流道124的面。相应的，所述反渗透膜片122的另一面则为反面。

本文中所述反渗透膜元件10的外侧面125，是指所述纯水导流布121、反渗透膜片122和进水隔网123卷制在所述浓水管11上后，所述纯水导流布121、反渗透膜片122和进水隔网123形成的外侧面。

本文中所述的短边是指沿所述浓水管11的轴向分布的边，长边1222则为沿周向螺旋卷在所述浓水管11上的边，即长边1222为沿制水时水流前进方向分布的边。一般而言，反渗透膜片122、纯水导流布121和进水隔网123在浓水管11上卷制多圈后，所述长边1222大于短边，所以原水沿长边1222前行过滤的制水效率较高。

在一些实施方式中，所述原水流道124长边1222的部分密封通过当所述进水隔网123、反渗透膜片122和纯水导流布121卷制到浓水管11上后，在端面通过粘胶涂覆密封，或者通过粘胶和密封端盖结合实现密封。

例如，在端面盖设密封端盖，且密封端盖上与所述原水进口1241对应的位置设有原水口，供水流通过。通过在密封端盖与上述端面之间施胶实现以上部分密封。

如图8所示，假设由所述纯水导流布121、反渗透膜片122和进水隔网123组成的反渗透膜片组12的端面的径向厚度为R，端面上需要密封的位置为密封部127，形成所述原水进口1241的位置为外缘部128，则所述外缘部128围设在所述密封部127外，所述密封部127的径向厚度为r，则2/3≤r/R＜1。

如图4所示，所述原水流道124在周向的长边1222长度为L，所述原水进口1241在周向上的长度为h，1/15≤h/L≤1/2。如此对所述原水进口1241的大小进行限制，若 所述原水进口1241的长度过大，则减少了原水流道124的长度，且原水进口1241的高压环境对与原水进口1241对应的纯水导流布121与反渗透膜片122之间连接可靠性将造成威胁，所以需要合理布置所述原水进口1241的大小，既满足制水效率的要求，也保障滤芯的可靠性。

如图5和图6所示，对折后的反渗透膜片122分为层叠的第一膜片1223和第二膜片1224，所述纯水导流布121层叠在所述第一膜片1223的反面，所述纯水导流布121的短边与所述浓水管11连接，所述第一膜片1223的两个长边1222和靠近所述浓水管11的短边均与所述纯水导流布121连接，形成如图3所示的纯水出口1261位于反渗透膜元件外侧面125的纯水流道126。

如图3所示，在靠近所述原水进口1241的位置形成的纯水能够较快从所述纯水出口1261流出纯水流道126，而在靠近浓水管11的纯水流道126中的纯水流速相对较高，有效缓解了靠近浓水管11处纯水侧背压大的问题。

在一些实施例中，如图5和图6所示，所述进水隔网123上远离所述折边1221的一端超出所述第二膜片1224，且所述进水隔网123超出所述第二膜片1224的距离不小于0.5cm。

所述进水隔网123上超出所述第二膜片1224的部分则与所述浓水管11接触，更好的将所述原水流道124中的浓水导入所述浓水管11中，避免在靠近所述浓水管11的地方浓水流动不畅，导致结垢的情况发生。

在一些实施例中，所述进水隔网123超出所述第二膜片1224的距离为0.5cm～3cm。从而既保障了浓水侧浓水流动的顺畅性，也避免了在反渗透膜片122长度一定的情况下减少原水流道124长度的情况发生，或者为保障原水流道124长度达到一定值，而整个卷式反渗透膜元件10体积过大的情况发生。

在一些实施例中，所述纯水导流布121上远离所述浓水管11的一端超出所述第一膜片1223，且所述纯水导流布121超出所述第一膜片1223的距离不小于0.5cm。保障纯水出口1261始终处于敞开状态，提高制水效率。

同理，在一些实施例中，所述纯水导流布121超出所述第一膜片1223的距离为0.5cm～3cm。既保障了纯水出口1261始终处于敞开状态，也避免所述卷式反渗透膜元件10体积过大的情况发生。

如图1和图2所示，在一些实施例中，所述纯水导流布121、所述反渗透膜片122和所述进水隔网123构成反渗透膜片组12。所述反渗透膜片组12为两个或多个，各个所述反渗透膜片组12之间层叠设置，所述反渗透膜片组12的第二膜片1224的短边和长边1222均与相邻的反渗透膜片组12的纯水导流布121连接，形成纯水出口1261位于反渗透膜元 件外侧面125的纯水流道126。

最终多个反渗透膜片组12卷制在所述浓水管11上，如图1、图2和图9所示，在浓水管11上卷制形成多个螺旋形的原水流道124和纯水流道126。

在一些实施例中，如图5和图6所示，相邻所述反渗透膜片组12之间位于外层的为外层膜片组，位于内层的为内层膜片组，所述内层膜片组相对于所述外层膜片组沿远离所述浓水管11的方向错位设置。这里所述的外层和内层是指卷制时的内外包覆关系。

