新型金屬膜濾料及其制備方法和應用
【專利摘要】本發(fā)明涉及水過濾濾料，具體是一種新型金屬膜濾料及其制備方法和應用。該新型金屬膜濾料以不銹鋼的金屬絲網(wǎng)為材質，金屬絲網(wǎng)經(jīng)多層疊加，真空燒結，金屬膜網(wǎng)狀疊加結構燒結網(wǎng)的各層網(wǎng)孔相互交錯，形成均勻結構的金屬膜濾料。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)污水過濾濾料對于小分子有機物、微小懸浮物、微小粒徑物無法進行有效的過濾分離，使常規(guī)處理后的水無法滿足國家地層回注水、內陸外排水、居民飲用水水質指標要求的問題。該金屬膜濾料在抗晶界腐蝕性要求高的化學、煤炭、石油產業(yè)的野外露天機器的精細過濾設備中或在建材耐熱零件及熱處理有困難的零件，居民飲用水的精細過濾設備中得到廣泛的應用。
【專利說明】
新型金屬膜濾料及其制備方法和應用
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及水過濾濾料，具體是一種新型金屬膜濾料及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 目前，污水、飲用水過濾處理大致分為兩個階段:一是污水、飲用水常規(guī)處理階段， 即：污水、飲用水一級過濾階段和二級過濾階段，一、二級過濾階段也叫粗過濾階段;二是污 水、飲用水精細過濾階段，即：污水、飲用水三級過濾階段。污水、飲用水常規(guī)過濾階段的濾 料一般采用鵝卵石濾料、無煙煤濾料、核桃殼濾料、改性纖維球濾料、纖維束濾料、石英砂濾 料、核桃殼+改性纖維球兩級濾料等，這些濾料只能對大分子有機物、大型懸浮物、大型粒徑 物進行過濾分離、去除，但對于小分子有機物、微小懸浮物、微小粒徑物無法進行有效的過 濾分離，使常規(guī)處理后的水無法滿足國家地層回注水、內陸外排水、居民飲用水水質指標的 要求，對地層、內陸環(huán)境具有很大的污染破壞，對居民的身心健康也具有很大的傷害。
[0003] 中國發(fā)明專利CN201410565120.6,公開了一種油田回注水過濾系統(tǒng)，包括依次相 連的凈水罐，過濾提升栗和過濾器，所述過濾器為依次串聯(lián)的金剛砂過濾器和鈦金屬膜過 濾器。該發(fā)明過濾系統(tǒng)處理液量大，處理后懸浮物含量遠低于國家標準，連續(xù)使用過程中只 采用水洗+氣洗，無需使用化學藥劑，減少運行費用，同時避免化學藥劑造成二次污染，但是 未公開鈦金屬膜的化學成分，也沒有提供金屬膜的制備工藝。
[0004] 中國實用新型專利CN201520487107.3，公開了一種應用于污水深度處理的金屬 膜過濾系統(tǒng)，包括依次連通的一級沉降罐、二級沉降罐、緩沖罐、A過濾提升栗、核桃殼過 濾罐、纖維球過濾罐、凈水罐，以及與凈水罐相連通的金屬膜過濾裝置。專利中雖有提及金 屬膜為鈦金屬膜，但并未公開金屬膜的化學成分，也沒有提供金屬膜的制備工藝。
[0005] 中國實用新型專利CN201520274319.3,公開了應用鈦金屬膜過濾器的一級A標 水質處理系統(tǒng)，包括原水罐、格柵過濾池、水力旋流器、吸附氣浮機、第一鈦金屬膜過濾器、 多介質過濾器、第二鈦金屬膜過濾器、凈水罐、污水罐和增壓栗。但也沒有公開鈦金屬膜 的化學組成及制備工藝。
[0006] 因此，本領域技術人員有必要開發(fā)一種新型金屬膜濾料及其制備方法。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有水處理傳統(tǒng)過濾濾料的不足，提供了一種新型金 屬膜濾料及其制備方法和應用;解決使常規(guī)處理后的水無法滿足國家地層回注水、內陸外 排水、居民飲用水水質指標要求的問題。
