本主題發(fā)明涉及一種用于流體組分分離的膜系統(tǒng)，具體地涉及螺旋卷繞膜元件。

背景技術(shù)：

1、在錯流過濾中，供給流體流動穿過過濾器并且在另一端處釋放，而流體的某一部分通過穿過平行于流體流動方向的膜表面的過濾而移除。存在各種形式的錯流過濾，包括板框系統(tǒng)、匣式系統(tǒng)、中空纖維系統(tǒng)和螺旋卷繞系統(tǒng)。板框過濾模塊、匣式過濾模塊和螺旋卷繞過濾模塊通常依賴于堆疊的膜層，這些膜層在相鄰過濾膜層之間提供間距。本發(fā)明主要涉及螺旋卷繞膜元件。

2、本領(lǐng)域中已知的螺旋卷繞膜過濾元件由疊層結(jié)構(gòu)組成，該疊層結(jié)構(gòu)包括密封到多孔滲透物載體上或圍繞該多孔滲透物載體密封的膜片，該多孔滲透物載體產(chǎn)生了用于將穿過該膜到中心管的流體相對于中心管的軸線縱向地移除的路徑，同時這個疊層結(jié)構(gòu)圍繞該中心管螺旋地纏繞并且通過多孔供給間隔件與自身隔開，從而允許流體從該元件的供給端到截留端軸向流動穿過該元件。傳統(tǒng)上，使用供給間隔網(wǎng)以允許給水流動到螺旋卷繞元件中，并且允許廢水沿平行于中心管并且關(guān)于元件構(gòu)造為軸向的方向離開元件，給水的某一部分將穿過膜。

3、對螺旋卷繞元件的設(shè)計(jì)的改進(jìn)已經(jīng)在barger等人的美國專利6,632,357、bradford等人的美國專利7,311,831以及roderick等人在澳大利亞(2014223490)、日本(6499089)、中國(cn105163834b)、以色列(240883)和韓國(10-2196776)的名為“improvedspiral?wound?element?construction[改進(jìn)的螺旋卷繞元件構(gòu)造]”的專利中進(jìn)行了披露，這些改進(jìn)用島狀物或突起物來代替供給間隔件，這些島狀物或突起物直接印刷、沉積或壓印到膜的內(nèi)側(cè)或外側(cè)表面上或滲透物載體上。roderick等人的名為“graded?spacers?forfiltration?wound?elements[用于過濾卷繞元件的分級間隔件]”的美國專利11,090,612描述了用于改變螺旋卷繞元件中的供給流動特性的高度分級間隔特征的使用。roderick等人的名為“interference?patterns?for?spiral?wound?elements[用于螺旋卷繞元件的干涉圖案]”的美國專利申請pct/us17/62424描述了螺旋卷繞元件中的圖案，這些圖案保持膜供給空間開放，但也在卷曲期間為膜包封膠區(qū)域提供支撐。roderick等人的名為“bridgesupport?and?reduced?feed?spacers?for?spiral-wound?elements[用于螺旋卷繞元件的橋支撐件和減少的供給間隔件]”的美國專利申請pct/us18/55671描述了支撐特征，這些支撐特征應(yīng)用于膜包封的遠(yuǎn)端(離中心管最遠(yuǎn)的端部)以在螺旋卷繞元件的膠合和卷曲期間提供支撐。herrington等人的名為“variable?velocity?patterns?in?cross?flowfiltration[錯流過濾中的可變速度圖案]”的美國臨時申請?zhí)?3,051,738描述了支撐圖案，這些支撐圖案在平行于中心管的供給流動路徑中從膜供給空間的供給端到截留端在大小上變化，以便隨著供給溶液的濃度從螺旋卷繞元件的供給端到截留端增大而控制供給溶液的速度。roderick等人的名為的美國專利11,083,997描述了在膜供給空間的供給端和截留端中較密集的圖案以及在中間較開放的圖案，以便避免在元件制造期間印刷圖案嵌套。上述參考文件可以有助于理解本發(fā)明，并通過援引并入本文。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種螺旋卷繞元件，該螺旋卷繞元件包括：(a)中心管；(b)一個或多個膜片，每個膜片在折疊線處自身折疊，從而提供具有面向彼此的內(nèi)表面的第一膜半部和第二膜半部，其中，每個折疊雙重膜片在折疊線靠近中心管的情況下圍繞中心管螺旋卷繞；(c)每個膜片具有多個間隔特征，這些間隔特征設(shè)置在第一半部的內(nèi)表面上；以及(d)折疊保護(hù)元件，該折疊保護(hù)元件與第一半部的內(nèi)表面和第二半部的內(nèi)表面一起安裝，其中，折疊保護(hù)元件從折疊部在第一半部上延伸第一距離并且在第二半部上延伸第二距離，其中，第二距離大于第一距離。在一些實(shí)施例中，第一半部的在折疊部處開始并且延伸第三距離的區(qū)域不具有間隔特征，并且其中，第二距離大于第三距離。

