正渗透膜元件以及正渗透膜组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种正渗透膜元件，包括：具有上端开口(2)和下端开口(3)的膜包层(1)；位于膜包层(1)内部的隔板件(4)，将膜包层(1)分隔成上游室(5)和下游室(6)；以及第一连接管(7)和第二连接管(8)，第一连接管(7)由膜包层(1)外部依次延伸穿过下游室(6)和隔板件(4)，第二连接管(8)由膜包层(1)外部依次延伸穿过上游室(5)和隔板件(4)。此外本实用新型还提供了一种正渗透膜组件，本实用新型的目的在于防止正渗透处理中出现过大压降，并保证渗透剂在正渗透膜中的流速。
【专利说明】
正渗透膜元件以及正渗透膜组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种正渗透膜元件，以及一种正渗透膜组件。
【背景技术】
[0002]工业规模系统中膜元件的常规设计使用卷绕成螺旋元件的平板膜。该膜元件设计具有被密封至连通于带孔中央芯管的一系列膜包层。间隔网插入膜包层内和膜包层之间，然后，膜包层紧紧地包绕着中央芯管。然后，元件在长外壳内端到端负载，并且要被过滤的水轴向泵给长外壳，这样使得水流过膜包层的外部上的间隔网。然后，施加的压力迫使水流过膜。膜包层内部的网允许过滤后的水流到将水传输到外壳以外的中心管。
[0003]诸如海水淡化、城市污水降低、甲烷生物反应器垃圾产生的肥料等的大规模正渗透(FO)应用中已获得效益。所有的这些应用需要具有数千平方米的FO膜的工业规模系统。
[0004]不同于压力驱动过滤，FO需要第二液体、或渗透剂(OA)或盐水来推动水穿过膜。在螺旋缠绕式FO设计中，必须引导OA流过膜包层的整个内部，同时要被集中的液体流过膜包层的外部上的间隔件。渗透使得供给液体集中，同时稀释0A。所以，在螺旋缠绕式FO系统中，具有为净化提供污染水源的供给溶液和提供诸如糖浆或盐水的渗透剂的驱动溶液。
[0005]这样的FO螺旋缠绕式系统可用于具有最多5 psi压降的单个元件。然而，明显存在与按比例增加这样单个FO螺旋缠绕系统相关的问题，因为如果这些元件串联，压降的递增会降低这样系统的效用。
实用新型内容
[0006]针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种正渗透膜元件以及一种正渗透膜组件，以防止正渗透处理中出现过大压降，并保证渗透剂在正渗透膜中的流速。
[0007]为实现上述目的，一方面，本实用新型提供了一种正渗透膜元件，包括:具有上端开口和下端开口的膜包层；位于膜包层内部的隔板件，将膜包层分隔成上游室和下游室；以及第一连接管和第二连接管，第一连接管由膜包层外部依次延伸穿过下游室和隔板件，第二连接管由膜包层外部依次延伸穿过上游室和隔板件。
[0008]根据本实用新型，上端开口和下端开口在膜包层的轴向方向上相互错开，沿垂直于膜包层轴向的方向，隔板件一端与膜包层的相对的两个侧壁中的任一侧壁连接，另一端为自由端并与相对的两个侧壁中的另一侦彳壁相间隔。
[0009]根据本实用新型，第一连接管的延伸方向和第二连接管的延伸方向均与膜包层的轴向方向平行，其中，第一连接管连接至隔板件的开口的位置与上端开口的位置对齐，第二连接管连接至隔板件的开口的位置与下端开口的位置对齐。
[0010]根据本实用新型，隔板件在膜包层的侧壁的中央位置处、沿垂直于膜包层轴向的方向延伸。
[0011]另一方面，本实用新型还提供了一种正渗透膜组件，该正渗透膜组件由上述任一的正渗透膜元件叠置构成。
[0012]根据本实用新型，在相邻两个正渗透膜元件之间，其中任一个正渗透膜元件的第一连接管的位于膜包层外的端部以及下端开口，分别相对应地与另一个正渗透膜元件的上端开口和第二连接管的位于膜包层外的端部流体连通。
[0013]本实用新型的有益技术效果在于:
[0014]在本实用新型的正渗透膜元件中，渗透剂经上端开口流入膜包层中，其中一部分渗透剂进入第一连接管中直接流入后面的正渗透膜元件中；而另一部分渗透剂在膜包层中进行正渗透操作，即，将外部流体中的水分吸入膜包层内部，以对渗透剂进行稀释。然后经稀释的渗透剂由下端开口流出该层正渗透膜元件，并进入后面的正渗透膜元件中。因此，在本实用新型的正渗透膜元件和正渗透膜组件中，实际上是使得渗透剂在各层正渗透膜元件中进行并联流动，而与现有技术中的串联流动相比，并联流动可以有效地防止正渗透处理中出现过大压降。同时由于不会出现过大压降，能够使得渗透剂在正渗透膜中的流速始终处于稳定状态，而不会出现串联流动所引起的流速不充分。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型正渗透膜元件的结构示意图；
