專(zhuān)利名稱(chēng)：一種陶瓷膜過(guò)濾元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種陶瓷膜過(guò)濾元件的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有滲透液體通過(guò)該元件的路程短的特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
微濾、超濾的膜分離過(guò)程用以分離含溶解的溶質(zhì)或懸浮微粒的液體，其中溶劑和溶質(zhì)小分子透過(guò)膜，溶質(zhì)大分子和懸浮顆粒被膜截留。
膜過(guò)濾裝置的核心部分是過(guò)濾膜，與有機(jī)膜相比，陶瓷膜具有化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度大，抗微生物能力強(qiáng)，耐高溫，孔徑分布窄，分離效率高等優(yōu)點(diǎn)。
工業(yè)上一般應(yīng)用的陶瓷膜元件以多通道形式的為主，因?yàn)槎嗤ǖ佬问降倪^(guò)濾元件膜面積比較大，過(guò)濾效率高，為了進(jìn)一步增大膜面積，蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)可被應(yīng)用于陶瓷過(guò)濾元件。陶瓷膜元件的不足之處在于多通道結(jié)構(gòu)的液體滲透阻力比較大。
美國(guó)專(zhuān)利US5009781和US5108601中的陶瓷支撐體的結(jié)構(gòu)是蜂窩狀的，它的通道非常多，為了減小滲透阻力，它必須開(kāi)很多的槽導(dǎo)流，把滲透液匯集到引流槽，還要通過(guò)在外側(cè)開(kāi)孔或開(kāi)槽引流，或者在支撐體的中心處開(kāi)孔接一根引流管引流，因此，其加工工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題是克服陶瓷膜過(guò)濾阻力較大的缺點(diǎn)，提出了一種有兩個(gè)滲透?jìng)?cè)的過(guò)濾元件的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與原多通道陶瓷膜元件相比，具有較短的液體通過(guò)元件的路程以及較小的液體滲透阻力。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是膜過(guò)濾的關(guān)鍵在于膜，被過(guò)濾液體在壓力的作用下透過(guò)膜，液體透過(guò)膜的阻力越小能耗越小、效率越高，液體通過(guò)支撐體的路程越短阻力越小。在膜的阻力一定的條件下，過(guò)濾元件支撐體的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)液體通過(guò)支撐體的路程產(chǎn)生影響，現(xiàn)在工程中所使用的陶瓷膜大多數(shù)都是多通道形式的，采用的是錯(cuò)流過(guò)濾的方式。液體從膜管的一端進(jìn)入，截留液從膜管的另一端流出，滲透液透過(guò)膜和支撐體滲透到滲透?jìng)?cè)即膜管外側(cè)出水，由于多通道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，處于膜管中心位置的液體要經(jīng)過(guò)膜和很厚的一段支撐體才能到達(dá)滲透?jìng)?cè)，這就增加了液體到達(dá)滲透?jìng)?cè)的路程，從而增大了液體通過(guò)支撐體的阻力。
本實(shí)用新型針對(duì)這一問(wèn)題，提出了增加一個(gè)滲透?jìng)?cè)，減少液體滲透路程的支撐體結(jié)構(gòu)。具體的技術(shù)方案為一種陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于陶瓷膜管3的中心孔道2d不涂膜，用作過(guò)濾滲透?jìng)?cè)，該滲透?jìng)?cè)孔道在陶瓷膜元件的擠出成型時(shí)直接制備得到，在中心孔道2d處有一引流管1把滲透液體引出，并用粘結(jié)劑密封中心孔道2d與引流管1之間的間隙，防止?jié)B透液體與原料液混合。
其中所述的陶瓷膜管3的結(jié)構(gòu)為多通道陶瓷膜管或蜂窩陶瓷膜管；所述的引流管1為致密陶瓷、工程塑料或不銹鋼材料。
其中所述的引流管1可以在膜元件的一端接上，另一端用塞子堵住并密封，或者兩側(cè)都接引流管。
該過(guò)濾元件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
多通道膜管中的液體滲透路線如圖2所示，可以把多通道膜管的通道分成4層，分別由序號(hào)a、b、c、d表示，a層中的滲透液經(jīng)過(guò)最短的路程到達(dá)滲透?jìng)?cè)，然后依次是b、c、d層，其中膜管中心的通道中的滲透液體要到達(dá)滲透?jìng)?cè)要經(jīng)過(guò)最長(zhǎng)的路程，這樣滲透阻力會(huì)很大，幾乎起不到過(guò)濾效果，通量不大。
如圖3所示，如果不用中心孔道來(lái)過(guò)濾，而是作為滲透?jìng)?cè)引流，那么c層孔的效率就會(huì)大大提高，雖然本發(fā)明放棄了中心孔道的過(guò)濾面積，但是大大提高了c層孔的利用率，所以總的來(lái)說(shuō)減小了滲透阻力，提高了通量。
該結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于蜂窩陶瓷膜管，與多通道膜管類(lèi)似，蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)的膜管中的液體滲透路線如圖4所示，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)中液體滲透路線如圖5所示。
把中心孔道作為一個(gè)滲透?jìng)?cè)需要在中心孔道處加一個(gè)引流管，該引流管可以使用致密陶瓷管、工程塑料、不銹鋼管等材料，采用環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯等有機(jī)密封材料密封引流管與通道之間的間隙可以達(dá)到完全密封的效果。
