一种碳化硅膜过滤器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种碳化硅膜过滤器，属于过滤器【技术领域】。该碳化硅膜过滤器包括外壳以及位于该外壳中的滤芯，该滤芯为由碳化硅膜构造的膜管，该膜管中含有两端连通的通道，从而碳化硅膜构造为该通道的侧壁。本实用新型采用碳化硅膜作为过滤器滤芯，由于碳化硅膜的基材为化学惰性材料，适用于任何有机溶液，可以抵抗任何浓度的酸碱溶液，抗污能力强；同时由于其通量为传统陶瓷膜的6倍以上，过滤效率高；此外，该过滤器采用单只大膜装填，节省成本且反冲时其受力均匀。
【专利说明】一种碳化硅膜过滤器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于过滤器【技术领域】。
【背景技术】
[0002]陶瓷膜过滤器具有化学稳定性好、能耐酸、耐碱、耐有机溶剂、机械强度大、可反向冲洗、抗微生物能力强、耐高温、孔径分布窄、分离效率高等优点，使其广泛地应用于化工、环保、食品、生物、制药、电子、电力、冶金、轻纺、海水脱盐等领域。
[0003]然而，现有陶瓷膜采用的是氧化铝、氧化锆基材，氧化铝具有吸附性能，易造成有机物污堵在膜壁上，在含乳化油、蛋白质内废水处理上，传统的陶瓷膜抗污染性能很差，运行周期短。同时，由于材料硬度过低，现有陶瓷膜的开孔率为25%以内，导致了膜的通量较低，投资成本高。此外，现有陶瓷膜工业化采用小膜管装填方式，腔体空间偏大，造成再生液用量偏高，而膜管数量多使得反冲时易造成受力不均匀以及再生不完全。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种过滤性能好，抗污能力强的过滤器。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0006]一种碳化硅膜过滤器，包括外壳以及位于所述外壳中的滤芯，所述滤芯为由碳化硅膜构造的膜管，所述膜管中含有两端连通的通道，即所述碳化硅膜构造为所述通道的侧壁。
[0007]所述过滤器的外壳包括膜壳、上壳体端头和下壳体端头，所述膜壳包围所述膜管的侧面，所述上壳体端头和所述下壳体端头分别连接于所述膜壳的两端；优选的，所述膜管的外形为圆柱形，所述外壳为包围所述膜管的圆柱形；优选的，所述膜管中通孔的直径为3毫米。
[0008]所述上壳体端头和所述下壳体端头与所述膜壳通过法兰连接头连接；或者，所述上壳体端头和所述下壳体端头与所述膜壳通过卡箍连接。
[0009]所述上壳体端头开有浓液出口，所述下壳体端头开有进料口，所述膜壳上开有反冲口和清液出口 ；优选的，所述浓液出口、所述进料口、所述反冲口和所述清液出口处设有阀门，以分别控制所述浓液出口、所述进料口、所述反冲口和所述清液出口的开闭。
[0010]在所述膜管的两端外侧设有环形垫片；所述环形垫片位于所述膜管的外侧和所述膜壳的内壁之间，以填充所述膜管外侧与所述膜壳内壁之间的间隙；优选的，所述环形垫片为双O环垫片，包括大小不同的两个环形部分，所述两个环形部分为一体式结构；其中，所述较的大环形部分包裹所述膜管的端部，所述较小的环形部分越过所述膜管，顶向所述过滤器的两端；优选的，所述环形垫片由橡胶构造。
[0011]所述碳化硅膜为蜂窝状结构。
[0012]所述碳化硅膜的过滤精度为40纳米；或者，所述碳化硅膜的过滤精度为100纳米；或者，所述碳化硅膜的过滤精度为500纳米。[0013]所述碳化硅膜带有负电荷，以抵抗有机污染物在所述碳化硅膜表面的附着力。
[0014]所述过滤器仅包含一个膜管；优选的，单只所述膜管的碳化硅的面积为8平方米。
[0015]所述碳化硅膜的开孔率为50%。
[0016]由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是:本实用新型采用碳化硅膜作为过滤器滤芯，由于碳化硅膜的基材为化学惰性材料，适用于任何有机溶液，可以抵抗任何浓度的酸碱溶液，抗污能力强；同时由于其通量为传统陶瓷膜的6倍以上，过滤效率高；此外，该过滤器采用单只大膜装填，节省成本且反冲时其受力均匀。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1本实用新型实施例中碳化硅膜过滤器的主视图；
[0018]图2本实用新型实施例中双O环垫片的结构示意图；