[0016]图2是由图1中正渗透膜元件构成的正渗透膜组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]现参照附图描述本实用新型的正渗透膜元件和正渗透膜组件。如图1所示，是本实用新型正渗透膜元件的结构示意图，其包括用于进行正渗透处理的膜包层1、隔板件4、第一连接管7以及第二连接管8。具体地，膜包层I具有上端开口 2和下端开口 3，而隔板件4位于膜包层I内部并将膜包层I分隔成上游室5和下游室6。此外，第一连接管7由膜包层I的外部依次延伸穿过下游室6和隔板件4，而第二连接管8由膜包层I的外部依次延伸穿过上游室5和隔板件4。
[0018]在本实用新型正渗透膜元件的实际使用中，通常是将该元件相互叠置以形成正渗透膜组件。具体地，渗透剂会经上端开口 2流入膜包层I中，其中一部分渗透剂进入第一连接管7中直接流入后面的正渗透膜元件中；而另一部分渗透剂在膜包层I中进行正渗透操作，即，将外部流体中的水分吸入膜包层I内部，以对渗透剂进行稀释。然后经稀释的渗透剂由下端开口 3流出该层正渗透膜元件，并进入后面的正渗透膜元件中。
[0019]因此，在本实用新型的正渗透膜元件和正渗透膜组件中，实际上是渗透剂在各层正渗透元件中进行流动所经过的流路是并联起来的，而与现有技术中的串联流路相比，并联流路可以有效地防止正渗透处理中出现过大压降。同时由于不会出现过大压降，能够使得渗透剂在正渗透膜中的流速始终处于稳定状态，而不会出现串联流动所引起的流速不充分。
[0020]继续参照图1，在优选的实施例中，上端开口 2和下端开口 3可以在膜包层I的轴向方向上相互错开。此外，沿垂直于膜包层I轴向的方向，隔板件4 一端与膜包层I的相对的两个侧壁中的任一侧壁连接，另一端为自由端并与相对的两个侧壁中的另一侧壁相间隔。也就是说，隔板件4 一端是封死的，渗透剂无法由上游室5流入下游室6 ;而隔板件4的另一端与膜包层I侧壁之间相间隔从而形成了流道。因此这就强迫渗透剂必须在膜包层I中以折线形流动路径流动，从而可以延长渗透剂在膜包层I中的流动路径的长度，也就使得膜包层I中的正渗透处理能够更加充分。
[0021]进一步如图1所示，在优选的实施例中，第一连接管7的延伸方向和第二连接管8的延伸方向可以均与膜包层I的轴向方向平行。而第一连接管7连接至隔板件4的开口的位置可以与上端开口 2的位置对齐。类似地，第二连接管8连接至隔板件4的开口的位置与下端开口 3的位置对齐。也就是说，当将本实用新型的正渗透膜元件相互叠置以构成正渗透膜组件以后，所有的正渗透膜元件中的第一连接管7和第二连接管8之间是相互平行的，并且所有第一连接管7位于同一延长线上，而所有第二连接管8位于同一延长线上，并且这两根延长线之间存在间距。
[0022]继续参照图1，在优选的实施例中，隔板件4可以在膜包层I的侧壁的中央位置处、沿垂直于膜包层I轴向的方向延伸。也就是说，当隔板件4设置该膜包层I侧壁的该中央位置时，上游室5的面积与下游室6的面积应该是相等的。
[0023]如上所述，本实用新型的正渗透膜元件在实际使用中是需要组装成型的。如图2所示,示出的是由上述正渗透膜元件相互叠置从而构成的正渗透膜组件。
[0024]具体地，在每相邻两个正渗透膜元件之间，其中任一个正渗透膜元件的第一连接管7的位于膜包层I外的端部以及下端开口 3，分别相对应地与另一个正渗透膜元件的上端开口 2和第二连接管8的位于膜包层I外的端部流体连通。
[0025]如图1和图2中箭头所示，是渗透剂在该正渗透膜组件中流动的流向，渗透剂流54首先进入首个正渗透膜元件的上端开口 2，进而流入膜包层I的上游室5中。其中，一部分渗透剂会直接流入第一连接管7并进入次段的上端开口 2 ;而由于隔板件4的端部是与膜包层I的侧壁封死的，因此强迫另一部分渗透剂以折线形的流向从上游室5流动至下游室6，而在整个流动过程中进行正渗透操作，S卩，渗透剂会在膜包层I内与处于膜外部的浓盐水发生正渗透反应。也就是说，浓盐水中的水分会穿过膜包层I进入其内部，并将渗透剂稀释。进入下游室6之内的经稀释的渗透剂会通过下端开口 3流出，并与次级正渗透膜元件的第二连接管8流体连通。
