液体精密过滤装置的制作方法

本发明涉及液体过滤技术领域，特别指一种用于食用、工业液体过滤、处理工业生产或者生活中产生的废水和废液的液体精密过滤装置。

背景技术：

目前工业和生活废水中所含有害物质主要包括颗粒物和有机物，其中颗粒物除较大的固体及生物絮凝颗粒物外，病细菌、病毒、微生物等亦可归为颗粒物类，它们的直径一般在微米级别或以上。

同样，酒、饮料等食用饮品、化工乳液及涂料的颗粒物分离也是工业生产中极为关注的问题。

传统的颗粒物分离滤芯多用无纺布、活性炭、烧结陶瓷等深层过滤材料。由于受材料本身多层结构的性质限制，深层过滤材料往往存在孔径大小不均，难以获得准确的过滤精度；过滤时需要在外力的作用下，靠材料层层阻隔对颗粒物进行拦截，过滤阻力大，过滤效率低，能耗大，滤芯更换频繁；另外，由于材料迷宫状的多孔性，具有较强的吸水能力，材料常常处于潮湿状态下，极易滋生细菌、寄生虫等有害物质。因此，该类材料的二次污染极为严重。

怎样延长滤芯的使用寿命，提高过滤精度及效率，最大化的减少滤芯的二次污染，进而降低过滤设备及使用成本，保证用户的健康和安全，是我们潜心研究的课题。

核孔膜是一种孔密度高、孔径均一、孔型可控、孔体分布均匀的高精度单层精密过滤材料，孔密度可达10⁴～10¹²/cm²，孔径大小在10纳米～50微米可任意控制。如果以颗粒物的粒径来界定液体中有害物质大小，细菌的粒径一般在7～8微米、病毒的粒径一般在0.3～0.4微米，基本属于最小粒径类。因此有效设置核孔膜滤材的孔径大小，就能将细菌、病毒及其它颗粒物完全过滤干净。如果结合活性炭、生物酶等高吸附材料对有机物、重金属离子、异味的高吸附能力，就能有效解决酒、饮料等食用饮品，化工乳液及涂料的颗粒物分离问题；同样，对于生活饮用水及工业废水的前置处理将达到良好的效果。

核孔膜虽然在液体精密过滤中具有诸多其它深层过滤材料无法取代的优点，但是，其较小的机械强度和较差的纳污能力将制约其在某些高强度应用领域地有效使用。如果将核孔膜与具有较好机械强度和纳污能力的无纺布材料进行有效复合，将会使其在液体及空气过滤领域发挥重要的作用。

对于死端过滤，在压力差的推动下，液体和小于过滤膜孔径的颗粒穿过微孔，大于过滤膜孔径的颗粒即被截留在过滤膜表面，堆积在膜面上，这种情况下，如果仅用增加机械强度的核孔膜过滤层进行过滤，微孔容易被截留物堵塞而影响过滤膜的寿命，因此，需要寻求一种最大限度减少膜面截留物滞留的“错流”过滤技术和设备，从而延长核孔膜的使用寿命，降低使用成本，是我们潜心研究的课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液体精密过滤装置，其过滤效果精细且易清洗，使截留物在核孔膜表面的滞留量达到了最少，缓解了过滤孔的堵塞，大大地延长了滤芯的使用寿命，降低了使用成本，提高了过滤效率，使过滤设备体积大大减小，工艺更为简单。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案为：一种液体精密过滤装置，其中包括滤筒装置，所述滤筒装置上连接有进液管、出液管和排废管，所述滤筒装置通过进液管与过滤原液连通，所述进液管上安装有循环泵，所述出液管上安装有真空泵，过滤后的滤液通过真空泵被抽出，所述排废管与过滤原液连通。

优选地，所述滤筒装置包括盛液筒和至少一个滤芯结构，所述滤芯结构设置于盛液筒内腔，所述盛液筒上设有所述进液管和排污管，所述滤芯结构上设置有出液管，所述出液管穿出盛液筒。

优选地，所述滤筒装置上安装有超声波或气爆清洗装置。。

优选地，所述滤芯结构包括上下贯通的筒状滤芯骨架，所述滤芯骨架的两端分别连接有盖体，其中一个所述盖体上连接有所述出液管，所述滤芯骨架外表面安装有与滤芯骨架外表面轮廓形状对应的侧面滤片。

