反渗透膜元件、反渗透膜元件的制备方法和滤芯与流程

本发明涉及反渗透净水技术领域，特别涉及一种反渗透膜元件、反渗透膜元件的制备方法和滤芯。

背景技术：

反渗透膜元件又称卷式反渗透膜元件，是水处理技术中的常用元件，它一般包括一根带有多个孔的中心管以及卷在中心管上的交替层叠的多层反渗选膜和导流网。中心管与壳体两端通过连接器连接。在使用时，原水从壳体一端进入壳体，在压力的作用下一部分经过反渗透膜的作用形成浓度较低的水，进入中心管之后从中心管一端或两端流出，这部分水可称作产水或纯水；另一部分从壳体另一端流出，可称作废水、浓水。

现有技术中的这种反渗透膜元件，原水经处理之后，很大一部分作为废水排出，只有一小部分成为纯水，特别是大通量的反渗透膜元件，纯水量在原水量中占的比例相对更小，原水回收率低，造成了原水的浪费。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种反渗透膜元件，旨在提高原水回收率，达到节约原水的效果。

为实现上述目的，本发明提出的反渗透膜元件，包括：中心管组、多页反渗透膜片组和两个密封胶层，所述中心管组包括纯水管以及多个相互间隔设置的废水管，多个所述废水管环绕所述纯水管排布；每一个所述反渗透膜片组均具有位于所述中心管组内部的第一部分和位于所述中心管组外部的第二部分，每一所述废水管和所述纯水管被一个所述反渗透膜片组的第一部分隔开；多个所述反渗透膜片组的第二部分形成围绕在所述中心管组的周围的多层薄膜组件；两个所述密封胶层分别设置于所述多页反渗透膜片组在所述中心管组长度方向的两端，并与所述多页反渗透膜片组相粘合。

优选地，所述密封胶层的厚度为1-2mm。

优选地，所述密封胶层由AB胶涂覆形成。

优选地，所述反渗透膜元件还包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和第二端盖分别套设于所述中心管组和所述多页反渗透膜片组的两端，并分别与对应的所述密封胶层粘合固定；其中，所述第一端盖设有废水排出口和纯水排出口；或者，所述第一端盖设有废水排出口，所述第二端盖设有纯水排出口；所述废水管连通所述废水排出口设置，所述纯水管连通所述纯水排出口设置。

优选地，所述废水排出口和所述纯水排出口均设置于所述第一端盖上。

优选地，所述第一端盖的内侧对应所述废水管的位置和数量凸设有多个连通所述废水排出口的第一伸入管，所述第一伸入管伸入至对应的所述废水管中，并连通所述废水排出口和对应的所述废水管；所述第一端盖的内侧对应所述纯水管的位置凸设有连通所述纯水排出口的第二伸入管，所述第二伸入管伸入至所述纯水管中，并连通所述纯水排出口和所述纯水管。

优选地，所述第二端盖的内侧对应所述废水管的位置和数量凸设有多个第一定位凸起，所述第一定位凸起伸入至对应的所述废水管中设置；所述第二端盖的内侧对应所述纯水管的位置凸设有第二定位凸起，所述第二定位凸起伸入至所述纯水管中设置。

优选地，所述第一端盖或/和所述第二端盖的所述密封胶层粘合的端面上凸设有加强结构。

优选地，所述加强结构包括沿周向设置的环形加强筋和沿径向设置的条形加强筋。

优选地，每一个所述反渗透膜片组包括反渗透膜片、进水导流网以及纯水导流网；每一个所述反渗透膜片组的反渗透膜片正面向内对折设置，多个所述反渗透膜片组的第二部分叠合并共同沿周向缠绕所述中心管组；同一所述反渗透膜片正面夹层之间形成进水流道；相邻两个所述反渗透膜片的反面夹层之间形成产水流道；所述进水导流网和所述废水管位于进水流道中，所述纯水导流网位于产水流道中。

本发明还提出一种反渗透膜元件的制备方法，包括：步骤S1，将多个所述反渗透膜片组的第一部分伸入所述中心管组内，使得每一所述废水管和所述纯水管被一个所述反渗透膜片组的第一部分隔开；

步骤S2，将多个所述反渗透膜片组的第二部分围绕在所述中心管组的周围，制得半成品组件；

步骤S3，在所述半成品组件的反渗透膜片组在所述中心管组长度方向的两端涂覆防水胶并烘干。

本发明还提出另一种反渗透膜元件的制备方法，包括：步骤S1，将多个所述反渗透膜片组的第一部分伸入所述中心管组内，使得每一所述废水管和所述纯水管被一个所述反渗透膜片组的第一部分隔开；

