一种过滤膜及其膜元件的制作方法

本实用新型涉及净水领域，尤其涉及一种过滤膜及其膜元件。

背景技术：

现有的纯水机是通过反渗透膜利用反渗透原理进行水处理的机器。其中，反渗透膜的工作原理是对水施加一定的压力，使水分子通过反渗透膜，而溶解在水中的绝大部分无机盐(包括重金属)、有机物以及细菌、病毒等无法透过反渗透膜，从而使渗透过的纯水和无法渗透过的浓缩水(也称为废水)严格的分开。由于纯水机排出的纯水中几乎不含有任何其他物质，从而，纯水机制出的纯水相对于桶装水更新鲜、更卫生、更安全。

考虑到反渗透膜在制水过程中需要对水施加一定的压力才能通过反渗透膜，通常纯水机中配备增压泵，通过增压泵对来水进行加压，保证作用于反渗透膜面的水压，从而使来水穿过反渗透膜制取纯水。

但是，在实际使用过程中发现在纯水机停机(不制水)一段时间后，刚开机时所排出纯水的TDS(Total dissolved solids，溶解性固体总量)较高，尤其其中的盐离子浓度较高，影响水质。

技术实现要素：

经过发明人研究发现，虽然在停机状态下反渗透膜前的原水并未被加压或者处于静止状态，但是，反渗透膜前的原水中的盐离子等溶解性固体可以通过自由迁移的作用逐步渗透穿过反渗透膜到达反渗透膜的膜后纯水侧。随着停机时间的延长，自由渗透穿过反渗透膜进入纯水侧的盐离子等溶解性固体的量逐渐增多，使得膜后的纯水侧积累形成部分TDS含量较高的液体，从而造成刚开机时排出的纯水TDS含量较高，水质较差。

鉴于上述技术问题，本实用新型提供一种过滤膜，所述过滤膜具有输入原水的原水侧以及输出纯水的纯水侧；所述过滤膜包括：

膜本体；所述膜本体被原水穿过时将原水过滤；

设置于所述膜本体上的拒盐结构；所述拒盐结构能够阻止盐离子穿过所述过滤膜。

优选的，所述拒盐结构包括能在所述原水侧与所述纯水侧两侧的压差低于预定值时阻止水通过的疏水结构。

优选的，所述疏水结构能够在在所述原水侧与所述纯水侧两侧的压差高于预定值时使水通过所述过滤膜。

优选的，所述疏水结构包括疏水层。

优选的，所述膜本体具有相背对的原水表面以及纯水表面；所述膜本体在原水从所述原水表面流动至所述纯水表面时将原水过滤；

所述疏水层设置在所述纯水表面和/或所述原水表面。

优选的，所述膜本体包括分离层、底膜层、以及位于所述分离层和底膜层之间的支撑层；所述分离层背对所述支撑层的表面为所述原水表面；所述底膜层背对所述支撑层的表面为所述纯水表面。

优选的，所述疏水层包括涂覆在所述纯水表面上的疏水涂层。

优选的，所述疏水层包括设置于所述纯水表面上的疏水膜。

优选的，所述疏水膜为PTFE膜。

优选的，所述过滤膜还设有位于所述原水表面外的导水格网。

优选的，所述膜本体为反渗透膜、或纳滤膜。

一种膜元件，包括：

集水管；

如上任一实施方式所述的过滤膜；所述过滤膜螺旋卷绕在所述集水管上。

本实用新型所提供的过滤膜在净水机停水状态下，由于有拒盐结构的存在，过滤膜原水侧的原水里的盐离子无法自由渗透至纯水侧，从而不会造成纯水侧的盐离子浓度增大，保证开机时排出纯水的水质。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种实施方式所提供的过滤膜结构示意图；

图2是本实用新型另一种实施方式所提供的过滤膜结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1、图2，为本实用新型两个实施方式所提供的过滤膜100。其中，所述过滤膜100具有输入原水的原水侧以及输出纯水的纯水侧。所述过滤膜100包括：膜本体10；所述膜本体10被原水穿过时将原水过滤；设置于所述膜本体10上的拒盐结构20；所述拒盐结构20能够阻止盐离子穿过所述过滤膜100。

需要说明的是，在该实施方式中原水与纯水为根据是否被该过滤膜100过滤净化划分。具体的：未被该过滤膜100过滤净化的视为原水。其中，原水同样为过滤膜100上游来水，该原水与是否已被其他过滤组件(比如位于该过滤膜100上游的膜元件)净化并无直接关联。相应的，原水在被该过滤膜100过滤净化后形成纯水，该纯水为该过滤膜100在纯水侧的产水。

