專利名稱：往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜分離領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種可應(yīng)用于生物工程、醫(yī)藥、食品、飲料 與廢水處理等多個領(lǐng)域中的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離方法和裝置。
背景技術(shù)：
近年來，膜分離技術(shù)在生物工程、醫(yī)藥、食品、飲料與廢水處理等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用發(fā) 展迅速，但是，如何減輕膜污染和濃差極化的影響、延緩膜通量的衰減，仍是困擾膜分離技 術(shù)發(fā)展的主要問題之一。盡管高性能膜材料的研制已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，但在現(xiàn)有膜材料性能的前提 下，從膜分離操作工藝及其設(shè)備入手來強(qiáng)化膜分離的傳質(zhì)過程，控制膜污染及濃差極化現(xiàn) 象，提高膜的滲透效率，是促進(jìn)膜分離技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用直接而現(xiàn)實(shí)的道路之一。目前，從非膜材料的角度出發(fā)，提高膜表面水力剪切作用是延緩膜通量衰減的最 常用措施。在眾多的提高膜面剪切率的措施中，將待處理料液沿膜表面高速切向流動是最 常用的方法，也就是切向流過濾(Cross flowfiltration)。不過大量研究表明，雖然切向流 過濾通過料液在膜表面的快速流動可以產(chǎn)生較好的水力剪切效果，但料液流速過快會產(chǎn)生 較高的軸向壓力梯度，導(dǎo)致沿膜面的TMP分布不均勻，從而影響膜的滲透通量及傳質(zhì)過程； 并且，高速切向流需要較高的回流比才能實(shí)現(xiàn)，而回流比過高必然導(dǎo)致進(jìn)料泵的能耗較高。旋轉(zhuǎn)膜分離技術(shù)是近三十年迅速發(fā)展起來的一種膜過濾形式，它通過膜本身的旋 轉(zhuǎn)或者近膜面轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在膜表面產(chǎn)生強(qiáng)剪切作用，很好地削減了膜污染和濃差極化的影 響，延緩了膜通量的衰減速率。目前，旋轉(zhuǎn)膜分離技術(shù)的組件形式主要有旋轉(zhuǎn)盤式膜過濾器 (Rotating disk module)禾口方寵轉(zhuǎn)管式膜過濾器(Rotating cylindrical membranes)。另夕卜 CN1762555A公開了一種旋轉(zhuǎn)中空纖維膜分離器，這些分離器的共同特點(diǎn)就是只沿單一方向 旋轉(zhuǎn)，膜面的高切變率是由膜面或強(qiáng)化轉(zhuǎn)子的同方向高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行產(chǎn)生的，其切變率與膜 運(yùn)動速度成正比例增加，而強(qiáng)化能的消耗卻與速度的平方成正比例增加，這種增長關(guān)系致 使強(qiáng)化能的有效利用隨著轉(zhuǎn)速的增加而急劇下降，并很快達(dá)到很不經(jīng)濟(jì)的程度，甚至?xí)?現(xiàn)料液與膜同步旋轉(zhuǎn)，料液對膜表面剪切率接近于零的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離 方法和裝置，其能有效解決現(xiàn)在之利用膜分離技術(shù)進(jìn)行料液過濾分離時出現(xiàn)的料液與膜同 步旋轉(zhuǎn)以使得料液過濾分離效果差問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離方法和裝置，其能有效解決 現(xiàn)在之利用膜分離技術(shù)進(jìn)行料液過濾分離時出現(xiàn)能耗高的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案一種往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離方法，利用膜組件的旋轉(zhuǎn)對料液進(jìn)行過濾分離，在開 始運(yùn)行時，使該膜組件在料液中沿一個方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)膜組件旋轉(zhuǎn)一段時間后，使該膜組件向反方向旋轉(zhuǎn)相同的時間，且該膜組件反方向旋轉(zhuǎn)時的速率與膜組件開始旋轉(zhuǎn)時的速率相 同，該膜組件在反方向旋轉(zhuǎn)的過程中，旋轉(zhuǎn)速度與料液流速的數(shù)值迭加使得膜表面料液的 速度梯度增大，提高膜表面的液體切應(yīng)力，抑制了膜污染和濃差極化；在后續(xù)的料液過濾分 離過程中，重復(fù)進(jìn)行上述往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，不斷地實(shí)現(xiàn)料液過濾分離。