專利名稱：一種大通量高納污量濾芯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過(guò)濾濾芯，尤其涉及一種可以持續(xù)保持大通量和高納污量折疊式濾芯。
背景技術(shù)：
濾芯式過(guò)濾廣泛應(yīng)用于水處理和各種工藝過(guò)程中，而濾芯則分為熔噴濾芯，線繞濾芯和折疊濾芯等。折疊濾芯是由超細(xì)纖維制成的具有一定空隙結(jié)構(gòu)的薄膜組合、無(wú)紡布和塑料網(wǎng)層格等組成，采用先進(jìn)的熱熔和焊接工藝經(jīng)過(guò)拉伸、打褶、濾材邊封、固定內(nèi)芯外罩、熔封端蓋等流程制作而成。這種濾芯具有過(guò)濾精度高、過(guò)濾面積大，納污容量高和可多次反沖洗使用和高壓滅菌消毒等特點(diǎn)，是目前發(fā)展最快速的一種過(guò)濾技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、能源、環(huán)保等領(lǐng)域的多種精密過(guò)濾過(guò)程中。折疊式濾芯的折疊形狀有弧形、W波紋形、鋸齒形、瓦楞形等，濾芯材質(zhì)有高分子纖維材料和金屬膜材料等。無(wú)論采用何種折疊方式，目的都是為了增加濾芯內(nèi)濾膜面積。面積增加則濾芯的納污容量就增加，從而其使用壽命就得到延長(zhǎng)。濾芯的使用壽命和濾膜面積之間的關(guān)系如下Le/Lo = (Ae/Ao)N ，1 彡 N 彡 2其中Le是濾芯延長(zhǎng)后的壽命，Lo是濾芯原使用壽命，Ae濾面積增加后的面積，Ao 濾芯原面積。由上式可以看出，增加濾芯濾膜面積一倍，濾芯使用壽命可以延長(zhǎng)達(dá)四倍。通常地，折疊式濾芯的褶數(shù)多達(dá)幾十甚至上百個(gè)，以此來(lái)獲得較大的過(guò)濾面積，提高濾芯的納污容量。為此，無(wú)論是采用W型褶還是弧形褶，折疊式濾芯的折疊褶間都是緊密排列，以盡可能地增加折疊褶數(shù)，即增加濾芯濾膜面積。折疊式濾芯一般由纖維濾膜、塑料網(wǎng)層格以及塑料材質(zhì)的濾芯骨架組成。塑料網(wǎng)層格分別用在進(jìn)水和出水側(cè)，起到導(dǎo)流布水的作用。由于采用折疊褶式設(shè)計(jì)，進(jìn)水和出水靠塑料網(wǎng)層格提供的空隙通過(guò)，流道皆狹窄，如圖5、6、6a所示。一般應(yīng)用的塑料網(wǎng)層格是熱熔法制造的，兩組塑料絲一般粗細(xì)相同，交角一般為90°，如圖6所示。當(dāng)兩層這種普通塑料網(wǎng)層格疊合在一起時(shí)，留下供水流通過(guò)的縫隙更加狹小，如圖示5，在大流量時(shí)就會(huì)造成壓差過(guò)高。網(wǎng)格在折疊褶處網(wǎng)格上塑料絲互相疊合后，由此導(dǎo)致濾芯過(guò)濾壓差過(guò)高。特別是在進(jìn)水側(cè)，當(dāng)被截留的污染物積聚在折褶處后，使本已狹窄的流道更加流動(dòng)不暢，造成過(guò)濾壓力升高，通量下降，使用壽命降低。CN92244291. 6提供了一種多功能折疊式過(guò)濾芯，折疊式膜堆內(nèi)側(cè)置有筒形增厚導(dǎo)流層，中心集水管外側(cè)表面具有導(dǎo)流槽，以增大濾液流量、減小阻力。這樣的設(shè)計(jì)部分改善了進(jìn)水側(cè)折疊褶入口處的水流分布及流體阻力問(wèn)題，但并沒(méi)有解決折疊褶內(nèi)流道狹窄的問(wèn)題。CN200810138261.4提供了一種高過(guò)濾通量折疊濾芯的制作方法，在板式濾膜的兩側(cè)面分別附著一層彈性支撐網(wǎng)格，用折疊機(jī)將其折疊成圓弧狀濾膜，再將濾膜兩端粘合在一起形成圓柱狀，用內(nèi)層不銹鋼網(wǎng)和外層不銹鋼網(wǎng)將濾膜加固定型，最后用濾芯固定封頭將圓柱狀的濾膜頂端和底端密封固定，做成圓筒式的折疊濾芯。支撐網(wǎng)格的彈性作用會(huì)使濾膜折疊成圓弧形狀，避免了以往折疊形狀造成的死角，大大增加了濾膜的過(guò)濾通量，但是，該發(fā)明的濾芯水流流道狹窄，過(guò)濾壓差高，濾膜需要反復(fù)反沖洗，縮短了濾芯的使用壽命。CN200820059126. 6提供了一種親水性聚四氟乙烯微孔膜折疊式濾芯，由過(guò)濾介質(zhì)層、內(nèi)支撐筒和外支撐筒構(gòu)成，過(guò)濾介質(zhì)層折疊成翅片后圍繞在內(nèi)支撐筒的外圓周上，過(guò)濾介質(zhì)層的折疊線平行于內(nèi)支撐筒的軸向，外支撐筒套設(shè)在過(guò)濾介質(zhì)層構(gòu)成的圓筒外側(cè)，過(guò)濾介質(zhì)層由一層長(zhǎng)纖維無(wú)紡布、一層細(xì)短纖維無(wú)紡布、一層聚四氟乙烯親水性微孔濾膜和一層平面導(dǎo)流網(wǎng)疊合構(gòu)成，細(xì)短纖維無(wú)紡布設(shè)置在濾膜的上游，長(zhǎng)纖維無(wú)紡布設(shè)置在細(xì)短纖維無(wú)紡布的上游，平面導(dǎo)流網(wǎng)設(shè)置在濾膜的下游，任意相鄰的兩個(gè)翅片的徑向端面均焊接連接。