步骤S2，将多个所述反渗透膜片组的第二部分围绕在所述中心管组的周围，制得半成品组件；

步骤S3’，在所述第一端盖和所述第二端盖的内侧底壁涂覆防水胶，涂覆范围避开所述纯水排出口和所述废水排出口，将所述第一端盖和所述第二端盖分别盖设于所述半成品组件的两端并烘干。

本发明还提出一种滤芯，该滤芯包括壳体、水路转换器和反渗透膜元件；所述反渗透膜元件包括中心管组、多页反渗透膜片组和两个密封胶层，所述中心管组包括纯水管以及多个相互间隔设置的废水管，多个所述废水管环绕所述纯水管排布；每一个所述反渗透膜片组均具有位于所述中心管组内部的第一部分和位于所述中心管组外部的第二部分，每一所述废水管和所述纯水管被一个所述反渗透膜片组的第一部分隔开；多个所述反渗透膜片组的第二部分形成围绕在所述中心管组的周围的多层薄膜组件；两个所述密封胶层分别设置于所述多页反渗透膜片组在所述中心管组长度方向的两端，并与所述多页反渗透膜片组相粘合；所述反渗透膜元件容置于所述壳体内；所述水路转换器设有两条独立的水路，其中一条所述水路与多个所述废水管相连通，另一条所述水路与所述纯水管相连通。

本发明技术方案的反渗透膜元件的中心管组包括纯水管和多个环绕纯水管的废水管；反渗透膜元件的每一废水管对应一页反渗透膜片组，从而可以实现多膜页卷取，可以增加流道数量，有利于提高原水通量，并解决反渗透膜片过长渗透压力不足导致部分反渗透膜片并未达到过滤目的的问题；通过两个所述密封胶层分别密封反渗透膜片组的两端，防止水从反渗透膜片组的两端流出或流入，可以形成多页反渗透膜片组外侧边侧流进水，中间废水管排出废水的原水水路；本发明的反渗透膜元件使用时，原水通过侧流进水，流道变窄，进水面积减小，还可以在反渗透膜片组中采用低厚度的进水导流网，继续减少进水面积，而流程也大大增长，因此可以增加原水与反渗透膜片接触的时间，提高原水回收率；同时，因为减小了原水进水面积，可以加大反反渗透膜片组的渗透膜片表面水流速度，因而能够减小反渗透膜片表面浓差极化，降低该反渗透膜元件的污染速度，有利于提高原水回收率，从而改善原水的浪费问题，达到节约原水的效果。

附图说明

图1为本发明反渗透膜元件一实施例的结构示意图；

图2为图1所示反渗透膜元件沿A-A’的剖视图；

图3为图1所示反渗透膜元件的中心管组的结构示意图；

图4为本发明反渗透膜元件另一实施例的结构示意图；

图5为图4所示反渗透膜元件沿B-B’的剖视图；

图6为图5中C处的局部放大图；

图7为图5中D处的局部放大图；

图8为图4所示反渗透膜元件的第一端盖的结构示意图；

图9为本发明反渗透膜元件的制备方法一实施例的流程图；

图10为本发明反渗透膜元件的制备方法另一实施例的流程图；

图11为本发明滤芯一实施例的分解结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种反渗透膜元件。

请参阅图1至图3，在本发明实施例中，该反渗透膜元件700包括中心管组100、多页反渗透膜片组200和两个密封胶层300，所述中心管组100包括纯水管110以及多个相互间隔设置的废水管120，多个所述废水管120环绕所述纯水管110排布；每一个所述反渗透膜片组200均具有位于所述中心管组100内部的第一部分和位于所述中心管组100外部的第二部分，每一所述废水管120和所述纯水管110被一个所述反渗透膜片组200的第一部分隔开；多个所述反渗透膜片组200的第二部分形成围绕在所述中心管组100的周围的多层薄膜组件；两个所述密封胶层300分别设置于所述多页反渗透膜片组200在所述中心管组100长度方向的两端，并与所述多页反渗透膜片组200相粘合。

