專利名稱：：一種新型平板式膜組元的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及膜分離裝置的過濾單元，具體是平板膜與支撐膜板所構成的膜組元，屬于膜分離
技術領域：
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背景技術：
：膜分離技術擁有分離、濃縮、純化和精制等多種功能，兼具高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾及構造簡單、操作簡便、易于控制等特點。目前已被廣泛用于水處理及食品、醫(yī)藥、生物、化工、冶金、生物、能源、石油、電子、仿生等工業(yè)領域，成為工業(yè)生產(chǎn)中最為有效的分離手段之一。選擇合適的膜分離過程，可以替代鼓式真空過濾、板框壓濾、離子交換、離子分離、過濾除塵、吸附/再生、絮凝/共聚、傾析/沉淀、蒸發(fā)、結晶等傳統(tǒng)的分離和過濾方法。膜過濾裝置中最小的過濾單元稱作膜組元，是過濾裝置整體性能發(fā)揮的基礎，也是實現(xiàn)良好過濾效果的技術關鍵，膜材料與其機械支撐體之間的良好配合直接影響到過濾裝置的綜合性能。平板式超濾膜和微濾膜，由于具有強度高、通量穩(wěn)定、易于清洗等優(yōu)點，成為膜
技術領域：
應用與發(fā)展十分迅速的膜材料。目前，被廣泛應用的平板式膜組元，是將膜材料粘結在表面設有匯流溝槽的支撐膜板兩側，并且在支撐膜板與膜材料之間設置一層無紡布作為導流介質。過濾液在抽吸作用下透過膜材料并沿塑料膜板的表面流動，直至匯流到出流孔。該類型膜組元在實際運行過程中，由于抽吸泵產(chǎn)生的壓力差會使膜材料緊貼在支撐膜板的表面，導致過濾阻力增加，致使過濾組元透水率的下降，從而影響膜的有效通量。即使在無紡布作為導流媒介的情況下，也不能完全消除其阻力造成的影響。此外，由于支撐膜板的過濾面積很大，僅在一端設置抽水孔抽吸，極易造成過濾表面壓力差分布不均，各區(qū)域的實際通量差異明顯，甚至出現(xiàn)溝流和過濾死角現(xiàn)象，從而降低了膜組元的過濾效率。使用該類型的支撐膜板，實際膜通量相對較低，容易發(fā)生膜污染，縮短了膜的清洗和更換周期。目前平板式膜組件均為矩形板框式構造，固定安裝在支架上，運行過程中，依靠曝氣沖刷膜表面實現(xiàn)膜材料的在線清洗，清洗方法單一，效率低，且能耗高，需要在較短周期內進行化學清洗。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種新型平板式膜組元，以解決傳統(tǒng)膜組元過濾阻力大、壓力分布不均勻、在線清洗手段單一等技術缺點。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)—種新型平板式膜組元，包括過濾膜和用于固定過濾膜的支撐膜板，支撐膜板為立體結構，特點是所述支撐膜板包含邊框和前后兩塊網(wǎng)孔板，所述邊框和前后兩塊網(wǎng)孔板夾扣形成中空內腔，在支撐膜板兩側面上通過粘貼或焊接方式固定有過濾膜，過濾膜上的膜孔經(jīng)支撐膜板上的網(wǎng)孔與中空內腔相通，中空內腔內部設置導流區(qū)，并在支撐膜板一端設有與導流區(qū)相通的出流嘴。進一步地，上述的一種新型平板式膜組元，其中，所述支撐膜板呈矩形結構、扇形結構、梯形結構、圓環(huán)形結構或葉輪形結構，支撐膜板的前側面和后側面上均勻分布有六角形、圓形或方形過濾網(wǎng)孔。更進一步地，上述的一種新型平板式膜組元，其中，所述支撐膜板前后兩側面的網(wǎng)孔板與邊框配合表面呈臺階式結構，并在邊框上設置有過濾膜粘貼帶。再進一步地，上述的一種新型平板式膜組元，其中，所述支撐膜板的中空內腔設置有若干個加強筋條和定位支柱，加強筋條將中空內腔分割成若干個導流區(qū)。