专利名称：一种大通量高纳污量滤芯及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种过滤滤芯，尤其涉及一种可以持续保持大通量和高纳污量折叠式滤芯。
背景技术：
滤芯式过滤广泛应用于水处理和各种工艺过程中，而滤芯则分为熔喷滤芯，线绕滤芯和折叠滤芯等。折叠滤芯是由超细纤维制成的具有一定空隙结构的薄膜组合、无纺布和塑料网层格等组成，采用先进的热熔和焊接工艺经过拉伸、打褶、滤材边封、固定内芯外罩、熔封端盖等流程制作而成。这种滤芯具有过滤精度高、过滤面积大，纳污容量高和可多次反冲洗使用和高压灭菌消毒等特点，是目前发展最快速的一种过滤技术，被广泛应用于化工、医药、能源、环保等领域的多种精密过滤过程中。折叠式滤芯的折叠形状有弧形、W波纹形、锯齿形、瓦楞形等，滤芯材质有高分子纤维材料和金属膜材料等。无论采用何种折叠方式，目的都是为了增加滤芯内滤膜面积。面积增加则滤芯的纳污容量就增加，从而其使用寿命就得到延长。滤芯的使用寿命和滤膜面积之间的关系如下Le/Lo = (Ae/Ao)N ，1 彡 N 彡 2其中Le是滤芯延长后的寿命，Lo是滤芯原使用寿命，Ae滤面积增加后的面积，Ao 滤芯原面积。由上式可以看出，增加滤芯滤膜面积一倍，滤芯使用寿命可以延长达四倍。通常地，折叠式滤芯的褶数多达几十甚至上百个，以此来获得较大的过滤面积，提高滤芯的纳污容量。为此，无论是采用W型褶还是弧形褶，折叠式滤芯的折叠褶间都是紧密排列，以尽可能地增加折叠褶数，即增加滤芯滤膜面积。折叠式滤芯一般由纤维滤膜、塑料网层格以及塑料材质的滤芯骨架组成。塑料网层格分别用在进水和出水侧，起到导流布水的作用。由于采用折叠褶式设计，进水和出水靠塑料网层格提供的空隙通过，流道皆狭窄，如图5、6、6a所示。一般应用的塑料网层格是热熔法制造的，两组塑料丝一般粗细相同，交角一般为90°，如图6所示。当两层这种普通塑料网层格叠合在一起时，留下供水流通过的缝隙更加狭小，如图示5，在大流量时就会造成压差过高。网格在折叠褶处网格上塑料丝互相叠合后，由此导致滤芯过滤压差过高。特别是在进水侧，当被截留的污染物积聚在折褶处后，使本已狭窄的流道更加流动不畅，造成过滤压力升高，通量下降，使用寿命降低。CN92244291. 6提供了一种多功能折叠式过滤芯，折叠式膜堆内侧置有筒形增厚导流层，中心集水管外侧表面具有导流槽，以增大滤液流量、减小阻力。这样的设计部分改善了进水侧折叠褶入口处的水流分布及流体阻力问题，但并没有解决折叠褶内流道狭窄的问题。CN200810138261.4提供了一种高过滤通量折叠滤芯的制作方法，在板式滤膜的两侧面分别附着一层弹性支撑网格，用折叠机将其折叠成圆弧状滤膜，再将滤膜两端粘合在一起形成圆柱状，用内层不锈钢网和外层不锈钢网将滤膜加固定型，最后用滤芯固定封头将圆柱状的滤膜顶端和底端密封固定，做成圆筒式的折叠滤芯。支撑网格的弹性作用会使滤膜折叠成圆弧形状，避免了以往折叠形状造成的死角，大大增加了滤膜的过滤通量，但是，该发明的滤芯水流流道狭窄，过滤压差高，滤膜需要反复反冲洗，缩短了滤芯的使用寿命。CN200820059126. 6提供了一种亲水性聚四氟乙烯微孔膜折叠式滤芯，由过滤介质层、内支撑筒和外支撑筒构成，过滤介质层折叠成翅片后围绕在内支撑筒的外圆周上，过滤介质层的折叠线平行于内支撑筒的轴向，外支撑筒套设在过滤介质层构成的圆筒外侧，过滤介质层由一层长纤维无纺布、一层细短纤维无纺布、一层聚四氟乙烯亲水性微孔滤膜和一层平面导流网叠合构成，细短纤维无纺布设置在滤膜的上游，长纤维无纺布设置在细短纤维无纺布的上游，平面导流网设置在滤膜的下游，任意相邻的两个翅片的径向端面均焊接连接。细短纤维无纺布起到预过滤及保护滤膜的作用，增加了滤芯的纳污量；长纤维无纺布增强折叠层的挺括性；平面导流网减少了流体阻力，提高了滤芯的流量，同时克服了纤维脱落。但是该设计同样没能解决翅片内和相邻两个翅片间由于导流网格叠压造成的流道狭窄，流体阻力过高，造成过滤压差高的问题