如此保障各个反渗透膜片组12中原水流道124均能够可靠的与所述浓水管11连通。特别是如图4和图5所示，当所述浓水管11上设有过水孔111，原水流道124通过过水孔111与浓水管11连通时。错位设置能够使得各个反渗透膜片组12中的原水流道124均能够分别与各自对应的过水孔111连通。避免各个原水流道124与所述浓水管11连通的出口聚集在一处，无法将浓水排出的情况发生。而且错位设置也使得卷制在所述浓水管11上的时，所述反渗透膜片组12整体径向厚度逐渐变化。

在一些实施例中，所述内层膜片组相对于所述外层膜片组沿远离所述浓水管11的方向错位的距离为L，所述浓水管11的外周长为D，所述反渗透膜片组12的个数为n，则L＝D/n。即各个原水流道124上与所述浓水管11对应的开口均布在所述浓水管11的外表面，提高制水效率。

在另一些实施例中，提供了一种净水系统，包括上述的任一实施例所述的卷式反渗透膜元件10。在提高制水效率的同时有效缓解了浓水侧浓差极化现象，从而延长了使用寿命。

如图10所示，在又一些实施例中提供了一种卷式反渗透膜元件制作方法，包括以下步骤：

将反渗透膜片122正面对折，且将进水隔网123插设在相对的正面之间，对折后所述反渗透膜片122以折边1221为分界线分为第一膜片1223和第二膜片1224；

将纯水导流布121层叠在所述第一膜片1223下，且在所述纯水导流布121与所述第一膜片1223的反面之间施胶，使得所述第一膜片1223与所述纯水导流布121之间形成纯水出口1261位于所述反渗透膜片122的折边1221处的纯水流道126；

将纯水导流布121上远离纯水出口1261的短边与浓水管11连接，然后将粘贴后的反渗透膜片122、进水隔网123和纯水导流布121卷制在所述浓水管11上，从而卷制后的原水流道124的出口朝向所述浓水管11，纯水流道126的纯水出口1261位于外侧面125；

在卷制后的反渗透膜片122和进水隔网123的端面施胶将原水流道124部分密封，且施胶位置为靠近浓水管11的部分，从而在所述端面上靠近外侧面125的位置形成原水进口1241。

从而使得过滤过程中，原水前行路径为长边1222，提高了制水效果，且在靠近浓水管11的位置浓水和纯水的流速均较高，既缓解了浓水侧浓差极化现象，也解决了靠近浓水管11处纯水侧背压大的问题。从而延长了采用以上方法制作的卷式反渗透膜元件10的使用寿命。

在一些实施例中，所述卷式反渗透膜元件制作方法还包括以下步骤：在将所述反渗透膜片122、进水隔网123和纯水导流布121卷制在所述浓水管11上时，最内层的第二膜片1224与最外层的第一膜片1223连接，形成纯水出水口位于外侧面的纯水流道126，最外层的纯水导流布121位于此纯水流道126中。

从而制水过程中在最内层的第二膜片1224与最外层的第一膜片1223形成的纯水流道126中也能够形成纯水，提高整体膜片的利用率。

若所述反渗透膜片组12只有一个，则以上最内层的第二膜片1224和最外层的第一膜片1223则为同一反渗透膜片122对折形成的。若所述反渗透膜片组12为两个或多个，则如图6所示，以上最内层的第二膜片1224则为层叠后位于最上面的第二膜片1224，以上最外层的第一膜片1223则为层叠后位于最下面的第一膜片1223。

在一些实施例中，如图5和图7所示，所述第一膜片1223的短边处用于施胶的位置为短边粘贴位，所述短边粘贴位与所述第一膜片1223上同所述浓水管11相对的侧边之间的距离为1cm～3cm。确保连接的可靠性，同时避免卷制后胶水溢出的情况发生。图5和图7中最上层的纯水导流布121上方的反渗透膜片122未示出，图5和图7中纯水导流布121上短边胶线13则为未示出的反渗透膜片122中所述第一膜片1223上短边粘贴位处施胶形成的胶线。

同理，在一些实施例中，如图7所示，所述第一膜片1223的长边1222处用于施胶的位置为长边粘贴位，所述长边粘贴位与所述第一膜片1223的长边1222侧边之间的距离为1cm～3cm。

且所述短边粘贴位的两端与两个长边粘贴位连接，从而在对应的纯水导流布121上形成如图5和图7所示完整的胶线，提高密封可靠性。

在一些实施例中，所述纯水导流布121上沿长边1222设置的胶线为长边胶线14，如图7所示，所述长边胶线14远离所述浓水管11的一端延伸出所述纯水导流布121，且所述长边胶线14延伸出所述纯水导流布121的长度不小于卷制后所述纯水导流布121形成的外侧面125的周长。从而卷制后所述长边胶线14还能够沿外侧面125转一圈，进一步提高密封的可靠性。