本發(fā)明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在本發(fā)明平板式膜組元具有結構簡單、重量輕、有效過濾面積大、腔內壓力分布均勻等特點，通過支撐膜板的中空腔實現(xiàn)氣水方式的在線反清洗，顯著延緩膜組件的化學清洗周期，有效降低膜污染程度，有利于延長膜材料的使用壽命，特別適合于水處理和工業(yè)分離領域。下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步說明圖1:本發(fā)明膜組元的結構示意圖；圖2a:支撐膜板的主視示意圖；圖2b:支撐膜板的剖面示意圖；圖3a:支撐膜板內部結構示意圖；圖3b:網(wǎng)孔板結構示意圖；圖4:本發(fā)明膜組元的安裝應用示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>具體實施例方式如圖1所示，新型平板式膜組元1，包括過濾膜2和用于固定過濾膜的支撐膜板3。支撐膜板3為立體結構，如圖2a、2b所示，支撐膜板3由前側面與后側面網(wǎng)孔板4與邊框5構成，前后兩塊網(wǎng)孔板4平行夾扣形成中空內腔6，前后兩側面的網(wǎng)孔板4上均勻設置有密布的過濾網(wǎng)孔7，在邊框5的兩面設置有過濾膜粘貼帶8，以便在膜板的前后兩側面粘貼過濾膜，使得膜組元具有雙側過濾功能，提高過濾膜的裝填密度。如圖3a、3b，中空內腔中在一側網(wǎng)孔板上設置有若干個加強筋條9，加強筋條9用以提高支撐膜板的強度，避免膜組元在動態(tài)過濾過程中產(chǎn)生變形或被壓扁。加強筋條9上開有定位孔IO，在另一側網(wǎng)孔板上設置有與定位孔相對應的定位柱ll，兩者緊密夾扣起到定位和支撐前后兩塊網(wǎng)孔板的作用，同時加強筋條9將中空內腔分割成若干個過濾液導流區(qū)12(圖中分為4個導流區(qū))。沿著膜板邊框5的前后兩面粘貼帶8，通過粘貼或焊接方式固定有過濾膜2，兩側的過濾膜通過粘貼帶與邊框5實現(xiàn)密封固定。過濾膜上的膜孔與兩側網(wǎng)孔板上的過濾網(wǎng)孔7相通，在膜板邊框5的底部設有與中空內腔各導流區(qū)相通的出流溝槽13和出流嘴14。上述新型膜組元的典型結構形式是，支撐膜板呈矩形結構，膜板的前側面和后側面上分布有蜂窩狀六角形過濾網(wǎng)孔，膜板作為過濾膜的機械支撐元件，膜板邊框與網(wǎng)孔板所組成的平面采用臺階式結構，膜板外緣總厚度為6mm，內側臺階面下凹0.5mm，與網(wǎng)孔板保持在一個平面上。膜板邊框上的粘貼帶寬度4.5mm，呈紋理結構，沿著粘貼帶采用膠或超聲波等焊接方式將過濾膜密封粘貼，確保環(huán)繞膜板邊框的粘貼帶在操作壓力下不漏水。前后兩塊網(wǎng)孔板夾扣形成中空內腔，腔內高度為1.5mm，網(wǎng)孔板表面被過濾膜覆蓋，四周為邊框上的密封粘貼帶，膜板下部設置與中空腔相通的出流嘴。該新型平板式膜組元通常由塑料支撐膜板和微濾、超濾等過濾膜材料組成，通過將過濾膜材料粘貼或焊接在支撐膜板兩面而形成一個中空的閉合空間，兩側面的網(wǎng)孔板起到支撐過濾膜的作用。在自吸泵的負壓或過濾混合液壓頭的正壓作用下，過濾液從膜表面滲入，穿過膜板的網(wǎng)孔進入到中空內腔，再經(jīng)過各導流區(qū)匯入到出流溝槽，然后從出流嘴流出，完成整個過濾操作過程。膜組元的幾何形狀可根據(jù)實際應用場合不同而改變，包括矩形結構、扇形結構、梯形結構、圓環(huán)形結構或葉輪形結構等。傳統(tǒng)的平板式膜組元其支撐膜板通常采用表面溝槽方式，在過濾液通過膜表面后，液體經(jīng)支撐膜板表面細微溝槽匯入四周通道，然后由出流嘴排出，壓力很難實現(xiàn)均勻分布，過濾死區(qū)對膜通量產(chǎn)生影響。