[0008] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案： 一種新型金屬膜濾料，以不銹鋼的金屬絲網(wǎng)為材質，金屬絲網(wǎng)經(jīng)多層疊加，真空燒結， 金屬膜網(wǎng)狀疊加結構燒結網(wǎng)的各層網(wǎng)孔相互交錯，形成均勻結構的金屬膜濾料。
[0009] 采用上述技術方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術相比，其有益效果是： 金屬膜網(wǎng)狀疊加結構燒結網(wǎng)的各層網(wǎng)孔相互交錯，從而形成一種均勻而高強度的過濾 結構，使得該材料具備普通金屬絲網(wǎng)無法達到的性能，如強度高、剛性好、網(wǎng)孔形狀穩(wěn)定的 有益的技術效果。
[0010]由于本發(fā)明的新型金屬膜濾料能夠對材料的孔隙大小、滲透性能和強度特性進行 合理的匹配與設計，從而使其具有良好的過濾精度、過濾阻抗、機械強度、耐磨性、耐熱性和 被加工性，綜合性能明顯優(yōu)于其它類型的過濾材料。
[0011]新型金屬膜濾料的設計能承受氣流化學特性變化的影響、組分變化的影響，并保 持高的過濾效率、保持高流量及低壓降特性，同時能承受氣流脈沖噴射清洗引起的振動力 和熱應力。
[0012] 本發(fā)明優(yōu)選方案如下； 所述不銹鋼的金屬絲網(wǎng)是以321不銹鋼鋼板為材質，把321不銹鋼制成金屬絲網(wǎng)；優(yōu)選 金屬絲網(wǎng)孔隙直徑為 lym、1.5ym、2ym、2.5ym、3ym、5ym。
[0013] 所述金屬絲網(wǎng)多層疊加為2-16層，優(yōu)選3-8層。
[0014] 所述金屬膜濾料的結構為在真空環(huán)境下把金屬絲網(wǎng)一端用321不銹鋼板封死，另 一端焊接上321不銹鋼螺絲頭。
[0015]所述金屬膜濾料外型尺寸為500mm X 60mm，采用3層金屬膜網(wǎng)疊加燒結而成；層間 距為3mm，金屬膜網(wǎng)是由2mi直徑的金屬絲編織而成，金屬絲網(wǎng)的孔隙直徑為l.OMi。
[0016]所述金屬膜濾料的外型尺寸為50mmX 120mm，采用6層金屬膜網(wǎng)疊加燒結而成；層 間距為5mm，金屬膜網(wǎng)是由3mm直徑的金屬絲編織而成，金屬絲網(wǎng)的孔隙直徑為l.Owiio
[0017] 按照重量百分比計，所述金屬膜濾料的化學成分為：C彡0.08, Si彡2.00, S彡 0.030，P彡0.035，Cr為17.00~19.00，Ni9.00~12.00，Ti含量為C含量的5倍以上，其余為不銹 鋼。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種金屬膜濾料的制備方法，包括如下步驟： a:選材 金屬膜濾料的主材是321不銹鋼。
[0019] b:金屬絲制作 將321不銹鋼經(jīng)高溫壓制成金屬絲。
[0020] C:絲網(wǎng)制作 根據(jù)待處理污水、飲用水原水的成分構成、物質分子直徑的大小，以及金屬膜過濾后的 水質要求，將金屬絲編織成金屬絲網(wǎng)。
[0021] d:網(wǎng)管制作 根據(jù)水質處理的指標需求，將金屬絲網(wǎng)經(jīng)2-16層疊加成網(wǎng)管，每層網(wǎng)管之間的間距視 網(wǎng)管層數(shù)和最大網(wǎng)管直徑而定。
[0022] 將網(wǎng)管放置密閉的空間中，向密閉的空間注入氬氣，使網(wǎng)管空間處在真空狀態(tài)之 下，將網(wǎng)管燒結成堅硬的金屬網(wǎng)管。
[0023] e:護管制作 在金屬網(wǎng)管的外表面加制一層金屬網(wǎng)管護管，護管利用激光割縫技術在真空狀態(tài)下 割制而成，割縫板的孔隙直徑與網(wǎng)管孔隙直徑相同。