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种大通量折叠滤芯，本发明制备的滤芯进水和出水端水流分布更均勻，滤芯中各个凸褶的过滤通量基本相同，降低了过滤流体阻力，延长了滤芯使用寿命。为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种上述大通量滤芯的制备方法，包括按照以下顺序进行的步骤将过滤介质层折叠成多个弧形的折叠褶；围绕中心管的外圆筒面叠置折叠褶，使其整体呈圆筒状；将筒形外壳套设在呈圆筒状的叠置的折叠褶的外圆筒面外侧；将上、下端盖封闭在中心管、叠置成圆筒状的折叠褶和外壳的两端。其中，上端盖将中心管、过滤介质层和外壳组成的滤芯密封，下端盖用于与水流管道相连接。其中，过滤介质层的过滤精度为1-100μπι，优选为1-20 μ m;弧形折叠褶的弧度为
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-π，优选为一π °其中，所述过滤介质层按照如下顺序进行的步骤制备1)将至少2层过滤精度不同的过滤材料按照过滤精度由低到高的顺序逐层平面铺设，形成过滤层；2)在过滤层的两侧分别粘附一层塑料网层。通过具有不同过滤精度的过滤材料组合，使滤膜层间形成具有梯度过滤精度的立体过滤网络，从而使滤芯在工作时，按照分级方式使整个滤层都能充分发挥作用，形成典型的深层过滤方式。这种设计提高了滤层的纳污量，也大幅度的延长了滤芯的使用寿命。特别是，所述过滤层由4-6层过滤材料组成。其中，过滤材料选择有机纤维膜材料、无机纤维膜材料或金属纤维膜材料。
特别是，所述的有机纤维膜材料选择聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙；所述无机纤维膜材料选择玻璃纤维、碳纤维、石棉；所述金属纤维膜材料选择金属丝网或烧结金属多孔材料。所述烧结金属多孔材料选择粉末烧结金属不锈钢、钛。其中，过滤材 料的过滤精度为1-100 μ m，优选为1-20 μ m。其中，塑料网层由直径不等的第一塑料丝和第二塑料丝热熔粘结组成。特别是，第一塑料丝的直径为0. 5-1. 5mm,第二塑料丝的直径为0. 1-0. 5mm ；第一、 第二塑料丝以锐角α交叉排列，其中相邻折叠褶之间的第一或第二塑料丝在垂直于中心管轴线的平面内相对叠合，以便使相邻折叠褶之间保持的间隙为两根第一塑料丝直径之和或第二塑料丝直径之和。其中，交叉排列锐角α的角度优选为30-75°，进一步优选为45_60°。其中，塑料丝由聚乙烯、聚丙烯或尼龙制成。特别是，第一、第二塑料丝分别在两个不同的平面内彼此平行排列，即第一塑料丝在第一平面内彼此平行排列，第二塑料丝在第二平面内彼此平行排列。其中，第一塑料丝中相邻两根塑料丝之间的垂直距离为5-10mm ；第二塑料丝中相邻两根塑料丝之间的垂直距离为l_5mm。特别是，塑料网层的第二塑料丝紧贴过滤层，第一塑料丝远离过滤层。特别是，第一塑料丝在垂直于中心管轴线的平面内相对叠合。特别是，所述的相对叠合是指第一塑料丝或第二塑料丝在垂直于中心管轴线的平面内，塑料丝之间沿直径相对，形成叠合，以便使相邻折叠褶之间的间隙为两根第一塑料丝直径之和或第二塑料丝直径之和，即形成的水流流道的间隙为第一塑料丝或第二塑料丝的直径的2倍。其中，弧形的折叠褶中的第一塑料丝的伸展方向与弧形折叠褶的弧度伸展方向一致，即第一塑料丝的弯曲弧度与折叠褶的弯曲弧度相同，也即说第一塑料丝的弧度为 12 12