本发明技术方案的反渗透膜元件700的中心管组100包括纯水管110和多个环绕纯水管110的废水管120；反渗透膜元件700的每一废水管120对应一页反渗透膜片组200，从而可以实现多膜页卷取，可以增加流道数量，有利于提高原水通量，并解决反渗透膜片过长渗透压力不足导致部分反渗透膜片并未达到过滤目的的问题；通过两个所述密封胶层300分别密封反渗透膜片组200的两端(需要注意的是，密封胶层300不能封堵纯水管110或废水管120的内部管口)，防止水从反渗透膜片组200的两端流出或流入，可以形成多页反渗透膜片组200外侧边侧流进水，中间废水管120排出废水的原水水路；本发明的反渗透膜元件700使用时，原水通过侧流进水，流道变窄，进水面积减小，还可以在反渗透膜片组200中采用低厚度的进水导流网，继续减少进水面积，而流程也大大增长，因此可以增加原水与反渗透膜片接触的时间，提高原水回收率；同时，因为减小了原水进水面积，可以加大反反渗透膜片组200的渗透膜片表面水流速度(在进水通量一定时，进水通量Q与水流速度V之间的关系是V＝Q/S；其中，S为进水面积，具体的，S＝Ld；L为进水端膜片长度，d为截面厚度，侧流主要是减小了L，另外用小的进水导流网自然减小了厚度d)，因而能够减小反渗透膜片表面浓差极化，降低该反渗透膜元件700的污染速度，有利于提高原水回收率，从而改善原水的浪费问题，达到节约原水的效果。

其中，请参阅图3，该中心管组100中，所述纯水管110的周壁上开设有连通所述纯水管110的内部通道的纯水入水孔(未图示)；每一所述废水管120的周壁上开设有连通所述废水管120的内部通道的废水入水孔121。纯水和废水分别通过纯水入水孔和废水入水孔121进入相应的通道中。其中，废水管120的具体数量决定了反渗透膜片组200的页数，也决定了纯水管110的尺寸，具体的，一页反渗透膜片组200对应一个废水管120设置，废水管120越多则反渗透膜片组200的页数越多，对应的反渗透膜元件700的通量也越大，而纯水管110的尺寸也相应越大。废水管120的具体数量、形状以及对应纯水管110的形状可以参照本发明的具体实施例，并根据实际情况设置。

每一个所述反渗透膜片组200包括反渗透膜片(未图示)、进水导流网(未图示)以及纯水导流网(未图示)；进水导流网和纯水导流网可以分别设置在所述反渗透膜片的正反两面，原水在反渗透膜片的正面流动，并在渗透压力的作用下，从反渗透膜片的正面向反渗透膜片的反面渗透纯水，纯水产生在反渗透膜片的反面并在纯水导流网的导流作用下向纯水管110流动。其中，反渗透膜片可以通过对折使得正面与正面邻接，反面与反面邻接，避免不必要的接触，从而防止纯水被污染；实际操作时，反渗透膜片的对折时可以是正面向内对折也可以是反面向内对折，根据实际情况进行合理选取即可。在本实施例中，每一个所述反渗透膜片组200的反渗透膜片正面向内对折设置，多个所述反渗透膜片组200的第二部分叠合并共同沿周向缠绕所述中心管组100；同一所述反渗透膜片正面夹层之间形成进水流道；相邻两个所述反渗透膜片的反面夹层之间形成产水流道；所述进水导流网和所述废水管120位于进水流道中，所述纯水导流网位于产水流道中。此时，进水流道与产水流道之间相互独立，并彻底隔离，能够有效的保证每一个所述反渗透膜片组200的进水导流网不与所述纯水管110和其他的所述反渗透膜片组200的反渗透膜片的反面接触；每一个所述反渗透膜片组200的纯水导流网不与所述废水管120和其他的所述反渗透膜片组200的反渗透膜片的正面接触；原水只在进水流道中流动最后由废水管120排出，纯水只在产水流道中流动最后由纯水管110排出，从而避免纯水污染，保证净化效果。为了能够顺利的将纯水导出，在本实施例中，可以设置所述产水流道除靠近所述纯水管110的侧边以外的其他侧边均闭合密封，以使得所述产水流道仅具有朝向所述纯水管110的纯水出口；此时产水流道形成一个三侧密封一侧开口的膜袋，膜袋口对着纯水管110，限定膜袋内的纯水只能朝纯水管110流动；原水在反渗透膜片的作用后产生纯水，纯水形成在膜袋内并流动到袋口进入纯水管110中。实际操作时，可以通过卷膜操作时进行实现密封，同时两端的密封位置还可以利用两个密封胶层300进行第二次密封，进而实现更好的密封效果。