作為一種優(yōu)選方案，所述膜組件正轉(zhuǎn)一次和反轉(zhuǎn)一次為膜組件的一個旋轉(zhuǎn)周期， 該旋轉(zhuǎn)周期為2S。一種往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，包括有一料液筒、一中空轉(zhuǎn)軸、兩轉(zhuǎn)盤和復(fù)數(shù)個 膜組件；該料液筒上設(shè)置有連通外界與料液筒內(nèi)部的料液進(jìn)口和出料口 ；該中空轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn) 動地設(shè)置于料液筒中，于該中空轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有連通外界與中空轉(zhuǎn)軸內(nèi)部的出液口 ；該兩轉(zhuǎn) 盤位于料液筒中，且該兩轉(zhuǎn)盤間隔固定于該中空轉(zhuǎn)軸上隨中空轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動；該膜組件的 兩端分別固定于該兩轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動，且該膜組件的內(nèi)部通過集水管與該中空轉(zhuǎn)軸 的內(nèi)部連通，進(jìn)一步包括有驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動該中空轉(zhuǎn)軸往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，該中空 轉(zhuǎn)軸往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的速率以及正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的時間相同，該膜組件隨該中空轉(zhuǎn)軸同步往復(fù) 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以增大膜表面料液的速度梯度，從而提高膜表面的液體切應(yīng)力。作為一種優(yōu)選方案，所述兩轉(zhuǎn)盤之間固定有24根前述膜組件，該些膜組件依次呈 “米”字型排布，每一膜組件的管徑為2cm。作為一種優(yōu)選方案，所述轉(zhuǎn)盤為單層實(shí)心盤或者雙層中空盤，該轉(zhuǎn)盤的半徑為 IOcm0作為一種優(yōu)選方案，所述膜組件為外壓式管式膜組件或者中空纖維式膜組件。作為一種優(yōu)選方案，所述外壓式管式膜組件為PVDF材質(zhì)的超濾膜。作為一種優(yōu)選方案，所述中空纖維式膜組件為聚丙烯超濾中空纖維式膜組件。作為一種優(yōu)選方案，所述中空轉(zhuǎn)軸往復(fù)旋轉(zhuǎn)一個周期的時間為2S。作為一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)為變頻電機(jī)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案 可知一、通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動膜組件在料液中往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，利用該膜組件往復(fù)正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)，使得膜表面料液流場的速度梯度增大，有效提高了膜表面的液體切應(yīng)力，避免了料 液與膜同步旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn)；以及，利用該膜組件正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的速率以及時間相同，可更加 明顯地抑制膜污染和濃差極化現(xiàn)象，從而更加顯著延緩膜通量的衰減，使料液過濾分離的 效果更佳，效率更高，同時還可減少膜清洗的頻率，從而降低運(yùn)行成本。二、通過利用該膜組件往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以此提高膜表面料液流場的速度梯度，獲 取較高的液體切應(yīng)力，使得膜過濾操作簡單化，而且該較高液體的切應(yīng)力是由膜組件往復(fù) 旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生而非通過不斷向同一方向提高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生，有利于大幅度降低料液過濾分離過程中 的能耗，符合低碳節(jié)能環(huán)保的理念。為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例來對本發(fā) 明進(jìn)行詳細(xì)說明