I π-了 π，优选为ι π—了 π。特别是，折叠成弧形折叠褶的过滤介质层中的塑料网层中的第一塑料丝的伸展方向由滤芯中心向外沿呈辐射状螺旋形延伸，并与水流在折叠褶内与折叠褶间的流动方向一致，使得滤芯进水和出水端水流分布更均勻，滤芯中各个凸褶的过滤通量基本相同。本发明另一方提供一种按照上述方法制备而成的大通量滤芯。本发明又一方面提供一种折叠式滤芯，包括中心管；过滤介质层，围绕中心管呈筒形叠置多个弧形折叠褶；外壳，套设在多个呈筒形叠置的折叠褶的外围；上、下端盖，封闭在中心管、折叠褶和外壳的两端；过滤介质层包括过滤层和贴合在过滤层两侧的塑料网层，其中过滤层由多层过滤
材料层叠。其中，塑料网层由第一塑料丝和第二塑料丝热熔粘结组成，第一塑料丝直径大于第二塑料丝直径。特别是，折叠褶呈弧形，邻接过滤层的塑料网层的第一塑料丝或第二塑料丝在垂直于中心管轴线的平面内相对叠合，以便使相邻折叠褶之间的间隙为第一塑料丝或第二塑料丝直径的两倍。其中，所述的相对叠合是指第一塑料丝或第二塑料丝分别在垂直于中心管轴线的平面内自身沿直径相对贴合，形成叠合，形成的水流流道间隙最大，即形成的水流流道的间隙为第一塑料丝或第二塑料丝的直径的2倍。 特别是，第一塑料丝在垂直于中心管轴线的平面内相对叠合。其中，第一塑料丝的直径为0. 5-1. 5mm，所述第二塑料丝的直径为0. 1-0. 5mm ；所述塑料网层中的第一塑料丝与第二塑料丝呈锐角α交叉排列。其中，交叉排列形成的锐角α的角度<90°。特别是，所述锐角α的角度优选为30-75°，进一步优选为45_60°。特别是，第一塑料丝或第二塑料丝由聚乙烯、聚丙烯或尼龙制成。特别是，第一、第二塑料丝分别在两个不同的平面内彼此平行排列，即第一塑料丝在第一平面内彼此平行排列，第二塑料丝在第二平面内彼此平行排列，其中，在第一平面内相邻两根第一塑料丝之间的垂直距离为5-10mm ；在第二平面内相邻两根第二塑料丝之间的垂直距离为l_5mm。特别是，所述塑料网层中的第二塑料丝与过滤层贴合在一起，第一塑料丝远离过
滤层ο其中，过滤层由4-6层过滤材料层叠而成，所述4-6层过滤材料按照过滤精度沿着水流方向由低到高的顺序依次排列。特别是，过滤材料层的过滤精度为1-100 μ m,优选为1-20 μ m。其中，所述的过滤材料选择有机纤维膜材料、无机纤维膜材料或金属纤维膜材料。特别是，所述的有机纤维膜材料选择聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙；所述无机纤维膜材料选择玻璃纤维、碳纤维、石棉；所述金属纤维膜材料选择金属丝网或烧结金属多孔材料。所述烧结金属多孔材料选择粉末烧结金属不锈钢、钛。其中，过滤介
质层的弧形折叠裙的弧度为I π，优选为I π-昏π。特别是，塑料网层中的第一塑料丝的伸展方向与过滤介质层折叠成弧形的折叠褶的弧度伸展方向一致，即第一塑料丝的弯曲弧度与折叠褶的弧度相同，也即说第一塑料丝
