一种反渗透膜元件单向格网装置及制备方法
【专利摘要】一种反渗透膜元件单向格网装置及制备方法，属于反渗透技术领域。数个膜片与浓水格网缠绕卷制到中心管上，浓水格网为单向网格，有顺水流方向的轴向网格线，即分隔线，膜片与浓水格网间隔叠放，即两个膜片之间放置一个浓水格网，浓水格网的分隔线有10％的压缩变形，分隔线的断面为椭圆形状，椭圆的厚度为浓水流道的宽度。本发明克服了现有的技术不能摆脱浓水格网中的纵横交错的网格，网格是粘附污染物质的元凶，去掉网格，由顺水流方向设置的分隔线代替，水流在两个分隔线之间可以快速流动，流道内光滑，没有污染物质生根的地方，污染物质容易被水流冲出膜元件，从而极大地减少了膜污染。同时也减少了浓水流道的过流阻力。
【专利说明】
一种反渗透膜元件单向格网装置及制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种反渗透膜元件单向格网装置及制备方法，属于反渗透技术领域。
【背景技术】
[0002]反渗透技术是现有的海水淡化;制造纯净水;纯水等唯一的经济可行技术。它是利用螺旋型反渗透膜元件从原水中分离水中的离子成分和低分子量成分，使水得到净化。
[0003]反渗透膜元件的结构是:将两片四方形的反渗透膜重叠放置，三个边粘接密封，另一个边不密封，形成一个口袋，口袋的一边的开口作为清水出口，将口袋的出口连接在透水中心集水管上，可使纯水从中心出水管流出。一个集水管上可以安装数个口袋即膜片2，将多个膜片2( 口袋)螺旋缠绕到中心集水管上，构成一个膜元件。
[0004]为了防止两片膜之间贴合在一起而阻碍水流流动，在口袋内部设置一个隔离格网，作为纯水流道即纯水格网。为防止膜片2之间粘接，即口袋的外壁之间贴合粘接，在两个膜片2之间即口袋的外壁设置一个隔离格网，作为浓水通道即浓水格网。纯水格网、浓水格网与膜片一起螺旋缠绕到中心集水管上。
[0005]见图1:其中I—中心集水管;2—反渗透膜片;3—浓水格网;4—纯水格网。
[0006]反渗透膜元件运行时，原水从圆柱体膜元件的一端，轴向进入浓水通道，在高压力的作用下，水分子渗透过膜，进入膜片2内即口袋内，纯水沿纯水流道螺旋流动，流入中心集水管。原水中的离子成分和低分子量成分不能透过反渗透膜，留在浓水通道内，随着原水向前流动，水分子不断透过膜到纯水通道中，原水不断被浓缩，浓水的含盐量与污染物质沿程连续升高，最后作为浓缩水轴向流出圆柱形膜元件的另一端。
[0007]实际运行时，为提高水的回收率，一般为多个膜元件串联工作，即前一个膜元件的浓水作为后一个膜元件的进水，浓水进一步浓缩，后一个膜的浓水，又继续向下流动，直到最后一支膜的浓水排放。
[0008]反渗透是一种反渗透膜元件表面过滤技术，产水量与过滤面积成正比。为增加膜元件的产水量，通常要求在一支膜元件中尽量多安装一些膜片，所以纯水格网与浓水格网都做得很薄，通常在Imm或Imm以下。浓水流道中的析出的盐和水中浓缩的悬浮物质通常会积累在浓水格网上，特别是这些污染物质容易挂在浓水格网的交叉点上，容易造成浓水流道的堵塞，增大过流阻力。尽管反渗透前段有复杂的预处理，但是膜污染时有发生。
[0009]反渗透膜污染是水处理工艺的一个瓶颈，水处理行业有一句俗话，超滤膜怕断，反渗透怕堵。如果能有有效措施防止反渗透膜堵塞或开发出污染物质不容易积累的浓水格网，将是一种反渗透膜元件极有价值的技术。本发明提出一种反渗透膜元件单向格网不污堵或极大地减少污堵的反渗透浓水网格。
[0010]反渗透膜污染是一个难题，主要是污染物质挂在浓水过流网格上不断积累，人们采取很多措施来防止膜污染，保证反渗透膜能够长期稳定运行。其中包括采用大流量进行冲洗;采用药剂浸泡；日本提出一种反渗透膜元件单向格网逆流反冲洗技术，见专利申请号03806884.2;在申请号201520489412.6中公开了一种反渗透膜元件单向格网采用将网格弯折成波浪形状的技术。这些技术对保证反渗透稳定运行、减缓膜污染起到一定的作用，但是没有从根本上解决膜污染的难题，开发耐污染的反渗透膜技术还有很大空间，保证反渗透系统的长期稳定运行依然任重道远。