細(xì)短纖維無(wú)紡布起到預(yù)過(guò)濾及保護(hù)濾膜的作用，增加了濾芯的納污量；長(zhǎng)纖維無(wú)紡布增強(qiáng)折疊層的挺括性；平面導(dǎo)流網(wǎng)減少了流體阻力，提高了濾芯的流量，同時(shí)克服了纖維脫落。但是該設(shè)計(jì)同樣沒(méi)能解決翅片內(nèi)和相鄰兩個(gè)翅片間由于導(dǎo)流網(wǎng)格疊壓造成的流道狹窄，流體阻力過(guò)高，造成過(guò)濾壓差高的問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題提供一種大通量折疊濾芯，本發(fā)明制備的濾芯進(jìn)水和出水端水流分布更均勻，濾芯中各個(gè)凸褶的過(guò)濾通量基本相同，降低了過(guò)濾流體阻力，延長(zhǎng)了濾芯使用壽命。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種上述大通量濾芯的制備方法，包括按照以下順序進(jìn)行的步驟將過(guò)濾介質(zhì)層折疊成多個(gè)弧形的折疊褶；圍繞中心管的外圓筒面疊置折疊褶，使其整體呈圓筒狀；將筒形外殼套設(shè)在呈圓筒狀的疊置的折疊褶的外圓筒面外側(cè)；將上、下端蓋封閉在中心管、疊置成圓筒狀的折疊褶和外殼的兩端。其中，上端蓋將中心管、過(guò)濾介質(zhì)層和外殼組成的濾芯密封，下端蓋用于與水流管道相連接。其中，過(guò)濾介質(zhì)層的過(guò)濾精度為1-100μπι，優(yōu)選為1-20 μ m;弧形折疊褶的弧度為
12 12
-π，優(yōu)選為一π °其中，所述過(guò)濾介質(zhì)層按照如下順序進(jìn)行的步驟制備1)將至少2層過(guò)濾精度不同的過(guò)濾材料按照過(guò)濾精度由低到高的順序逐層平面鋪設(shè)，形成過(guò)濾層；2)在過(guò)濾層的兩側(cè)分別粘附一層塑料網(wǎng)層。通過(guò)具有不同過(guò)濾精度的過(guò)濾材料組合，使濾膜層間形成具有梯度過(guò)濾精度的立體過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)，從而使濾芯在工作時(shí)，按照分級(jí)方式使整個(gè)濾層都能充分發(fā)揮作用，形成典型的深層過(guò)濾方式。這種設(shè)計(jì)提高了濾層的納污量，也大幅度的延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命。特別是，所述過(guò)濾層由4-6層過(guò)濾材料組成。其中，過(guò)濾材料選擇有機(jī)纖維膜材料、無(wú)機(jī)纖維膜材料或金屬纖維膜材料。
特別是，所述的有機(jī)纖維膜材料選擇聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍；所述無(wú)機(jī)纖維膜材料選擇玻璃纖維、碳纖維、石棉；所述金屬纖維膜材料選擇金屬絲網(wǎng)或燒結(jié)金屬多孔材料。所述燒結(jié)金屬多孔材料選擇粉末燒結(jié)金屬不銹鋼、鈦。其中，過(guò)濾材 料的過(guò)濾精度為1-100 μ m，優(yōu)選為1-20 μ m。其中，塑料網(wǎng)層由直徑不等的第一塑料絲和第二塑料絲熱熔粘結(jié)組成。特別是，第一塑料絲的直徑為0. 5-1. 5mm,第二塑料絲的直徑為0. 1-0. 5mm ；第一、 第二塑料絲以銳角α交叉排列，其中相鄰折疊褶之間的第一或第二塑料絲在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，以便使相鄰折疊褶之間保持的間隙為兩根第一塑料絲直徑之和或第二塑料絲直徑之和。其中，交叉排列銳角α的角度優(yōu)選為30-75°，進(jìn)一步優(yōu)選為45_60°。其中，塑料絲由聚乙烯、聚丙烯或尼龍制成。特別是，第一、第二塑料絲分別在兩個(gè)不同的平面內(nèi)彼此平行排列，即第一塑料絲在第一平面內(nèi)彼此平行排列，第二塑料絲在第二平面內(nèi)彼此平行排列。其中，第一塑料絲中相鄰兩根塑料絲之間的垂直距離為5-10mm ；第二塑料絲中相鄰兩根塑料絲之間的垂直距離為l_5mm。特別是，塑料網(wǎng)層的第二塑料絲緊貼過(guò)濾層，第一塑料絲遠(yuǎn)離過(guò)濾層。特別是，第一塑料絲在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合。特別是，所述的相對(duì)疊合是指第一塑料絲或第二塑料絲在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)，塑料絲之間沿直徑相對(duì)，形成疊合，以便使相鄰折疊褶之間的間隙為兩根第一塑料絲直徑之和或第二塑料絲直徑之和，即形成的水流流道的間隙為第一塑料絲或第二塑料絲的直徑的2倍。其中，弧形的折疊褶中的第一塑料絲的伸展方向與弧形折疊褶的弧度伸展方向一致，即第一塑料絲的彎曲弧度與折疊褶的彎曲弧度相同，也即說(shuō)第一塑料絲的弧度為 12 12