本發(fā)明與傳統(tǒng)的平板式膜組元不同，新型膜組元采用中空腔式過濾操作，中空腔內的加強筋條和定位柱對前后兩塊膜板起到支撐作用，在設定的操作壓力下，膜板不會因受壓而發(fā)生變形甚至內扁，良好保持腔內流道的通暢，有效降低過濾膜對堵塞的敏感性。覆蓋在網(wǎng)孔板表面的過濾膜，因網(wǎng)孔板擁有高的開孔率，使得過濾膜與中空內腔實現(xiàn)直接相通，過濾膜受壓后不會與支撐膜板粘結而形成流動死角和靜水區(qū)，因此可有效避免傳統(tǒng)平板式膜組元中極易發(fā)生的表面溝流、短路、粘結、死區(qū)等現(xiàn)象，保持膜通量穩(wěn)定，提高膜組元的過濾效率。同時，膜組元采用中空腔式結構將十分有利于實現(xiàn)在線反沖洗，減緩滲透物對過濾膜產(chǎn)生的污染，延長化學清洗周期，降低膜分離操作的繁復性，提高工作效率。另外，中空腔式結構也可在一定程度上提高過濾膜的裝填密度，節(jié)約空間，降低造價。通常情況下，膜組元采用多片并聯(lián)的方式使用，如圖4所示，通過組裝孔15和聯(lián)通管16將若干個膜組元1并聯(lián)而裝配成膜組件18，在自吸泵的負壓或過濾混合液壓頭的正壓作用下，每個膜組元的過濾液由其出流嘴14進入到聯(lián)通管16通過匯流孔17排出。膜組元1與聯(lián)通管16可呈平面布置形式，各個膜組元1之間的間隙根據(jù)過濾膜裝填密度需要和過濾液的特性進行設置，支撐膜板3采用熱塑性材料制作，通過出流嘴14與聯(lián)通管16之間形成過濾液通道。支撐膜板3上的出流嘴14密封安插在聯(lián)通管16上，膜板之間通過組裝孔15組裝在一起并與聯(lián)通管16連接。采用該新型平板式膜組元制作的膜組件，無需設置軟連接或其它密封體，顯著減少了泄漏環(huán)節(jié)，設備結構簡單，加工和安裝方便，易于檢修和膜板更換。在聯(lián)通管上所開設的若干個匯流孔，是膜組元與聯(lián)通管之間實現(xiàn)密封連接的唯一環(huán)節(jié)，通常采用普通墊圈、密封膠、焊接等方式即可達到密封目的，為整個過濾系統(tǒng)實現(xiàn)良好密封提供了便利，十分有助于延長膜組件的使用壽命，同時也可有效減小因連接環(huán)節(jié)過多而造成過濾液二次污染的可能性。需要強調的是，新型膜組元以及由此而制作的膜組件，適用于不同孔徑和特性的超濾、微濾等膜過濾材料，可方便實現(xiàn)顆粒物、膠體、微生物等固液混合物以及分子級混合物的分離，過濾混合液的介質包括水或其他液體物質。根據(jù)過濾混合物的介質與濃縮物類型、性質及工業(yè)化操作的具體要求，本發(fā)明可以根據(jù)實際需要在尺寸、形狀、過濾操作方式上做適應性更改，也可減小或增大膜組元之間的距離以及匯流聯(lián)通件的長度，膜組元與聯(lián)通件的密閉結合可以靈活選擇連接方式。本發(fā)明的主要應用范圍包括1)本發(fā)明中空腔式膜組元可應用于工業(yè)物料分離、產(chǎn)品精制、水處理等膜分離設備的制造，取代工業(yè)分離操作中的沉淀、澄清、濃縮、過濾等傳統(tǒng)工藝，顯著提高過濾效果，降低過濾操作的繁復性；其膜組件可與水處理中的混凝及生化處理方法相結合，替代目前廣泛使用的沉淀處理工藝，高效截留水中的懸浮顆粒物、膠體、大分子、細菌及生物物質，達到理想的出水效果；2)采用納濾或其他類似孔徑的膜過濾材料，本發(fā)明可應用于給水處理中用于去除分子級雜質及細菌、病毒等的膜分離設備制造；采用超濾或類似孔徑濾膜制作的膜組件，在飲用水處理、污水回用處理、高純工業(yè)給水等領域擁有較大的推廣應用潛力；3)采用微濾或其他更大孔徑的過濾材料，本發(fā)明可方便地運用于食品、醫(yī)藥、生物、化工等工業(yè)分離設備的制造，替代傳統(tǒng)的沉淀分離、真空過濾、板框壓濾、離心分離等方法，具有操作簡單、清洗方便、節(jié)能高效、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點。