圖1是本發(fā)明之實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)視圖。
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附圖標(biāo)識說明
10、料液筒11、料液進(jìn)口
12、出料口20、中空轉(zhuǎn)軸
21、出液口30、轉(zhuǎn)盤
40、膜組件41、集水管
50、驅(qū)動機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式請參照圖1所示，其顯示出了本發(fā)明之第一較佳實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)，包括有一料 液筒10、一中空轉(zhuǎn)軸20、兩轉(zhuǎn)盤30、復(fù)數(shù)個膜組件40和驅(qū)動機(jī)構(gòu)50。其中，該料液筒10上設(shè)置有連通外界與料液筒10內(nèi)部的料液進(jìn)口 11和出料口 12，該料液進(jìn)口 11位于該料液筒10的上端，該料液進(jìn)口 11處設(shè)置有進(jìn)料泵(圖中未示)， 利用該進(jìn)料泵對料液筒10進(jìn)行料液加注，當(dāng)然亦可進(jìn)行人工加注，不以為限。該出料口 12 位于料液筒10的下端，該出料口 12用于排放濃縮液。該中空轉(zhuǎn)軸20相對料液筒10可轉(zhuǎn)動地設(shè)置于料液筒10中，該中空轉(zhuǎn)軸20的下 端封閉，中空轉(zhuǎn)軸20的上端設(shè)置有連通外界與中空轉(zhuǎn)軸20內(nèi)部的出液口 21，該出液口 21 處設(shè)置有蠕動泵(圖中未示)，利用該蠕動泵可以將中空轉(zhuǎn)軸20內(nèi)部中的透過液抽出，當(dāng)然 該中空轉(zhuǎn)軸20內(nèi)部的透過液亦可通過其他方式抽出，不以為限。該兩轉(zhuǎn)盤30位于前述料液筒10中，且該兩轉(zhuǎn)盤30間隔固定于該中空轉(zhuǎn)軸20上 隨中空轉(zhuǎn)軸20同步轉(zhuǎn)動，本實(shí)施中的轉(zhuǎn)盤30為單層實(shí)心盤，其半徑為10cm。該復(fù)數(shù)個膜組件40分別豎向設(shè)置于前述兩轉(zhuǎn)盤30之間，每一膜組件40的兩端分 別固定于該兩轉(zhuǎn)盤30上，使得每一膜組件40可隨轉(zhuǎn)盤30同步轉(zhuǎn)動，且每一膜組件40的內(nèi) 部均通過集水管41與前述中空轉(zhuǎn)軸20的內(nèi)部連通，使得進(jìn)入到膜組件40內(nèi)部的透過液可 以匯集流入中空轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部。本實(shí)施例中具有24根膜組件40，該些膜組件40依次呈“米” 字型排布，每一膜組件的管徑為2cm，該膜組件40為外壓式管式膜組件，該外壓式管式膜組 件為PVDF材質(zhì)的超濾膜。另外，該膜組件40可以用于微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)或 反滲透(RO)中。該驅(qū)動機(jī)構(gòu)50為變頻電機(jī)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)50通過齒輪傳動而帶動前述中空轉(zhuǎn)軸20往 復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)50帶動該中空轉(zhuǎn)軸20往復(fù)旋轉(zhuǎn)一個周期的時間為2S，且該中空 轉(zhuǎn)軸20往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的速率以及正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的時間相同，前述膜組件40隨該中空轉(zhuǎn)軸 20同步往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以增大膜表面料液的速度梯度，從而提高膜表面的液體切應(yīng)力。詳述本實(shí)施例的料液分離方法如下本實(shí)施例采用牛血清蛋白溶液為待處理料液，進(jìn)口濃度為lmg/ml，該待處理料 液通過進(jìn)料泵加注到料液筒10中，進(jìn)料速度為0. 2L/h，透過液通過蠕動泵抽吸，TMP為 0.05Mpa。首先，打開電源，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)50、進(jìn)料泵和蠕動泵開始工作。進(jìn)料泵將待處理料液 從料液筒10上端加注到料液筒10中，在驅(qū)動機(jī)構(gòu)50即變頻電機(jī)的帶動下，使得該膜組件 40在待處理料液中開始往復(fù)旋轉(zhuǎn)，其往復(fù)旋轉(zhuǎn)的速率為eOrpm/min，往復(fù)旋轉(zhuǎn)一個周期需 要的時間為2S，一個周期內(nèi)往復(fù)旋轉(zhuǎn)個360°。