I π-了 π，優(yōu)選為ι π—了 π。特別是，折疊成弧形折疊褶的過(guò)濾介質(zhì)層中的塑料網(wǎng)層中的第一塑料絲的伸展方向由濾芯中心向外沿呈輻射狀螺旋形延伸，并與水流在折疊褶內(nèi)與折疊褶間的流動(dòng)方向一致，使得濾芯進(jìn)水和出水端水流分布更均勻，濾芯中各個(gè)凸褶的過(guò)濾通量基本相同。本發(fā)明另一方提供一種按照上述方法制備而成的大通量濾芯。本發(fā)明又一方面提供一種折疊式濾芯，包括中心管；過(guò)濾介質(zhì)層，圍繞中心管呈筒形疊置多個(gè)弧形折疊褶；外殼，套設(shè)在多個(gè)呈筒形疊置的折疊褶的外圍；上、下端蓋，封閉在中心管、折疊褶和外殼的兩端；過(guò)濾介質(zhì)層包括過(guò)濾層和貼合在過(guò)濾層兩側(cè)的塑料網(wǎng)層，其中過(guò)濾層由多層過(guò)濾
材料層疊。其中，塑料網(wǎng)層由第一塑料絲和第二塑料絲熱熔粘結(jié)組成，第一塑料絲直徑大于第二塑料絲直徑。特別是，折疊褶呈弧形，鄰接過(guò)濾層的塑料網(wǎng)層的第一塑料絲或第二塑料絲在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，以便使相鄰折疊褶之間的間隙為第一塑料絲或第二塑料絲直徑的兩倍。其中，所述的相對(duì)疊合是指第一塑料絲或第二塑料絲分別在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)自身沿直徑相對(duì)貼合，形成疊合，形成的水流流道間隙最大，即形成的水流流道的間隙為第一塑料絲或第二塑料絲的直徑的2倍。 特別是，第一塑料絲在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合。其中，第一塑料絲的直徑為0. 5-1. 5mm，所述第二塑料絲的直徑為0. 1-0. 5mm ；所述塑料網(wǎng)層中的第一塑料絲與第二塑料絲呈銳角α交叉排列。其中，交叉排列形成的銳角α的角度<90°。特別是，所述銳角α的角度優(yōu)選為30-75°，進(jìn)一步優(yōu)選為45_60°。特別是，第一塑料絲或第二塑料絲由聚乙烯、聚丙烯或尼龍制成。特別是，第一、第二塑料絲分別在兩個(gè)不同的平面內(nèi)彼此平行排列，即第一塑料絲在第一平面內(nèi)彼此平行排列，第二塑料絲在第二平面內(nèi)彼此平行排列，其中，在第一平面內(nèi)相鄰兩根第一塑料絲之間的垂直距離為5-10mm ；在第二平面內(nèi)相鄰兩根第二塑料絲之間的垂直距離為l_5mm。特別是，所述塑料網(wǎng)層中的第二塑料絲與過(guò)濾層貼合在一起，第一塑料絲遠(yuǎn)離過(guò)
濾層ο其中，過(guò)濾層由4-6層過(guò)濾材料層疊而成，所述4-6層過(guò)濾材料按照過(guò)濾精度沿著水流方向由低到高的順序依次排列。特別是，過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度為1-100 μ m,優(yōu)選為1-20 μ m。其中，所述的過(guò)濾材料選擇有機(jī)纖維膜材料、無(wú)機(jī)纖維膜材料或金屬纖維膜材料。特別是，所述的有機(jī)纖維膜材料選擇聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍；所述無(wú)機(jī)纖維膜材料選擇玻璃纖維、碳纖維、石棉；所述金屬纖維膜材料選擇金屬絲網(wǎng)或燒結(jié)金屬多孔材料。所述燒結(jié)金屬多孔材料選擇粉末燒結(jié)金屬不銹鋼、鈦。其中，過(guò)濾介
質(zhì)層的弧形折疊裙的弧度為I π，優(yōu)選為I π-昏π。特別是，塑料網(wǎng)層中的第一塑料絲的伸展方向與過(guò)濾介質(zhì)層折疊成弧形的折疊褶的弧度伸展方向一致，即第一塑料絲的彎曲弧度與折疊褶的弧度相同，也即說(shuō)第一塑料絲
的弧度為務(wù)^，優(yōu)選為去π -昏π。本發(fā)明的大通量濾芯具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的大通量高納污量折疊式濾芯采用了弧形折疊褶設(shè)計(jì)，與普通W型直線折疊褶設(shè)計(jì)比較，濾芯進(jìn)水和出水端水流分布更均勻，濾芯中各個(gè)凸褶的過(guò)濾通量基本相同，在不犧牲濾膜面積的情況下，降低流體阻力，延長(zhǎng)濾芯使用壽命；而普通W型直線折疊褶設(shè)計(jì)中，濾芯的水流分布不均勻，褶根處水通量大，而褶頂處水通量小。