一种外压中空纤维膜组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及外压中空纤维膜组件。在原有外压中空纤维膜组件，包括套管和上下端盖以及填充在其内的外压中空纤维膜，其上浇铸端处的中空纤维膜开孔，其下浇铸端处的中空纤维膜闭孔，其特征设计是在下浇铸端中心位置有进水中心管，通过套管内中空纤维膜中部直通上浇铸端，下浇铸端处开孔，上浇铸端处闭孔，中心管侧壁均匀开孔，使进料液均匀分配在膜丝中间，外压中空纤维膜丝外包裹有多孔隔网，使外压中空纤维膜丝成为膜丝束，与套管间有固定空腔，用作浓水排出通道。
【专利说明】一种外压中空纤维膜组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及膜分离技术，具体为一种外压中空纤维膜组件，国际专利分类号拟为 B01D65/10.
【背景技术】
[0002]膜分离技术和装置现已广泛应用于化工、生物、医药、食品、水处理等诸多领域，是现代技术中的重要一种。膜组件是膜技术和装置的核心部件，其性能好坏直接关系到膜系统和装置的性能优劣。国内外外压中空纤维膜组件种类较多，现在比较普遍的是膜组件的上端中空纤维膜开孔型，下端浇铸为闭孔型，并设计有多个导流孔。这种膜组件的工作路线为工作料液通过下端导流孔进入膜组件，经膜过滤，滤过液从膜组件上端口流出，浓缩液从膜组件上侧口排出。这种设计优点是从膜组件下端进料液，料液分布相对均匀，中空纤维膜有效使用率较高，可以避免部分死角。但这种组件也存在缺点，首先，下端导流孔对液流分配不能完全均匀，尤其是在靠近进液端处，正对导流孔处，流量流速较大，而在导流孔间隙处，流量流速较小，甚至成为死角，其次，中空纤维膜在膜组件中分布不是完全均一，中空纤维膜密度高的部分，阻力较大，料液流速较慢，中空纤维膜密度低的部分，流动阻力较小，料液流速较快，这样，会影响膜组件性能的充分发挥，也会使膜组件更容易污染。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术的不足，设计一种新型的外压中空纤维膜组件，它可以在膜分离工作和在线清洗时，使液流分配更均匀，充分发挥膜的性能，防止因液流不均匀引起的膜污染。
[0004]本实用新型是如下实现的:设计一种外压中空纤维膜组件，包括套管、中心进料管和其上、下端盖以及填充在其内的外压中空纤维膜和多孔隔网，其上浇铸端处的外压中空纤维膜开孔，其下浇铸端闭孔，且下浇铸端中心有一个中心进料管，其特征是料液通过中心管进入，外压中空纤维膜由多孔格网包裹成束，与套管有固定间隙。
[0005]本实用新型的特征是在膜组件下端有中心管，中心管位于膜组件中心位置，直通至膜组件上端浇铸部分，且上端封闭，中心管四周由外压中空纤维膜包围。中心管侧壁均匀向四周开有多个孔，料液经中心管进入膜组件，并通过中心管侧壁开孔，由组件中心向外，透过外压中空纤维膜间的缝隙，流到膜丝束与膜套管间隙中。这个过程中，原料液在膜丝间均匀分配，在压力作用下，部分透过膜壁进入膜丝内部形成透过液，经组件上端透过液口流出，流经膜丝间隙，汇集到套管与膜丝束间隙的浓缩液向上流动，经组件侧面的浓缩液口流出。
[0006]本实用新型的特征还在于外压中空纤维膜丝外侧有一多孔隔网，将膜丝包裹成束，避免膜丝在套管内散乱，保证膜丝束与套管保持固定的间隙，形成浓缩液流道，确保浓缩液流道流动阻力较小，膜组件进料液的阻力只受膜丝装填量和密度的影响，最大限度保证膜组件各点阻力相同，料液均匀分配。
[0007]下面结合实施例及其附图进一步详述本实用新型。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型的整体结构示意图。
[0009]图2是下浇铸端中心管结构示意图。
[0010]图3为中心管的结构示意图。
[0011]图4为膜组件A-A截面示意图。
【具体实施方式】
