螺旋卷式膜元件的製作方法

2023-06-11 22:58:51 1

專利名稱：螺旋卷式膜元件的製作方法
技術領域：
本申請涉及淨水領域。具體地，本申請涉及螺旋卷式膜元件。
背景技術：
健康飲用水是人類生活所必須，膜技術在淨化水方面以其自身的優勢在各種環保 領域的水處理中應用得越來越廣泛，成為現實增長最快的領域；目前用於反滲透膜技術中 過濾裝置的膜元件按照其製備方式可分位螺旋卷式膜元件，中空纖維膜元件，管式膜元 件，板框式膜元件等等，由於螺旋卷式膜元件緊湊的設計、低廉的價格使其優勢更加明顯。螺旋卷制膜元件主要是由膜片、濃水隔網(進水流道布)、產水隔網(產水流道 布)、集水管和密封膠水按一定順序組合卷制而成。目前標準規格的家用螺旋卷式反滲透膜 的價格隨著產水量的增加而升高，這與膜元件生產時所需成本(生產效率、原材料用量)是 相關的。與此同時，膜元件的使用壽命及運行穩定性也是顧客考慮性價比時又一關鍵因素。

發明內容
本申請一方面涉及螺旋卷式膜元件，螺旋卷式膜元件，其包含二頁可以卷製成直 徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75⑶P膜元件的膜片。本申請另一方面涉及螺旋卷式膜元件，其包含二頁可以卷製成直徑1.8英寸、長 度12英寸、產水量75GDP膜元件的膜片，所述螺旋卷式膜元件通過如下方法製備(1)計算可以卷製成直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75⑶P膜元件的長度，(2)摺疊所述膜片，使得所述膜元件直徑為1. 8英寸、長度12英寸，且膜元件最內 緣起始部位平分集水管外圓周，最外緣結束部位兩頁膜片尾端分別重合後呈180度平分外 圓周。


圖1為螺旋卷式膜元件的示意圖。圖2為一頁、二頁膜片的示意圖。圖3為抗汙染實驗的通量變化圖與脫鹽率變化圖。圖4為膜元件外觀端面示意圖。
具體實施例方式一方面，本申請涉及螺旋卷式膜元件，其包含二頁可以卷製成直徑1. 8英寸、長度 12英寸、產水量75⑶P膜元件的膜片。在某些實施方案中，螺旋卷式膜元件包含二頁可以卷製成直徑1.8英寸、長度12 英寸、產水量75⑶P膜元件的膜片、厚度為27-28. 5密耳的濃水隔網。通過以下方法製備本申請的螺旋卷式膜元件在膜元件上卷繞摺疊後膜片的圈 數η由無膜片纏繞時集水管和最內圈多層產水流道布的總直徑Dtl、所選膜片厚度~、摺疊後膜片頁數m、進料流道布厚度&2、產水流道布厚度&3和膜元件所需卷徑&，根據公式& = D0+2mn (2&1+&2+&3)確定。膜片長度 Sn 由 Sn = 2 {η π (D0+k) +η (η-1) k Ji /2}確定，其中 k 為 厚度係數 k = 2m(2&1+&2+&3)在某些製備螺旋卷式膜元件的實施方案中，膜元件卷制時每頁摺疊後膜片放置的 間隔距離AL由摺疊後膜片頁數m和無膜片纏繞時集水管和最內圈多層產水流道布的總直 徑Dtl，根據公式AL= JiDtl(IAi)確定，以保證1-m頁摺疊後膜片在集水管上均勻分布。在某些製備螺旋卷式膜元件的實施方案中，所述摺疊後膜片的上半頁較下半頁多 出的長度L，由在膜元件上卷繞摺疊後膜片的圈數η、膜元件所需卷徑&、所選膜片厚度&」 摺疊後膜片頁數m、進料流道布厚度&2、產水流道布厚度&3和膜元件卷制時每頁摺疊後膜片 放置的間隔距離AL，根據公式L= π &-2η π [ (2m-2) ^+m^+ (m-1) &3] - (m-1) AL確定，使折 疊後膜片卷制η圈後第m頁摺疊後膜片的上半頁與第一頁摺疊後膜片下半頁末端重合。在某些實施方案中，螺旋卷式膜元件包含二頁可以卷製成直徑1.8英寸、長 度12英寸、產水量75GDP膜元件的膜片，其中所述膜元件的長度為Sn，由公SSn = 2{ηπ (Do+^+nfc-DkJi^}確定，其中在膜元件上卷繞摺疊後膜片的圈數η由無膜片纏繞 時集水管和最內圈多層產水流道布的總直徑Dtl、所選膜片厚度~、摺疊後膜片頁數m、進料 流道布厚度&2、產水流道布厚度&3和膜元件所需卷徑&，根據公式& = D0+2mn(2&1+&2+&3)確 定；k為厚度係數，根據公式k = 2m(2&1+&2+&3)確定。在某些實施方案中，螺旋卷式膜元件包含二頁可以卷製成直徑1.8英寸、長度12 英寸、產水量75GDP膜元件的膜片、厚度為27-28. 