的弧度为务^，优选为去π -昏π。本发明的大通量滤芯具有如下优点1、本发明的大通量高纳污量折叠式滤芯采用了弧形折叠褶设计，与普通W型直线折叠褶设计比较，滤芯进水和出水端水流分布更均勻，滤芯中各个凸褶的过滤通量基本相同，在不牺牲滤膜面积的情况下，降低流体阻力，延长滤芯使用寿命；而普通W型直线折叠褶设计中，滤芯的水流分布不均勻，褶根处水通量大，而褶顶处水通量小。水通量分布的不均勻，会造成滤芯使用寿命的缩短；2、本发明滤芯的过滤面积和总纳污容量高，本发明的折叠弧形结构的滤芯对于同样体积和褶数的其他形状的滤芯，弧形折叠褶设计比普通W型直线折叠褶设计滤膜的装填密度提高30%以上；3、本发明制备的折叠式滤芯中折叠成弧形折叠褶的过滤介质层的塑料网层中的远离过滤层的一组塑料丝在垂直于中心管轴线的平面内相切叠合，形成结构独特的网格支撑层，为水流提供了一个较大的导流通道，增大了滤芯的纳污量，延长滤芯使用寿命；4、本发明滤芯的水流流道宽，水流通畅，过滤污染物不易沉积在滤膜表面，使用时，滤膜两侧的过滤压差小，减少了滤膜的冲洗次数，延长了滤膜的使用寿命。5、本发明的折叠式滤芯单支滤器过滤面积3-9. 5m2，滤芯精度1-100 μ m，最大通量可达100M7H，最大允许压差0. 34Mpa(80°C )。
图1是本发明大通量滤芯的轴向剖视示意图；图2是本发明大通量滤芯的径向剖视示意图；图2a是图1中A的局部放大图；图2b是图2中沿A-A剖视的局部放大示意图；图3是现有技术的W形直线折叠滤芯的径向剖视示意图；图4是本发明的塑料网层示意图；图5是现有技术的网格支撑层设计示意图；图6是现有技术的塑料网层示意图；图6a图6中沿B-B方向的剖视示意图。附图标记说明1.外壳；2.中心管；3.过滤介质层；3a.网格支撑层；3b.过滤层； 3c.折叠褶；4.水流流道；5.水流；6.第一塑料丝；7.第二塑料丝；8.塑料网层；10.上端盖；11.下端盖
具体实施例方式如图l、2、2a、2b所示，本发明的大通量滤芯由过滤介质层3，中心管2、外壳1和上、下端盖10、11组成，过滤介质层3围绕滤芯的中心管2的外圆周表面侧折叠成弧形结构的折叠褶3c，过滤介质层3的两端粘合在一起，由此形成围绕中心管2的圆筒状结构，外壳 1套设在由过滤介质层3折叠构成的圆筒状结构的外侧，其中过滤介质层3包括过滤层3b 和位于过滤层两侧的塑料网层8，过滤层3b由至少2层的过滤材料层组成，中心管2和外壳1的上端焊接固定上端盖10，中心管2和外壳1的下端焊接固定下端盖11，滤芯的上端盖封闭，下端盖设有孔，用于与水流管道相连接。过滤介质层3的折叠线与中心管2的轴线相平行，其过滤层3b由4-6层过滤材料组成。过滤材料的过滤精度为1-100 μ m，优选为1_20 μ m，相邻两层过滤材料层的过滤精度不同，过滤材料层的过滤精度沿着水流流过滤芯的方向由低到高的顺序排列，例如，过滤材料层为4层时，其精度由低到高依次是20 μ m、15 μ m、10 μ m、5 μ m ；又如，过滤材料层为 6层时，其精度由低到高依次是60 μ m、50 μ m、40 μ m、30 μ m、20 μ m、10 μ m。通过具有不同过滤精度的过滤材料组合，使滤膜层间形成具有梯度过滤精度的立体过滤网络，从而使滤芯在工作时，按照分级方式使整个滤层都能充分发挥作用，形成典型的深层过滤方式。这种设计提高了滤层的纳污量，也大幅度的延长了滤芯的使用寿命。过滤材料选择有机纤维膜材料、无机纤维膜材料或金属纤维膜材料。
所述的有机纤维膜材料选择聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙；所述无机纤维膜材料选择玻璃纤维、碳纤维、石棉；所述金属纤维膜材料选择金属丝网或烧结金属多孔材料，所述烧结金属多孔材料选择粉末烧结金属不锈钢、钛。如图2a、2b、4所示，网格支撑层3a由两层塑料网层8叠合形成，塑料网层8由圆柱状的第一塑料丝6和第二塑料丝7热熔后粘结而成，第一塑料丝的直径大于第二塑料丝的直径。所述第一塑料丝6的直径为0. 5-1. 5mm ；第二塑料丝7的直径为0. 1-0. 5mm,第一塑料丝6、第二塑料丝7以锐角α交叉排列，其中交叉形成的锐角α的角度< 90°，优选为30-75°，最优选 为45-60°。