一种卷式膜元件及其卷制方法与流程

本发明涉及卷式膜元件及其卷制方法，其广泛地应用于水的分离、过滤和净化装置中。

背景技术：

卷式膜元件是目前市场使用广泛的膜应用形式之一，具有填装密度大、安装操作简便、结构紧凑、单位体积内有效膜面积较大、制作工艺相对简单。现有的卷式膜元件是平板膜卷制而成，包括平板膜片、进水隔网、产水隔网、胶水和中心管等。卷式膜元件给水流动与传统的过滤流方向不同，给水是从膜元件端部引入，给水沿着膜表面平行的方向流动，被分离的产品水是垂直于膜表面，透过膜进入产水膜袋的，如此，形成一个垂直、横向相互交叉的流向。由于传统的卷式膜元件的膜片是平板形状的，所以进水通道和产水通道分别由进水隔网和产水隔网提供，这样增加了卷式膜元件的成本。同时，卷式膜元件的膜袋不能过长，因为产水均汇集在中心管中，距离中心管的远近影响产水压降，从而造成产水量不均，膜污染程度不同等问题。另外，膜袋变短，填充面积会降低。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了降低卷式膜的成本，提高卷式膜的填充面积。为此，本发明提出了一种卷式膜元件及其卷制方法，本发明的卷式膜元件省去了中心管、进水隔网和浓水隔网，达到了降低卷式膜成本的目的，并且，通过改变产水流道方式，增加了膜袋长度，提高了卷式膜的填充面积。

本发明的关键改进之处在于改变了膜袋形状，实现了膜袋自身可以提供进水流道和产水流道。本发明的卷式膜元件的具体结构如下：

本发明提供了一种卷式膜元件，其是由片状膜束卷制而成，其包括异形膜、平板膜、进水端盖和产水端盖，所述异形膜由凹凸面和背板构成，凹凸面包括上凸曲面和下凹平面，背板与下凹平面下侧固定连接，从而在背板与上凸曲面之间形成空腔，背板为无纺布，凹凸面为无纺布和膜层的复合结构，凹凸面的上侧为膜层，下侧为无纺布，平板膜由平板膜无纺布和平板膜膜层构成，异形膜与平板膜背靠背叠置在异形膜背板上与下凹平面对应处连接固定从而形成所述片状膜束，片状膜束两端分别为进水端和产水端，在产水端一侧接近端封胶处，在相邻的产水通道中间形成有浓水出口，所述片状膜束进水端一侧的产水通道密封，所述片状膜束卷制成型后进水端一侧设置进水端盖，产水端一侧设置产水端盖，且产水端一侧的进水通道密封。

所述凹凸面的膜层和平板膜的膜层的材料均为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯的一种或几种的共混。

所述背板与下凹平面下侧的连接以及所述异形膜与平板膜的连接是通过粘合剂、热熔或者超声实现粘结，粘结强度1～30MPa。

所述异形膜下凹平面的长度为2.0～5.0mm；所述异形膜上凸曲面的高度为0.3～1.8mm；所述异形膜重复结构单元长度2.5～6.5mm。

所述的浓水出口是通过在相邻的产水通道中间打孔或者进行梯形剪裁而成。

所述打孔的方式为机械冲孔，所述孔为圆形孔、圆弧矩形孔的一种或者两种形状的混合。

所述圆形孔的直径为1.0～4.0mm；所述圆弧矩形孔的宽度为1.0～4.0mm，长度为3.0～20.0mm。

所述剪裁方式是超声波剪裁或电脑激光剪裁。

本发明还提供了一种卷式膜元件的卷制方法，该方法包括如下步骤：

(1)异形膜的制备：异形膜由背板和凹凸面组成，背板为无纺布，凹凸面为无纺布和膜层的复合结构，背板与凹凸面下侧固定连接，凹凸面的上侧为膜层，下侧为无纺布，凹凸面包括下凹平面和上凸曲面，制备方式为平板复合膜经过异形模具热压定型或者无纺布经过异形模具热压定型后再涂覆膜层；

(2)片状膜束制备：使异形膜与平板膜背靠背叠置，在异形膜背板上与下凹平面对应处连接固定从而形成所述片状膜束，片状膜束两端分别为进水端和产水端；

(3)浓水出孔：在产水端一侧接近端封胶处，在相邻的产水通道中间形成浓水出口，构筑完整的浓水流道；

(4)膜束卷制：在进水端一侧，将片状膜束产水通道密封，然后将片状膜束卷制成圆柱体；

(5)切边端封：将圆柱体膜束两端切齐，将圆柱体膜束进水端塞进端盖固定，将圆柱体膜束产水端塞进产水端盖胶封裁切使产水流道露出，产水端一侧的进水通道密封。

所述热压温度为60～220℃，压力为0.05～1.0MPa。

附图说明

为了更容易理解本发明的技术方案和有益的技术效果，通过参照在附图中示出的本发明的具体实施方式来对本发明进行详细的描述。这些附图仅绘出了本发明的典型实施方式，并不构成对本发明的保护范围的限制，其中：