水通量分布的不均勻，會(huì)造成濾芯使用壽命的縮短；2、本發(fā)明濾芯的過(guò)濾面積和總納污容量高，本發(fā)明的折疊弧形結(jié)構(gòu)的濾芯對(duì)于同樣體積和褶數(shù)的其他形狀的濾芯，弧形折疊褶設(shè)計(jì)比普通W型直線折疊褶設(shè)計(jì)濾膜的裝填密度提高30%以上；3、本發(fā)明制備的折疊式濾芯中折疊成弧形折疊褶的過(guò)濾介質(zhì)層的塑料網(wǎng)層中的遠(yuǎn)離過(guò)濾層的一組塑料絲在垂直于中心管軸線的平面內(nèi)相切疊合，形成結(jié)構(gòu)獨(dú)特的網(wǎng)格支撐層，為水流提供了一個(gè)較大的導(dǎo)流通道，增大了濾芯的納污量，延長(zhǎng)濾芯使用壽命；4、本發(fā)明濾芯的水流流道寬，水流通暢，過(guò)濾污染物不易沉積在濾膜表面，使用時(shí)，濾膜兩側(cè)的過(guò)濾壓差小，減少了濾膜的沖洗次數(shù)，延長(zhǎng)了濾膜的使用壽命。5、本發(fā)明的折疊式濾芯單支濾器過(guò)濾面積3-9. 5m2，濾芯精度1-100 μ m，最大通量可達(dá)100M7H，最大允許壓差0. 34Mpa(80°C )。


圖1是本發(fā)明大通量濾芯的軸向剖視示意圖；圖2是本發(fā)明大通量濾芯的徑向剖視示意圖；圖2a是圖1中A的局部放大圖；圖2b是圖2中沿A-A剖視的局部放大示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的W形直線折疊濾芯的徑向剖視示意圖；圖4是本發(fā)明的塑料網(wǎng)層示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)格支撐層設(shè)計(jì)示意圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)的塑料網(wǎng)層示意圖；圖6a圖6中沿B-B方向的剖視示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1.外殼；2.中心管；3.過(guò)濾介質(zhì)層；3a.網(wǎng)格支撐層；3b.過(guò)濾層； 3c.折疊褶；4.水流流道；5.水流；6.第一塑料絲；7.第二塑料絲；8.塑料網(wǎng)層；10.上端蓋；11.下端蓋
具體實(shí)施例方式如圖l、2、2a、2b所示，本發(fā)明的大通量濾芯由過(guò)濾介質(zhì)層3，中心管2、外殼1和上、下端蓋10、11組成，過(guò)濾介質(zhì)層3圍繞濾芯的中心管2的外圓周表面?zhèn)日郫B成弧形結(jié)構(gòu)的折疊褶3c，過(guò)濾介質(zhì)層3的兩端粘合在一起，由此形成圍繞中心管2的圓筒狀結(jié)構(gòu)，外殼 1套設(shè)在由過(guò)濾介質(zhì)層3折疊構(gòu)成的圓筒狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)，其中過(guò)濾介質(zhì)層3包括過(guò)濾層3b 和位于過(guò)濾層兩側(cè)的塑料網(wǎng)層8，過(guò)濾層3b由至少2層的過(guò)濾材料層組成，中心管2和外殼1的上端焊接固定上端蓋10，中心管2和外殼1的下端焊接固定下端蓋11，濾芯的上端蓋封閉，下端蓋設(shè)有孔，用于與水流管道相連接。過(guò)濾介質(zhì)層3的折疊線與中心管2的軸線相平行，其過(guò)濾層3b由4-6層過(guò)濾材料組成。過(guò)濾材料的過(guò)濾精度為1-100 μ m，優(yōu)選為1_20 μ m，相鄰兩層過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度不同，過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度沿著水流流過(guò)濾芯的方向由低到高的順序排列，例如，過(guò)濾材料層為4層時(shí)，其精度由低到高依次是20 μ m、15 μ m、10 μ m、5 μ m ；又如，過(guò)濾材料層為 6層時(shí)，其精度由低到高依次是60 μ m、50 μ m、40 μ m、30 μ m、20 μ m、10 μ m。通過(guò)具有不同過(guò)濾精度的過(guò)濾材料組合，使濾膜層間形成具有梯度過(guò)濾精度的立體過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)，從而使濾芯在工作時(shí)，按照分級(jí)方式使整個(gè)濾層都能充分發(fā)揮作用，形成典型的深層過(guò)濾方式。這種設(shè)計(jì)提高了濾層的納污量，也大幅度的延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命。過(guò)濾材料選擇有機(jī)纖維膜材料、無(wú)機(jī)纖維膜材料或金屬纖維膜材料。
