中空纤维纳滤膜组件的制作方法

本发明属于膜组件技术领域，具体涉及一种中空纤维纳滤膜组件。

背景技术：

膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域众多行业。与传统的分离技术相比具有节能、高效、高品质等优点。

但由于实际使用过程中浓差极化问题的存在，严重影响膜系统的分离精度和分离速率，为降低浓差极化的影响一般采用增大液体流速、间歇运行、非稳态供液或多段串联等技术手段实现。

然而现有降低浓差极化技术存在以下缺点：单纯增大供液速度会显著增大能耗，间歇运行则显著降低运行效率，而非稳态供液或多段串联需要更为复杂的装置和系统设计，且不能从根本上解决浓差极化导致的问题。以上技术均提高了运行系统经济成本，由此可见上述技术仍有诸多缺失和不足，实非优良的设计，而亟待加以改良。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种新型中空纤维纳滤膜组件。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案为：

一种中空纤维纳滤膜组件，包括膜壳、设置在气液通道中的用以过滤的膜丝单元、用以分隔气液通道的导流板以及设置在所述的膜壳两端的树脂浇筑形成的固定层；所述的膜丝单元以及导流板均设置与所述的膜壳内部；所述的导流板上设有供气液通过的导流孔；所述膜壳的上下两侧分别设有气液进口以及气液排放口；左右两端设有气液产出口。

所述的导流板数目为奇数时，所述的气液进口以及气液排放口设置在所述的膜壳两端的同一端；所述的导流板数目为偶数时，所述的气液进口以及气液排放口分别设置在所述的膜壳两端。

相邻两块所述的导流板上的导流孔的位置处于相向远离的两端。

当膜丝单元的通量f≥100l/(m²*h)时可以不设置导流板，当100≥f≥10l/(m²*h)时导流板数设定在1-4之间，当f≤10l/(m²*h)时导流板数≥5。

当膜丝单元断裂强力≤300cn时，导流孔到所述的固定层的距离≥6cm；断裂强力在300-600cn时，导流孔到所述的固定层的距离为3-6cm；断裂强力≥600cn时，导流孔到所述的固定层的距离≤3cm。

所述的导流板平行等间距均匀设置或者平行非等间距排列。

所述的导流板为纵横交叉设置；纵横交叉设置下形成的各个流道区域为依次串联，或者为串联与并联组合。

所述的导流板为平面或曲面结构。

所述的导流板表面可以是光滑的，也可以设置凸起或凹槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的方法通过导流板在膜壳内部分隔成多个气液通道，在不改变系统供液速率的前提下，缩小流体的截面积，进而使得过滤膜元件表面的流体流速增加，极大程度的降低膜表面与液体界面处的介质浓度，进而显著境地降低浓差极化对膜分离过程的影响，提升膜分离效率和降低系统运行成本。同时，当待过滤介质为非气态物质时，在组件初始运行时需排空组件内的气体，导流板和导流孔的设置均能够保证多余气体的有效排除。

使用导流板将膜壳截面分隔成若干的相对独立的区域：所述的导流板数目为大于1的奇数，即当分各区域的数目为m(m为大于1的偶数)时，气液进口以及气液排放口在膜壳两端的同一侧；所述的导流板数目为大于1的偶数，即当分各区域的数目为h(h为大于1的奇数)时，气液进口以及气液排放口在膜壳两端的相对侧。该设置可以保证充分利用过滤元件的有效面积和增大过滤元件的表面的流体流速，促进层流扰动转变为湍流，加强了溶质扩散的推动力和传质效应，使原液传质能力大大加强，降低浓差极化效应。提高膜分离的效率，提高分离膜体积透过通量，防止污染物的沉积，避免现有技术方案的缺陷。