[0019]图3本实用新型实施例中双O环垫片与碳化硅膜的连接示意图。
[0020]附图中:1、进料口 ；2、下壳体端头；3、法兰连接头；4、双O环垫片；5、支撑板；6、膜壳；7、碳化硅膜；8、清液出口 ；9、上壳体端头；10、浓液出口 ；11、反冲口 ；12、空心部分。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0022]为了克服现有有机膜过滤器的缺点，得到过滤效果和抗污染效果好的过滤器，本实用新
[0023]为了克服传统过滤器的缺点，本实用新型提出了一种碳化硅膜过滤器。该碳化硅膜过滤器包括膜壳6、碳化硅膜7、上壳体端头9和下壳体端头2。其中，碳化硅膜7为该过滤器的滤芯，位于膜壳6中；膜壳6与上壳体端头9和下壳体端头2均连接，且均通过法兰连接头3连接。这里，上壳体端头9与下壳体端头2和膜壳6的连接方式还可以为由卡箍连接，或者卡口式连接等等。如图1所示为该碳化硅膜过滤器的结构示意图。
[0024]碳化硅膜7的材料为碳化硅基材，呈蜂窝状结构，构造成圆柱形的膜管，其中包含有连通其两端的通道，也即碳化硅膜7为该通道的侧壁。该通道的直径为3毫米。在该过滤器中，仅包含有一个膜管。该单只膜管的碳化硅膜的面积为8平方米。
[0025]下壳体端头2中开有进料口 1，为料液的入口 ；上壳体端头9开有浓液出口 10，用于在该过滤器作错流过滤时，为料液循环构造通道。膜壳6中开有两个开口，一个为反冲口11，作为反冲液的入口 ；另一个为清液出口 8,作为排放过滤后的清液的出口。在上述各开口中均设有阀门，以控制这些开口的开启和关闭。
[0026]在碳化硅膜7与膜壳6之间设有由橡胶材料构造的双O环垫片4，用于将碳化硅膜7固定在膜壳6内部，即双O环垫片4的内壁通过弹力包裹住碳化硅膜7，并填充碳化硅膜7的外侧与膜壳6的内壁之间的间隙。该双O环垫片4包含大小不同的两个环形部分，两环形部分构成一体式结构，即该双O环垫片为整体式垫片，其结构示意图如图2所示，图中两个空白长方形即为双O环垫片的两个环形部分构成的空心部分12。
[0027]如图3所示为双O环垫片与碳化硅膜的连接示意图，其中较大的环形部分包裹在碳化硅膜7的端部，较小的环形部分则越过碳化硅膜7，向过滤器的两端延伸，顶住法兰连接头3。这是由于法兰连接头3由不锈钢材料构造，双O环垫片的较小环形部分能够有效隔离法兰连接头3和碳化硅膜7，防止法兰连接头3和碳化硅膜7发生碰撞，以保护碳化硅膜
7。这样，法兰连接头3将双O环垫片4的较小环形部分顶住，固定在膜壳6内。
[0028]此外，为了在安装时辅助定位法兰接头3，该过滤器还包含支撑板5，支撑板5位于膜壳6和双O环垫片4之间，能够辅助固定双O环垫片4。
[0029]该碳化硅膜7采用碳化硅基材，传统的陶瓷膜的材料为三氧化二铝，在亲水性、化学惰性和强度等方面均不及碳化硅材料。碳化硅膜7进行过表面改性，其表面带有负电荷，因此可以在其表面和有机物污染层之间形成排斥力，能够有效地缓和膜表面的污染。
[0030]现有陶瓷膜的材质三氧化二铝硬度过低，膜的开孔率超过25%就会发生塌孔。本实用新 型中的膜材料碳化硅是目前已知的最坚硬的材料，不会发生塌孔现象。本实用新型中碳化硅膜7的开孔率为50%，较现有技术来说膜通量大大提高，有效地降低了成本。
[0031]当进行死端过滤时，控制阀门打开进料口 I和清液出口 8，关闭反冲口 11和浓液出口 10。料液从进料口 I进入膜管中，在膜管的通道内积聚，并通过膜管侧壁的碳化硅膜7进行过滤，过滤后的清液从清液出口 8排出，而过滤留下的杂质可能附着在碳化硅膜7上。
[0032]当进行交错过滤时，控制阀门打开进料口 1、清液出口 8和浓液出口 10，关闭反冲口 11。此时料液从进料口 I进入过滤器，部分通过碳化硅膜7过滤后的清液从清液出口 8排出，过滤留下的杂质可能附着在碳化硅膜7上，部分料液本身或者与留在碳化硅膜7上的杂质构成浓液从浓液出口 10排出构成料液循环。
[0033]过滤器使用过一段时间后，碳化硅膜7上可能积有一定的杂质，需要定期进行反冲。反冲时，控制阀门开启反冲口 11、进料口 I和浓液出口 10，而关闭清液出口 8。反冲液从反冲口 11进入过滤器中对过滤时留在碳化硅膜7上的固体杂质进行冲洗，在反冲液的大压力下，固体杂质随着反冲液分别从进料口 I和浓液出口 10排出。
