一种使用柱状介电电泳电极的直列式膜堆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种在混合物中对特定对象的颗粒进行分离和沉降的设备，特别设及 一种使用柱状介电电泳电极的直列式膜堆。
【背景技术】
[0002] 渗透膜分离技术在近30年中由于其操作方便、工艺设备紧凑、分离效率高、能耗低 等优点而迅速发展成为工业中固-液分离的重要工艺方法。然而，在渗透膜过滤工艺中，膜 污染运个不可避免的问题始终存在，且已成为运项工艺于实际应用中的一个致命缺点。膜 污染是由于膜表面和膜孔中由于微粒、胶体粒子、溶质分子或细菌、病毒等的沉积或拳生而 导致的膜孔堵塞或变小，造成过膜阻力的增大，从而使膜透过量下降，减少膜的使用寿命等 后果。例如，在固液分离中经常使用的平板膜，其膜透过量由于膜污染会在近一个小时的工 作之后减少约50% ;而由于固体小颗粒的吸附和堵塞。
[0003] 工业上经常用来清洗膜污染的方法主要分为物理清洗和化学清洗，化学清洗是通 过使用药剂W将不溶污染物溶解并冲洗出膜组件。然而，化学清洗不仅由于药剂的使用而 增加过滤工艺的操作成本，而且由于酸性或碱性药剂的使用而对膜造成损害且造成污染。 物理清洗主要包括低压高流速清洗、等压冲洗、反冲洗、负压清洗、机械刮除等方法，工业中 普遍使用的是高速反冲洗和气水反冲洗工艺。然而，上述两种工艺都必须在清洗过程中停 止膜过滤工艺，且需要高压和高于产水量两到Ξ倍的水用于冲洗，耗能高，用水量大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供一种通过在直列式膜堆内部设置 内部循环水路，形成循环流动，从而对经过膜面的流体进行加速，配合膜内部设置的柱状电 极组件所产生的用于将污染物推离膜面的介电电泳效应，在流体具备一定速度的情况下将 污染物带入浓水通道，W达到膜的自净化的使用柱状介电电泳电极的直列式膜堆。
[0005] 本发明解决其技术问题是通过W下技术方案实现的：
[0006] -种使用柱状介电电泳电极的直列式膜堆，其特征在于:它包括前端面压板、循环 水路板、直列式膜板和后端面压板;在所述前端面压板与后端面压板之间并排压装一组直 列式膜板，各所述直列式膜板的原水通孔共同形成原水主流道，所述各直列式膜板的浓水 通孔共同形成浓水主流道;所述循环水路板中设置循环水路，所述循环水路连通原水主流 道的入口与浓水主流道的出口；在所述循环水路一侧的原水入口与在另一侧的原水主流道 的面积比小于1:2;所述直列式膜板包括外框、柱状电极组件和过滤膜，所述过滤膜设置在 外框的两侧，所述柱状电极组件设置在两过滤膜之间；所述柱状电极组件包括第一电极板 及第二电极板，在第一电极板、第二电极板上均分布设置有柱状突起和孔位，第一电极板的 柱状突起及孔位与第二电极板的孔位及柱状突起位置互补;第一电极板与第二电极板的带 有柱状突起的突起面相对扣合后，其中一电极板的柱状突起嵌入至另一电极板的孔位之 内；第一电极板和第二电极板分别连接高频交流电源的不同输出端，在第一电极板和第二 电极板的非突起面上形成向外发射非均电场的作用面;所述外框上设置有连通两过滤膜之 间产水腔的产水出口。
[0007]所述原水入口为多入口结构，各入口的面积之和与所述原水主流道的面积比小于 1:2。
[000引所述面积比为1:10。
[0009] 所述原水入口与原水主流道的连接方式为原水入口插接在原水主流道的中屯、处。
[0010] 所述的第一电极板和第二电极板的表面具有绝缘层。
[0011] 所述的第一电极板、第二电极板的突起面相对扣合后，其中一电极板所制的柱状 突起的顶端与另一电极板的非突起面齐平。
[0012] 所述的第一电极板、第二电极板采用金属薄板或薄片冲压成型，其上成型的柱状 突起和孔位形成相互交错的阵列分布。
[0013] 所述的相互交错的阵列分布方式为:第一电极板的第η行的第奇数位置和第n+1行 的第偶数位置为柱状突起，第η行的第偶数位置和第n+1行的第奇数位置为孔位;第二电极 板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状突起位置对应。
