包括螺旋卷绕模块、盐水密封条和端盖的过滤器组合件的制作方法

本发明涉及包括螺旋卷绕膜模块、端盖和盐水密封条的过滤器组合件。

背景技术：

螺旋卷绕膜模块用于各种反渗透(ro)和纳米过滤(nf)应用中。在典型实施例中，通过围绕渗透收集管同心地卷绕一个或多个包膜和馈料间隔件以形成两个相对涡卷面和外部外围表面来构造圆柱形螺旋卷绕膜模块。所得螺旋束通过胶带或其它手段保持在适当位置。在将模块安装在压力容器的内部腔室内之前，可将各种类型的密封件施加在模块的外部外围表面附近。代表性示例描述于以下中：us4016083、us4299702、us4600512、us5128037、us5389260、us5851267、us6299772、us7208088、us8110016、us8377300、us8388842、us8425773、us8728213和us8778182。描述了用于与此类模块一起使用的各种馈料间隔件和流动构造。参见例如：us5458774、us6881336、us8337698、us2003/205520、us2004/0182774、us2013/146532、us2014/042080、us2014/183134、jp2013/071098和cn201799220。

在操作中，加压进料流体在膜包封的表面上通过，且施加的压力使“溶剂”(例如水)的一部分穿过膜(即形成“渗透物”)，而“溶解物”(例如盐)不能够穿过膜，且在剩余的馈料中浓缩(即形成“浓缩物”溶液)。模块的“回收”或“回收率”定义为馈料溶液作为渗透物穿过膜的百分比。

在高回收率下操作时污垢形成是主要问题。一旦浓缩超出其溶解度极限，留存的盐(例如caco3、caso4)开始在膜上形成污垢。这对于住宅ro系统的长期操作尤其存在问题。与通过使用ph调节、阻垢剂或频繁清洁而在高回收率下操作的较大工业系统相比，大多数住宅系统不具有这些选择方案中的任一个。在住宅ro系统中使用的螺旋卷绕模块典型地经设计在20％到35％之间的回收率下操作。在较高回收率(例如高于35％)下的操作导致结垢，因为未经软化的住宅水源经常含有显著量的钙离子和碳酸氢根离子。

寻求在具有降低的结垢易感性的情况下准许较高回收率操作的新过滤器组合件设计。

技术实现要素：

经调适用于嵌入压力容器的内部腔室中的过滤器组合件，其中所述组合件包括：

螺旋卷绕膜模块(2)，其包含至少一个膜包封(4)和同心地围绕沿着轴线(x)延伸形成入口涡卷面(30)和出口涡卷面(32)以及圆柱形外部外围表面(38)的中央渗透管(8)卷绕的馈料间隔片(6)，

端盖(33)，其具有覆盖入口涡卷面(30)的一部分的表面(72)和靠近渗透管的端盖表面(72)中的至少一个开口(76)，其准许流体流过入口涡卷面(30)且进入模块(2)的馈料间隔片(6)，以及

盐水密封条(65)，其具有限定经调适用于接合压力容器的内部腔室的最大外径的径向延伸的柔性唇缘(70)；其中盐水密封条密封端盖(33)。在一个实施例中，盐水密封条同心地围绕外部外围表面的一部分安置。

在另一实施例中，过滤器组合件经调适用于减少在膜上形成污垢，尤其当组合件在大于35％的回收率下操作时。在又一实施例中，组合件促进通过模块的径向馈料流动路径，所述径向馈料流动路径减小高浓度污垢形成离子区域中的通量。在再又另一个实施例中，组合件提供与相同操作回收率下典型的馈料流速相比更高的馈料流速。在另一实施例中，组合件提供用于防止馈料流动旁路(这对产生较高的馈料侧压降特别重要)的改进的方法。描述多个额外实施例。