第一塑料丝、第二塑料丝由聚乙烯、聚丙烯或尼龙制成。过滤介质层3折叠形成弧形折叠褶3c的过程中，过滤介质层3的过滤层3b两侧黏附的塑料网层8相互叠合，其中折叠褶过滤介质层3的塑料网层8中的第一塑料丝在垂直于中心管2轴线的平面内(即图2所示的截面)相对叠合，如图2a、2b所示，即在垂直于中心管2轴线的平面内第一塑料丝沿直径自身相对叠合，形成网格支撑层3a，以便使相邻折叠褶之间的间隙保持最大，即形成的水流流道的间隙为第一塑料丝或第二塑料丝的直径的2倍。过滤介质层3的折叠形成的弧形结构的折叠褶3c的弧度为* ^，优选为-2
π -— π ο 3塑料网层8中的第一塑料丝6的伸展方向(如图2a所示)与过滤介质层3折叠形成的弧形折叠褶3c的弧度方向一致。相邻两个折叠褶3c的塑料网层8的第一塑料丝6 两两沿弦向方向相对叠合。本发明是在滤膜(即过滤层3b)的两侧分别黏附一层弹性塑料网层8，形成过滤介质层3，其中，滤膜由至少2层过滤材料组成，本发明的滤膜由4-6层过滤材料按照过滤精度由低到高的顺序排列，然后采用折叠机将两侧黏附有塑料网层的滤膜折叠成圆弧状折叠褶过滤膜3，再将折叠褶过滤膜3的两端粘合在一起形成圆筒状，用内层中心管2和外层外壳1将折叠褶过滤滤膜3夹持固定，然后用上端盖10将圆筒状的折叠滤膜3顶端密封固定，用下端盖11将圆筒状折叠滤膜3的底端封闭固定，形成本发明所述的大通量滤芯，其中弹性塑料网层8由直径不等的两组塑料丝(即第一塑料丝6、第二塑料丝7)热熔后粘结而成，每组塑料丝彼此相互平行，并且相邻两根第一塑料丝6之间的垂直距离为5-10mm ；相邻两根第二塑料丝7之间的垂直距离为l-5mm;第一、第二塑料丝以锐角α交叉排列，第一塑料丝与第二塑料丝之间的交叉锐角α <90°，优选为30-75°，最优选为45_60°，第一塑料丝6的直径大于第二塑料丝7的直径，并且第二塑料丝7紧贴板式滤膜的表面，而第一塑料丝6远离滤膜的表面，折叠过程中，第一塑料丝6的伸展方向与过滤介质层折叠成弧形的折叠褶的弧度伸展方向一致，即第一塑料丝6的弯曲弧度与折叠褶的弧度相同，使得滤芯进水端和出水端水流分布更均勻，滤芯中各个凸褶的过滤通量基本相同，并且相邻两个折叠褶3c的第一塑料丝6沿弦向两两相对叠合，水流流道宽，褶根处和褶顶水流通量相同，降低了过滤压差，延长滤芯使用寿命。本发明以塑料网层8的第二塑料丝7与过滤层3b贴合，第一塑料丝6远离过滤层3b，经叠合后第一塑料丝在垂直于中心管2的轴线的平面内相对叠合，即折叠过程中沿着塑料网层8的第一塑料丝进行折叠，形成弧形的折叠褶3c，使折叠成多个折叠褶3c的过滤介质层3围绕在中心管2的外侧，整体成圆筒状，也即是第一塑料丝中的每一根塑料丝分别在垂直于中心管2的轴线的平面内自身相对贴合，第一塑料丝以直径相对贴合，形成网格支撑层3a，形成的水流流道4的间隙保持最大的滤芯。以塑料网层8的第一塑料丝6与过滤层3b贴合，第二塑料丝7远离过滤层3b，经叠合第二塑料丝在垂直于中心管2的轴线的平面内相对叠合，形成网格支撑层3a，形成的滤芯也适用于本发明。 实施例1制备6〃大通量高纳污量折叠式滤芯1、制备过滤层将厚度、过滤精度不同的4层聚丙烯过滤材料，按照过滤时水流的方向，将聚丙烯材料按照过滤精度由低到高的顺序排列，铺装成平板式滤膜(即过滤层3b)，其中过滤材料 3d 的过滤精度依次为 100μπι、50μπι、20μπι、1μπι ；厚度依次为 0. 2mm、0. 2mm、0. 36mm、 0. 5mm ；过滤层3b的总厚度为1. 26mm,过滤层3b的过滤精度为1 μ m,总过滤面积为5. 8m2。2、制备塑料网层将直径为0. 9mm的聚丙烯丝即第一塑料丝6与直径为0. 3mm的的聚丙烯丝即第二塑料丝7以45°锐角交叉排列，经热熔后粘结固定形成塑料网层8，其中，第一塑料丝6相互平行，位于第一平面内，并且相邻两根第一塑料丝6之间的垂直距离为5mm ；第二塑料丝7 相互平行，位于第二平面内，并且相邻两根第二塑料丝7之间的垂直距离为3mm ；如图4所