2、在一些實(shí)施例中，折疊保護(hù)元件包括第二半部的內(nèi)表面和第一半部的內(nèi)表面的區(qū)域，在該區(qū)域上，設(shè)置了與間隔特征的材料相同的材料。如此上下文中所使用，“相同的材料”是指具有相同相關(guān)特性(例如，適用于沉積在膜上的條件、機(jī)械特性等)的材料。在本申請和此上下文中，它不需要不與機(jī)械性能或制造相關(guān)的特性的一致。

3、在一些實(shí)施例中，折疊保護(hù)元件包括僅在一側(cè)上具有粘合劑的膠帶，其中，膠帶的粘合劑側(cè)與第一半部和第二半部的內(nèi)表面相鄰，其中，膠帶的硬度足以防止相對半部上的間隔特征損壞膠帶下方的半部。在一些實(shí)施例中，膠帶是不滲透的，以防止穿過可能在折疊部附近受損的膜的流體流動。在一些實(shí)施例中，折疊保護(hù)元件可以包括uv固化噴墨材料、熱熔聚烯烴、聚氨酯、貼花或可以沉積在作用膜表面上的其他材料。所沉積的折疊保護(hù)材料的厚度可以是.010英寸厚，但較優(yōu)選是.002英寸或更小。材料應(yīng)是柔性的，以避免在折疊線折痕處開裂。在一些實(shí)施例中，膠帶包括聚烯烴或聚酯。

4、本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種螺旋卷繞元件，該螺旋卷繞元件包括：(a)中心管；(b)一個或多個膜片，每個膜片在折疊線處自身折疊，從而提供具有面向彼此的內(nèi)表面的第一膜半部和第二膜半部，其中，每個折疊雙重膜片在折疊線靠近中心管的情況下圍繞中心管螺旋卷繞；(c)每個膜片具有多個間隔特征，這些間隔特征設(shè)置在第一半部的內(nèi)表面上；以及(d)內(nèi)部纏繞支撐元件，該內(nèi)部纏繞支撐元件包括設(shè)置在第一半部的內(nèi)表面上的多個內(nèi)部纏繞支撐特征，其中，內(nèi)部纏繞支撐特征以一定密度設(shè)置，并且間隔特征以比內(nèi)部纏繞支撐特征的密度小的密度設(shè)置。

5、在一些實(shí)施例中，折疊保護(hù)間隔特征以平行于中心管的密度以及正交于中心管的密度設(shè)置，其中，平行于中心管的密度是恒定的，并且其中，正交于中心管的密度隨著距折疊部的距離增大而減小。