附图说明

可参考具体实施方式和随附图式更好地理解本发明和各种实施例。提供所述图以便于描述且不一定按比例。在这些部分内，相同参考标号是指相同元件。

图1为螺旋卷绕膜模块的透视部分剖面图。

图2a和2b为显示流体流动模式的部分组装的螺旋卷绕膜模块的透视图。

图3为包括螺旋卷绕膜模块、具有分隔开的端盖和盐水密封条的过滤器组合件的实施例的透视图以及装载到压力容器中的组合件的透视图。

图4a-c显示三个不同实施例的透视图，各自说明连接到螺旋卷绕模块(部分剖示)的出口涡卷面的端盖。

图5a说明盐水密封条、进入端盖和离开端盖。图5b显示包括这些组件的部分组装的模块。

图6a为显示三个部件的实施例的透视图：进入端盖(包括盐水密封条)、离开端盖和螺旋卷绕模块。图6b为说明图6a的组装部分的透视图。

图7为具有进入涡卷面上的端盖、离开涡卷面上的端盖、包围模块的外表面和具有盐水间隔件下游的孔洞的外表面的盐水间隔件的模块的透视图。

具体实施方式

本发明包括过滤器组合件，所述过滤器组合件包括螺旋卷绕膜模块。代表性螺旋卷绕膜模块总体地显示于图1中的2处。通过围绕沿着轴线(x)延伸的渗透收集管(8)同心地卷绕一个或多个膜包封(4)和一个或多个馈料间隔片(“馈料间隔件”)(6)形成模块(2)。各膜包封(4)优选包含膜片两个大体上矩形区部(10，10')。膜片的每个区部(10，10')具有膜或前侧(34)以及载体或背侧(36)。膜包封(4)是通过上覆膜片(10，10')且对准其边缘而形成。在优选实施例中，膜片的区部(10，10')包围渗透间隔片(12)。此夹层型结构例如通过密封件(14)，沿着三个边缘(16，18，20)紧固到一起以形成包封(4)，而第四边缘，即“近侧边缘”(22)抵靠渗透收集管(8)以使得包封(4)(和任选的渗透物间隔件(12))的内部部分与沿着渗透收集管(8)的长度延伸的多个开口(24)流体连通。膜片的每个区部(10，10')的活性膜区域(25)对应于在操作期间液体可穿过其进入包封(4)中的膜区域；(相比于由粘合剂、胶带等隔离使得液体流经膜且进入渗透物包封的内部被阻止的非活性膜区域(25'))。模块(2)可包括单个包封或多个膜包封(4)，每个包封由馈料间隔片(6)分隔开。在所说明的实施例中，膜包封(4)是通过接合邻近安置的膜叶包的背侧(36)表面而形成。膜叶包包含自身折叠以限定两个膜“叶”的大体上矩形膜片(10)，其中每一叶的前侧(34)彼此面对，且所述折叠与膜包封(4)的近端边缘(22)轴向对齐，即与渗透收集管(8)平行。示出馈料间隔片(6)位于折叠的膜片(10)的面对的前侧(34)之间。馈料间隔片(6)有助于馈料流体流经模块(2)。虽然未展示，但组合件中也可包括额外的中间层。膜叶包和其制造的代表性实例进一步描述于haynes等人的us7875177中。

在模块制造期间，渗透间隔片(12)可围绕渗透收集管(8)的圆周连接，其中膜叶包交错于其间。邻近安置的膜叶(10，10')的背侧面(36)围绕其外围的部分(16，18，20)密封而封闭渗透间隔片(12)以形成膜包封(4)。用于将渗透间隔片附接到渗透收集管的适合的技术描述于solie的us5538642中。膜包封(4)和馈料间隔件(6)同心地围绕渗透收集管(8)卷绕或“滚卷”以形成两个相对涡卷面(入口涡卷面(30)和出口涡卷面(32))，其中膜的远端留下，形成圆柱形外围(39)。所得螺旋束通过胶带或其它手段保持在适当位置。然后可修整模块的涡卷面(30，32)且如在larson等人的us7951295中所描述，密封件可任选地施加在涡卷面(30，32)与渗透收集管(8)之间的接合点处。可围绕圆柱形外围(39)形成外部外围表面(38)。外部外围表面(38)可包含施加到模块的圆柱形外围(39)的不可渗透层(78)，如纤维玻璃涂层。替代地，如mccollam的us8142588中所描述，可使用胶带层。还参见jp2005/279556和jp1037560。在又一实施例中，可选择多孔材料(例如网具、筛网、穿孔膜)以形成多孔外表面(80)，液体可通过其流出。

在图7中所示的优选实施例中，外部外围表面(38)包含具有孔洞(93)的聚合膜层(例如胶带或热缩件)。孔洞(93)与馈料间隔片(6)流体连通。孔洞(93)可具有任何形状(例如圆形、方形、狭缝)。然而，为了避免污垢积聚，其优选具有至少1mm的最小宽度尺寸。孔洞(93)可分布于外部外围表面(38)的全部或只一部分上。可在同心地卷绕膜包封(4)和馈料间隔件之前或之后将孔洞施加到聚合膜层上。孔洞施加手段包括切割、钻孔或熔融通过膜。在一个实施例中，通过在低于卷绕组件(馈料间隔件、渗透间隔件或膜片)中的一个或多个的熔点的温度下使所述膜熔融而将孔洞施加到卷绕模块。

类似地，可使用其它外表面或涂层材料，且在施加到模块的圆柱形外围(39)之前或之后使其产生多孔。在优选实施例中，盐水密封条(65)安置在模块(2)的外部外围表面(38)的一部分的周围，且外部外围表面(38)仅在盐水密封条(65)下游的位置中是多孔的。