[0024] f:金屬膜濾料制作 將網(wǎng)管放置護管之中，根據(jù)過濾設備空間的布局方式，將網(wǎng)管和護管一起放置在真空 的環(huán)境中切割、焊接成符合設備要求的金屬網(wǎng)，在真空環(huán)境下把金屬網(wǎng)一端用321不銹鋼板 封死，另一端焊接上321不銹鋼螺絲頭。
[0025] 作為優(yōu)選，步驟b中所述高溫為500_620°C ;所述金屬絲直徑在lMi以上。
[0026] 步驟c中所述金屬絲網(wǎng)孔隙直徑為lym、1.5mi、2mi、2.5mi、3mi、5mi。
[0027] 步驟d中所述網(wǎng)管燒結是利用真空擴散焊接方式。
[0028] 步驟e中所述護管材質也是321不銹鋼材質。
[0029] 本發(fā)明還提供了新型金屬膜濾料在抗晶界腐蝕性要求高的化學、煤炭、石油產業(yè) 的野外露天機器的精細過濾設備中或在建材耐熱零件及熱處理有困難的零件，居民飲用水 的精細過濾設備中的應用。
【附圖說明】
[0030] 圖1是8層金屬膜濾料的主視圖； 圖2是8層金屬膜濾料的俯視半剖圖； 圖3是8層金屬膜濾料的右視半剖圖； 圖中：1_金屬膜網(wǎng)；2-濾前水進膜通道;3-濾后水出口通道;4-金屬膜護網(wǎng)；5-金屬膜 層;6-金屬膜固定端。
【具體實施方式】
[0031]下面結合圖1至3給出的實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但實施例不對本發(fā)明構成 任何限制。
[0032] 本實施例所述的一種新型金屬膜濾料，參見圖1至3,以321不銹鋼的金屬絲網(wǎng)1為 材質，金屬絲網(wǎng)經(jīng)8層疊加，真空燒結，金屬膜網(wǎng)狀疊加結構燒結網(wǎng)的各層網(wǎng)孔相互交錯，形 成均勻結構的金屬膜濾料。
[0033] 該金屬膜濾料濾前水進膜通道2置于金屬膜濾料的下端，濾后水出口通道3位于金 屬膜濾料的右側。
[0034] 金屬膜護網(wǎng)4置于金屬膜濾料的外圍。
[0035] 金屬膜層5通過右側的金屬膜固定端6固定。
[0036] 金屬膜濾料的結構為在真空環(huán)境下把金屬絲網(wǎng)1 一端用321不銹鋼板封死，另一端 焊接上321不銹鋼螺絲頭。
[0037] 按照重量百分比計，該金屬膜濾料的化學成分為《0 ? 08，Si < 2 ? 00，S<0 ? 030，P <0 ? 035，Cr為17 ? 00~19 ? 00，Ni9 ? 00~12 ? 00，Ti含量為C含量的5倍，其余為不銹鋼。
[0038]該新型金屬膜濾料的制備方法，步驟如下： a:選材 新型金屬膜的主材是321不銹鋼，國標為0Crl8Ni9Ti;其機械強度高，耐氧化、耐還原、 耐磨性性能好，耐熱性和被加工性強，自身半衰期長、無輻射、無腐蝕性，能適合各類型的污 水、飲用水的水質之中。
[0039] b:金屬絲制作 將321不銹鋼經(jīng)高溫壓制成金屬絲。
[0040] 其中高溫為500-620°C ;金屬絲直徑在1M1以上。
[0041 ] c:絲網(wǎng)制作 根據(jù)待處理污水、飲用水原水的成分構成、物質分子直徑的大小，以及金屬膜過濾后的 水質要求，將金屬絲編織成金屬絲網(wǎng)。
[0042] 其中，金屬絲網(wǎng)孔隙直徑為IwikI .5iim、2iim、2.5iim、3iim、5iim。
[0043] d:網(wǎng)管制作 根據(jù)水質處理的指標需求，將金屬絲網(wǎng)經(jīng)2-16層疊加成網(wǎng)管，每層網(wǎng)管之間的間距視 網(wǎng)管層數(shù)和最大網(wǎng)管直徑而定。
[0044] 將網(wǎng)管放置密閉的空間中，向密閉的空間注入氬氣，使網(wǎng)管空間處在真空狀態(tài)之 下，將網(wǎng)管燒結成堅硬的金屬網(wǎng)管。