該膜元件可以應(yīng)用于錯(cuò)流過(guò)濾裝置的微濾、超濾元件。支撐體和膜的材料為純的氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦或上述材料的混合物以及堇青石、莫來(lái)石等等。
本實(shí)用新型主要應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，應(yīng)用于反滲透過(guò)程的預(yù)處理過(guò)程也可以用于其它各種液體過(guò)濾。
有益效果1、縮短了液體從進(jìn)料側(cè)到達(dá)滲透?jìng)?cè)的路程。多通道結(jié)構(gòu)只有一個(gè)滲透?jìng)?cè)，就是膜管外側(cè)，多通道結(jié)構(gòu)中，中心通道中的液體到達(dá)滲透?jìng)?cè)的路程最長(zhǎng)，阻力最大。本發(fā)明從膜管的中心通道引出滲透液，這樣膜管就多了一個(gè)滲透?jìng)?cè)，液體在到達(dá)滲透?jìng)?cè)的路徑中又多了一個(gè)選擇，根據(jù)能量最低原理，液體總是會(huì)選擇最短的路程到達(dá)滲透?jìng)?cè)，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，變成了外滲透?jìng)?cè)和內(nèi)滲透?jìng)?cè)中間的通道中的液體要經(jīng)過(guò)的路程最長(zhǎng)，這個(gè)路程與原多通道的相比縮短了許多。
2、與美國(guó)專(zhuān)利相比，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)在多通道支撐體在擠出成型時(shí)已經(jīng)有中心孔，只要外接一個(gè)引流管即可，而且完全密封也容易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)也是一樣，由于本實(shí)用新型所用的蜂窩結(jié)構(gòu)孔的排布是中心發(fā)散形的，所以中間的孔在擠壓成型時(shí)已擠出，不必另外開(kāi)孔，也不必開(kāi)槽。這樣就為加工成型降低了難度，而可以通過(guò)增大膜組件來(lái)實(shí)現(xiàn)要求的膜面積。
3、簡(jiǎn)便了制造工藝，降低了生產(chǎn)成本。


圖1為支撐體的結(jié)構(gòu)圖；圖中1-引流管，2-膜孔，3-膜元件。
圖2為多通道膜管中的液體滲透路線圖；圖中2a、2b、2c、2d為各層膜孔。
圖3為本發(fā)明的多通道膜管中的液體滲透路線圖。
圖4為蜂窩陶瓷膜管中的液體滲透路線圖；圖中2e、2f、2g、2h、2i為各層膜孔。
圖5為蜂窩陶瓷膜管中的液體滲透路線圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1多通道膜管的外形如圖1所示。膜管采用擠出成型，其長(zhǎng)度為1m，直徑為41mm，內(nèi)有37個(gè)通道，通道的直徑為4mm，通道之間的壁厚為2mm，膜管的中心孔道一端接引流管，用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封，另一端密封。采用浸漿涂膜制備一層氧化鋁膜，膜的平均孔徑為0.2μm，支撐體和膜的孔隙率為35％，在0.1MPa的壓力下操作，純水通量為1000L/m2h。
實(shí)施例2多通道膜管的外形如圖1所示。膜管采用擠出成型，其長(zhǎng)度為1m，直徑為41mm，內(nèi)有37個(gè)通道，通道的直徑為4mm，通道之間的壁厚為2mm，膜管的中心孔道一端接引流管，用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封，另一端密封。采用浸漿涂膜制備一層氧化鋁膜，膜的平均孔徑為0.5μm，支撐體和膜的孔隙率為35％，在0.1MPa的壓力下操作，純水通量為2000L/m2h。
實(shí)施例3蜂窩狀陶瓷膜管的外形如圖5所示。膜管采用擠出成型，其長(zhǎng)度為1m，直徑為41mm，內(nèi)有59個(gè)通道，通道的邊長(zhǎng)為2.5mm，通道之間的壁厚為1.2mm，膜管的中心孔道兩端各接一個(gè)引流管，用聚氨酯膠密封。采用浸漿涂膜制備一層氧化鋯膜，膜的平均孔徑為0.2μm，支撐體和膜的孔隙率為35％，在0.1MPa的壓力下操作，純水通量為800L/m2h。
權(quán)利要求1.一種陶瓷膜過(guò)濾元件，其特征在于陶瓷膜管(3)的中心孔道(2d)不涂膜，用作過(guò)濾滲透?jìng)?cè)，在中心孔道(2d)處有一引流管(1)把滲透液體引出，并用粘結(jié)劑密封中心孔道(2d)與引流管(1)之間的間隙，防止?jié)B透液體與原料液混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾元件，其特征在于所述的陶瓷膜管(3)的結(jié)構(gòu)為多通道陶瓷膜管或蜂窩陶瓷膜管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾元件，其特征在于所述的引流管(1)為致密陶瓷、工程塑料或不銹鋼材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾元件，其特征在于所述的引流管(1)可以在膜元件的一端接上，另一用端塞子堵住并密封，或者兩端都接引流管。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種陶瓷過(guò)濾元件的結(jié)構(gòu)，其特征在于陶瓷膜管的中心孔不涂膜，用作過(guò)濾滲透?jìng)?cè)，在中心孔處有一引流管把滲透液體引出，并用環(huán)氧樹(shù)脂密封中心孔與引流管之間的間隙，防止?jié)B透液體與原料液混合。這種結(jié)構(gòu)具有滲透液體通過(guò)該元件的路程短的特點(diǎn)，而且簡(jiǎn)便了制造工藝，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B01D63/06GK2873298SQ200520139769
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者徐南平, 范益群, 漆虹 申請(qǐng)人:南京九思高科技有限公司