可将用于本申请的膜归类为反渗透或纳米过滤。用于形成包封的ro膜对几乎全部溶解的盐是相对不可渗透的，且典型地阻挡大于约95％的具有单价离子的盐，如氯化钠。ro膜还典型地阻挡超过约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。nf膜比ro膜更可渗透且典型地阻挡小于约95％的单价离子盐，同时阻挡大于约50％(且常常大于90％)的二价离子盐，这取决于二价离子的种类。nf膜还典型地阻挡纳米范围内的颗粒以及分子量大于约200到500道尔顿的有机分子。出于此描述的目的，术语“超滤”涵盖ro和nf两者。

膜片不受特定限制且可使用广泛多种材料，例如乙酸纤维素材料、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚磺胺、聚偏二氟乙烯等。优选膜为三层复合物，其包含：1)非编织背衬纤维网(例如非编织物，如可购自阿波纸业公司(awapapercompany)的聚酯纤维织物)的背衬层(背侧)；2)中间层，其包含具有约25-125μm的典型厚度的多孔载体；以及3)顶区别层(前侧)，其包含厚度典型地小于约1微米，例如0.01微米到1微米，但更通常约0.01到0.1μm的薄膜聚酰胺层。背衬层不受特定限制，但优选地包含包括可经定向的纤维的非编织织物或纤维网。替代地，可使用如帆布的编织物。代表性实例描述于us4214994、us4795559、us5435957、us5919026、us6156680、us2008/0295951和us7048855中。多孔载体典型地为孔径尺寸足以允许渗透物基本上不受限制通过，但并未大到足以干扰其上所形成的薄膜聚酰胺层桥接的聚合材料。举例来说，载体的孔径优选在约0.001到0.5μm范围内。多孔载体的非限制性实例包括由以下制成的多孔载体：聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯、聚丙烯以及各种卤化聚合物(如聚偏二氟乙烯)。优选地通过在微孔聚合物层的表面上的界面缩聚反应形成区别层。由于其相对较薄，聚酰胺层常常依据其在多孔载体上的涂布覆盖率或负载量加以描述，例如每平方米多孔载体表面积约2到5000mg聚酰胺，且更优选约50到500mg/m²。

用于反渗透的原典型膜为通过间苯二胺和均苯三甲酰氯的反应制得的filmtec公司的ft-30tm型膜。这种和其它界面缩聚反应描述于若干来源中(例如us4277344和us6878278)。聚酰胺膜层可通过在多孔载体的至少一个表面上使多官能胺单体与多官能酰基卤单体(其中每个术语旨在涉及使用单一物质或多个物质)界面聚合而制备。如本文所使用，术语“聚酰胺”是指酰胺键(-c(o)nh-)沿着分子链存在的聚合物。多官能胺和多官能酰基卤单体最常借助于涂布步骤从溶液施加到多孔载体，其中所述多官能胺单体典型地由水基或极性溶液涂布且所述多官能酰基卤由有机基或非极性溶液涂布。

用于构造螺旋卷绕模块的各种组件的其它材料是本领域中众所周知的。用于密封膜包封的适合的密封剂包括氨基甲酸乙酯、环氧树脂、硅酮、丙烯酸酯、热熔粘合剂和uv可固化粘合剂。虽然较不常用，但也可使用例如施加热、压力、超声波焊接和胶带等其它密封手段。渗透收集管典型地由塑性材料制成，例如丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚砜、聚(亚苯基氧化物)、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或类似物。经编织聚酯材料常用作渗透间隔件。额外的渗透间隔件描述在us8388848中。

在操作中，加压的馈料溶液横穿膜叶(10，10')的前侧(34)，且使其分离成浓缩物和渗透物流。图1中的箭头说明馈料和渗透物通过常规模块(2)的一般流动方向(26，28)。馈料流体从入口涡卷面(30)进入模块(2)且从出口涡卷面(32)离开模块(作为浓缩物)。已经穿过膜的渗透物流体以一般垂直于渗透收集管(8)(即轴线x)的方向沿着渗透间隔片(12)流动，如由箭头(28)指示。

图2a和图2b说明模块(2)的替代实施例，其中占主导的馈料流动处于相对于渗透收集管(8)的径向。在这些视图中，模块(2)被示出为处于未卷绕状态，以更好地说明馈料流动方向。虚线箭头(48)说明在馈料间隔片(6)内的主要从渗透管朝向膜片的远端(20)的馈料流动路径。出于本发明的目的，如果馈料的大部分在渗透管(8)附近进入，在外围表面(38)附近离开，且垂直于渗透管(8)的中心轴(x)的馈料速度分量的量值大于活性膜区域(25)的大部分的馈料速度的50％，那么模块具有向外径向流动路径。图2a中的流动路径与从模块的外部外围表面(38)离开模块的馈料一致。在图2b中，流动路径与从模块的外部外围表面(38)附近的出口涡卷面(32)离开模块的馈料一致。优选的布置包括这些流动路径，以及其中馈料从外围表面(38)和出口涡卷面(32)两者离开的布置。

