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，其采用核孔膜或核孔膜与其他滤材的有效复合，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，其中包括至少一个滤筒装置，所述滤筒装置包括筒状滤芯结构及具有由上向下的螺旋状盘槽的盘槽结构，所述盘槽结构套置于滤芯结构外面，所述盘槽结构与滤芯结构之间形成螺旋状过滤通道，所述盘槽结构的侧壁上设有进液管和排废管，所述滤芯结构的一端设有出液管，所述进液管和排废管分别与过滤通道的两端连通，所述进液管、排废管的另一端均与原液池连通。

优选地，所述盘槽结构包括套置于滤芯结构外侧面的管体，所述管体的内壁由上向下设有螺旋状所述盘槽，所述管体与滤芯结构之间形成所述螺旋状过滤通道，所述管体的侧壁上、下端分别设有所述进液管和排废管。

优选地，所述进液管上安装有循环泵，所述出液管上安装有真空泵。

优选地，所述排废管上安装有截止阀和压力表。

优选地，所述滤芯结构包括上端封闭的柱形筒状滤芯骨架，所述滤芯骨架的一端设有所述出液管，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，所述侧面滤片外侧面套置有所述盘槽结构。

优选地，所述滤芯骨架表面沿周向具有多个第一通孔或镂空结构，所述滤芯骨架的横截面为圆形或多边形。

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，所述滤芯结构内腔安装有超声波或气爆清洗装置。

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、通过在侧面滤片外侧面套置内壁带有由上向下螺旋状盘槽的盘槽结构，滤液在压力的作用下沿着盘槽向下流动，由于滤芯结构内外的压差，滤液透过侧面滤片的微孔管壁以切线垂直于轴向渗透出，进入滤芯结构内部并排出，滤液中的颗粒则被截留在侧面滤片外表面，形成截留层；滤液高速循环流动形成的湍流效应，不断冲洗侧面滤片外表面，将附着在侧面滤片上的截留颗粒带走，从而防止了滤芯结构堵塞，保持过滤的正常工作，随着滤液螺旋状流动，带有颗粒物的浓度较大液体由与盘槽连通的排废管排出；

5、本发明的滤芯结构通过在滤芯结构内安装超声波或气爆清洗装置，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；

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、本发明的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的结构示意图；

图2为本发明液体精密过滤装置实施例一的滤芯结构示意图；

图3为本发明液体精密过滤装置实施例一的滤芯骨架立体结构示意图；

图4为本发明液体精密过滤装置实施例二的滤芯结构示意图；

图5为本发明液体精密过滤装置实施例三的结构示意图。

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的结构示意图，包括外罩壳1，外罩壳1的内腔设置有至少一个滤筒装置，此实施例滤筒装置设置为一个，滤筒装置包括筒状滤芯结构及具有由上向下的螺旋状盘槽的盘槽结构，盘槽结构套置于滤芯结构外面，盘槽结构与滤芯结构之间形成螺旋状过滤通道。

结合图2所示，滤芯结构包括上端封闭的柱形筒状滤芯骨架3，结合图3所示，滤芯骨架3的表面沿周向具有多个第一通孔或镂空结构，本实施例采用镂空结构4，滤芯骨架3的横截面为圆形或多边形，本实施例滤芯骨架3的横截面为圆形。滤芯骨架3的一端设有出液管6，滤芯骨架3的外表面安装有与滤芯骨架3外表面轮廓形状对应的圆柱形侧面滤片，侧面滤片外侧面套置有盘槽结构。

侧面滤片包括一个与滤芯骨架3外表面轮廓形状对应的圆柱形滤膜骨架7，或一个以滤芯骨架3周长及高度为边长的长方形，或多个以滤芯骨架3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3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或镂空结构，本实施例滤膜骨架7上设置有多个第二通孔8。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、织造布至少一种的复合材料，本实施例滤膜骨架7的外表面焊接有无纺布过滤层9和核孔膜10，核孔膜10位于无纺布过滤层9的外面。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上的微孔孔径为0.2微米～2.0微米，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，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，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，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，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。

侧面滤片的外侧面套有盘槽结构，结合图2所示，盘槽结构包括套置于滤芯结构外侧面的管体11，管体11的内壁由上向下设有螺旋状的盘槽12，管体11与滤芯结构之间形成螺旋状过滤通道，管体11的外侧壁上、下端分别设置有进液管13和排废管14，进液管13和排废管14分别穿过外罩壳1，进液管13和排废管14分别与过滤通道或盘槽12的两端连通，进液管13、排废管14的另一端均与装有过滤原液的原液池15连通。进液管13上安装有循环泵16，出液管6上安装有真空泵17。排废管14上安装有截止阀18和压力表19。

滤芯结构内安装有超声波或气爆清洗装置。本实施例采用超声波振动条2，超声波振动条2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，可以进一步延长了滤芯结构的使用寿命。或采用气爆清洗装置，其可以产生强大的气流破坏污染物的物理结构，使其与滤芯结构表面剥离，打通滤膜表面的微孔通道。