[0011]反渗透是压力驱动的分离水中离子成分的技术，工作压力很高，如海水淡化膜的压力到达6MPa，反渗透膜的过流通量较低，为增加产水量，必须增加反渗透膜的面积。所以现有反渗透技术主要是膜片螺旋缠绕成为圆柱形的膜元件，将膜元件安装到高压外壳内，使反渗透膜元件可以承受高压。
[0012]为使反渗透膜片2之间分开，膜片2之间设置格网，浓水侧设置浓水网格3，纯水侧设置纯水网格4。在纯水侧纯水的流动方向为环绕膜元件的轴心，螺旋向心流动，最后流入中心集水管I，由于纯水侧水中没有污染杂质，所以纯水侧一般不会出现污堵现象。在浓水侧，浓水为沿着反渗透膜元件的轴向流动，由起端流入膜元件，经过反渗透膜内流道的浓缩，由末端流出膜元件。其水量呈现以下关系:反渗透膜元件的进水流量等于反渗透膜元件生产的纯水流量加上膜元件的浓水流量。一般情况单支膜的纯水回收率为15 %，S卩100升进水，可以生产15升纯水，余下的75升为浓水。从流量上看，纯水流量小，浓水流量大，浓水流量是纯水流量的5倍，所以一般情况下浓水格网3的厚度比纯水格网4厚。纯水格网4 一般采用编织工艺生产。浓水格网3—般采用高压挤出生产。格网都是由经线和玮线构成，浓水格网3的经玮线方向在膜片内与膜元件的轴线一般采用45°倾斜放置，即与浓水水流方向成45°角。在运行中，水中含有的污染物质，在流动中往往会挂到浓水格网的交叉节点上，污染物质不断积累，污染面积不断扩展，拦截污染物质的面积越大，其拦截能力就越强，具有加速污染的特征，污染物质越积越多，最后导致反渗透的浓水流道全部堵塞，反渗透元件失效。现有的浓水格网为纵横交叉，阻挡水流，藏污纳垢，是导致膜元件污染的主要原因。
【发明内容】
[0013]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种反渗透膜元件单向格网装置及制备方法。
[0014]—种反渗透膜元件单向格网装置，数个膜片与浓水格网缠绕卷制到中心管上，浓水格网为单向网格，有顺水流方向的轴向网格线，即分隔线，膜片与浓水格网间隔叠放，即两个膜片之间放置一个浓水格网，浓水格网的分隔线有10%的压缩变形，分隔线的断面为椭圆形状，椭圆的厚度为浓水流道的宽度。
[0015]分隔线与水流成0°角，分隔线的线径为1.1mm，分隔线5为橡胶弹性分隔线;膜片或为口袋;数个为大于2;分隔线作为浓水网格布的经线，水溶性纤维的横线作为网格布的玮线，二线相互垂直，成90°正交，分隔线的间距在1-2mm之间。
[0016]—种反渗透膜元件单向格网制备方法，含有以下步骤；
[0017]采用具有弹性的物质如橡胶加工成线条，分隔线的断面为圆形，
[0018]在装配过程中，预先将橡胶分隔线压缩10%，使其断面成为椭圆状，椭圆的厚度为浓水流道的宽度;这样设置的目的是使分隔线紧贴上下膜面，使分隔线在浓水流道中定位，防止分隔线产生位移；
[0019]网格的横线采用水溶性纤维制作，材质为聚乙烯醇纤维或海藻纤维，羧甲基纤维素纤维；
[0020]采用编织方式将橡胶弹性的分隔线与水溶性纤维两种材料纺织成为浓水网格布；
[0021]橡胶弹性的分隔线作为浓水网格布的经线，水溶性纤维的横线作为网格布的玮线，二线相互垂直，成90°正交，橡胶弹性的分隔线的间距在l-2mm之间，纺织中应保证橡胶弹性的橡胶弹性的分隔线的平直度；
[0022]在反渗透膜卷制的过程中，将数个膜片(口袋)与浓水格网一起缠绕卷制到中心管上;膜片与浓水格网间隔叠放，即两个膜片之间放置一个浓水格网；
[0023]卷制过程是从中心管一圈一圈向外卷动，膜片要卷紧，即对分隔线施加一定的压力，使弹性分隔线产生10%的压缩变形；