7J\ ο3、制备弧形折叠褶过滤介质层在过滤层3b的两侧分别粘附一层塑料网层8，制得过滤介质层3，其中，塑料网层 8中的第二塑料丝7与过滤层3b贴合在一起，第一塑料丝6远离过滤层3b ；采用折叠机将平板式过滤介质层3折叠成圆弧状的折叠褶3c，如图2所示，其中，
弧形结构的折叠褶3c的弧度为* ^ ；过滤介质层3两侧的塑料网层8中的第一塑料丝6的
伸展方向与过滤介质层折叠形成的弧形结构的折叠褶的弧度方向一致，其伸展方向由滤芯中心向外沿呈辐射状延伸，并与水流在折叠褶内与折叠褶间的流动方向一致。折叠成弧形折叠褶的过滤介质层3的塑料网层8中的第一塑料丝在垂直于中心管2的轴线的平面内相切叠合，即相邻两个折叠褶间、折叠褶内的第一塑料丝在垂直于中心管2的轴线的平面内相对叠合，形成水流流道4，如图2b所示，水流流道4的厚度为2. 4mm。4、组装由过滤介质层3折叠形成的弧形折叠褶3c呈圆筒形叠置，将过滤介质层3的两端粘合在一起而形成整体的过滤圆筒，圆筒状过滤介质层的外径为6〃，在过滤圆筒内设中心管2，并且其圆筒外部套设外壳1，接着将由过滤介质层3折叠成弧形并呈筒形叠置的折叠褶3c以及中心管2和外壳1的上端用上端盖10密封固定，下端用下端盖11固定，并开设有孔，用于与水流管道相连接，形成圆筒长度为20"的大通量滤芯。实施例2除了制备过滤层的步骤中采用4层聚乙烯过滤膜材料，过滤材料层的过滤精度依次为 100μπι、50μπι、20μπι、5μπι ；厚度依次为 0. lmm、0. 16mm、0. 2mm、0. 2mm ；过滤精度为
5 μ m ；制备塑料网层步骤中选用聚乙烯丝塑料丝，其中第一塑料丝6的直径为1. 5mm,并且相邻两根第一塑料丝之间的垂直距离为IOmm ；第二塑料丝7的直径为0. 5mm,并且相邻两根第二塑料丝之间的垂直距离为5mm ；第一塑料丝与第二塑料丝之间的交叉角角度为60° ；
步骤3中弧形结构的折叠褶的弧度为* η ；水流流道4的厚度为4. Omm之外，其余与实施例
1相同。实施例3 1、制备过滤层将厚度、过滤精度不同的5层聚四氟乙烯膜材料，按照过滤时水流的方向，将聚四氟乙烯材料按照过滤精度由低到高的顺序排列，铺装成板式滤膜(即过滤层3b)，其中过滤材料层的过滤精度依次为100μ 、80μπι、50μπι、20μπι、5μπι ；厚度依次为0. 1mm、0. 1mm、 0. 16mm、0. 2mm、0. 2mm ；过滤层的总厚度为0. 76mm,过滤精度为5 μ m，总过滤面积为5. 8m2。2、制备塑料网层将直径为0. 9mm的聚丙烯丝即第一塑料丝6与直径为0. 3mm的的聚丙烯丝即第二塑料丝7以45°锐角交叉排列，经热熔后粘结固定形成塑料网层8，其中，第一塑料丝6相互平行，位于第一平面内，并且相邻两根第一塑料丝6之间的垂直距离为7. 5mm ；第二塑料丝7相互平行，位于第二平面内，并且相邻两根第二塑料丝7之间的垂直距离为Imm ；如图4 所示。3、制备弧形折叠褶过滤介质层在过滤层3b的两侧分别粘附一层塑料网层8，制得过滤介质层3，其中，塑料网层 8中的第二塑料丝7与过滤层3b贴合在一起，第一塑料丝6远离过滤层3b ；采用折叠机将过滤介质层3折叠成圆弧状的折叠褶3c，如图1所示，其中，弧形结
