專利名稱：：一種新型平板式膜組元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及膜分離裝置的過(guò)濾單元，具體是平板膜與支撐膜板所構(gòu)成的膜組元，屬于膜分離
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：膜分離技術(shù)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(jí)過(guò)濾及構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、易于控制等特點(diǎn)。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(lǐng)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(guò)程，可以替代鼓式真空過(guò)濾、板框壓濾、離子交換、離子分離、過(guò)濾除塵、吸附/再生、絮凝/共聚、傾析/沉淀、蒸發(fā)、結(jié)晶等傳統(tǒng)的分離和過(guò)濾方法。膜過(guò)濾裝置中最小的過(guò)濾單元稱作膜組元，是過(guò)濾裝置整體性能發(fā)揮的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)良好過(guò)濾效果的技術(shù)關(guān)鍵，膜材料與其機(jī)械支撐體之間的良好配合直接影響到過(guò)濾裝置的綜合性能。平板式超濾膜和微濾膜，由于具有強(qiáng)度高、通量穩(wěn)定、易于清洗等優(yōu)點(diǎn)，成為膜
技術(shù)領(lǐng)域：
應(yīng)用與發(fā)展十分迅速的膜材料。目前，被廣泛應(yīng)用的平板式膜組元，是將膜材料粘結(jié)在表面設(shè)有匯流溝槽的支撐膜板兩側(cè)，并且在支撐膜板與膜材料之間設(shè)置一層無(wú)紡布作為導(dǎo)流介質(zhì)。過(guò)濾液在抽吸作用下透過(guò)膜材料并沿塑料膜板的表面流動(dòng)，直至匯流到出流孔。該類型膜組元在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于抽吸泵產(chǎn)生的壓力差會(huì)使膜材料緊貼在支撐膜板的表面，導(dǎo)致過(guò)濾阻力增加，致使過(guò)濾組元透水率的下降，從而影響膜的有效通量。即使在無(wú)紡布作為導(dǎo)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(guò)濾面積很大，僅在一端設(shè)置抽水孔抽吸，極易造成過(guò)濾表面壓力差分布不均，各區(qū)域的實(shí)際通量差異明顯，甚至出現(xiàn)溝流和過(guò)濾死角現(xiàn)象，從而降低了膜組元的過(guò)濾效率。使用該類型的支撐膜板，實(shí)際膜通量相對(duì)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(gòu)造，固定安裝在支架上，運(yùn)行過(guò)程中，依靠曝氣沖刷膜表面實(shí)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(nèi)進(jìn)行化學(xué)清洗。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)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(guò)濾阻力大、壓力分布不均勻、在線清洗手段單一等技術(shù)缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)—種新型平板式膜組元，包括過(guò)濾膜和用于固定過(guò)濾膜的支撐膜板，支撐膜板為立體結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)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(nèi)腔，在支撐膜板兩側(cè)面上通過(guò)粘貼或焊接方式固定有過(guò)濾膜，過(guò)濾膜上的膜孔經(jīng)支撐膜板上的網(wǎng)孔與中空內(nèi)腔相通，中空內(nèi)腔內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流區(qū)，并在支撐膜板一端設(shè)有與導(dǎo)流區(qū)相通的出流嘴。進(jìn)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(jié)構(gòu)、扇形結(jié)構(gòu)、梯形結(jié)構(gòu)、圓環(huán)形結(jié)構(gòu)或葉輪形結(jié)構(gòu)，支撐膜板的前側(cè)面和后側(cè)面上均勻分布有六角形、圓形或方形過(guò)濾網(wǎng)孔。更進(jìn)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(cè)面的網(wǎng)孔板與邊框配合表面呈臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，并在邊框上設(shè)置有過(guò)濾膜粘貼帶。