更具體地說在開始運(yùn)行時，該膜組件40在待處理料液中沿一個方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)膜組件40旋轉(zhuǎn)一段時間(即1S)后，使該膜組件40向反 方向旋轉(zhuǎn)相同的時間(即1S)，且該膜組件40反方向旋轉(zhuǎn)時的速率與膜組件40開始旋轉(zhuǎn)時 的速率相同(即60rpm/min)。該膜組件40在開始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，待處理料液的運(yùn)動具有滯后效果，從而產(chǎn)生較高 的剪切強(qiáng)化作用。當(dāng)待處理料液流場運(yùn)動速度與膜組件40旋轉(zhuǎn)速度相近時瞬時反方向轉(zhuǎn) 動該膜組件40，根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，流體的剪切應(yīng)力與流體的速度梯度成正比，所以反方 向旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)速度和料液流速的數(shù)值迭加使膜表面料液的速度梯度增大，提高了膜表面 的液體切應(yīng)力。重復(fù)利用待處理料液流場與膜組件40運(yùn)動的不同步性，反復(fù)產(chǎn)生較高的料 液速度梯度，使膜表面剪切強(qiáng)化作用持續(xù)下去。并且，在反向旋轉(zhuǎn)的瞬間，待處理料液流場 會產(chǎn)生較強(qiáng)的湍流，形成與振動膜分離器類似的Stokes邊界層，造成流場局部壓力的顯著 增大，從而產(chǎn)生脈動給料的效果，而Stokes邊界層和脈動給料均有利于抑制膜污染和濃差 極化的影響。在以后的膜組件40往復(fù)運(yùn)行中，反復(fù)進(jìn)行上述過程，使得透過液不斷地透入膜組 件40內(nèi)部，然后該透過液在蠕動泵的抽吸作用下，從膜組件40的上端進(jìn)入集水管41中，隨 后進(jìn)入該中空轉(zhuǎn)軸20的內(nèi)部，最終從出液口 21排出，該濃縮液間歇地從料液筒10的出料 口 12排出，從而實(shí)現(xiàn)了料液過濾分離。經(jīng)測試，膜臨界通量為150L/m2 · h，能耗為40W/m2。以及，本實(shí)施例的運(yùn)行方式分為兩種情況一、間歇排出濃縮液的運(yùn)行方式是首先關(guān)閉出料口 12的閥門，打開料液進(jìn)口 11 與出液口 21的閥門。待處理料液從料液進(jìn)口 11進(jìn)入料液筒10內(nèi)，啟動驅(qū)動機(jī)構(gòu)50，通過 中空轉(zhuǎn)軸20帶動膜組件40進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)，透過液在進(jìn)料壓力或者抽吸壓力的驅(qū)動下進(jìn)入 膜組件40內(nèi)，然后通過集水管41收集后進(jìn)入中空轉(zhuǎn)軸20，然后排出，當(dāng)料液被濃縮到一定 程度時，關(guān)閉料液進(jìn)口 11的閥門，將濃縮液從出料口 12排出。二、連續(xù)排出濃縮液的運(yùn)行方式是同時打開料液進(jìn)口 11、出料口 12和出液口 21 的閥門，待處理料液從料液進(jìn)口 11進(jìn)入料液筒10內(nèi)，接著，啟動驅(qū)動機(jī)構(gòu)50，并通過中空 轉(zhuǎn)軸20帶動膜組件40進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)。透過液在進(jìn)料壓力或者抽吸壓力驅(qū)動下進(jìn)入膜組件 40內(nèi)，然后通過集水管41收集后進(jìn)入中空轉(zhuǎn)軸20內(nèi)，然后排出，濃縮液則回流到料液筒10 內(nèi)，當(dāng)待處理料液濃縮到一定程度時，過濾操作停止。另外，需要特別說明的是，該膜組件40正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的速率以及正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的時間 亦可不相同，可以根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)的調(diào)整，該種料液分離方法同樣可以較好地抑制膜 污染和濃差極化，實(shí)現(xiàn)料液分離。實(shí)驗(yàn)證明，以前述的料液分離方法來抑制膜污染和濃度差 極化最為明顯，料液分離效果最佳。接著，詳述本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例具體結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)依然參照圖1所示，本 實(shí)施例與前述第一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于首先，該轉(zhuǎn)盤30采用雙層中空盤代替第一較佳實(shí)施例的單層實(shí)心盤，該雙層中空 的中空腔連通于集水管41內(nèi)部和中空轉(zhuǎn)軸20內(nèi)部之間，該雙層中空盤與前述單層實(shí)心盤 的尺寸相同。其次，本實(shí)施例中的膜組件40為中空纖維式膜組件，該中空纖維式膜組件為聚丙 烯超濾中空纖維式膜組件，本實(shí)施例中膜組件40的數(shù)量、尺寸及排列形狀與第一較佳實(shí)施 例的一致，本實(shí)施例的膜組件40往復(fù)旋轉(zhuǎn)的速率為120rpm/min，往復(fù)旋轉(zhuǎn)一個周期需要的