5密耳的濃水隔網，其中所述膜元件的長 度為Sn，由公式Sn = 2{n3i (Do+^+nfc-DkJi^}確定，其中在膜元件上卷繞摺疊後膜片的 圈數η由無膜片纏繞時集水管和最內圈多層產水流道布的總直徑Dtl、所選膜片厚度&工、摺疊 後膜片頁數m、進料流道布厚度&2、產水流道布厚度&3和膜元件所需卷徑&，根據公式& = D0+2mn(2&1+&2+&3)確定；k為厚度係數，根據公式k = 2m(2&1+&2+&3)確定。另一方面，本申請涉及螺旋卷式膜元件，螺旋卷式膜元件，其包含二頁可以卷製成 直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75GDP膜元件的膜片，所述螺旋卷式膜元件通過如下方 法製備(1)計算可以卷製成直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75⑶P膜元件的長度，(2)摺疊所述膜片，使得所述膜元件直徑為1. 8英寸、長度12英寸，且膜元件最內 緣起始部位平分集水管外圓周，最外緣結束部位兩頁膜片尾端分別重合後呈180度平分外 圓周。螺旋卷式膜元件，其包含二頁可以卷製成直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量 75GDP膜元件的膜片以及厚度為27-28. 5密耳的濃水隔網，所述螺旋卷式膜元件通過如下 方法製備(1)計算可以卷製成直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75⑶P膜元件的長度，(2)摺疊所述膜片，使得所述膜元件直徑為1. 8英寸、長度12英寸，且膜元件最內 緣起始部位平分集水管外圓周，最外緣結束部位兩頁膜片尾端分別重合後呈180度平分外 圓周。如採用含有1頁可以卷製成直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75⑶P膜元件的 膜片，為保證產水量則需保證相應的有效膜面積，則所需的1頁膜片長度過長，在機器卷制過程中易存在卷偏卷皺等現象，使生產合格率降低。同時在卷製成膜 元件後由於隨著純水沿膜袋向集水管收集的過程中，壓力是逐漸 降低的，那麼就導致近集水管處流速慢，從而導致產水不均一，易使膜片性能不均衡而導致 膜元件使用壽命縮短。相反如採用2頁可以卷製成直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量 75GDP膜元件的膜片，則使流道變短，可使此現象減緩，膜元件壽命相對延長(如附圖2所 示)°但如採用2. 5頁可卷製成直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75⑶P膜元件的膜 片，雖然流道相對變短，但由於半頁的存在，使半頁與長頁相接處密封膠水不易充分粘接， 易出現斷膠及半頁脫出現象，導致形不成有效的密封產水口袋，使合格率大大降低。而且卷 製成型後圓度很差，膜片利用率低；且多餘的膜片用量使為了保證膜元件外徑尺寸必須採 用厚度較低的濃水隔網。在濃水隔網的選擇上，較高厚度的濃水隔網提供較寬的原水及濃水流道，便於雜 質及汙染物的清洗排出，所以其抗汙染性能相對薄的濃水隔網要好，膜元件使用壽命增長。下文中，本發明將參照附圖通過如下實施例進行詳細解釋以便更好地理解本發明 的各個方面及其優點。然而，應當理解，以下的實施例是非限制性的而且僅用於說明本發明 的某些實施方案。實施例卷制方法首先將直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75GDP專用集水管裝配至自動卷膜機 上，先卷繞塗好邊膠的產水流道布的引導頁(產水流道布的頁數與膜片頁數相同，引導頁 長度根據集水管的外徑設計)，使流道布固定在集水管上，將第一頁含有濃水隔網摺疊好的 膜片放入第一層產水流道布和第二層產水流道布之間，塗邊膠；再將第二頁含有濃水隔網 摺疊好的膜片放入第二層產水流道布上，塗邊膠；按照自動卷膜機的直徑1. 8英寸、長度12 英寸、產水量75GDP程序收卷設定進行收卷，收卷後自動纏外觀膠帶，即形成有2個封閉純 水收集袋的直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75⑶P膜元件；通過壓力作用下，產水進入 到純水袋中收集與集水管流出。按照以上具體實施方式
以兩頁膜片卷制直徑1.8英寸、長度12英寸、產水量75⑶P 膜元件，與現有技術中1頁及2. 5頁膜片卷制直徑1. 8英寸、長度12英寸、產水量75GDP膜 元件做通量、有效膜面積對比；以及與現有技術中使用厚度較低的濃水隔網做抗汙染性對 比如下本申請的螺旋卷式膜元件與現有技術中螺旋卷式膜元件的通量及有效膜面積對 比如下表所示。表 1
