一種雙螺旋型中空纖維膜器的製作方法
2023-05-09 16:10:06 1
專利名稱：一種雙螺旋型中空纖維膜器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雙螺旋型中空纖維膜器，用雙螺旋型中空纖維膜器強化傳質的新技術，屬於膜分離(特別是中空纖維膜萃取)領域。
中空纖維膜器是膜萃取研究中最常用的裝置。由於中空纖維膜器裝填的非均勻性造成了流體流動的非理想性，使得傳質係數大大下降。
利用螺旋管技術強化傳熱和傳質是簡單有效的方法之一。流體在螺旋管內流動的時候，由於向心力的作用，會存在二次流，加劇流體徑向之間的混合。Moulin(膜科學雜誌(Journal ofMembrane Science)114235～244)在研究螺旋管膜器中氧的解吸過程時，發現螺旋管的傳質係數是直管的2～4倍。螺旋管式中空纖維膜器雖然實現了傳質強化，但仍然存在一些缺點，一是所用膜器裝填密度較低，基本上均為單根裝填(如
圖1所示)，使得膜器處理量很小；二是裝在直管內的螺旋狀中空纖維絲只能強化管程的傳質，而對殼程的強化作用不大。
本實用新型設計的雙螺旋式中空纖維膜器，包括殼體和中空纖維絲，殼體為螺旋型，螺旋上升角α為10°～40°，螺旋直徑與殼體外徑之比為D∶d＝3～10；中空纖維絲置於殼體內，並隨殼體成相同的螺旋狀。
上述膜器中的中空纖維絲的裝填密度可達到20～60％，以提高傳質效率和處理量。
本實用新型設計的雙螺旋式中空纖維膜器，具有傳質效率高，處理料液量大，製備簡單等優點。
圖2為膜器中的中空纖維的橫截面圖。
圖3為本實用新型設計的雙螺旋型中空纖維膜器的結構示意圖。
圖1至圖3中，1為管程進口，2為殼體，3為殼程入口，4為管程出口，5為螺旋管式中空纖維絲，6為殼程出口，7為螺旋式殼體，8為螺旋管式中空纖維絲。
如
圖1所示，本發明設計的雙螺旋式中空纖維膜器，包括殼體7和中空纖維絲8，殼體為螺旋型，螺旋上升角α為10°～40°，螺旋直徑D與殼體外徑d之比為D∶d＝3～10；中空纖維絲8置於殼體7內，並隨殼體成相同的螺旋狀。
上述膜器中的中空纖維絲的裝填密度可達到20～60％，以提高傳質效率和處理量。
本發明提出的雙螺旋型中空纖維膜器製作步驟如下1、取長為0.8～1.2m，內徑為1.0～1.5cm的薄皮直銅管，在距離兩端出口3～5cm處打孔，並焊接外徑為4～8mm、長為3～5cm的銅管作為殼程流體的進出口。
2、在步驟1所製得的銅管兩端，套取長度為1.0～1.5cm、螺距為1.0～1.5mm的螺紋，並製作與其相匹配的封蓋，在封蓋中央打孔，孔徑為4～9mm，並焊接外徑為4～8mm、長為3～5cm的銅管作為管程流體的進出口。
3、摘下兩端封蓋，取30～50根長度為1.2～1.5m、外徑為1.0～1.4mm、內徑為0.8～1.0mm的聚碸中空纖維絲置於薄皮直銅管內，將直管彎成有一定螺紋內徑和螺距的螺旋狀膜器。
4、用環氧膠塗於兩端纖維間隙，放置20～30小時使其完全固化。剪去多餘纖維絲，套上封蓋，即可獲得本發明的用於強化管程和殼程傳質的雙螺旋型中空纖維膜器。
下面介紹本發明的實施例1、首先取長為1.0m，內徑為1.2cm的薄皮直銅管，在距離兩端出口3cm處打孔，並焊接外徑為5mm、長為4cm的銅管作為殼程流體的進出口。
2、在步驟(1)所製得的銅管兩端，套取長度為1.2cm、螺距為1.0mm的螺紋，並製作與其相匹配的封蓋，在封蓋中央打孔，孔徑為6mm，並焊接外徑為5mm、長為4cm的銅管作為管程流體的進出口。
3、摘下兩端封蓋，取30根長度為1.4m、外徑為1.1mm、內徑為0.8mm的聚碸中空纖維絲置於薄皮直銅管內，將直管彎成螺旋直徑D為4.8cm、螺距為24cm的螺旋狀膜器。
4、用環氧膠塗於兩端纖維間隙，放置20小時使其完全固化。剪去多餘纖維絲，套上封蓋。
5、以30％TBP+煤油為萃取劑，醋酸為待萃物質，利用步驟(4)所得雙螺旋管型中空纖維膜器進行萃取分離實驗，當水相流速為15.0ml/min、有機相流速為16.0ml/min時，基於水相的傳質係數比相同長度的直管型膜器提高了42％。
權利要求1.一種雙螺旋式中空纖維膜器，其特徵在於該膜器包括殼體和中空纖維絲，殼體為螺旋型，螺旋上升角α為10°～40°，螺旋直徑與殼體外徑之比為D∶d＝3～10；中空纖維絲置於殼體內，並隨殼體成相同的螺旋狀。
2.如權利要求1所述的膜器，其特徵在於膜器中中空纖維絲的裝填密度為20～60％。
專利摘要本實用新型涉及一種雙螺旋式中空纖維膜器,包括殼體和中空纖維絲,殼體為螺旋型,螺旋上升角α為10°～40°,螺旋直徑與殼體外徑之比為D∶d=3～10;中空纖維絲置於殼體內,並隨殼體成相同的螺旋狀。上述膜器中的中空纖維絲的裝填密度可達到20～60%,以提高傳質效率和處理量。本實用新型設計的雙螺旋式中空纖維膜器,具有傳質效率高,處理料液量大,製備簡單等優點。
文檔編號B01D63/02GK2520204SQ0220061
公開日2002年11月13日 申請日期2002年1月11日 優先權日2002年1月11日
發明者王玉軍, 駱廣生, 戴猷元 申請人:清華大學