綜上所述，本發(fā)明設計獨特、結構新穎，克服了傳統(tǒng)平板式膜組元過濾阻力大、壓力分布不均勻、在線清洗手段單一等技術缺陷。中空腔式的膜組元具有結構簡單、加工容易、重量輕、耗材少、膜板表面壓力分布均勻、無過濾死區(qū)、過濾通量穩(wěn)定等特點，其膜組件安裝簡便，裝置的泄漏環(huán)節(jié)少，可方便實現(xiàn)多元化在線清洗，顯著延長系統(tǒng)的化學清洗周期和膜材料的使用壽命，為膜技術的推廣提供了一種行之有效的新方法，預期在工業(yè)分離和水處理領域擁有廣泛的應用前景。以上僅是本發(fā)明的具體應用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構成任何限制。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于將平板過濾膜的過濾方式以中空腔式進行，從而優(yōu)化過濾操作過程和提高膜過濾效率，形成方法包括采用不同的支撐結構，也包括使用多孔填料形成近似中空腔的方法。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本發(fā)明權利保護范圍之內。權利要求一種新型平板式膜組元，包括過濾膜和用于固定過濾膜的支撐膜板，支撐膜板為立體結構，其特征在于所述支撐膜板包含邊框和前后兩塊網(wǎng)孔板，所述邊框和前后兩塊網(wǎng)孔板夾扣形成中空內腔，在支撐膜板兩側面上通過粘貼或焊接方式固定有過濾膜，過濾膜上的膜孔經(jīng)支撐膜板上的網(wǎng)孔與中空內腔相通，中空內腔內部設置導流區(qū)，并在支撐膜板一端設有與導流區(qū)相通的出流嘴。2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型平板式膜組元，其特征在于所述支撐膜板呈矩形結構、扇形結構、梯形結構、圓環(huán)形結構或葉輪形結構，支撐膜板的前側面和后側面上均勻分布有過濾網(wǎng)孔。3.根據(jù)權利要求1所述的一種新型平板式膜組元，其特征在于所述支撐膜板前后兩側面的網(wǎng)孔板與邊框配合表面呈臺階式結構，并在邊框上設置有過濾膜粘貼帶。4.根據(jù)權利要求1所述的一種新型平板式膜組元，其特征在于所述支撐膜板的中空內腔設置有若干個加強筋條和定位支柱，加強筋條將中空內腔分割成若干個導流區(qū)。全文摘要本發(fā)明涉及新型平板式膜組元，包括過濾膜和用于固定過濾膜的支撐膜板，支撐膜板由邊框和前后兩塊網(wǎng)孔板夾扣而形成中空內腔，支撐膜板的前側面和后側面上均勻設置有密布的過濾網(wǎng)孔，兩側面通過粘貼或焊接方式固定有過濾膜，過濾膜上的膜孔經(jīng)支撐膜板上的網(wǎng)孔與中空內腔相通，中空內腔內部設置導流區(qū)，并在支撐膜板一端設有與導流區(qū)相通的出流嘴。應用時，在自吸泵負壓或過濾混合液壓頭的正壓作用下，液體從過濾膜表面滲入，穿過支撐膜板的網(wǎng)孔進入到中空內腔，再經(jīng)導流區(qū)匯入出流溝槽從出流嘴流出，實現(xiàn)整個過濾過程。該膜組元具有加工容易、膜利用率高、腔內壓力分布均勻等特點，易于組裝成各種形式的膜組件，適用于工業(yè)過濾及水處理領域。文檔編號B01D69/06GK101721917SQ20101000397公開日2010年6月9日申請日期2010年1月12日優(yōu)先權日2010年1月12日發(fā)明者周國昆,耿安朝申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)意諾克環(huán)境技術有限公司;上海海事大學