再進(jìn)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(nèi)腔設(shè)置有若干個(gè)加強(qiáng)筋條和定位支柱，加強(qiáng)筋條將中空內(nèi)腔分割成若干個(gè)導(dǎo)流區(qū)。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在本發(fā)明平板式膜組元具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、有效過(guò)濾面積大、腔內(nèi)壓力分布均勻等特點(diǎn)，通過(guò)支撐膜板的中空腔實(shí)現(xiàn)氣水方式的在線反清洗，顯著延緩膜組件的化學(xué)清洗周期，有效降低膜污染程度，有利于延長(zhǎng)膜材料的使用壽命，特別適合于水處理和工業(yè)分離領(lǐng)域。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明圖1:本發(fā)明膜組元的結(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b:網(wǎng)孔板結(jié)構(gòu)示意圖；圖4:本發(fā)明膜組元的安裝應(yīng)用示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見(jiàn)下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>具體實(shí)施例方式如圖1所示，新型平板式膜組元1，包括過(guò)濾膜2和用于固定過(guò)濾膜的支撐膜板3。支撐膜板3為立體結(jié)構(gòu)，如圖2a、2b所示，支撐膜板3由前側(cè)面與后側(cè)面網(wǎng)孔板4與邊框5構(gòu)成，前后兩塊網(wǎng)孔板4平行夾扣形成中空內(nèi)腔6，前后兩側(cè)面的網(wǎng)孔板4上均勻設(shè)置有密布的過(guò)濾網(wǎng)孔7，在邊框5的兩面設(shè)置有過(guò)濾膜粘貼帶8，以便在膜板的前后兩側(cè)面粘貼過(guò)濾膜，使得膜組元具有雙側(cè)過(guò)濾功能，提高過(guò)濾膜的裝填密度。如圖3a、3b，中空內(nèi)腔中在一側(cè)網(wǎng)孔板上設(shè)置有若干個(gè)加強(qiáng)筋條9，加強(qiáng)筋條9用以提高支撐膜板的強(qiáng)度，避免膜組元在動(dòng)態(tài)過(guò)濾過(guò)程中產(chǎn)生變形或被壓扁。加強(qiáng)筋條9上開有定位孔IO，在另一側(cè)網(wǎng)孔板上設(shè)置有與定位孔相對(duì)應(yīng)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(shí)加強(qiáng)筋條9將中空內(nèi)腔分割成若干個(gè)過(guò)濾液導(dǎo)流區(qū)12(圖中分為4個(gè)導(dǎo)流區(qū))。沿著膜板邊框5的前后兩面粘貼帶8，通過(guò)粘貼或焊接方式固定有過(guò)濾膜2，兩側(cè)的過(guò)濾膜通過(guò)粘貼帶與邊框5實(shí)現(xiàn)密封固定。過(guò)濾膜上的膜孔與兩側(cè)網(wǎng)孔板上的過(guò)濾網(wǎng)孔7相通，在膜板邊框5的底部設(shè)有與中空內(nèi)腔各導(dǎo)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(jié)構(gòu)形式是，支撐膜板呈矩形結(jié)構(gòu)，膜板的前側(cè)面和后側(cè)面上分布有蜂窩狀六角形過(guò)濾網(wǎng)孔，膜板作為過(guò)濾膜的機(jī)械支撐元件，膜板邊框與網(wǎng)孔板所組成的平面采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，膜板外緣總厚度為6mm，內(nèi)側(cè)臺(tái)階面下凹0.5mm，與網(wǎng)孔板保持在一個(gè)平面上。膜板邊框上的粘貼帶寬度4.5mm，呈紋理結(jié)構(gòu)，沿著粘貼帶采用膠或超聲波等焊接方式將過(guò)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(nèi)腔，腔內(nèi)高度為1.5mm，網(wǎng)孔板表面被過(guò)濾膜覆蓋，四周為邊框上的密封粘貼帶，膜板下部設(shè)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(guò)濾膜材料組成，通過(guò)將過(guò)濾膜材料粘貼或焊接在支撐膜板兩面而形成一個(gè)中空的閉合空間，兩側(cè)面的網(wǎng)孔板起到支撐過(guò)濾膜的作用。在自吸泵的負(fù)壓或過(guò)濾混合液壓頭的正壓作用下，過(guò)濾液從膜表面滲入，穿過(guò)膜板的網(wǎng)孔進(jìn)入到中空內(nèi)腔，再經(jīng)過(guò)各導(dǎo)流區(qū)匯入到出流溝槽，然后從出流嘴流出，完成整個(gè)過(guò)濾操作過(guò)程。