优选地，所述滤芯骨架为表面沿周向具有多个第一通孔或镂空结构的柱形筒。

优选地，所述侧面滤片包括一个与滤芯骨架外表面轮廓形状对应的柱形滤膜骨架或一个以滤芯骨架周长及高度为边长的长方形，或多个以所述滤芯骨架周长均分的大小、形状相同的长方形，将其平放或弯曲形成的与所述滤芯骨架外表面轮廓形状对应的滤膜骨架，所述滤膜骨架上沿周向设置有多个第二通孔或镂空结构，所述滤膜骨架表面连接有与滤膜骨架外表面轮廓形状对应的核孔膜或核孔膜与无纺布、织造布至少一种的复合材料。

优选地，所述侧面滤片还包括活性炭过滤层，所述活性炭过滤层为侧面滤片的最内层，且紧贴滤芯骨架的表面。

优选地，所述核孔膜为单锥核孔膜或圆柱核孔膜或双锥核孔膜，所述核孔膜上的微孔孔径为0.2微米～2.0微米，所述微孔密度为1×10⁶/厘米²～5×10⁸/厘米²，或微孔孔径为2.2微米～4.0微米，所述微孔密度为1×10⁶/厘米²～6×10⁶/厘米²，或微孔孔径为4.2微米～7.0微米，所述微孔密度为2×10⁵/厘米²～6×10⁶/厘米²，或微孔孔径为7.0微米～15.0微米，所述微孔密度为5×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²，或微孔孔径为15.0微米～50.0微米，所述微孔密度为3×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²，所述无纺布的微孔孔径为10～200微米。

优选地，当所述滤芯结构设置为一个时，所述滤芯结构通过减速机与电机的输出轴连接，所述滤芯结构通过电机输出轴转动实现转动；当所述滤芯结构设置为多个时，各所述滤芯结构外表面分别安装有齿轮，其中一个所述滤芯结构上的齿轮通过传送带与减速机连接，所述减速机与电机连接，当该滤芯结构在电机带动下转动时带动其它所述滤芯结构转动。

优选地，所述排废管上设置有截止阀和压力表。

采用上述方案后，本发明液体精密过滤装置具有以下有益效果：

1、本发明的滤芯结构材料孔密度高、孔径均一、孔型可控、孔体分布均匀，有效地保证了滤芯结构高达99.99％以上的过滤精度；材料为单层过滤材料，高达每小时每平方米15吨以上的过滤效率，避免了传统材料需要多层阻隔，阻力较大、过滤效率低、能耗大的缺点；材料本身为疏水材料，避免了滤芯的二次污染；

2、本发明采用的核孔膜滤芯结构可与其它滤芯材质有效复合，既保留了传统材质的过滤特点，又能发挥核孔膜的精细过滤效果，多种材料的复合也提高了过滤层的机械性能，该复合材料滤芯结构的使用寿命是原有滤芯使用寿命的3～5倍；

3、采取滤芯旋转式错流过滤的方式，过滤原液流经滤芯结构表面时产生的剪切力把滤芯结构表面上滞留的颗粒带走，从而使过滤残留物在滤膜表面的滞留量达到最小，缓解了过滤孔的堵塞现象，延长了滤芯结构的使用寿命；

4、本发明的滤芯结构通过在盛液筒的壁上安装超声波或气爆清洗装置，靠近滤芯结构，超声波振动条产生的超声波或气爆清洗装置产生的强大气流，破坏了污染物的物理结构，使其与滤芯结构表面剥离，打通了滤膜表面的微孔通道，进一步延长了滤芯结构的使用寿命；

5、滤芯结构的数量可以由一个增加到多个，提高过滤效率，而多个滤筒装置可通过齿轮带动实现转动；

6、设备体积小，可批量标准化制作；使用时可以串联，实现多级过滤；也可以并联，增加滤液的日处理量；可与其他解决方法联合使用，如化学方法、生物方法等，进一步增强过滤效果，使用范围广。