该过滤膜100可以在使用时通过卷绕形成滤芯，滤芯通常为圆柱形，并容纳于一壳体内形成膜元件。如图1、2所示，该过滤膜100卷绕在一集水管40上。使用该过滤膜100净水时，原水(其中的纯水部分)从原水侧向纯水侧流动，其间穿过膜本体10、拒盐结构20，其中，原水中的杂质在膜本体10阻挡、吸附作用下被过滤掉，并在纯水侧形成纯水，直至流入到下一过滤组件或进入用水端。

在净水机停水状态下，由于有拒盐结构20的存在，过滤膜100原水侧的原水里的盐离子无法自由渗透至纯水侧，从而不会造成纯水侧的盐离子浓度增大，保证开机时排出纯水的水质。

具体的，该过滤膜100可以为柔性膜，从而可以被卷制形成膜元件。通常，平铺状态下的过滤膜100呈矩形形状，从一侧边开始螺旋卷绕形成一空心圆柱。所述过滤膜100还设有位于所述原水侧的导水格网30。该过滤膜100可以为侧流膜。导水格网30位于原水侧，为原水的流动形成导流，直至形成浓缩水。

过滤膜100在制水时可以产生废水，也可以不产生废水。比如，过滤膜100为微滤膜时，在使用该过滤膜100构成的微滤膜元件进行净水过滤时不产生废水。在该过滤膜100为纳滤膜或反渗透膜(RO膜)或超滤膜时，在使用该过滤膜100构成的膜元件进行净水过滤时会产生废水(也成为浓缩水)。

承接上文描述，所述膜本体10承担整个过滤膜100的主要或全部过滤功能。该膜本体10可以为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、或反渗透膜等等。通过在膜本体10上设有拒盐结构20，从而在停机状态下防止盐离子渗透至纯水侧，影响纯水侧的水质。

一般净水机停机状态下，用水端的用水开关(一般为水龙头)关闭，净水机的进水阀关闭，从而在净水机内形成相对密闭环境，此时，过滤膜100前后(原水侧与纯水侧)的液体处于静止状态。该过滤膜100通过设有拒盐结构20，通过阻止该条件下的盐离子穿过所述过滤膜100到达纯水侧，避免盐离子在纯水侧积累，从而改善水质。考虑到该点，在一实施方式中，拒盐结构20可以在静水条件下阻止盐离子渗透穿过所述过滤膜100。

承接上文描述，膜本体10为整个过滤膜100的主要过滤部分，原水经过膜本体10时被过滤。当然，拒盐结构20也可以承担部分过滤功能。但相较于膜本体10而言，拒盐结构20的过滤功能较弱。另外，拒盐结构20也可以不承担过滤功能。

具体的，所述膜本体10具有相背对的原水表面11以及纯水表面12；所述膜本体10在原水从所述原水表面11流动至所述纯水表面12时将原水过滤。进一步的，所述膜本体10包括分离层、底膜层、以及位于所述分离层和底膜层之间的支撑层；所述分离层背对所述支撑层的表面(分离层外表面)为所述原水表面11；所述底膜层背对所述支撑层的表面(底膜层外表面)为所述纯水表面12。

在一个实施方式中，考虑到盐离子渗透时会以水为载体，该拒盐结构20可以包括能在所述原水侧与所述纯水侧两侧的压差低于预定值时阻止水通过的疏水结构20。该疏水结构20具有疏水性，从而在非加压状态下水无法浸润疏水结构20，进而无法通过疏水结构20。

相应的，由于水无法通过该疏水结构20，从而其内部的盐离子同样无法通过，避免了纯水侧盐离子浓度过高的问题。另外，采用疏水结构20可以同时防止原水中其他有害物质，比如细菌、有机物等穿过过滤膜100，有效防止停机情况下纯水侧的TDS升高问题。

在一可行的实施方式中，考虑到在停机状态下过滤膜100两侧并无压差或压差很小，此时纯水侧所产的纯水中的离子浓度相较于原水侧的原水中的离子浓度低很多，从而在这种情况下纯水侧的纯水基于渗透原理，可能会渗透至离子浓度大的一侧(原水一侧)，进而造成纯水侧的纯水减少，离子浓度逐渐增大。基于此种考虑，在该实施方式中该过滤膜100可以包括膜本体10、以及设置于膜本体10上的疏水结构20。该疏水结构20可以在原水侧与纯水侧两侧的压差低于预定值时阻止水通过。