[0014] 所述的相互交错的阵列分布方式为:第一电极板的第η行均为柱状突起或孔位，第 n+1行均为孔位或柱状突起;第二电极板的柱状突起和孔位则与第一电极板的孔位和柱状 突起位置对应。
[0015] 所述的第一电极板、第二电极板的板厚相同；所述柱状突起的横截面直径< 2.5mm;所述柱状突起与孔位为间隙配合，配合间隙不大于单边0.2mm。
[0016] 所述的第一电极板及第二电极板为波纹板。
[0017] 本发明的优点和有益效果为：
[0018] 1、本发明使用柱状介电电泳电极的直列式膜堆，在原水主流道的入口与浓水主流 道的出口之间设置循环水路，不需设置额外增压装置，仅依靠自身的结构，将原水入口与原 水主流道的面积比小于1:2,即可将浓水主流道的一部分浓水回流来补偿原水主流道的流 量，提高浓水主流道的流速，从而增加经过膜表面的流体流速，且保证产水量不变。当多个 直列式膜堆并行布水的时候，由管路沿程损失不同导致不同堆之间存在压力差，使得布水 不是完全均匀的。相对于没有增加循环水路的直列堆来说，由于循环水路使得原水入口减 小，因而拥有循环水路的直列堆之间的堆间布水更加均匀，且由于直列堆内部的水流速度 和压力增加，使直列堆内部的各直列膜板之间的板间布水也更加均匀。
[0019] 2、本发明使用柱状介电电泳电极的直列式膜堆，直列式膜板包括外框、柱状电极 组件和过滤膜，柱状电极组件的的不同电极板的柱状突起和孔位相互配合，共同构成一个 发射非均电场的工作单元体，在高频交变电流作用下，工作单元体处的表面大曲率使得工 作单元体所在区域的面电荷密度增高，其所在区域的不均场强随之增强;柱状突起作为发 射端点与贯通电极板的孔位共同构成的工作单元体为开放式对外结构，发射的非均电场均 穿过电极板到达表面之外，而不是将电场封闭在两电极板之间，不能有效发挥非均电场的 介电电泳效应，造成浪费。同时，相对于传统介电电泳电极的面发射而言，柱状突起能形成 尖端发射点，在作用面之外形成的电场中的介电电泳力更强。
[0020] 3、本发明使用柱状介电电泳电极的直列式膜堆，直列式膜板包括外框、柱状电极 组件和过滤膜，柱状电极组件在不同频率和不同电压的交流电下产生不同的非均电场的介 电电泳效应，根据所要处理的液体特性选择对应频率、电压的交流电源产生的对应介电力 使液体中的微粒，在非均匀电场中的介电电泳作用下使得那些可通过滤膜虑孔的微小颗粒 极化团聚成连，增大其体积，并向电场强度减弱的方向运动，使得运些需处理的物质与过滤 模表面保持一定的净距离，从而增强过滤膜的过滤能力，并实现减弱甚至防止过滤膜的浓 差极化效应，降低膜表面结垢堵塞，延长过滤膜的使用寿命。同时，介电电泳所具有的电渗 效应使水分子产生定向透过膜的移动现象，增加水分子通过效率，从而提高对所处理物质 的处理速率。
[0021] 4.本发明使用柱状介电电泳电极的直列式膜堆，通过在直列式膜堆内部设置内部 循环水路结构，形成循环流动，从而对经过膜面的流体进行加速，配合膜内部设置的柱状电 极组件所产生的用于将污染物推离膜面的不匀称电场，在流体具备一定速度的情况下将污 染物带入浓水通道，W达到膜的自净化。
【附图说明】
[0022] 图1是现有技术的直列式膜组件的内部水流示意图；
[0023] 图2是现有技术的直列式膜组件的工作原理示意图；
[0024] 图3是本发明实施例1的直列式膜堆的结构示意图；
[002引图4是图3的A-A向剖面结构示意图；
[0026] 图5是本发明的实施例1的直列式膜板结构示意图（局部剖开）；
[0027] 图6是本发明的实施例1的直列式膜板结构示意图；
[0028] 图7是本发明实施例1的直列式膜堆内部水流循环示意图；
[0029] 图8是本发明实施例1的直列式膜堆工作原理示意图；
[0030] 图9是本发明实施例1的直列式膜堆的循环水路的优选结构示意图；
[0031] 图10是本发明的柱状电极组件的两块电极板的组合前相对位置示意图；
[0032] 图11是本发明的柱状电极组件的两块电极板的组合前相对位置立体结构示意图；
[0033] 图12是本发明的柱状电极组件的单块电极板的结构剖面图；
[0034] 图13是本发明的柱状电极组件的单块电极板的立体结构示意图；
[0035] 图14是本发明的柱状电极组件的两块电极板的组合后剖视图；
[0036] 图15是本发明的柱状电极组件的两块电极板的组合后相对位置立体结构示意图；
[0037]