7、本发明滤芯结构还可以用于气体或固体过滤。

附图说明

图1为本发明液体精密过滤装置实施例一结构示意图；

图2为图1的滤筒装置剖视结构示意图；

图3为图1的滤芯结构立体分解结构示意图；

图4为本发明液体精密过滤装置实施例二的滤芯结构立体分解结构示意图；

图5为本发明液体精密过滤装置实施例二的滤芯结构剖视结构示意图；

图6为本发明液体精密过滤装置实施例三的滤芯结构剖视结构示意图；

图7为本发明液体精密过滤装置实施例三的滤芯结构立体分解结构示意图；

图8为本发明液体精密液体过滤装置实施例四的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示本发明液体精密过滤装置实施例一结构示意图，包括滤筒装置，结合图2、图3所示，滤筒装置包括盛液筒1和设置于盛液筒1内腔的至少一个滤芯结构，本实施例中滤芯结构设置为一个。

滤芯结构包括上下贯通的筒状滤芯骨架2，滤芯骨架2为表面沿周向具有多个第一通孔或镂空结构的柱形筒，本实施例滤芯骨架2为表面沿周向具有多个镂空结构3的柱形筒，滤芯骨架2的横截面为圆形或多边形。本实施例采用圆形，即滤芯骨架2为圆柱筒形。

滤芯骨架2的上、下两端分别连接有圆形上盖体4和圆形下盖体5，上盖体4上设有用于出滤液的出液管6。滤芯骨架2的外表面安装有与滤芯骨架2外表面轮廓形状对应的侧面滤片。侧面滤片包括一个与滤芯骨架2外表面轮廓形状对应的柱形滤膜骨架7或一个以滤芯骨架2的周长及高度为边长的长方形，或多个以滤芯骨架2的周长均分的大小、形状相同的长方形，将其平放或弯曲形成的与滤芯骨架2外表面轮廓形状对应的滤膜骨架7，滤膜骨架7上沿周向设置有多个第二通孔8，也可以为镂空结构，均为本发明保护的范围。滤膜骨架7的外表面焊接有与滤膜骨架7外表面轮廓形状对应的核孔膜或核孔膜与无纺布、织造布中的至少一种的复合材料。本实施例中滤膜骨架7的外表面焊接有无纺布过滤层9和核孔膜10。核孔膜10位于外层，核孔膜10为单锥核孔膜或圆柱核孔膜或双锥核孔膜，核孔膜10上的微孔孔径可以选择为0.2微米～2.0微米，其微孔密度为1×10⁶/厘米²～5×10⁸/厘米²，或微孔孔径选择为2.2微米～4.0微米，其微孔密度为1×10⁶/厘米²～6×10⁶/厘米²，或微孔孔径选择为4.2微米～7.0微米，其微孔密度为2×10⁵/厘米²～6×10⁶/厘米²，或微孔孔径选择为7.0微米～15.0微米，其微孔密度为5×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²，或微孔孔径为15.0微米～50.0微米，其微孔密度为3×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²，无纺布过滤层9的微孔孔径为10～200微米。该侧面滤片还包括活性炭过滤层11，活性炭过滤层11为侧面滤片的最内层，且紧贴滤芯骨架2与无纺布过滤层9的表面。盛液筒1的上端设有进液管12，滤芯结构的出液管6穿出盛液筒1的上端，盛液筒1的下端设有用于排放过滤滞留物的排废管13，排废管13上安装有截止阀14和压力表15。滤芯结构的下端位于轴心的部位通过减速机16与电机17的输出轴连接，滤芯结构通过电机17的转动实现转动，转速50～500r/s。

盛液筒1通过进液管12与过滤原液18连通，进液管12上安装有循环泵19，过滤原液18通过循环泵19被送入盛液筒1内，出液管6上安装有真空泵20，过滤后的滤液通过真空泵20被抽出，排废管13与过滤原液18连通。盛液筒1的内壁上安装有超声波振动条21，超声波振动条21的频率在20-400khz。其靠近滤芯结构的侧面滤片，超声波振动条21产生的超声波破坏了污染物的物理结构，使其与滤芯结构表面剥离，打通了滤膜表面的微孔通道，进一步延长了滤芯结构的寿命。