膜元件平均通量有效膜面積~
現有技術73GPD5f
本申請76GPD5. 16ft2通量/膜面積增加百分比 3.9%3.1%濃水隔網抗汙染實驗考慮到濃水隔網厚度增加及單位面積網格數減少對抗汙染性能的影響，採用兩種 厚度(27-28. 5密耳和19-21密耳)的濃水隔網進行卷制包含兩頁直徑1. 8英寸、長度12 英寸、產水量75GDP的膜元件的膜片進行無機抗汙染對比實驗實驗條件汙染實驗條件試驗汙染物為500ppmCaCl2與250ppmNaHC03混合溶液，由於高濃 度鹽水滲透壓較大，因此汙染運行時選用70psi操作壓力，調節回收率為15% ；測試性能條 件標準測試液為250ppmNaCl溶液，操作壓力為60psi，回收率15%，膜元件初始性能及汙 染中性能測試均用此條件；汙染及性能測試溫度均控制在30°C左右。初始汙染運行4h後 切換為測試液運行，在標準測試條件下測定並計算出膜元件的水通量與脫鹽率，所得水通 量與脫鹽率分別與膜元件初始水通量和初始脫鹽率進行對比，根據初始汙染情況選擇後續 實驗測試記錄點來表徵膜元件汙染過程情況(本實驗採用4h、12h、22h、26h、34h為實驗採 樣點)，每個總的汙染實驗階段以最大水通量衰減幅度不小於15%來控制。實驗結果由附圖3可以看出，A組_厚度大的濃水隔網與B組-厚度低的濃水隔網相比較， 初始通量A組膜元件(77)小於B組膜元件(78)，但脫鹽A組相對較好，隨著無機汙染液的 運行，A組通量衰減比B組通量衰減要低，其脫鹽A組仍高於B組。由此可見，厚度在27-28. 5密耳的濃水隔網卷制的膜元件脫鹽性能相較厚度為 19-21密耳的濃水隔網卷制膜元件要好，初始通量雖然低於舊濃網元件，但是其受無機汙染 後通量的衰減要小，其抗汙染能力也較好。此外，通過對成本進行核算，製備本申請螺旋卷式膜元件的成本較現有技術中的1 頁或2. 5頁工藝成本降低10% -15%，產品合格率提高10% -30%。根據前文所述應當理解，儘管為了解釋的目的已經在此描述了本發明的具體實施 方案，但仍然可以進行各種改變而不違背本發明的精神和範圍。因此，本發明僅受所附權利 要求書的限制。
權利要求
螺旋卷式膜元件，其包含二頁可以卷製成直徑1.8英寸、長度12英寸、產水量75GDP膜元件的膜片。
2.如權利要求1所述的膜片，其中所述膜元件的長度為Sn，由公式Sn= 2{ηπ (Do+^+nfc-DkJi^}確定，其中在膜元件上卷繞摺疊後膜片的圈數η由無膜片纏繞 時集水管和最內圈多層產水流道布的總直徑Dtl、所選膜片厚度~、摺疊後膜片頁數m、進料 流道布厚度&2、產水流道布厚度&3和膜元件所需卷徑&，根據公式& = D0+2mn(2&1+&2+&3)確 定；k為厚度係數，根據公式k = 2m(2&1+&2+&3)確定。
3.如權利要求1或2所述的螺旋卷式膜元件，其還包含厚度為27-28.5密耳的濃水隔網。
4.螺旋卷式膜元件，其包含二頁可以卷製成直徑1.8英寸、長度12英寸、產水量75GDP 膜元件的膜片，所述螺旋卷式膜元件通過如下方法製備(1)計算可以卷製成直徑1.8英寸、長度12英寸、產水量75GDP膜元件的所用膜片長度，(2)摺疊所述膜片，使得所述膜元件直徑為1.8英寸、長度12英寸，且膜元件最內緣 起始部位平分集水管外圓周，最外緣結束部位兩頁膜片尾端分別重合後呈180度平分外圓 周。
5.如權利要求4所述的膜片，其中所述膜元件的長度為Sn，由公式Sn= 2{ηπ (Do+^+nfc-DkJi^}確定，其中在膜元件上卷繞摺疊後膜片的圈數η由無膜片纏繞 時集水管和最內圈多層產水流道布的總直徑Dtl、所選膜片厚度~、摺疊後膜片頁數m、進料 流道布厚度&2、產水流道布厚度&3和膜元件所需卷徑&，根據公式& = D0+2mn(2&1+&2+&3)確 定；k為厚度係數，根據公式k = 2m(2&1+&2+&3)確定。
6.如權利要求4或5所述的螺旋卷式膜元件，其還包含厚度為27-28.5密耳的濃水隔網。
全文摘要
公開了螺旋卷式膜元件，其包含至少兩頁可以卷製成直徑1.8英寸、長度12英寸、產水量75GDP膜元件的膜片。
文檔編號B01D63/10GK101966428SQ20101053190
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月4日 優先權日2010年11月4日
發明者唐濤, 常建國, 張建華, 張慧林, 王雙, 馬德清 申請人:北京時代沃頓科技有限公司