图1是根据本发明的卷式膜元件的一个实施方式的异形膜凹凸面局部示意图。

图2是根据本发明的卷式膜元件的一个实施方式的异形膜结构局部示意图。

图3是根据本发明的卷式膜元件的一个实施方式的卷式膜卷制之前的局部示意图。

图4是根据本发明的卷式膜元件的浓水出口的第一实施方式的示意图。

图5是图4中的卷式膜元件加装了进水端盖和产水端盖后的示意图。

图6是根据本发明的卷式膜元件的浓水出口的第二实施方式的示意图。

图7是图6中的卷式膜元件加装了进水端盖和产水端盖后的示意图。

图8是根据本发明的卷式膜元件的一个实施方式的进水侧局部剖视图。

图9是根据本发明的卷式膜元件的一个实施方式的产水侧局部剖视图。

在图1-9中标示出的附图标记中：

1：膜层；2：无纺布；3：上凸曲面；4：下凹平面；5：背板；6：平板膜无纺布；7：平板膜膜层；8：异形膜与平板膜粘结线；9：浓水出口；10：产水端盖；11：进水端盖；12：进水流道；13产水流道；A：产水端；B：进水端；C：封胶处。

具体实施方式

参照图1和图2，根据本发明的实施方式的卷式膜元件包括异形膜，该异形膜由凹凸面和背板5构成，凹凸面包括上凸曲面3和下凹平面4，在图1和图2中显示的上凸曲面为圆弧形，当然也可以采用其他形状的上凸曲面，比如椭圆形，但这并不脱离本发明的保护范围。在图2中，背板5与下凹平面4下侧是通过粘合剂、热熔或者超声实现粘结，粘结强度1～30MPa，从而在背板与上凸曲面3之间形成空腔，当然它们二者也可以采用其他固定方式进行连接，只要保证它们能够稳定连接即可。背板5为无纺布，凹凸面为无纺布2和膜层1的复合结构。凹凸面的上侧为膜层1，下侧为无纺布2，制备方式两种可选，一种是平板复合膜经过异形模具热压定型，另一种是无纺布经过异形模具热压定型后再涂覆膜层。所述膜层1的材料可以选用现有技术中普遍采用的膜材料，可以是聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯的一种或几种的共混。为了粘接牢固，所述热压温度选为60～220℃，压力为0.05～1.0MPa。所述异形膜下凹平面4的长度为2.0～5.0mm，以便于开浓水出口或者使浓水流道完整。所述异形膜上凸曲面3的高度为0.3～1.8mm，以保证产水流道具有足够的支撑力。所述异形膜重复结构单元长度2.5～6.5mm。

参照图3，根据本发明的实施方式的卷式膜元件还包括平板膜，该平板膜由平板膜无纺布6和平板膜膜层7构成，使异形膜与平板膜背靠背在异形膜背板5上与下凹平面4对应处粘结(也就是说，使平板膜片的带有平板膜无纺布6的一侧与所述异形膜的背板5上与下凹平面4对应的部分粘结)形成片状膜束，它们也是通过粘合剂、热熔或者超声实现粘结，粘结强度1～30MPa，从而形成产水通道，当然它们二者也可以采用其他固定方式进行连接，只要保证它们能够稳定连接即可。片状膜束两端分别为进水端B和产水端A(如图4和5所示)，在图3中示出了异形膜与平板膜粘结线8。

参照图4和图5，根据本发明的实施方式的卷式膜元件还包括浓水出口9。在产水端A一侧，接近端封胶处C，在相邻的产水通道中间打孔或者进行梯形剪裁以形成浓水出口9，从而构筑完整的浓水流道。所述打孔方式采用机械冲孔，所述剪裁方式可以是超声波剪裁，也可以是电脑激光剪裁，所述孔形状可以是圆形、圆弧矩形的一种或者两种形状的混合。所述圆形孔的直径为1.0～4.0mm；所述圆弧矩形孔的宽度为1.0～4.0mm，长度为3.0～20.0mm。当然，可以采用现有技术中已知的其他打孔和裁剪方式，浓水出口9的大小和形状也可以根据实际设计需要进行合理选择，只要能够保证形成完整的浓水流道即可。

如图6和7所示，根据本发明的实施方式的卷式膜元件还包括进水端盖11和产水端盖10。在进水端B一侧，将片状膜束一端产水通道用胶密封(如图8所示)，留出进水流道12，然后片状膜束卷制成圆柱体。采用旋转锯刀将圆柱体膜束两端切齐，将圆柱体膜束进水端B塞进进水端盖11固定，将圆柱体膜束产水端A塞进产水端盖10胶封裁切使产水流道13露出(如图9所示)，进水通道由胶密封，即完成了卷式膜元件的制作。

本发明的卷式膜元件改变了膜袋形状，实现了膜袋自身可以提供进水流道和产水流道，省去了中心管、进水隔网和浓水隔网，达到了降低卷式膜成本的目的。同时通过改变产水流道方式，增加了膜袋长度，提高了卷式膜的填充面积。

本发明可以以其他具体的形式进行体现，但这并不会脱离本发明的保护范围，本发明的保护范围仅由所附的权利要求限定。