构的折叠褶3c的弧度为I ^ ；过滤介质层3两侧的塑料网层8中的第一塑料丝6的伸展方
向与过滤介质层折叠形成的弧形结构的折叠褶的弧度方向一致，其伸展方向由滤芯中心向外呈辐射状延伸，并与水流在折叠褶内与折叠褶间的流动方向一致。折叠成弧形折叠褶的过滤介质层3的塑料网层8中的第一塑料丝在垂直于中心管2的轴线的平面内相对叠合， 即相邻两个折叠褶间、折叠褶内的第一塑料丝在垂直于中心管2的轴线的平面内相对叠合，形成水流流道4，如图2b所示，水流流道4的厚度为2. 4mm。4、组装由过滤介质层3折叠形成的弧形折叠褶3c呈圆筒形叠置，将过滤介质层3的两端粘合在一起而形成整体的过滤圆筒，圆筒状过滤介质层的外径为6〃，在过滤圆筒内设中心管2，并且其圆筒外部套设外壳1，接着将由过滤介质层3折叠成弧形并呈筒形叠置的折叠褶3c以及中心管2和外壳1的上端用上端盖10密封固定，下端用下端盖11固定，并开设有孔，用于与水流管道相连接，形成圆筒长度为20"的大通量滤芯。实施例4除了制备过滤层的步骤中采用6层玻璃纤维膜材料，过滤材料层的过滤精度依次为 100 μ m>80 μ m>50 μ m>20 μ m>5 μ m>l μ m ; j 贞 @ & 为 0. lmm、0. lmm、0. 16mm、0. 2mm> 0. 2mm、0. 2mm ；过滤层的总厚度为0. 96mm,过滤精度为1 μ m ；制备塑料网层步骤中选用聚氯乙烯塑料丝，其中第一塑料丝6的直径为0. 5mm，并且相邻两根第一塑料丝之间的垂直距离为5mm ；第二塑料丝7的直径为0. Imm,并且相邻两根第二塑料丝之间的垂直距离为Imm ； 第一塑料丝与第二塑料丝之间的交叉角角度为75° ；步骤3中弧形结构的折叠褶的弧度为
I π ；水流流道4的厚度为1. 2mm之外，其余与实施例3相同。对比例1除了制备弧形折叠 褶过滤介质层的步骤中，形成水流流道4的相邻两个折叠褶间、折叠褶内的第一塑料丝相互平行相嵌叠合，如图5所示，水流流道4的厚度为1. 5mm之夕卜，其余与实施例1相同。对比例2除了制备弧形折叠褶过滤介质层的步骤中，形成水流流道4的相邻两个折叠褶间，折叠褶内的第一塑料丝相互平行相嵌叠合，如图5所示，水流流道4的厚度为1. 5mm之夕卜，其余与实施例3相同。试验例1分别取本发明实施例1-4，对照例1、2制备的滤芯对取水自浙江省湖州市苕溪河， 经过自然沉降后的水进行过滤处理，其中进水水质如下浊度:50NTU；水温:15-18°C ；pH 值6. 8-7. 2。将实施例1-4、对照例1-2的滤芯安装在过滤面积5. Sm2的单支滤芯的卧式过滤器，水流从滤芯的中心管内流入滤芯，然后，水流流量为100m7hr，运行时间20分钟后，测试并记录滤芯中心管内侧的压力，外壳外侧的压力，过滤介质层两侧的压差见表1。表1过滤器技术测试参数
过滤精度膜前压力膜后压力~~测试压差滤器试样(μ m)(MPa)(MPa)(MPa)
实施例 1 0.0750.0000.075
实施例 250.0890.0000.089
实施例 350.0950.0000.095
实施例 4 0. 1100.0000. 110
对比例 1 0. 1350.0000. 135
对比例 250. 1500.0000. 150本发明的大通量滤芯降低了流体的阻力，过滤介质层两侧的压力差低，折叠褶滤芯中水流量分布均勻，相应的延长了滤芯的使用寿命。
权利要求