密封胶层300的主要作用就是对膜袋两端进行二次密封，避免水从反渗透膜元件700的长度方向两端进入反渗透膜片组200，为此，所述密封胶层300的厚度不能太薄，在本实施例中，优选所述密封胶层300的厚度为1-2mm，此时能够达到较好的密封效果，又不会造成不必要的浪费。密封胶层300由防水胶涂覆形成，防水胶可以是反渗透膜元件700制备中常用的AB胶；其中AB胶的起到粘合密封的主要成分包括环氧树脂、丙烯酸改性环氧树脂或聚氨酯中的至少一种，其能够达到良好的粘合效果和防水效果。

为了对反渗透膜片组200和中心管组100进行更好的定位，请参阅图4和图5，在本发明另一实施例中，所述反渗透膜元件700’还包括第一端盖400和第二端盖500，所述第一端盖400和第二端盖500分别套设于所述中心管组100和所述多页反渗透膜片组200的两端，并分别与对应的所述密封胶层300粘合固定；其中，所述第一端盖400设有废水排出口和纯水排出口；或者，所述第一端盖400设有废水排出口，所述第二端盖500设有纯水排出口；所述废水管120连通所述废水排出口设置，所述纯水管110连通所述纯水排出口设置。通过第一端盖400和第二端盖500分别夹紧中心管组100和反渗透膜片组200的两端以进行定位，同时在第一端盖400/第二端盖500上设置纯水排出口和废水排出口，形成与中心管组100对应管路连通的流道，方便水流的收集和排出。所述废水排出口和所述纯水排出口的设置位置可以根据需要设置在第一端盖400或第二端盖500上，在本实施例中，为了便于水路的设置。请进一步参阅图5至图7，在本实施例中，为了简化水路，第二端盖500并没有设置出水口，所述废水排出口和所述纯水排出口均设置于所述第一端盖400上，第二端盖500与中心管组100密封配合时，纯水内的纯水和废水管120中废水不会朝第二端盖500流动以排出，但是当第二端盖500与中心管之间的密封效果不佳时，纯水和废水还是有可能向第二端盖500流动以排出到滤芯的壳体中，从而影响净化效率；为了避免这种情况，在本实施例中，所述纯水管110的远离所述第一端盖400的一端管口被封堵，以使得纯水向所述第一端盖400的纯水排出口流动；所述废水管120的远离所述第一端盖400的一端管口被封堵，以使得废水向所述第一端盖400流动。此时，纯水流动方向一定，能够可靠的收集纯水，封堵后，废水流动方向一定，能够可靠的收集废水。在实际使用时，反渗透膜元件700’一般是竖直放置的，此时，对应的所述纯水管110和多个所述废水管120也沿竖直方向摆放，第一端盖400在上方，第二端盖500在下方，设置所述纯水管110的下端口被封堵，多个所述废水管120的下端口均被封堵，从上端收集纯水和废水，水流均匀，且便于管路的设计。

请参阅图5和图6，为了实现废水管120与废水出水口的对接，所述第一端盖400的内侧对应所述废水管120的位置和数量凸设有多个连通所述废水排出口的第一伸入管410，所述第一伸入管410伸入对应所述废水管120中以连通所述废水排出口和所述废水管120；具体的，第一伸入管410的一端伸入废水管120中与废水管120连通，第一伸入管410的另一端连通废水排出口，可靠的实现了水路的连通，同时第一伸入管410还具有定位功能，能够辅助第一端盖400与中心管组100的对准，提高反渗透膜元件700’的结构紧凑性和可靠性。为了实现纯水管110与纯水排出口的对接，所述第一端盖400的内侧对应所述纯水管110的位置凸设有连通所述纯水排出口的第二伸入管420，所述第二伸入管420伸入所述纯水管110中以连通所述纯水排出口和所述纯水管110。第二伸入管420的作用和效果可以类比第一伸入管410，在此不再赘述。

为了方便第二端盖500安装；请参阅图5和图7，在本实施例中，所述第二端盖500的内侧对应所述废水管120的位置和数量凸设有多个第一定位凸起510，所述第一定位凸起510伸入对应所述废水管120中；所述第二端盖500的内侧对应所述纯水管110的位置凸设有第二定位凸起520，所述第二定位凸起520伸入所述纯水管110中。通过第一定位凸起510与废水管120配合、第二定位凸起520与纯水管110配合，能够简化第二端盖500的对准操作，同时中心管组100与第二端盖500通过第一定位凸起510和第二定位凸起520连接，可以进一步提高整个反渗透膜元件700’的结构紧凑性和可靠性。