[0012]本实用新型是在现有膜组件的基础上进行的改进设计(见图1)，即在现有的外压中空纤维膜组件，包括套管3、上下端盖11、12以及填充的外压中空纤维膜1，其上浇铸端5处的中空纤维膜开孔，其下浇铸端7处的中空纤维膜闭孔，其特征设计是在下浇铸端中心处有进料中心管9，中心管直通至上浇铸端5，上端封闭，填充的中空纤维膜I由多孔隔网2包裹，形成膜束，膜束与套管3间有固定间隙10。
[0013]为了使从进料口 8进入膜组件的料液在膜丝中分配均匀，中心管9侧壁上的孔直径大小及分布是关键，根据中心管管径不同，管壁开孔直径和分布稍有差别。中心管径< 25mm,侧孔直径在2_5mm,中心管径> 25mm,侧孔直径在3-10mm,中心管侧孔均勻分布于管壁，具体如图2所示，孔心距一般为2-5倍孔直径。本实用新型4英寸组件中心管选用中心管内径为20mm,侧壁开孔直径2mm,孔心距为5mm。
[0014]本实用新型采用多孔隔网2将膜丝包裹成束，保证膜丝I在套管3中规则排列，膜丝装填密度均一，料液由中心管9向空腔10流动阻力一致，液流分配均匀。本实用新型的特征在于由隔网2包裹的丝束与套管3间有空腔，空腔径向距离在l-5cm，根据膜组件不同尺寸进行调整，例如，4英寸膜组件空腔径向距离为1cm。本实用新型特征在于选用的隔网2为耐腐蚀材料，有一定刚性，网孔分布均匀，孔径在5_-50_，根据组件大小选用一层隔网或多层隔网。本实用新型的特征还在于隔网两端包裹膜丝，并与膜丝一同浇铸在上下浇铸端5、7，不需另外固定。
[0015]型膜组件的工作原理是，当膜分离工作时,料液从下端口 8进入中心管9，经中心管侧壁上孔13进入外压中空纤维膜I间隙，经过多孔隔网2后，汇集于隔网与套管间的空腔10处，形成浓缩液，经空腔向上从侧排口 4排出，滤过液从中空纤维膜内侧汇集到上端口6流出。当需在线清洗时，则通过下端口 8打入气水混合液流，清洗膜套管3内膜丝后，清洗流体经侧口 4排出。
[0016]本实用新型的膜组件结构适用于2英寸以上的外压中空纤维膜组件，特别适用于大口径膜组件，如6英寸、8英寸膜组件，可用于规模化、连续化生产的膜装置。另外，本实用新型可适用于微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜，可实现膜过程的在线清洗。以6英寸膜组件为例，实验表明，本实用新型膜组件可实现连续纳滤过程，提高了过滤效率，保证膜过滤性能。
【权利要求】
1.一种外压中空纤维膜组件，包括套管(3)和其上、下端盖(11)、(12)以及填充在其内的外压中空纤维膜(I)，其上浇铸端(5)处的外压中空纤维膜(I)开孔，其下浇铸端(7)处的外压中空纤维膜(I)闭孔，其特征是在所述下浇铸端(7)中心位置有进水中心管(9)，在所述外压中空纤维膜丝外包裹有多孔隔网(2)，使外压中空纤维膜丝成为膜丝束。
2.根据权利要求1所述的外压中空纤维膜组件，其特征是所述的中心管(9)在下浇铸端(7)处为开孔，且通过膜丝(I)中心部分直通上浇铸端(5)，在上浇铸端处为闭孔。
3.根据权利要求1或2所述的外压中空纤维膜组件，其特征是所述的中心管(9)在膜套管⑶内部分的侧壁开有孔，孔径2-10mm，孔在中心管侧壁均匀分布，孔心距为孔径2-5倍。
4.根据权利要求1所述的外压中空纤维膜组件，其特征是所述的多孔隔网(2)将外压中空纤维膜(I)包裹为丝束，且与套管(3)间有空腔，空腔径向距离在l-5cm。
5.根据权利要求1或4所述的外压中空纤维膜组件，其特征是所述的隔网(2)为耐腐蚀材料，有一定刚性，网孔分布均匀，孔径在5_-50_，可用一层或多层。
6.根据权利要求1或4所述的外压中空纤维膜组件，其特征是所述的隔网(2)两端一并与膜丝一同浇铸在上下浇铸端(5)、(7)，不需另外固定。
【文档编号】B01D63/02GK204073859SQ201420019131
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】刘恩华, 张宇峰 申请人:天津工业大学