[0024]膜元件卷成后用塑料布扎紧，防止膜卷膨胀松开；
[0025]膜元件加工完成后，进入到后处理阶段。
[0026]将多个膜元件安装到玻璃钢压力容器内，向压力容器内通入清水，浸泡膜元件数小时，膜元件浓水网格中的水溶性纤维将会溶解，纤维断裂，破碎变小，成为残渣；
[0027]然后关闭应力容器的产水出口，打开压力容器的进水口和浓水口，进行冲洗;从压力容器的进水口注入大流量的清水，水进入浓水流道，冲洗膜内破碎的水溶性纤维残渣，将这些残渣携带输送到膜元件外部，最后从浓水口排出；
[0028]膜元件经过后处理后，阻碍水流流动并产生膜污染的横向格网消失，剩下的只有顺水流方向设置的分隔线。
[0029]分隔线的线径比浓水流道的宽度大10%左右，为线径为1.1mm;水溶性纤维的横线的作用是给橡胶弹性的分隔线定位，其线径主要受强度控制，在满足装配功能的前提下，水溶性纤维的横线的线径尽可能小;多个膜元件为6个膜元件。
[0030]本发明的优点是与现有的技术比较具有很大的突破。现有的技术不能摆脱浓水格网中的纵横交错的网格，网格是粘附污染物质的元凶，去掉网格，由顺水流方向设置的分隔线代替，水流在两个分隔线之间可以快速流动，流道内光滑，没有污染物质生根的地方，污染物质容易被水流冲出膜元件，从而极大地减少了膜污染。同时也减少了浓水流道的过流阻力。这些是现有技术无法比拟的。
【附图说明】
[0031]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中:
[0032]图1为现有技术的结构示意图。
[0033]图2为本发明的结构示意图。
[0034]图3为本发明的结构示意图。
[0035]图4为本发明的结构示意图。
[0036]图5为本发明的结构不意图。
[0037]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【具体实施方式】
[0038]显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
[0039]本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0040]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0041]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0042]实施例1:如图2、图3、图4、图5所示，一种反渗透膜元件单向格网装置，数个(大于2)膜片2( 口袋)与浓水格网3缠绕卷制到中心管10上，浓水格网3为单向网格，有顺水流方向的轴向网格线，即分隔线5，膜片2与浓水格网3间隔叠放，即两个膜片2之间放置一个浓水格网3，浓水格网3的分隔线5有10%的压缩变形，分隔线5的断面为椭圆形状，椭圆的厚度为浓水流道的宽度。
[0043]分隔线5与水流成0°角，分隔线5的线径为1.1mm，分隔线5可为橡胶弹性分隔线。
[0044]实施例2:如图2、图3、图4、图5所示，反渗透膜元件单向格网，将纵横交错的浓水格网改为单向网格，即只设置顺水流方向的轴向网格线，不设置阻挡水流的横向网格，网格成为一条条顺水流的分隔线，见图3中的分隔线5，而没有容易粘挂污染物质的横线6(见图2中的横线6)。这种结构，污染物质在浓水通道中不能生根，不能存留，畅通无阻，污染物质很容易被水流冲刷到膜元件外部，所以可以极大的减少膜污染。
[0045]实现本发明的技术手段为顺水网格线即分隔线5采用具有一定弹性的物质如橡胶加工成线条，分隔线的断面为圆形(见图4中的7)，分隔线的线径比浓水流道的宽度大10%左右，一般为线径为1.1_。
[0046]在装配过程中，预先将橡胶分隔线压缩10%，使其断面成为椭圆状(见图4中的8)，椭圆的厚度为浓水流道的宽度。这样设置的目的是使分隔线5紧贴上下膜面，使分隔线5在浓水流道中定位，防止分隔线5产生位移。