为了第一端盖400或/和第二端盖500与对应的密封胶层300粘合更紧密，请参阅图8，在本实施例中，所述第一端盖400或/和所述第二端盖500的所述密封胶层300粘合的端面上凸设有加强结构430。加强结构430一方面加强第一端盖400或/和第二端盖500的强度，另一方面，增加第一端盖400或/和第二端盖500与对应的密封胶层300的接触面积，同时伸入密封胶层300中，从而提高粘合紧密性，防止第一端盖400或/和第二端盖500与对应的密封胶层300脱离。在本实施例中，以第一端盖400为例，该加强结构430包括沿所述第一端盖400周向设置的环形加强筋431和沿第一端盖400径向设置的条形加强筋432。环形加强筋431的数量可以是多个，多个环形加强筋431呈同心环状排布，条形加强筋432的数量也可以是多个，多个条形加强筋432呈放射状排布，在径向和周向上对第一端盖400进行补强，同时增加第一端盖400与对应的密封胶层300的粘合可靠性。

请参阅图9，并结合图1至图3进行理解，本发明还提出一种反渗透膜元件700的制备方法，制备本发明的反渗透膜元件700，该方法包括：

步骤S1，将多个所述反渗透膜片组200的第一部分伸入所述中心管组100内，使得每一所述废水管120和所述纯水管110被一个所述反渗透膜片组200的第一部分隔开。通过将每一页反渗透膜片组200的第一部分伸入到所述中心管组100内的纯水管110与废水管120之间，利用反渗透膜片的正反两面进行流道的区分，产生纯水的反渗透膜片的反面与纯水管110相邻接，而产生废水的反渗透膜片的正面与废水管120相连接，实现纯水与原水的隔离。在本步骤中，一般会经过一次打胶形成膜袋，通过设置密封胶层300的二次密封，使得本次打胶的精确性要求减小，可以允许此次打胶的胶线外扩，从而大幅提升有效膜面积。

步骤S2，将多个所述反渗透膜片组200的第二部分围绕在所述中心管组100的周围，制得半成品组件。将多页所述反渗透膜片组200的第二部分以中心管组100为中心，通过缠绕、来回弯折等方式围绕在中心管组100的周围，自中心管组100周围形成多条流道，为原水和纯水的流动提供流道；当然围绕排布时，需要注意相应的进水流道和产水流道的隔离。

步骤S3，在所述半成品组件的反渗透膜片组200在所述中心管组100长度方向的两端涂覆防水胶并烘干。与传统的制备方法相比，本方法中，最大的特点就是在步骤S2的卷膜操作完成后，需要在反渗透膜片组200的再次涂覆防水胶，以形成密封胶层300，对流道进行限制，实现膜袋的二次密封。

对于设置了端盖的反渗透膜元件700’而言，可以在步骤S3之后，将第一端盖400和第二端盖500盖设到对应位置，制得对应反渗透膜元件700’；请参阅图10，并结合图4至图8进行理解，在另一实施例中也可以，在步骤S2之后，进行如下操作：步骤S3’，在所述第一端盖400和所述第二端盖500的内侧底壁涂覆防水胶，涂覆范围避开所述纯水排出口和所述废水排出口，将所述第一端盖400和所述第二端盖500分别盖设于所述半成品组件的两端并烘干；制得相应的反渗透膜元件700’。由于，对于有端盖的反渗透膜元件700’而言，利用步骤S3’的操作涂覆防水胶时，涂覆范围比较容易确定，防水胶与第一端盖400和第二端盖500的粘合比较紧密；因此，在本实施例中，优选在步骤S2之后，按照步骤S3’操作，制得反渗透膜元件700’。

请参阅图11，本发明还提出一种滤芯，该滤芯包括壳体800、水路转换器900和反渗透膜元件700’(本实施例中的反渗透膜元件700’具有第一端盖400和第二端盖500的膜元件)，该反渗透膜元件700’的具体结构参照上述实施例，由于本滤芯采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，壳体800包括本体810和盖设于本体810上的盖体820，所述反渗透膜元件700容置于所述壳体800内；所述水路转换器900设有两条独立的水路，其中一条所述水路与多个所述废水管120相连通，另一条所述水路与所述纯水管110相连通。

应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。