在一些实施方式中，每张纯水导流布121对应的长边胶线14均伸出对应的纯水导流布 121，在另一些实施方式中，只将最外层的纯水导流布121对应的长边胶线14伸出对应的纯水导流布121。

在一些实施例中，所述反渗透膜片组12为多个，各个反渗透膜片组12之间层叠粘贴，相邻的反渗透膜片组2中位于内层的为内层膜片组，位于外层的为外层膜片组。

即将多个反渗透膜片组12层叠完成后，在将多个反渗透膜片组12如图9卷制在浓水管11上。

在一些实施例中，在将所述内层膜片组层叠到所述外层膜片组上时，所述内层膜片组相对于所述反渗透膜片组12向远离浓水管11的方向错位设置。具体错位距离L采用上述卷式反渗透膜元件10中错位距离的设置方式。

在一些实施例中，相邻所述反渗透膜片组12之间层叠粘贴的步骤为：

将所述内层膜片组的纯水导流布121上同所述第一膜片1223相背的侧面与所述外层膜片组的第二膜片1224的反面粘贴，形成纯水出口1261位于外侧面125的纯水流道126。

具体粘贴时施胶的位置采用上述短边粘贴位和长边粘贴位的设置方式。在一些实施方式中，所述短边粘贴位与对应的所述第一膜片1223上同所述浓水管11相对的侧边之间的距离为1cm～3cm。所述长边粘贴位与对应的所述第一膜片1223的长边1222侧边之间的距离为1cm～3cm。

以上所述实施例的各技术特征允许进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还允许做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1. 一种卷式反渗透膜元件，其特征在于，包括浓水管和均卷制在所述浓水管上的纯水导流布、反渗透膜片和进水隔网，所述反渗透膜片正面对折形成原水流道，所述进水隔网插设在所述原水流道中，所述反渗透膜片对折形成的开口朝向所述浓水管，且所述开口与所述浓水管连通，所述原水流道的长边为部分密封且在靠近折边的一端形成原水进口，对折后的反渗透膜片分为层叠的第一膜片和第二膜片，所述纯水导流布层叠在所述第一膜片的反面，所述纯水导流布的短边与所述浓水管连接，所述第一膜片的两个长边和靠近所述浓水管的短边均与所述纯水导流布连接形成纯水流道，所述纯水流道的纯水出口位于所述卷式反渗透膜元件的外侧面。
2. 根据权利要求1所述的卷式反渗透膜元件，其特征在于，所述进水隔网上远离所述折边的一端超出所述第二膜片，且所述进水隔网超出所述第二膜片的距离不小于0.5cm。
3. 根据权利要求2所述的卷式反渗透膜元件，其特征在于，所述进水隔网超出所述第二膜片的距离为0.5cm～3cm。
4. 根据权利要求1所述的卷式反渗透膜元件，其特征在于，所述纯水导流布上远离所述浓水管的一端超出所述第一膜片，且所述纯水导流布超出所述第一膜片的距离不小于0.5cm。
5. 根据权利要求4所述的卷式反渗透膜元件，其特征在于，所述纯水导流布超出所述第一膜片的距离为0.5cm～3cm。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的卷式反渗透膜元件，其特征在于，所述纯水导流布、所述反渗透膜片和所述进水隔网构成反渗透膜片组，所述反渗透膜片组为两个或多个，各个所述反渗透膜片组之间层叠设置，所述反渗透膜片组的第二膜片的短边和长边均与相邻的反渗透膜片组的纯水导流布连接，形成纯水出口位于反渗透膜元件外侧面的纯水流道。
7. 根据权利要求6所述的卷式反渗透膜元件，其特征在于，相邻所述反渗透膜片组之间位于外层的为外层膜片组，位于内层的为内层膜片组，所述内层膜片组相对于所述外层膜片组沿远离所述浓水管的方向错位设置。
8. 根据权利要求7所述的卷式反渗透膜元件，其特征在于，所述内层膜片组相对于所述外层膜片组沿远离所述浓水管的方向错位的距离为L，所述浓水管的外周长为D，所述反渗透膜片组的个数为n，则L＝D/n。
9. 根据权利要求6所述的卷式反渗透膜元件，其特征在于，各个所述反渗透膜片组卷制在所述浓水管上后形成的端面的径向厚度为R，端面上需要密封的位置为密封部，形 成所述原水进口的位置为外缘部，所述外缘部围设在所述密封部外，所述密封部的径向厚度为r，2/3≤r/R＜1。
10. 一种净水系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的卷式反渗透膜元件。

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