如上所述，采用疏水结构20不仅能够防止原水侧的盐离子随水通过自由渗透的作用进入纯水侧，增大纯水侧的离子浓度，还能防止纯水侧的水(分子)通过自由渗透的作用进入原水侧，进一步增大纯水侧的离子浓度。另外，还能防止原水中的除盐离子之外的可溶性固体也渗透至纯水侧，进一步保证纯水侧纯水的水质不被影响。

在本实施方式中，该疏水结构20的疏水性与水的通过性并不排斥。可以理解的是，在具有该疏水结构20情况下，水在渗透过程中需要浸润前进，在没有外部压力供给(停机状态下)，水在渗透至疏水结构20时，由于浸润难度大，依靠自身的压力无法穿过该疏水结构20，进而无法形成水交换通道，盐离子从而也无法以水为载体进入纯水侧。因此，该疏水结构20为在两侧压差较小(小于预定值)时给予盐离子或水分子穿过的阻力，从而阻止盐离子穿过所述过滤膜100。相应的，为保证正常的制水，所述疏水结构20能够在在所述原水侧与所述纯水侧两侧的压差高于预定值时使水通过所述过滤膜100。

疏水结构20可以为膜本体10自身结构形成，也可以与膜本体10为不同构件。在一可行的实施方式中，疏水结构20可以为膜本体10一表面设置的具有疏水性能的微纳结构。此时，拒盐结构20形成于膜本体10的表面上，具体的，该微纳结构可以为膜本体10的表面上密集的纤毛状(cilium-like)凸起精细结构，从而形成疏水性。其中，该疏水结构20直接构筑在膜本体10的表面。

在一具体的实施方式中，所述疏水结构20包括疏水层20。该疏水层20并非为膜本体10自身形成。该疏水层20与膜本体10叠合在一起形成过滤膜100。其中，该疏水层20可以与该膜本体10的形状相同，比如，膜本体10为矩形形状时，该疏水层20也可以为矩形形状。

在本实施方式中，疏水层20设置于膜本体10的位置具有多种，例如，如图1所示，所述疏水层20可以设置在所述纯水表面12上，此时，该过滤膜之间具有两个膜本10，两个膜本体10的原水表面11相面对，两个原水表面11之间为进水通道(进水侧)，并在该进水通道设有导水格网，疏水层20设置于纯水表面12，背对进水通道一侧，相应的，疏水层20的外侧(背对膜本体的一侧)形成过滤膜100的纯水侧。

另外在如图2所示的实施方式中，所述疏水层20设置在所述原水表面11上。在该实施方式中，该过滤膜100具有两个膜本体10，两个膜本体10的原水表面11相面对，两个原水表面11上各自设有一疏水层20，两个疏水层20之间为进水通道(进水侧)，两个并在该进水通道设有导水格网。当然，在其他的实施方式中，该疏水层20也可以同时设置于原水表面11以及纯水表面12。

具体的，疏水层20设置于原水表面11和/或纯水表面12的设置方式具有多种，例如，疏水层20可以通过边界位置通过粘接、缝合等方式与膜本体10固定，另外，疏水层20可以贴合设置于膜本体10一侧，在将过滤膜100卷绕后，疏水层20与膜本体10的位置相对固定。

疏水层20具有多种不同的实施方式，在一实施方式中，所述疏水层20包括涂覆在所述纯水表面12上的疏水涂层。该疏水涂层通过将涂料直接涂装在膜本体10的纯水表面12和/或原水表面11上。涂料可以为液态状或粉末状，经过喷涂或涂装到基材(膜本体10)的表面，固化成型形成疏水层20。

在另一优选的实施方式中，如图1、图2所示，所述疏水层20可以包括设置于所述底膜层外表面(纯水表面12)上的疏水膜。该疏水膜可以直接贴合在纯水表面12上。具体的，所述疏水膜为PTFE膜。当然，该疏水膜也可以设置于膜本体10的原水表面11，从而夹设于导水格网30与原水表面11之间。

本实用新型一种实施方式还提供一种膜元件，该膜元件包括：集水管40；如上任一实施方式所述的过滤膜100；所述过滤膜100螺旋卷绕在所述集水管40上。其中，集水管40上设有进水孔，该进水孔可以与过滤膜100的纯水侧相通，从而对纯水进行收集。在该实施方式中的过滤膜100均可以参考上述实施方式中的过滤膜100的结构、形状、构造以及功能，此处不再一一赘述。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。