膜組元的幾何形狀可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合不同而改變，包括矩形結(jié)構(gòu)、扇形結(jié)構(gòu)、梯形結(jié)構(gòu)、圓環(huán)形結(jié)構(gòu)或葉輪形結(jié)構(gòu)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(guò)濾液通過(guò)膜表面后，液體經(jīng)支撐膜板表面細(xì)微溝槽匯入四周通道，然后由出流嘴排出，壓力很難實(shí)現(xiàn)均勻分布，過(guò)濾死區(qū)對(duì)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(guò)濾操作，中空腔內(nèi)的加強(qiáng)筋條和定位柱對(duì)前后兩塊膜板起到支撐作用，在設(shè)定的操作壓力下，膜板不會(huì)因受壓而發(fā)生變形甚至內(nèi)扁，良好保持腔內(nèi)流道的通暢，有效降低過(guò)濾膜對(duì)堵塞的敏感性。覆蓋在網(wǎng)孔板表面的過(guò)濾膜，因網(wǎng)孔板擁有高的開孔率，使得過(guò)濾膜與中空內(nèi)腔實(shí)現(xiàn)直接相通，過(guò)濾膜受壓后不會(huì)與支撐膜板粘結(jié)而形成流動(dòng)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(jié)、死區(qū)等現(xiàn)象，保持膜通量穩(wěn)定，提高膜組元的過(guò)濾效率。同時(shí)，膜組元采用中空腔式結(jié)構(gòu)將十分有利于實(shí)現(xiàn)在線反沖洗，減緩滲透物對(duì)過(guò)濾膜產(chǎn)生的污染，延長(zhǎng)化學(xué)清洗周期，降低膜分離操作的繁復(fù)性，提高工作效率。另外，中空腔式結(jié)構(gòu)也可在一定程度上提高過(guò)濾膜的裝填密度，節(jié)約空間，降低造價(jià)。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(guò)組裝孔15和聯(lián)通管16將若干個(gè)膜組元1并聯(lián)而裝配成膜組件18，在自吸泵的負(fù)壓或過(guò)濾混合液壓頭的正壓作用下，每個(gè)膜組元的過(guò)濾液由其出流嘴14進(jìn)入到聯(lián)通管16通過(guò)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(gè)膜組元1之間的間隙根據(jù)過(guò)濾膜裝填密度需要和過(guò)濾液的特性進(jìn)行設(shè)置，支撐膜板3采用熱塑性材料制作，通過(guò)出流嘴14與聯(lián)通管16之間形成過(guò)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(guò)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(wú)需設(shè)置軟連接或其它密封體，顯著減少了泄漏環(huán)節(jié)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shè)的若干個(gè)匯流孔，是膜組元與聯(lián)通管之間實(shí)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(dá)到密封目的，為整個(gè)過(guò)濾系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好密封提供了便利，十分有助于延長(zhǎng)膜組件的使用壽命，同時(shí)也可有效減小因連接環(huán)節(jié)過(guò)多而造成過(guò)濾液二次污染的可能性。需要強(qiáng)調(diào)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(guò)濾材料，可方便實(shí)現(xiàn)顆粒物、膠體、微生物等固液混合物以及分子級(jí)混合物的分離，過(guò)濾混合液的介質(zhì)包括水或其他液體物質(zhì)。根據(jù)過(guò)濾混合物的介質(zhì)與濃縮物類型、性質(zhì)及工業(yè)化操作的具體要求，本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際需要在尺寸、形狀、過(guò)濾操作方式上做適應(yīng)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(zhǎng)度，膜組元與聯(lián)通件的密閉結(jié)合可以靈活選擇連接方式。本發(fā)明的主要應(yīng)用范圍包括1)本發(fā)明中空腔式膜組元可應(yīng)用于工業(yè)物料分離、產(chǎn)品精制、水處理等膜分離設(shè)備的制造，取代工業(yè)分離操作中的沉淀、澄清、濃縮、過(guò)濾等傳統(tǒng)工藝，顯著提高過(guò)濾效果，降低過(guò)濾操作的繁復(fù)性；其膜組件可與水處理中的混凝及生化處理方法相結(jié)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(xì)菌及生物物質(zhì)，達(dá)到理想的出水效果；2)采用納濾或其他類似孔徑的膜過(guò)濾材料，本發(fā)明可應(yīng)用于給水處理中用于去除分子級(jí)雜質(zhì)及細(xì)菌、病毒等的膜分離設(shè)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(lǐng)域擁有較大的推廣應(yīng)用潛力；3)采用微濾或其他更大孔徑的過(guò)濾材料，本發(fā)明可方便地運(yùn)用于食品、醫(yī)藥、生物、化工等工業(yè)分離設(shè)備的制造，替代傳統(tǒng)的沉淀分離、真空過(guò)濾、板框壓濾、離心分離等方法，具有操作簡(jiǎn)單、清洗方便、節(jié)能高效、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)獨(dú)特、結(jié)構(gòu)新穎，克服了傳統(tǒng)平板式膜組元過(guò)濾阻力大、壓力分布不均勻、在線清洗手段單一等技術(shù)缺陷。