所述的有機(jī)纖維膜材料選擇聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍；所述無(wú)機(jī)纖維膜材料選擇玻璃纖維、碳纖維、石棉；所述金屬纖維膜材料選擇金屬絲網(wǎng)或燒結(jié)金屬多孔材料，所述燒結(jié)金屬多孔材料選擇粉末燒結(jié)金屬不銹鋼、鈦。如圖2a、2b、4所示，網(wǎng)格支撐層3a由兩層塑料網(wǎng)層8疊合形成，塑料網(wǎng)層8由圓柱狀的第一塑料絲6和第二塑料絲7熱熔后粘結(jié)而成，第一塑料絲的直徑大于第二塑料絲的直徑。所述第一塑料絲6的直徑為0. 5-1. 5mm ；第二塑料絲7的直徑為0. 1-0. 5mm,第一塑料絲6、第二塑料絲7以銳角α交叉排列，其中交叉形成的銳角α的角度< 90°，優(yōu)選為30-75°，最優(yōu)選 為45-60°。第一塑料絲、第二塑料絲由聚乙烯、聚丙烯或尼龍制成。過(guò)濾介質(zhì)層3折疊形成弧形折疊褶3c的過(guò)程中，過(guò)濾介質(zhì)層3的過(guò)濾層3b兩側(cè)黏附的塑料網(wǎng)層8相互疊合，其中折疊褶過(guò)濾介質(zhì)層3的塑料網(wǎng)層8中的第一塑料絲在垂直于中心管2軸線的平面內(nèi)(即圖2所示的截面)相對(duì)疊合，如圖2a、2b所示，即在垂直于中心管2軸線的平面內(nèi)第一塑料絲沿直徑自身相對(duì)疊合，形成網(wǎng)格支撐層3a，以便使相鄰折疊褶之間的間隙保持最大，即形成的水流流道的間隙為第一塑料絲或第二塑料絲的直徑的2倍。過(guò)濾介質(zhì)層3的折疊形成的弧形結(jié)構(gòu)的折疊褶3c的弧度為* ^，優(yōu)選為-2
π -— π ο 3塑料網(wǎng)層8中的第一塑料絲6的伸展方向(如圖2a所示)與過(guò)濾介質(zhì)層3折疊形成的弧形折疊褶3c的弧度方向一致。相鄰兩個(gè)折疊褶3c的塑料網(wǎng)層8的第一塑料絲6 兩兩沿弦向方向相對(duì)疊合。本發(fā)明是在濾膜(即過(guò)濾層3b)的兩側(cè)分別黏附一層彈性塑料網(wǎng)層8，形成過(guò)濾介質(zhì)層3，其中，濾膜由至少2層過(guò)濾材料組成，本發(fā)明的濾膜由4-6層過(guò)濾材料按照過(guò)濾精度由低到高的順序排列，然后采用折疊機(jī)將兩側(cè)黏附有塑料網(wǎng)層的濾膜折疊成圓弧狀折疊褶過(guò)濾膜3，再將折疊褶過(guò)濾膜3的兩端粘合在一起形成圓筒狀，用內(nèi)層中心管2和外層外殼1將折疊褶過(guò)濾濾膜3夾持固定，然后用上端蓋10將圓筒狀的折疊濾膜3頂端密封固定，用下端蓋11將圓筒狀折疊濾膜3的底端封閉固定，形成本發(fā)明所述的大通量濾芯，其中彈性塑料網(wǎng)層8由直徑不等的兩組塑料絲(即第一塑料絲6、第二塑料絲7)熱熔后粘結(jié)而成，每組塑料絲彼此相互平行，并且相鄰兩根第一塑料絲6之間的垂直距離為5-10mm ；相鄰兩根第二塑料絲7之間的垂直距離為l-5mm;第一、第二塑料絲以銳角α交叉排列，第一塑料絲與第二塑料絲之間的交叉銳角α <90°，優(yōu)選為30-75°，最優(yōu)選為45_60°，第一塑料絲6的直徑大于第二塑料絲7的直徑，并且第二塑料絲7緊貼板式濾膜的表面，而第一塑料絲6遠(yuǎn)離濾膜的表面，折疊過(guò)程中，第一塑料絲6的伸展方向與過(guò)濾介質(zhì)層折疊成弧形的折疊褶的弧度伸展方向一致，即第一塑料絲6的彎曲弧度與折疊褶的弧度相同，使得濾芯進(jìn)水端和出水端水流分布更均勻，濾芯中各個(gè)凸褶的過(guò)濾通量基本相同，并且相鄰兩個(gè)折疊褶3c的第一塑料絲6沿弦向兩兩相對(duì)疊合，水流流道寬，褶根處和褶頂水流通量相同，降低了過(guò)濾壓差，延長(zhǎng)濾芯使用壽命。本發(fā)明以塑料網(wǎng)層8的第二塑料絲7與過(guò)濾層3b貼合，第一塑料絲6遠(yuǎn)離過(guò)濾層3b，經(jīng)疊合后第一塑料絲在垂直于中心管2的軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，即折疊過(guò)程中沿著塑料網(wǎng)層8的第一塑料絲進(jìn)行折疊，形成弧形的折疊褶3c，使折疊成多個(gè)折疊褶3c的過(guò)濾介質(zhì)層3圍繞在中心管2的外側(cè)，整體成圓筒狀，也即是第一塑料絲中的每一根塑料絲分別在垂直于中心管2的軸線的平面內(nèi)自身相對(duì)貼合，第一塑料絲以直徑相對(duì)貼合，形成網(wǎng)格支撐層3a，形成的水流流道4的間隙保持最大的濾芯。以塑料網(wǎng)層8的第一塑料絲6與過(guò)濾層3b貼合，第二塑料絲7遠(yuǎn)離過(guò)濾層3b，經(jīng)疊合第二塑料絲在垂直于中心管2的軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，形成網(wǎng)格支撐層3a，形成的濾芯也適用于本發(fā)明。 