[0047]为了方便浓水网格即橡胶弹性的分隔线5的装配，网格的横线6采用水溶性纤维制作，材质为聚乙烯醇纤维或海藻纤维，羧甲基纤维素纤维等，其性质与纸相似，在干燥状态，其呈现出固体物质的性质，有一定的抗拉强度，一旦将其放入水中，水溶性纤维会溶解。
[0048]采用编织方式将橡胶弹性的分隔线5与水溶性纤维6两种材料纺织成为浓水网格布。水溶性纤维的横线6的作用是给橡胶弹性的分隔线5定位，其线径主要受强度控制，在满足装配功能的前提下，水溶性纤维的横线6的线径尽可能小。橡胶弹性的分隔线5作为浓水网格布的经线，水溶性纤维的横线6作为网格布的玮线，二线相互垂直，成90°正交，橡胶弹性的分隔线5的间距在l-2mm之间，纺织中应保证橡胶弹性的橡胶弹性的分隔线5的平直度。
[0049]在反渗透膜卷制的过程中，将数个膜片2(口袋)与浓水格网一起缠绕卷制到中心管I上。膜片2与浓水格网间隔叠放，即两个膜片2之间放置一个浓水格网。
[0050]卷制过程是从中心管I一圈一圈向外卷动，膜片要卷紧，即对分隔线5施加一定的压力，使弹性分隔线产生10%的压缩变形。
[0051]膜元件卷成后用塑料布扎紧，防止膜卷膨胀松开。图5是膜片卷制的示意图。
[0052]膜元件加工完成后，进入到后处理阶段。
[0053]将多个膜元件安装到玻璃钢压力容器(一般为6个膜元件)内，向压力容器内通入清水，浸泡膜元件数小时，膜元件浓水网格中的水溶性纤维6将会溶解，纤维断裂，破碎变小，成为残渣。
[0054]然后关闭应力容器的产水出口，打开压力容器的进水口和浓水口，进行冲洗。从压力容器的进水口注入大流量的清水，水进入浓水流道，冲洗膜内破碎的水溶性纤维6残渣，将这些残渣携带输送到膜元件外部，最后从浓水口排出。
[0055]膜元件经过后处理后，阻碍水流流动并产生膜污染的横向格网6消失，剩下的只有顺水流方向设置的分隔线5，其状态见图3。水流在两个分隔线5之间可以快速流动，流道内光滑，没有污染物质生根的地方，污染物质容易被水流冲出膜元件，从而极大地减少了膜污染。同时也减少了浓水流道的过流阻力。
[0056]本发明可以改善反渗透膜污染的情况，保证反渗透长期稳定运行，具有极高的工业利用价值。
[0057]实施例2:如图2、图3、图4、图5所示，
[0058]—种反渗透膜元件单向格网装置，反渗透浓膜元件的浓水格网只有顺水流动的单向分隔线，而没有横在水流中的横线，或与水流成45°角的网格线。
[0059]反渗透浓水分隔线是由具有一定弹性的物质如橡胶加工而成线条，分隔线的断面为圆形，分隔线的线径比浓水流道的宽度大10%左右，一般为线径为1.1_，在装配过程中，预先将橡胶分隔线压缩10%，使其断面成为椭圆状，椭圆的厚度为浓水流道的宽度。这样设置的目的是使弹性分隔线紧贴上下膜面，使弹性分隔线在浓水流道中定位，防止分隔线产生位移。
[0060]网格的横线采用水溶性纤维制作，材质为聚乙烯醇纤维或海藻纤维，羧甲基纤维素纤维等，其性质与纸相似，在干燥状态，其呈现出固体物质的性质，有一定的抗拉强度，一旦将其放入水中，水溶性纤维会溶解。
[0061]采用编织方式将橡胶弹性分隔线与水溶性纤维两种材料纺织成为浓水网格布。分隔线5作为浓水网格布的经线，水溶性纤维作为网格布的玮线，二线相互垂直，成90°正交，分隔线的间距在l_2mm之间，纺织中应保证弹性分隔线的平直度。
[0062]在反渗透膜卷制的过程中，将数个膜片2(口袋)与浓水格网一起缠绕卷制到中心管上。膜片2与浓水格网间隔叠放。卷制过程是从中心管一圈一圈向外卷动，膜片要卷紧，使弹性分隔线产生10%的压缩变形。膜元件卷成后用塑料布扎紧，防止膜卷膨胀松开。