[0045] 其中，網(wǎng)管燒結是利用真空擴散焊接方式。
[0046] e:護管制作 在金屬網(wǎng)管的外表面加制一層金屬網(wǎng)管護管，護管利用激光割縫技術在真空狀態(tài)下 割制而成，割縫板的孔隙直徑與網(wǎng)管孔隙直徑相同。
[0047]其中，護管材質也是321不銹鋼材質。
[0048] f:金屬膜濾料制作 將網(wǎng)管放置護管之中，根據(jù)過濾設備空間的布局方式，將網(wǎng)管和護管一起放置在真空 的環(huán)境中切割、焊接成符合設備要求的金屬網(wǎng)，在真空環(huán)境下把金屬網(wǎng)一端用321不銹鋼板 封死，另一端焊接上321不銹鋼螺絲頭。
[0049]采用本實施例制備的新型金屬膜濾料的力學性能如下：
采用本實施例制備的新型金屬膜濾料與金屬粉末濾料性能對比，優(yōu)勢如下表：
該新型金屬膜濾料在采油廠4000方污水精細處理站的應用驗證： 該站的新型金屬膜濾料是使用321不銹鋼為材料，采用兩級金屬膜過濾器，日最大污水 精細處理量為4000方。
[0050]該金屬膜的外型尺寸為500 X 60，采用3層金屬膜網(wǎng)疊加燒結而成；層間距為3mm， 金屬膜網(wǎng)是由2mi直徑的金屬絲編織而成，金屬絲網(wǎng)的孔隙直徑為l.OMi。
[0051 ]該站金屬膜濾料過濾器有自動反沖洗系統(tǒng)，沒有過濾攪拌電機， 經(jīng)驗證，該金屬膜濾料過濾技術穩(wěn)定，免維護保養(yǎng)，耗能低，水質指標穩(wěn)定，達到國家地 層水回注的指標要求。
[0052]該新型金屬膜濾料在另一個采油廠污水精細處理裝置上的應用驗證： 該站的新型金屬膜濾料是使用321不銹鋼為材料，采用兩級金屬膜過濾器，日最大污水 精細處理量為5000方。
[0053]該金屬膜的外型尺寸為500X 120,采用6層金屬膜網(wǎng)疊加燒結而成;層間距為5皿1， 金屬膜網(wǎng)是由3mm直徑的金屬絲編織而成，金屬絲網(wǎng)的孔隙直徑為1.0皿1〇
[0054] 經(jīng)驗證，該金屬膜濾料過濾的污水水質指標穩(wěn)定達到國家地層水回注的指標要 求。
[0055] 通過以上實施例的說明，本發(fā)明提供的新型金屬膜具有以下優(yōu)勢： 金屬膜網(wǎng)狀疊加結構燒結網(wǎng)的各層網(wǎng)孔相互交錯，從而形成一種均勻而高強度的過濾 結構，使得該材料具備普通金屬絲網(wǎng)無法達到的性能，如強度高、剛性好、網(wǎng)孔形狀穩(wěn)定等。
[0056] 由于本發(fā)明的新型金屬膜濾料能夠對材料的孔隙大小、滲透性能和強度特性進行 合理的匹配與設計，從而使其具有良好的過濾精度、過濾阻抗、機械強度、耐磨性、耐熱性和 被加工性，綜合性能明顯優(yōu)于其它類型的過濾材料。
[0057] 新型金屬膜濾料的設計能承受氣流化學特性變化的影響、組分變化的影響，并保 持高的過濾效率、保持高流量及低壓降特性，同時能承受氣流脈沖噴射清洗引起的振動力 和熱應力。
[0058] 以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權利范圍， 凡運用本發(fā)明說明書內容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的權利范圍之內。
【主權項】