6時間為2S，一個周期內(nèi)往復(fù)旋轉(zhuǎn)各720°。另外，本實(shí)施例的膜過濾TMP由進(jìn)料泵提供，TMP控制在0. IMpa0本實(shí)施例的料液過濾分離方法與前述第一較佳實(shí)施例的料液過濾分離方法基本 相同，所不同的是本實(shí)施例采用乳清蛋白溶液為待處理料液，其進(jìn)口濃度為4mg/ml，進(jìn)料速率為 0. 15L/h。該膜組件40在往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)過程中，透過液進(jìn)行膜纖維內(nèi)部，然后進(jìn) 入雙層中空盤的中空腔內(nèi)，并以此進(jìn)入中空轉(zhuǎn)軸20內(nèi)部，最終從出液口 21排出，而濃縮液 則直接通過出料口 12回流至料液筒10內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)過濾，經(jīng)測試，膜的臨界通量為180L/ m2 · h，能耗為 55W/m2。本發(fā)明的設(shè)計重點(diǎn)在于一、通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動膜組件在料液中往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，利用該膜組件往復(fù)正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)，使得膜表面料液流場的速度梯度增大，有效提高了膜表面的液體切應(yīng)力，避免了料 液與膜同步旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn)；以及，利用該膜組件正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的速率以及時間相同，可更加 明顯地抑制膜污染和濃差極化現(xiàn)象，從而更加顯著延緩膜通量的衰減，使料液過濾分離的 效果更佳，效率更高，同時還可減少膜清洗的頻率，從而降低運(yùn)行成本。二、通過利用該膜組件往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以此提高膜表面料液流場的速度梯度，獲 取較高的液體切應(yīng)力，使得膜過濾操作簡單化，而且該較高液體的切應(yīng)力是由膜組件往復(fù) 旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生而非通過不斷向同一方向提高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生，有利于大幅度降低料液過濾分離過程中 的能耗，符合低碳節(jié)能環(huán)保的理念。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制， 故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍 屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離方法，利用膜組件的旋轉(zhuǎn)對料液進(jìn)行過濾分離，其特征 在于在開始運(yùn)行時，使該膜組件在料液中沿一個方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)膜 組件旋轉(zhuǎn)一段時間后，使 該膜組件向反方向旋轉(zhuǎn)相同的時間，且該膜組件反方向旋轉(zhuǎn)時的速率與膜組件開始旋轉(zhuǎn)時 的速率相同，該膜組件在反方向旋轉(zhuǎn)的過程中，旋轉(zhuǎn)速度與料液流速的數(shù)值迭加使得膜表 面料液的速度梯度增大，提高膜表面的液體切應(yīng)力，抑制了膜污染和濃差極化；在后續(xù)的料 液過濾分離過程中，重復(fù)進(jìn)行上述往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，不斷地實(shí)現(xiàn)料液過濾分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離方法，其特征在于所述膜組件正轉(zhuǎn) 一次和反轉(zhuǎn)一次為膜組件的一個旋轉(zhuǎn)周期，該旋轉(zhuǎn)周期為2S。