實(shí)施例1制備6〃大通量高納污量折疊式濾芯1、制備過(guò)濾層將厚度、過(guò)濾精度不同的4層聚丙烯過(guò)濾材料，按照過(guò)濾時(shí)水流的方向，將聚丙烯材料按照過(guò)濾精度由低到高的順序排列，鋪裝成平板式濾膜(即過(guò)濾層3b)，其中過(guò)濾材料 3d 的過(guò)濾精度依次為 100μπι、50μπι、20μπι、1μπι ；厚度依次為 0. 2mm、0. 2mm、0. 36mm、 0. 5mm ；過(guò)濾層3b的總厚度為1. 26mm,過(guò)濾層3b的過(guò)濾精度為1 μ m,總過(guò)濾面積為5. 8m2。2、制備塑料網(wǎng)層將直徑為0. 9mm的聚丙烯絲即第一塑料絲6與直徑為0. 3mm的的聚丙烯絲即第二塑料絲7以45°銳角交叉排列，經(jīng)熱熔后粘結(jié)固定形成塑料網(wǎng)層8，其中，第一塑料絲6相互平行，位于第一平面內(nèi)，并且相鄰兩根第一塑料絲6之間的垂直距離為5mm ；第二塑料絲7 相互平行，位于第二平面內(nèi)，并且相鄰兩根第二塑料絲7之間的垂直距離為3mm ；如圖4所
7J\ ο3、制備弧形折疊褶過(guò)濾介質(zhì)層在過(guò)濾層3b的兩側(cè)分別粘附一層塑料網(wǎng)層8，制得過(guò)濾介質(zhì)層3，其中，塑料網(wǎng)層 8中的第二塑料絲7與過(guò)濾層3b貼合在一起，第一塑料絲6遠(yuǎn)離過(guò)濾層3b ；采用折疊機(jī)將平板式過(guò)濾介質(zhì)層3折疊成圓弧狀的折疊褶3c，如圖2所示，其中，
弧形結(jié)構(gòu)的折疊褶3c的弧度為* ^ ；過(guò)濾介質(zhì)層3兩側(cè)的塑料網(wǎng)層8中的第一塑料絲6的
伸展方向與過(guò)濾介質(zhì)層折疊形成的弧形結(jié)構(gòu)的折疊褶的弧度方向一致，其伸展方向由濾芯中心向外沿呈輻射狀延伸，并與水流在折疊褶內(nèi)與折疊褶間的流動(dòng)方向一致。折疊成弧形折疊褶的過(guò)濾介質(zhì)層3的塑料網(wǎng)層8中的第一塑料絲在垂直于中心管2的軸線的平面內(nèi)相切疊合，即相鄰兩個(gè)折疊褶間、折疊褶內(nèi)的第一塑料絲在垂直于中心管2的軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，形成水流流道4，如圖2b所示，水流流道4的厚度為2. 4mm。4、組裝由過(guò)濾介質(zhì)層3折疊形成的弧形折疊褶3c呈圓筒形疊置，將過(guò)濾介質(zhì)層3的兩端粘合在一起而形成整體的過(guò)濾圓筒，圓筒狀過(guò)濾介質(zhì)層的外徑為6〃，在過(guò)濾圓筒內(nèi)設(shè)中心管2，并且其圓筒外部套設(shè)外殼1，接著將由過(guò)濾介質(zhì)層3折疊成弧形并呈筒形疊置的折疊褶3c以及中心管2和外殼1的上端用上端蓋10密封固定，下端用下端蓋11固定，并開設(shè)有孔，用于與水流管道相連接，形成圓筒長(zhǎng)度為20"的大通量濾芯。實(shí)施例2除了制備過(guò)濾層的步驟中采用4層聚乙烯過(guò)濾膜材料，過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度依次為 100μπι、50μπι、20μπι、5μπι ；厚度依次為 0. lmm、0. 16mm、0. 2mm、0. 2mm ；過(guò)濾精度為
5 μ m ；制備塑料網(wǎng)層步驟中選用聚乙烯絲塑料絲，其中第一塑料絲6的直徑為1. 5mm,并且相鄰兩根第一塑料絲之間的垂直距離為IOmm ；第二塑料絲7的直徑為0. 5mm,并且相鄰兩根第二塑料絲之間的垂直距離為5mm ；第一塑料絲與第二塑料絲之間的交叉角角度為60° ；
步驟3中弧形結(jié)構(gòu)的折疊褶的弧度為* η ；水流流道4的厚度為4. Omm之外，其余與實(shí)施例
1相同。實(shí)施例3 1、制備過(guò)濾層將厚度、過(guò)濾精度不同的5層聚四氟乙烯膜材料，按照過(guò)濾時(shí)水流的方向，將聚四氟乙烯材料按照過(guò)濾精度由低到高的順序排列，鋪裝成板式濾膜(即過(guò)濾層3b)，其中過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度依次為100μ 、80μπι、50μπι、20μπι、5μπι ；厚度依次為0. 1mm、0. 1mm、 0. 16mm、0. 2mm、0. 2mm ；過(guò)濾層的總厚度為0. 76mm,過(guò)濾精度為5 μ m，總過(guò)濾面積為5. 8m2。2、制備塑料網(wǎng)層將直徑為0. 9mm的聚丙烯絲即第一塑料絲6與直徑為0. 3mm的的聚丙烯絲即第二塑料絲7以45°銳角交叉排列，經(jīng)熱熔后粘結(jié)固定形成塑料網(wǎng)層8，其中，第一塑料絲6相互平行，位于第一平面內(nèi)，并且相鄰兩根第一塑料絲6之間的垂直距離為7. 5mm ；第二塑料絲7相互平行，位于第二平面內(nèi)，并且相鄰兩根第二塑料絲7之間的垂直距離為Imm ；如圖4 所示。3、制備弧形折疊褶過(guò)濾介質(zhì)層在過(guò)濾層3b的兩側(cè)分別粘附一層塑料網(wǎng)層8，制得過(guò)濾介質(zhì)層3，其中，塑料網(wǎng)層 8中的第二塑料絲7與過(guò)濾層3b貼合在一起，第一塑料絲6遠(yuǎn)離過(guò)濾層3b ；采用折疊機(jī)將過(guò)濾介質(zhì)層3折疊成圓弧狀的折疊褶3c，如圖1所示，其中，弧形結(jié)