1.一种大通量滤芯的制备方法，包括按照以下顺序进行的步骤 将过滤介质层(3)折叠成多个弧形的折叠褶(3c)；围绕中心管(2)的外圆筒面叠置折叠褶(3c)，使其整体呈圆筒状； 将筒形外壳(1)套设在呈圆筒状的叠置的折叠褶(3c)的外圆筒面外侧； 将上、下端盖(10，11)封在中心管、叠置成圆筒状的折叠褶和外壳的两端。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述过滤介质层(3)按照如下顺序进行的步骤制备1)将至少2层过滤精度不同的过滤材料按照过滤精度由低到高的顺序逐层平面铺设， 形成过滤层(3b)；2)在过滤层(3b)的两侧分别粘附一层塑料网层(8)。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是所述的过滤层(3b)由4-6层过滤材料组成。
4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征是所述的过滤材料选择有机纤维膜材料、 无机纤维膜材料或金属纤维膜 材料。
5.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征是所述塑料网层(8)由直径不等的第一塑料丝和第二塑料丝热熔粘结组成，其中，第一塑料丝(6)的直径为0.5-1. 5mm，第二塑料丝(7)的直径为0. 1-0. 5mm，第一、第二塑料丝以锐角交叉排列，其中相邻折叠褶之间的第一或第二塑料丝在垂直于中心管(2)轴线的平面内相对叠合，以便使相邻折叠褶之间保持的间隙为两根第一塑料丝直径之和或第二塑料丝直径之和。
6.一种折叠式滤芯，包括 中心管⑵；过滤介质层(3)，围绕中心管(2)呈筒形叠置多个弧形折叠褶(3c)； 外壳(1)，套设在多个呈筒形叠置的折叠褶的外围； 上、下端盖(10，11)，封闭在中心管、呈筒形叠置的折叠褶和外壳的两端； 过滤介质层(3)包括过滤层(3b)和贴合在过滤层两侧的塑料网层(8)，其中过滤层由多层过滤材料层叠。
7.如权利要求6所述的滤芯，其特征是所述塑料网层(8)由第一塑料丝(6)和第二塑料丝(7)热熔粘结组成，第一塑料丝(6)直径大于第二塑料丝(7)直径。
8.如权利要求7所述的滤芯，其特征是所述折叠褶(3c)呈弧形，邻接过滤层(3b)的塑料网层(8)的第一塑料丝(6)或第二塑料丝(7)在垂直于中心管(2)轴线的平面内相对叠合，以便使相邻折叠褶之间的间隙为第一塑料丝或第二塑料丝直径的两倍。
9.如权利要求7所述的滤芯，其特征是所述第一塑料丝(6)的直径为0.5-1.5mm，所述第二塑料丝(7)的直径为0. 1-0. 5mm，所述塑料网层中的第一塑料丝(6)与第二塑料丝(7) 呈锐角交叉排列。
10.如权利要求6-9任一所述的滤芯，其特征是所述过滤层(3b)由4-6层过滤材料层叠而成，所述4-6层过滤材料按照过滤精度沿着水流方向由低到高的顺序依次排列。
全文摘要
本发明公开了一种高通量的折叠滤芯包括过滤介质层(3)，中心管(2)、外壳(1)和上、下端盖(10，11)，过滤介质层(3)折叠成弧形折叠褶后围绕在中心管(2)上，整体呈圆筒状，外壳(1)套设在圆筒状过滤介质的外侧，其中，过滤介质层包括过滤层(3b)和位于过滤层两侧的塑料网层(8)，所述过滤层由至少2层的过滤材料(3d)组成，中心管(2)和外壳(1)的上、下端固定连接上、下端盖。本发明的高通量折叠滤芯的流道宽阔、流体阻力相对较小，滤芯进水和出水端水流分布更均匀，比普通W型直线折叠褶设计滤膜的装填密度提高30％以上，过滤面积和总纳污容量高，滤芯的使用寿命长。
文档编号B01D29/21GK102188848SQ20101022389
公开日2011年9月21日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年3月11日
发明者李光辉, 陆方 申请人:浙江瑞普环境技术有限公司