[0034]该第一实施例中，碳化硅膜7的孔径即过滤精度为40纳米。该过滤器可用于发酵行业，如将其用于回收红霉素发酵液，此时其他的工艺参数如表1所示。此外，该过滤器还可用于石化行业，如用于油田回注水，此时其他的工艺参数如表2所示。
[0035]表1碳化硅膜过滤器用于回收红霉素发酵液时的工艺参数
[0036]
【权利要求】
1.一种碳化硅膜过滤器，包括外壳以及位于所述外壳中的滤芯，其特征在于:所述滤芯为由碳化硅膜构造的膜管，所述膜管中含有两端连通的通道，所述碳化硅膜构造为所述通道的侧壁。
2.根据权利要求1所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述过滤器的外壳包括膜壳、上壳体端头和下壳体端头，所述膜壳包围所述膜管的侧面，所述上壳体端头和所述下壳体端头分别连接于所述膜壳的两端。
3.根据权利要求2所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述膜管的外形为圆柱形，所述外壳为包围所述膜管的圆柱形。
4.根据权利要求2所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述膜管中通孔的直径为3毫米。
5.根据权利要求2所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述上壳体端头和所述下壳体端头与所述膜壳通过法兰连接头连接；或者，所述上壳体端头和所述下壳体端头与所述膜壳通过卡箍连接。
6.根据权利要求2所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述上壳体端头开有浓液出口，所述下壳体端头开有进料口，所述膜壳上开有反冲口和清液出口。
7.根据权利要求6所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述浓液出口、所述进料口、所述反冲口和所述清液出口处设有阀门，以分别控制所述浓液出口、所述进料口、所述反冲口和所述清液出口的开 闭。
8.根据权利要求2所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:在所述膜管的两端外侧设有环形垫片；所述环形垫片位于所述膜管的外侧和所述膜壳的内壁之间，以填充所述膜管外侧与所述膜壳内壁之间的间隙。
9.根据权利要求8所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述环形垫片为双O环垫片，包括大小不同的两个环形部分，所述两个环形部分为一体式结构；其中，所述较的大环形部分包裹所述膜管的端部，所述较小的环形部分越过所述膜管，顶向所述过滤器的两端。
10.根据权利要求8所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述环形垫片由橡胶构造。
11.根据权利要求1所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述碳化硅膜为蜂窝状结构。
12.根据权利要求1所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述碳化硅膜的过滤精度为40纳米； 或者，所述碳化硅膜的过滤精度为100纳米； 或者，所述碳化硅膜的过滤精度为500纳米。
13.根据权利要求1所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述碳化硅膜带有负电荷，以抵抗有机污染物在所述碳化硅膜表面的附着力。
14.根据权利要求1所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述过滤器仅包含一个膜管。
15.根据权利要求14所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:单只所述膜管的碳化硅的面积为8平方米。
16.根据权利要求1所述的碳化硅膜过滤器，其特征在于:所述碳化硅膜的开孔率为
50%。
【文档编号】B01D29/68GK203525403SQ201320478988
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】李大伟, 陈越峰 申请人:凡闰司（上海）流体技术有限公司