过滤时，在循环泵16的作用下，过滤原液通过进液管13进入柱状管体11内的盘槽12中，由于真空泵17的吸力在滤芯结构内部产生负压，使过滤原液透过滤芯结构的侧面滤片以切线垂直于轴向内渗透，过滤原液通过盘槽12以螺旋状在侧面滤片外表面形成错流效果，错流过滤时，过滤原液平行于侧面滤片流动，经过侧面滤片时产生剪切力把滤片上滞留的颗粒带走，从而污染物不容易堵塞核孔膜10上的微孔，从而延长了滤芯结构寿命，提高了过滤效率，污染物从排废管14排出，而过滤后的滤液通过侧面滤片、滤膜骨架7及滤芯骨架3后从出液管6排出。随着滤液不断循环和滤出液量的不断增加，带有污染物滤液浓度会变得越来越大，最终由排废管14排出，重新回到原液池15中，进行再次过滤。

上述侧面滤片根据过滤原液的过滤要求可以有不同的设计，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，活性炭过滤层设置于侧面滤片的最内层。

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所述的实施例一结构相同，相同之处不再赘述，不同之处是：结合图4所示，滤芯结构包括上端封闭的柱形筒状滤芯骨架3，参考图3所示，滤芯骨架3的表面沿周向具有多个第一通孔或镂空结构，本实施例采用镂空结构4，滤芯骨架3的横截面为圆形或多边形，本实施例滤芯骨架3的横截面为圆形。滤芯骨架3的下端设有出液管6，滤芯骨架3的外表面安装有与滤芯骨架3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3外表面轮廓形状对应的圆柱形滤膜骨架7，或一个以滤芯骨架3周长及高度为边长的长方形，或多个以滤芯骨架3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3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或镂空结构，本实施例滤膜骨架7上设置有多个第二通孔8。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、织造布至少一种的复合材料，本实施例滤膜骨架7的外表面焊接有单层核孔膜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上的微孔孔径为0.2微米～2.0微米，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，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，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，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，微孔密度为3×10⁴/厘米²～2×10⁶/厘米²。

该实施例的过滤过程与上述实施例一的过滤过程基本相同，此处不再赘述。

如图5所示本发明液体精密过滤装置实施例三的结构示意图，包括外罩壳1，外罩壳1的内腔设置有至少一个滤筒装置，此实施例滤筒装置设置为两个，各滤筒装置分别包括筒状滤芯结构及具有由上向下的螺旋状盘槽的盘槽结构，盘槽结构套置于滤芯结构外面，盘槽结构与滤芯结构之间形成螺旋状过滤通道。

参考图2所示，各滤芯结构包括上端封闭的柱形筒状滤芯骨架3，参考图3所示，滤芯骨架3的表面沿周向具有多个第一通孔或镂空结构，本实施例采用镂空结构4，滤芯骨架3的横截面为圆形或多边形，本实施例滤芯骨架3的横截面为圆形。滤芯骨架3的一端设有出液管6，滤芯骨架3的外表面安装有与滤芯骨架3外表面轮廓形状对应的圆柱形侧面滤片，侧面滤片外侧面套置有盘槽结构。

侧面滤片包括一个与滤芯骨架3外表面轮廓形状对应的圆柱形滤膜骨架7，或一个以滤芯骨架3周长及高度为边长的长方形，或多个以滤芯骨架3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3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或镂空结构，本实施例滤膜骨架7上设置有多个第二通孔8。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、织造布至少一种的复合材料，本实施例滤膜骨架7的外表面焊接有无纺布过滤层9和核孔膜10，核孔膜10位于无纺布过滤层9的外面。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上的微孔孔径为0.2微米～2.0微米，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，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，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，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，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。

各侧面滤片的外侧面套有盘槽结构，参考图2所示，盘槽结构包括套置于滤芯结构外侧面的管体11，管体11的内壁由上向下设有螺旋状的盘槽12，管体11与滤芯结构之间形成螺旋状过滤通道，管体11的侧壁上、下端分别设置有进液管13和排废管14，进液管13和排废管14穿出外罩体1的侧壁，进液管13和排废管14分别与过滤通道或盘槽12的两端连通，各进液管13、排废管14的另一端均与装有过滤原液的原液池15连通。两个进液管13连通，两个排废管14连通，两个出液管6连通。进液管13上安装有循环泵16，出液管6上安装有真空泵17。排废管14上安装有截止阀18和压力表19。

各滤芯结构内分别安装有超声波或气爆清洗装置。本实施例采用超声波振动条2，超声波振动条2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，可以进一步延长了滤芯结构的使用寿命。或采用气爆清洗装置，其可以产生强大的气流破坏污染物的物理结构，使其与滤芯结构表面剥离，打通滤膜表面的微孔通道。

过滤时，在循环泵16的作用下，过滤原液通过各进液管13进入柱状管体11内的盘槽12中，由于真空泵17的吸力在各滤芯结构内部产生负压，使过滤原液透过各滤芯结构的侧面滤片以切线垂直于轴向内渗透，过滤原液通过各盘槽12以螺旋状在侧面滤片外表面形成错流效果，错流过滤时，过滤原液平行于侧面滤片流动，经过侧面滤片时产生剪切力把滤片上滞留的颗粒带走，从而污染物不容易堵塞核孔膜10上的微孔，从而延长了滤芯结构寿命，提高了过滤效率，污染物从排废管14排出，而过滤后的滤液通过侧面滤片、滤膜骨架7及滤芯骨架3后从出液管6排出。随着滤液不断循环和滤出液量的不断增加，带有污染物滤液浓度会变得越来越大，最终由排废管14排出，重新回到原液池15中，进行再次过滤。

本发明的滤芯结构还可以用于气体或固体过滤，均为本发明保护的范围。

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。