过滤时，在循环泵19的作用下，过滤原液进入封闭的盛液筒1中，由于滤液液面不断上升，盛液筒1的腔内压力不断增大，又由于真空泵20的吸力在盛液筒1的内部产生负压，液体透过滤芯结构的侧面滤片以切线垂直于轴向内渗透，滤芯结构由电机17带动进行自转产生离心力，由于离心力的作用，滤液中的颗粒被截留在侧面滤片外表面，不易形成粘附层；即就是形成的少量粘附层通过超声波的震荡清理，也会形成颗粒悬浮物，不会附着在滤膜表面。过滤原液先经过核孔膜10和无纺布过滤层9进行过滤，最后通过活性炭过滤层11进行吸附，最终经过滤后的滤液穿过滤芯骨架2上的镂空结构3从出液管6排出，随着滤液不断循环和滤出液量的不断增加，滤液浓度会变得越来越大，带有颗粒物的浓度较大液体慢慢沉降到盛液筒1的底部，由排废管13排出，重新回到原液池中，进行再次过滤。

本发明液体精密过滤装置实施例二的大部分结构与上述图1所述实施例一的结构相同，相同之处不再赘述，不同之处是：如图4、图5所示，滤芯结构滤膜骨架7为圆柱筒形，其外表面焊接有与滤膜骨架7外表面轮廓形状对应的核孔膜或核孔膜与无纺布、织造布中的至少一种的复合材料。本实施例采用核孔膜10和无纺布过滤层9。核孔膜10位于外层。核孔膜10为单锥核孔膜或圆柱核孔膜或双锥核孔膜，核孔膜10上的微孔孔径可以选择为0.2微米～2.0微米，其微孔密度为1×10⁶/厘米²～5×10⁸/厘米²，或微孔孔径选择为2.2微米～4.0微米，其微孔密度为1×10⁶/厘米²～6×10⁶/厘米²，或微孔孔径选择为4.2微米～7.0微米，其微孔密度为2×10⁵/厘米²～6×10⁶/厘米²，或微孔孔径选择为7.0微米～15.0微米，其微孔密度为5×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²，或微孔孔径为15.0微米～50.0微米，其微孔密度为3×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²，无纺布过滤层9的微孔孔径为10～200微米。

该实施例的过滤工作过程与上述图1所述实施例基本相同，此处不再赘述。

该实施例中，可根据不同的过滤精度要求设置核孔膜10的参数。如：可以只用单层核孔膜过滤，或者不同孔径的核孔膜过滤层复合进行过滤。当过滤原液中含有较多无机物污染物时，侧面滤片中可增设活性炭过滤层。

本发明液体精密过滤装置实施例三的大部分结构与上述图3所述实施例二的结构相同，相同之处不再赘述，不同之处是：如图6、图7所示，滤芯结构滤膜骨架7的外表面焊接有与滤膜骨架7外表面轮廓形状对应的单层核孔膜10。核孔膜10为单锥核孔膜或圆柱核孔膜或双锥核孔膜，核孔膜10上的微孔孔径可以选择为0.2微米～2.0微米，其微孔密度为1×10⁶/厘米²～5×10⁸/厘米²，或微孔孔径选择为2.2微米～4.0微米，其微孔密度为1×10⁶/厘米²～6×10⁶/厘米²，或微孔孔径选择为4.2微米～7.0微米，其微孔密度为2×10⁵/厘米²～6×10⁶/厘米²，或微孔孔径选择为7.0微米～15.0微米，其微孔密度为5×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²，或微孔孔径为15.0微米～50.0微米，其微孔密度为3×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²。

如图8所示本发明液体精密过滤装置实施例四的结构示意图，其大部分结构与上述图1所述实施例结构相同，相同之处不再赘述，不同之处是：该盛液筒1的内腔设置有多个滤芯结构，各滤芯结构的下端分别安装有齿轮22，其中一个滤芯结构上的齿轮22通过传送带23与减速机16连接，减速机16与电机17连接，当该滤芯结构在电机17带动下转动时，其带动其它滤芯结构一起转动，这种结构的益处是能够有效地提高滤液的处理量。

上述滤芯结构亦可以用于过滤气体或固体，采用旋转或振荡的滤芯结构运动方式是较佳的实施例。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。