1. 一種新型金屬膜濾料，以不銹鋼的金屬絲網(wǎng)為材質，其特征在于，金屬絲網(wǎng)經(jīng)多層疊 加，真空燒結，金屬膜網(wǎng)狀疊加結構燒結網(wǎng)的各層網(wǎng)孔相互交錯，形成均勻結構的金屬膜濾 料。2. 根據(jù)權利要求1所述的新型金屬膜濾料，其特征在于：所述不銹鋼的金屬絲網(wǎng)是以 321不銹鋼鋼板為材質，把321不銹鋼制成金屬絲網(wǎng)；優(yōu)選金屬絲網(wǎng)孔隙直徑為Ιμπι、1.5μπι、2 μπι、2 · 5μπι、3μπι、5μπι〇3. 根據(jù)權利要求1或2所述的新型金屬膜濾料，其特征在于:所述金屬絲網(wǎng)多層疊加為 2-16層，優(yōu)選3-8層。4. 根據(jù)權利要求1或2所述的新型金屬膜濾料，其特征在于:所述金屬膜濾料的結構為 在真空環(huán)境下把金屬絲網(wǎng)一端用321不銹鋼板封死，另一端焊接上321不銹鋼螺絲頭。5. 根據(jù)權利要求3所述的新型金屬膜濾料，其特征在于：所述金屬膜濾料外型尺寸為 500mm X 60mm，采用3層金屬膜網(wǎng)疊加燒結而成;層間距為3mm，金屬膜網(wǎng)是由2μηι直徑的金屬 絲編織而成，金屬絲網(wǎng)的孔隙直徑為1. 〇μπι。6. 根據(jù)權利要求3所述的新型金屬膜濾料，其特征在于:所述金屬膜濾料的外型尺寸為 500mmmX 120mm，采用6層金屬膜網(wǎng)疊加燒結而成;層間距為5mm，金屬膜網(wǎng)是由3mm直徑的金 屬絲編織而成，金屬絲網(wǎng)的孔隙直徑為1. 〇μπι。7. 根據(jù)權利要求3所述的新型金屬膜濾料，其特征在于:按照重量百分比計，所述金屬 膜濾料的化學成分為:C<0 · 08，Si 彡 2 · 00，S彡 0 · 030，Ρ彡 0 · 035，Cr為 17 · 00~19 · 00，Ni9 · 00~ 12.00，Ti含量為C含量的5倍以上，其余為不銹鋼。8. -種如權利要求1至7任一項所述的新型金屬膜濾料的制備方法，其特征周期與，包 括如下步驟： a:選材 金屬膜濾料的主材是321不銹鋼； b:金屬絲制作 將321不銹鋼經(jīng)高溫壓制成金屬絲； c:絲網(wǎng)制作 根據(jù)待處理污水、飲用水原水的成分構成、物質分子直徑的大小，以及金屬膜過濾后的 水質要求，將金屬絲編織成金屬絲網(wǎng)； d:網(wǎng)管制作 根據(jù)水質處理的指標需求，將金屬絲網(wǎng)經(jīng)2-16層疊加成網(wǎng)管，每層網(wǎng)管之間的間距視 網(wǎng)管層數(shù)和最大網(wǎng)管直徑而定； 將網(wǎng)管放置密閉的空間中，向密閉的空間注入氬氣，使網(wǎng)管空間處在真空狀態(tài)之下，將 網(wǎng)管燒結成堅硬的金屬網(wǎng)管； e:護管制作 在金屬網(wǎng)管的外表面加制一層金屬網(wǎng)管護管，護管利用激光割縫技術在真空狀態(tài)下 割制而成，割縫板的孔隙直徑與網(wǎng)管孔隙直徑相同； f:金屬膜濾料制作 將網(wǎng)管放置護管之中，根據(jù)過濾設備空間的布局方式，將網(wǎng)管和護管一起放置在真空 的環(huán)境中切割、焊接成符合設備要求的金屬網(wǎng)，在真空環(huán)境下把金屬網(wǎng)一端用321不銹鋼板 封死，另一端焊接上321不銹鋼螺絲頭。9. 根據(jù)權利要求8所述新型金屬膜濾料的制備方法，其特征在于： 步驟b中所述高溫為500-620 °C ;所述金屬絲直徑在Ιμπι以上； 步驟c中所述金屬絲網(wǎng)孔隙直徑為1 μπι、1.5μηι、2μηι、2.5μηι、3μηι、5μηι; 步驟d中所述網(wǎng)管燒結是利用真空擴散焊接方式； 步驟e中所述護管材質也是321不銹鋼材質。10. -種如權利要求1至7任一項所述的新型金屬膜濾料的應用，其特征在于:在抗晶界 腐蝕性要求高的化學、煤炭、石油產業(yè)的野外露天機器的精細過濾設備中或在建材耐熱零 件及熱處理有困難的零件，居民飲用水的精細過濾設備中的應用。
【文檔編號】B01D39/12GK105999851SQ201610535418
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】吳印強
【申請人】吳印強