構(gòu)的折疊褶3c的弧度為I ^ ；過(guò)濾介質(zhì)層3兩側(cè)的塑料網(wǎng)層8中的第一塑料絲6的伸展方
向與過(guò)濾介質(zhì)層折疊形成的弧形結(jié)構(gòu)的折疊褶的弧度方向一致，其伸展方向由濾芯中心向外呈輻射狀延伸，并與水流在折疊褶內(nèi)與折疊褶間的流動(dòng)方向一致。折疊成弧形折疊褶的過(guò)濾介質(zhì)層3的塑料網(wǎng)層8中的第一塑料絲在垂直于中心管2的軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合， 即相鄰兩個(gè)折疊褶間、折疊褶內(nèi)的第一塑料絲在垂直于中心管2的軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，形成水流流道4，如圖2b所示，水流流道4的厚度為2. 4mm。4、組裝由過(guò)濾介質(zhì)層3折疊形成的弧形折疊褶3c呈圓筒形疊置，將過(guò)濾介質(zhì)層3的兩端粘合在一起而形成整體的過(guò)濾圓筒，圓筒狀過(guò)濾介質(zhì)層的外徑為6〃，在過(guò)濾圓筒內(nèi)設(shè)中心管2，并且其圓筒外部套設(shè)外殼1，接著將由過(guò)濾介質(zhì)層3折疊成弧形并呈筒形疊置的折疊褶3c以及中心管2和外殼1的上端用上端蓋10密封固定，下端用下端蓋11固定，并開設(shè)有孔，用于與水流管道相連接，形成圓筒長(zhǎng)度為20"的大通量濾芯。實(shí)施例4除了制備過(guò)濾層的步驟中采用6層玻璃纖維膜材料，過(guò)濾材料層的過(guò)濾精度依次為 100 μ m>80 μ m>50 μ m>20 μ m>5 μ m>l μ m ; j 貞 @ & 為 0. lmm、0. lmm、0. 16mm、0. 2mm> 0. 2mm、0. 2mm ；過(guò)濾層的總厚度為0. 96mm,過(guò)濾精度為1 μ m ；制備塑料網(wǎng)層步驟中選用聚氯乙烯塑料絲，其中第一塑料絲6的直徑為0. 5mm，并且相鄰兩根第一塑料絲之間的垂直距離為5mm ；第二塑料絲7的直徑為0. Imm,并且相鄰兩根第二塑料絲之間的垂直距離為Imm ； 第一塑料絲與第二塑料絲之間的交叉角角度為75° ；步驟3中弧形結(jié)構(gòu)的折疊褶的弧度為
I π ；水流流道4的厚度為1. 2mm之外，其余與實(shí)施例3相同。對(duì)比例1除了制備弧形折疊 褶過(guò)濾介質(zhì)層的步驟中，形成水流流道4的相鄰兩個(gè)折疊褶間、折疊褶內(nèi)的第一塑料絲相互平行相嵌疊合，如圖5所示，水流流道4的厚度為1. 5mm之夕卜，其余與實(shí)施例1相同。對(duì)比例2除了制備弧形折疊褶過(guò)濾介質(zhì)層的步驟中，形成水流流道4的相鄰兩個(gè)折疊褶間，折疊褶內(nèi)的第一塑料絲相互平行相嵌疊合，如圖5所示，水流流道4的厚度為1. 5mm之夕卜，其余與實(shí)施例3相同。試驗(yàn)例1分別取本發(fā)明實(shí)施例1-4，對(duì)照例1、2制備的濾芯對(duì)取水自浙江省湖州市苕溪河， 經(jīng)過(guò)自然沉降后的水進(jìn)行過(guò)濾處理，其中進(jìn)水水質(zhì)如下濁度:50NTU；水溫:15-18°C ；pH 值6. 8-7. 2。將實(shí)施例1-4、對(duì)照例1-2的濾芯安裝在過(guò)濾面積5. Sm2的單支濾芯的臥式過(guò)濾器，水流從濾芯的中心管內(nèi)流入濾芯，然后，水流流量為100m7hr，運(yùn)行時(shí)間20分鐘后，測(cè)試并記錄濾芯中心管內(nèi)側(cè)的壓力，外殼外側(cè)的壓力，過(guò)濾介質(zhì)層兩側(cè)的壓差見表1。表1過(guò)濾器技術(shù)測(cè)試參數(shù)
過(guò)濾精度膜前壓力膜后壓力~~測(cè)試壓差濾器試樣(μ m)(MPa)(MPa)(MPa)
實(shí)施例 1 0.0750.0000.075
實(shí)施例 250.0890.0000.089
實(shí)施例 350.0950.0000.095
實(shí)施例 4 0. 1100.0000. 110
對(duì)比例 1 0. 1350.0000. 135