[0063]膜元件加工完成后，进入到后处理阶段。将多个膜元件安装到玻璃钢压力容器(一般为6个膜元件)内，向压力容器内通入清水，浸泡膜元件数小时，膜元件浓水网格中的水溶性纤维将会溶解，纤维断裂，破碎变小，成为残渣。
[0064]关闭应力容器的产水出口，打开压力容器的进水口和浓水口，对膜元件进行冲洗。从压力容器的进水口注入大流量的清水，水进入浓水流道，冲洗膜内破碎的水溶性纤维残渣，将这些残渣携带输送到膜元件外部，最后从浓水口排出。
[0065]如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种反渗透膜元件单向格网装置，其特征在于:数个膜片与浓水格网缠绕卷制到中心管上，浓水格网为单向网格，有顺水流方向的轴向网格线，即分隔线，膜片与浓水格网间隔叠放，即两个膜片之间放置一个浓水格网，浓水格网的分隔线有10%的压缩变形，分隔线的断面为椭圆形状，椭圆的厚度为浓水流道的宽度。2.根据权利要求1所述的一种反渗透膜元件单向格网，其特征在于分隔线与水流成0°角，分隔线的线径为1.1mm，分隔线为橡胶弹性分隔线。3.根据权利要求1所述的一种反渗透膜元件单向格网，其特征在于膜片或为口袋。4.根据权利要求1所述的一种反渗透膜元件单向格网，其特征在于数个为大于2。5.根据权利要求1所述的一种反渗透膜元件单向格网，其特征在于:分隔线作为浓水网格布的经线，水溶性纤维的横线作为网格布的玮线，二线相互垂直，成90°正交，分隔线的间距在I _2mm之丨司。6.—种反渗透膜元件单向格网制备方法，特征在于含有以下步骤； 采用具有弹性的物质如橡胶加工成线条，分隔线的断面为圆形， 在装配过程中，预先将橡胶分隔线压缩10%，使其断面成为椭圆状，椭圆的厚度为浓水流道的宽度;这样设置的目的是使分隔线紧贴上下膜面，使分隔线在浓水流道中定位，防止分隔线产生位移； 网格的横线采用水溶性纤维制作，材质为聚乙烯醇纤维或海藻纤维，羧甲基纤维素纤维； 采用编织方式将橡胶弹性的分隔线与水溶性纤维两种材料纺织成为浓水网格布；橡胶弹性的分隔线作为浓水网格布的经线，水溶性纤维的横线作为网格布的玮线，二线相互垂直，成90°正交，橡胶弹性的分隔线的间距在l_2mm之间，纺织中应保证橡胶弹性的橡胶弹性的分隔线的平直度； 在反渗透膜卷制的过程中，将数个膜片(口袋)与浓水格网一起缠绕卷制到中心管上；膜片与浓水格网间隔叠放，即两个膜片之间放置一个浓水格网； 卷制过程是从中心管一圈一圈向外卷动，膜片要卷紧，即对分隔线施加一定的压力，使弹性分隔线产生10%的压缩变形； 膜元件卷成后用塑料布扎紧，防止膜卷膨胀松开； 膜元件加工完成后，进入到后处理阶段。7.根据权利要求6所述的一种反渗透膜元件单向格网制备方法，其特征在于将多个膜元件安装到玻璃钢压力容器内，向压力容器内通入清水，浸泡膜元件数小时，膜元件浓水网格中的水溶性纤维将会溶解，纤维断裂，破碎变小，成为残渣； 然后关闭应力容器的产水出口，打开压力容器的进水口和浓水口，进行冲洗;从压力容器的进水口注入大流量的清水，水进入浓水流道，冲洗膜内破碎的水溶性纤维残渣，将这些残渣携带输送到膜元件外部，最后从浓水口排出； 膜元件经过后处理后，阻碍水流流动并产生膜污染的横向格网消失，剩下的只有顺水流方向设置的分隔线。8.根据权利要求7所述的一种反渗透膜元件单向格网制备方法，其特征在于分隔线的线径比浓水流道的宽度大10%左右，为线径为1.1_。9.根据权利要求7所述的一种反渗透膜元件单向格网制备方法，其特征在于水溶性纤维的横线的作用是给橡胶弹性的分隔线定位，其线径主要受强度控制，在满足装配功能的前提下，水溶性纤维的横线的线径尽可能小;多个膜元件为6个膜元件。
【文档编号】B01D61/08GK106039999SQ201610532274
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】陈亦力, 肖宏康, 于东江, 刘亚男
【申请人】北京碧水源膜科技有限公司