[0026]换句话说，在构造成的正渗透膜组件中，在所有第一连接管7中流动的为渗透剂的主流路，在所有第二连接管8中流动的为经过稀释后的渗透剂的主流路。在渗透剂到达任一级正渗透膜元件时，渗透剂主流路会分出一股支流进入膜包层I中进行正渗透反应，而经过稀释后的渗透剂又会返回到经稀释后的渗透剂主流路中。所以如图2可以很清楚的示出渗透剂在各层正渗透膜元件中进行的并联流动。
[0027]应当指出的是，在优选的实施例中，本实用新型的其他实施方式并不限于本文所公开的具体部件，例如，本实用新型中所涉及的部件可由以下材料制成:橡胶(合成的和/或天然的)和/或其它类似材料；玻璃(如玻璃纤维)、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、它们的任意组合和/或其它类似材料；聚合物，如热塑性塑料(如ABS、丙烯酸、含氟聚合物、聚缩醛、聚酰胺；聚碳酸酯、聚乙烯、聚砜和/或类似物)、热固性塑料(如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚氨酯、硅树脂和/或类似物)、它们的任意组合和/或其它类似材料；复合材料和/或其他类似的材料；金属和/或其它类似的材料；合金和/或其他类似的材料；任何其它合适的材料；和/或它们的任意组合。
[0028]此外，在可选的实施例中，正渗透膜还可由薄膜复合的反渗透膜制成。这种膜复合材料例如包括通过位于多孔支撑织物上的浸没沉淀工艺形成的纤维素酯膜铸件，多孔支撑织物诸如为织造或非织造的尼龙、聚酯或聚丙烯；或者优选地，纤维素酯膜铸件位于诸如棉或纸的亲水性支撑物上。
[0029]此外，本实用新型中所提及的渗透剂可通常是基于无机盐的或基于糖的。例如，盐水可以使用氯化钠6.21wt%、氯化钾7.92wt%、朽1檬酸三钠10.41wt%、葡萄糖58.24wt%且果糖17.22wt%。其它渗透剂(或水化制剂)例如可以为葡萄糖制剂、脱水食品和能够与水化合的任何其它溶质内的药物。
[0030]基于糖的渗透剂可为由以下制成的粉末或糖水:果糖、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸、抗坏血酸钾、抗坏血酸钠、抗坏血酸、水溶性维生素、氯化钠和氯化钾。例如，60wt %果糖、1wt %的柠檬酸钾、1wt %的柠檬酸钠和20wt %水的混合物在元件中测试并具有类似于SOwt %果糖-20wt%水营养糖水的性能。
[0031]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种正渗透膜元件，其特征在于，包括: 具有上端开口⑵和下端开口⑶的膜包层⑴； 位于所述膜包层(I)内部的隔板件(4)，将所述膜包层(I)分隔成上游室(5)和下游室(6);以及 第一连接管(7)和第二连接管(8)，所述第一连接管(7)由所述膜包层(I)外部依次延伸穿过所述下游室(6)和所述隔板件(4)，所述第二连接管⑶由所述膜包层⑴外部依次延伸穿过所述上游室(5)和所述隔板件(4)。
2.根据权利要求1所述的正渗透膜元件，其特征在于， 所述上端开口(2)和所述下端开口(3)在所述膜包层(I)的轴向方向上相互错开， 沿垂直于所述膜包层(I)轴向的方向，所述隔板件(4) 一端与所述膜包层(I)的相对的两个侧壁中的任一侧壁连接，另一端为自由端并与相对的两个侧壁中的另一侧壁相间隔。
3.根据权利要求1所述的正渗透膜元件，其特征在于， 所述第一连接管(7)的延伸方向和所述第二连接管(8)的延伸方向均与所述膜包层(I)的轴向方向平行， 其中，所述第一连接管(7)连接至所述隔板件(4)的开口的位置与所述上端开口(2)的位置对齐，所述第二连接管(8)连接至所述隔板件(4)的开口的位置与所述下端开口(3)的位置对齐。
4.根据权利要求1所述的正渗透膜元件，其特征在于， 所述隔板件(4)在所述膜包层(I)的侧壁的中央位置处、沿垂直于所述膜包层(I)轴向的方向延伸。
5.一种正渗透膜组件，其特征在于，所述正渗透膜组件由权利要求1-4中任一项所述的正渗透膜元件叠置构成。
6.根据权利要求5所述的正渗透膜组件，其特征在于， 在相邻两个所述正渗透膜元件之间，其中任一个正渗透膜元件的所述第一连接管(7)的位于所述膜包层(I)外的端部以及所述下端开口(3)，分别相对应地与另一个正渗透膜元件的所述上端开口(2)和所述第二连接管(8)的位于所述膜包层(I)外的端部流体连通。
【文档编号】B01D61/00GK204159217SQ201420456431
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】任重, 王飘扬, 张浩云, 龙嘉 申请人:北京万邦达环保技术股份有限公司