對(duì)比例 250. 1500.0000. 150本發(fā)明的大通量濾芯降低了流體的阻力，過(guò)濾介質(zhì)層兩側(cè)的壓力差低，折疊褶濾芯中水流量分布均勻，相應(yīng)的延長(zhǎng)了濾芯的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種大通量濾芯的制備方法，包括按照以下順序進(jìn)行的步驟 將過(guò)濾介質(zhì)層(3)折疊成多個(gè)弧形的折疊褶(3c)；圍繞中心管(2)的外圓筒面疊置折疊褶(3c)，使其整體呈圓筒狀； 將筒形外殼(1)套設(shè)在呈圓筒狀的疊置的折疊褶(3c)的外圓筒面外側(cè)； 將上、下端蓋(10，11)封在中心管、疊置成圓筒狀的折疊褶和外殼的兩端。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述過(guò)濾介質(zhì)層(3)按照如下順序進(jìn)行的步驟制備1)將至少2層過(guò)濾精度不同的過(guò)濾材料按照過(guò)濾精度由低到高的順序逐層平面鋪設(shè)， 形成過(guò)濾層(3b)；2)在過(guò)濾層(3b)的兩側(cè)分別粘附一層塑料網(wǎng)層(8)。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述的過(guò)濾層(3b)由4-6層過(guò)濾材料組成。
4.如權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征是所述的過(guò)濾材料選擇有機(jī)纖維膜材料、 無(wú)機(jī)纖維膜材料或金屬纖維膜 材料。
5.如權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征是所述塑料網(wǎng)層(8)由直徑不等的第一塑料絲和第二塑料絲熱熔粘結(jié)組成，其中，第一塑料絲(6)的直徑為0.5-1. 5mm，第二塑料絲(7)的直徑為0. 1-0. 5mm，第一、第二塑料絲以銳角交叉排列，其中相鄰折疊褶之間的第一或第二塑料絲在垂直于中心管(2)軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，以便使相鄰折疊褶之間保持的間隙為兩根第一塑料絲直徑之和或第二塑料絲直徑之和。
6.一種折疊式濾芯，包括 中心管⑵；過(guò)濾介質(zhì)層(3)，圍繞中心管(2)呈筒形疊置多個(gè)弧形折疊褶(3c)； 外殼(1)，套設(shè)在多個(gè)呈筒形疊置的折疊褶的外圍； 上、下端蓋(10，11)，封閉在中心管、呈筒形疊置的折疊褶和外殼的兩端； 過(guò)濾介質(zhì)層(3)包括過(guò)濾層(3b)和貼合在過(guò)濾層兩側(cè)的塑料網(wǎng)層(8)，其中過(guò)濾層由多層過(guò)濾材料層疊。
7.如權(quán)利要求6所述的濾芯，其特征是所述塑料網(wǎng)層(8)由第一塑料絲(6)和第二塑料絲(7)熱熔粘結(jié)組成，第一塑料絲(6)直徑大于第二塑料絲(7)直徑。
8.如權(quán)利要求7所述的濾芯，其特征是所述折疊褶(3c)呈弧形，鄰接過(guò)濾層(3b)的塑料網(wǎng)層(8)的第一塑料絲(6)或第二塑料絲(7)在垂直于中心管(2)軸線的平面內(nèi)相對(duì)疊合，以便使相鄰折疊褶之間的間隙為第一塑料絲或第二塑料絲直徑的兩倍。
9.如權(quán)利要求7所述的濾芯，其特征是所述第一塑料絲(6)的直徑為0.5-1.5mm，所述第二塑料絲(7)的直徑為0. 1-0. 5mm，所述塑料網(wǎng)層中的第一塑料絲(6)與第二塑料絲(7) 呈銳角交叉排列。
10.如權(quán)利要求6-9任一所述的濾芯，其特征是所述過(guò)濾層(3b)由4-6層過(guò)濾材料層疊而成，所述4-6層過(guò)濾材料按照過(guò)濾精度沿著水流方向由低到高的順序依次排列。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高通量的折疊濾芯包括過(guò)濾介質(zhì)層(3)，中心管(2)、外殼(1)和上、下端蓋(10，11)，過(guò)濾介質(zhì)層(3)折疊成弧形折疊褶后圍繞在中心管(2)上，整體呈圓筒狀，外殼(1)套設(shè)在圓筒狀過(guò)濾介質(zhì)的外側(cè)，其中，過(guò)濾介質(zhì)層包括過(guò)濾層(3b)和位于過(guò)濾層兩側(cè)的塑料網(wǎng)層(8)，所述過(guò)濾層由至少2層的過(guò)濾材料(3d)組成，中心管(2)和外殼(1)的上、下端固定連接上、下端蓋。本發(fā)明的高通量折疊濾芯的流道寬闊、流體阻力相對(duì)較小，濾芯進(jìn)水和出水端水流分布更均勻，比普通W型直線折疊褶設(shè)計(jì)濾膜的裝填密度提高30％以上，過(guò)濾面積和總納污容量高，濾芯的使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)B01D29/21GK102188848SQ20101022389
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者李光輝, 陸方 申請(qǐng)人:浙江瑞普環(huán)境技術(shù)有限公司