中空腔式的膜組元具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、重量輕、耗材少、膜板表面壓力分布均勻、無(wú)過(guò)濾死區(qū)、過(guò)濾通量穩(wěn)定等特點(diǎn)，其膜組件安裝簡(jiǎn)便，裝置的泄漏環(huán)節(jié)少，可方便實(shí)現(xiàn)多元化在線清洗，顯著延長(zhǎng)系統(tǒng)的化學(xué)清洗周期和膜材料的使用壽命，為膜技術(shù)的推廣提供了一種行之有效的新方法，預(yù)期在工業(yè)分離和水處理領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于將平板過(guò)濾膜的過(guò)濾方式以中空腔式進(jìn)行，從而優(yōu)化過(guò)濾操作過(guò)程和提高膜過(guò)濾效率，形成方法包括采用不同的支撐結(jié)構(gòu)，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(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種新型平板式膜組元，包括過(guò)濾膜和用于固定過(guò)濾膜的支撐膜板，支撐膜板為立體結(jié)構(gòu)，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(nèi)腔，在支撐膜板兩側(cè)面上通過(guò)粘貼或焊接方式固定有過(guò)濾膜，過(guò)濾膜上的膜孔經(jīng)支撐膜板上的網(wǎng)孔與中空內(nèi)腔相通，中空內(nèi)腔內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流區(qū)，并在支撐膜板一端設(shè)有與導(dǎo)流區(qū)相通的出流嘴。2.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)、扇形結(jié)構(gòu)、梯形結(jié)構(gòu)、圓環(huán)形結(jié)構(gòu)或葉輪形結(jié)構(gòu)，支撐膜板的前側(cè)面和后側(cè)面上均勻分布有過(guò)濾網(wǎng)孔。3.根據(jù)權(quán)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(cè)面的網(wǎng)孔板與邊框配合表面呈臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，并在邊框上設(shè)置有過(guò)濾膜粘貼帶。4.根據(jù)權(quán)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(nèi)腔設(shè)置有若干個(gè)加強(qiáng)筋條和定位支柱，加強(qiáng)筋條將中空內(nèi)腔分割成若干個(gè)導(dǎo)流區(qū)。全文摘要本發(fā)明涉及新型平板式膜組元，包括過(guò)濾膜和用于固定過(guò)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(nèi)腔，支撐膜板的前側(cè)面和后側(cè)面上均勻設(shè)置有密布的過(guò)濾網(wǎng)孔，兩側(cè)面通過(guò)粘貼或焊接方式固定有過(guò)濾膜，過(guò)濾膜上的膜孔經(jīng)支撐膜板上的網(wǎng)孔與中空內(nèi)腔相通，中空內(nèi)腔內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流區(qū)，并在支撐膜板一端設(shè)有與導(dǎo)流區(qū)相通的出流嘴。應(yīng)用時(shí)，在自吸泵負(fù)壓或過(guò)濾混合液壓頭的正壓作用下，液體從過(guò)濾膜表面滲入，穿過(guò)支撐膜板的網(wǎng)孔進(jìn)入到中空內(nèi)腔，再經(jīng)導(dǎo)流區(qū)匯入出流溝槽從出流嘴流出，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)濾過(guò)程。該膜組元具有加工容易、膜利用率高、腔內(nèi)壓力分布均勻等特點(diǎn)，易于組裝成各種形式的膜組件，適用于工業(yè)過(guò)濾及水處理領(lǐng)域。文檔編號(hào)B01D69/06GK101721917SQ20101000397公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2010年1月12日優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日發(fā)明者周國(guó)昆,耿安朝申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)意諾克環(huán)境技術(shù)有限公司;上海海事大學(xué)