6、本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種生產(chǎn)螺旋卷繞元件的方法，該方法包括：(a)提供中心管；(b)提供一個或多個膜片，每個膜片在折疊線處自身折疊，從而提供具有面向彼此的內(nèi)表面的第一膜半部和第二膜半部，其中，每個折疊雙重膜片在折疊線靠近中心管的情況下圍繞中心管螺旋卷繞，每個膜片具有多個間隔特征，這些間隔特征設(shè)置在第一半部的內(nèi)表面上；(c)提供折疊保護(hù)元件，該折疊保護(hù)元件與第一半部的內(nèi)表面和第二半部的內(nèi)表面一起安裝，其中，折疊保護(hù)元件從折疊部在第一半部上延伸第一距離并且在第二半部上延伸第二距離，其中，第二距離大于第一距離；(d)將該一個或多個膜片圍繞中心管螺旋卷繞。在一些實(shí)施例中，折疊保護(hù)元件包括聚氨酯或環(huán)氧基粘合劑，該聚氨酯或環(huán)氧基粘合劑設(shè)置在第一膜半部和第二膜半部的第二表面上，并穿過第二表面穿透到對應(yīng)膜片中。

技術(shù)特征：

1.一種螺旋卷繞元件，該螺旋卷繞元件包括：

2.如權(quán)利要求1所述的元件，其中，該折疊保護(hù)元件包括該第二半部的內(nèi)表面和該第一半部的內(nèi)表面的區(qū)域，在該區(qū)域上，設(shè)置了與這些間隔特征的材料相同的材料。

3.如權(quán)利要求1所述的元件，其中，該折疊保護(hù)元件包括僅在一側(cè)上具有粘合劑的膠帶，其中，該膠帶的粘合劑側(cè)與該第一半部和該第二半部的內(nèi)表面相鄰，其中，該膠帶是不滲透的。

4.一種螺旋卷繞元件，該螺旋卷繞元件包括：

5.如權(quán)利要求4所述的元件，其中，這些內(nèi)部纏繞支撐特征以平行于該中心管的密度以及正交于該中心管的密度設(shè)置，其中，平行于該中心管的該密度是恒定的，并且其中，正交于該中心管的該密度隨著距該折疊部的距離增大而減小。

6.一種生產(chǎn)螺旋卷繞元件的方法，該方法包括：

7.如權(quán)利要求3所述的元件，其中，該膠帶包括聚烯烴或聚酯。

8.如權(quán)利要求1所述的元件，其中，該第一半部的在該折疊部處開始并且延伸第三距離的區(qū)域不具有間隔特征，并且其中，該第二距離大于該第三距離。

9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，該第一半部的在該折疊部處開始并且延伸第三距離的區(qū)域不具有間隔特征，并且其中，該第二距離大于該第三距離。

10.如權(quán)利要求1所述的元件，其中，該折疊保護(hù)元件包括聚氨酯或環(huán)氧基粘合劑，該聚氨酯或環(huán)氧基粘合劑設(shè)置在該第一膜半部和該第二膜半部的第二表面上，并穿過該第二表面穿透到對應(yīng)膜片中。

11.一種螺旋卷繞元件，該螺旋卷繞元件包括：

技術(shù)總結(jié)
印刷間隔膜元件提供了在膜表面上施加任何圖案以充當(dāng)供給間隔材料的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。這與在整個網(wǎng)上厚度和密度均勻的常規(guī)供給間隔網(wǎng)狀材料形成對比。較開放的供給空間可以得以使用，但也可能導(dǎo)致較高應(yīng)力集中，并且其中間隔材料與相對膜葉接觸。本專利提出了用于通過以下方式減少膜葉上的損壞的構(gòu)思：在膜葉上的應(yīng)力集中最大之處在中心管附近增大印刷圖案集中，在卷曲前將膜片定向以最小化卷曲期間因滑移所致的損壞，將折疊部背離第一特征移動以最小化插入點(diǎn)處的泄漏。

技術(shù)研發(fā)人員：羅德尼·赫林頓,凱文·羅德里克,克里斯托弗·庫思
受保護(hù)的技術(shù)使用者：阿夸曼布拉尼斯公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10