3.一種往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，包括有一料液筒、一中空轉(zhuǎn)軸、兩轉(zhuǎn)盤和復(fù)數(shù)個膜 組件；該料液筒上設(shè)置有連通外界與料液筒內(nèi)部的料液進(jìn)口和出料口 ；該中空轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動 地設(shè)置于料液筒中，于該中空轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有連通外界與中空轉(zhuǎn)軸內(nèi)部的出液口 ；該兩轉(zhuǎn)盤 位于料液筒中，且該兩轉(zhuǎn)盤間隔固定于該中空轉(zhuǎn)軸上隨中空轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動；該膜組件的兩 端分別固定于該兩轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動，且該膜組件的內(nèi)部通過集水管與該中空轉(zhuǎn)軸的 內(nèi)部連通，其特征在于進(jìn)一步包括有驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動該中空轉(zhuǎn)軸往復(fù)正轉(zhuǎn)和反 轉(zhuǎn)，該中空轉(zhuǎn)軸往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的速率以及正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的時間相同，該膜組件隨該中空轉(zhuǎn) 軸同步往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以增大膜表面料液的速度梯度，從而提高膜表面的液體切應(yīng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，其特征在于所述兩轉(zhuǎn)盤之間 固定有24根前述膜組件，該些膜組件依次呈“米”字型排布，每一膜組件的管徑為2cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤為 單層實(shí)心盤或者雙層中空盤，該轉(zhuǎn)盤的半徑為10cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，其特征在于所述膜組件 為外壓式管式膜組件或者中空纖維式膜組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，其特征在于所述外壓式管式 膜組件為PVDF材質(zhì)的超濾膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，其特征在于所述中空纖維式 膜組件為聚丙烯超濾中空纖維式膜組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，其特征在于所述中空轉(zhuǎn)軸往 復(fù)旋轉(zhuǎn)一個周期的時間為2S。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離裝置，其特征在于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)為 變頻電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種往復(fù)旋轉(zhuǎn)式料液膜分離方法和裝置，包括有料液筒、中空轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤和膜組件；該料液筒上設(shè)有料液進(jìn)口和出料口；該中空轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地設(shè)于料液筒中，該中空轉(zhuǎn)軸上設(shè)有出液口；該轉(zhuǎn)盤固定中空轉(zhuǎn)軸上；該膜組件固定于轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步包括有驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動該膜組件往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，該膜組件正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的速率以及時間相同；藉此，利用該膜組件往復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使膜表面料液流場的速度梯度增大，有效提高液體的切應(yīng)力，可更明顯地抑制膜污染和濃差極化，從而顯著延緩膜通量衰減，使料液分離效果更佳，效率更高，還可減少膜清洗的頻率，降低運(yùn)行成本，可應(yīng)用于生物工程、醫(yī)藥、食品、飲料與廢水處理等多個領(lǐng)域中。
文檔編號B01D61/00GK102000508SQ20101051879
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者呂斯濠, 張杰琳, 曾燕艷, 范洪波, 袁芳 申請人:東莞理工學(xué)院