附图说明

图1是本发明中导流板相互平行且个数n＝1时的导流型滤膜组件的剖面示意图。

图2是本发明中导流板相互平行且个数n＝2时的导流型滤膜组件的剖面示意图。

图3是本发明中导流板相互平行且个数n＝3时的导流型滤膜组件的剖面示意图。

图4是本发明中导流板相互平行且个数n＝4时的导流型滤膜组件的剖面示意图。

图5是本发明中导流板非平行状态下且个数n＝2时的导流型滤膜组件的剖面示意图。

图6是本发明中导流板非平行状态下且个数n＝3时的导流型滤膜组件的剖面示意图。

图7是本发明中导流板非平行状态下且个数n＝3时的另一种状态下的导流型滤膜组件的剖面示意图。

图8是本发明中导流板非平行状态下且个数n＝4时的导流型滤膜组件的剖面示意图。

图9是本发明中导流板相互平行且个数n＝2时,导流板分别为平面和曲面结构的导流型滤膜组件的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，通过以下实施例，并结合附图，对本发明进行进一步的详细说明。应当注意，此处的具体实施例仅用以理解本发明，并不限定于本发明。

图1-9示出一种中空纤维纳滤膜组件，包括膜壳以及设置在膜壳内的膜丝单元和导流板；所述的中空纤维纳滤膜组件包括设置在气液通道中的用以过滤的膜丝单元7、用以分隔气液通道的导流板4以及设置在所述的膜壳两端的树脂浇筑的用以固定所述的膜丝单元和所述的导流板的固定层6；所述的导流板上设有供气液通过的导流孔5；所述的膜壳的上下两端分别设有气液进口2以及气液排放口1；左右两端设有气液产出口3。所述的导流板数目为奇数时，所述的气液进口2以及气液排放口1设置在所述的膜壳两端的同一端，如图1、3示出；所述的导流板数目为偶数时，所述的气液进口2以及气液排放口1设置在所述的膜壳上下两端；如图2示出。相邻两块所述的导流板上的导流孔的位置处于相向远离的两端使水流或者气流能够达到尽量大的流动空间，从而达到更好的过滤效果。如图1-4所述的导流板平行等间距均匀设置或者平行非等间距排列。如图5-8所述的导流板也可以为纵横交叉设置，其中⊙为流向垂直向外，为流向垂直向内。图9示出导流板相互平行且个数n＝2时,导流板分别为平面和曲面结构的导流型滤膜组件的剖面示意图。所述的导流板可以为平面或曲面结构。所述的导流板表面可以是光滑的，也可以设置凸起或凹槽。

根据实验结果测定，当膜丝单元的通量f≥100l/(m²*h)时可以不设置导流板，当100≥f≥10l/(m²*h)时导流板数设定在1-4之间，当f≤10l/(m²*h)时导流板数≥5。当膜丝单元断裂强力≤300cn时，导流孔到所述的固定层的距离≥6cm；断裂强力在300-600cn时，导流孔到所述的固定层的距离为3-6cm；断裂强力≥600cn时，导流孔到所述的固定层的距离≤3cm。

结合空间利用率、产品成本、制作难度、以及过滤效果等多重因素的影响，本发明以所述的导流板为平行等间距均匀设置的2块为最佳实施例进行叙述。

参见图2所示结构形式，在操作压力0.5mpa，常温25℃下浓度为2.0g/l的mgso4水溶液经组件进口进入，沿导流板导流方向流经组件内膜丝单元表面，然后滤出液经气液产出口流出，浓液经气液排放口流出组件。

通过测试单位过滤元件面积m，单位时间t内的产水量q，得到膜组件产水通量f(f＝q/(t*m))，通过用电导率仪测定过滤前后的电导率，计算纳滤膜的截留率r。组件检测结果如表1所示。

表1

其中，对照组为不设置导流板的实验结果，优化组为平行设置2块导流板时的实验结果。从组件测试结果可知本发明有着良好的截留率、产水通量和组件回收率。将本发明应用到纳滤膜或反渗透系统中可以显著地提高系统运行效率，降低运行成本，具有广阔的应用前景。

以上所述仅是本发明的实施方式之一，应当至出对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和优化，这些改进和优化也应视为本发明的保护范围之内。