馈料间隔片(6)优选地包含包括多根交叉长丝的聚合物纤维网或织网材料的片，与以商品名vexar^tm可购自conwedplastics或如johnson的us6881336中所描述的那些相似。在优选实施例中，馈料间隔件的厚度小于0.5mm。优选地，当在25℃下测量，平均流动速度为15cm/sec时，馈料间隔件具有大于0.5psi/ft，更优选大于1psi/ft，或甚至大于2psi/ft的垂直于渗透收集管(8)的中值流动阻力。在一个实施例中，馈料间隔件在整个模块中具有均匀的流动阻力。

在一个优选实施例中，馈料间隔片(6)包括：i)馈料进入区部(50)，其沿着渗透收集管(8)从入口涡卷面(30)朝向出口涡卷面(32)延伸；ii)馈料离开区部(52)，其沿着外部外围表面(38)的附近(即邻近膜包封的远侧边缘(20))从出口涡卷面(32)朝向入口涡卷面(30)延伸；以及ⅲ)中央馈料区部(54)，其位于馈料进入区部(50)与馈料离开区部(52)之间。馈料间隔片(6)的馈料进入区部(50)和中央馈料区部(54)可各自具有相异的中值流动阻力；其中术语“流动阻力(resistancetoflow)”是指在25℃下在15厘米/秒的水速度下每单位距离的压降。更具体来说，馈料进入区部(50)在平行于渗透收集管(8)的方向上具有中值流体阻力，其在垂直于渗透收集管(8)的方向上小于25％的中央馈料区部(54)的中值流动阻力。在另一优选实施例中，馈料间隔片(6)的馈料离开区部(52)也具有小于25％的在垂直于渗透收集管(8)的方向上中央馈料区部(54)的中值流动阻力的中值流动阻力。以此方式，馈料进入区部(50)和离开区部(52)有效地用作低阻力流动分配器，用于馈料流体流动到中央馈料区部(54)并从中央馈料区部(54)流出。优选地，当在25℃下测量，平均流动速度为15cm/sec时，中央馈料区部(54)中垂直于渗透收集管(8)的中值流动阻力大于0.5psi/ft(11.2kpa/m)，更优选大于1psi/ft(22.6kpa/m)，或甚至大于2psi/ft(45.2kpa/m)。当在25℃下测量，流速为15cm/sec时，馈料进入区部(50)和/或馈料离开区部(52)中平行于渗透收集管(8)的中值流动阻力优选低于1.0psi/ft(22.6kpa/m)，更优选小于0.5psi/ft(11.2kpa/m)，或甚至小于0.25psi/ft(5.7kpa/m)。

馈料间隔片(6)可呈单片形式，其中不同区部(馈料进入(50)、馈料离开(52)和中央馈料(54))具有不同的流动阻力，或者可包含可任选地紧固到一起以有助于模块组装的单独区部。举例来说，馈料间隔片(6)可用具有不同厚度、自由体积、数根长丝、长丝之间的角度和丝束薄化的区部产生。馈料间隔件相对于流动方向(48)的取向还可用于在规定方向上改变流动阻力。举例来说，相同的间隔件材料可如在馈料进入区部(50)和馈料离开区部(52)中用于中央馈料区部(54)内，但是可通过定向单独的长丝(例如在90°处)以在平行于渗透收集管(8)(即轴线x)的方向上改变其流动阻力的方式使其“不同”。优选地，中央馈料区部(54)含有经定向以在垂直于渗透管(8)的方向上提供较低流动阻力的织网。优选地，馈料进入区部(50)和/或馈料离开区部(52)含有经定向以在平行于渗透收集管(8)的方向上提供较低流动阻力的织网。

在另一实施例中，平行于渗透收集管(8)的馈料流动阻力可通过修改在整个馈料间隔片(6)中在一个或多个区部的馈料间隔片(6)的组件来降低。举例来说，可切出织网在馈料进入区部(50)和/或馈料离开区部(52)中的区域。优选地，将移去的区部在渗透收集管(8)的方向上延长且定向。替代地，流动通道可压印于织网中以使在渗透管(8)方向上更容易流动。在又一替代实施例中，整个间隔片(6)可包括第一间隔片型，且可添加较低阻力层以在馈料间隔片(6)的馈料进入和馈料离开区部(50，52)中的一者或两者中重叠第一间隔片型，因此降低在给出区部内的流动阻力。更一般来说，模块(2)可包括位于中央馈料区部(52)内的第一间隔片型且馈料间隔片(6)的馈料进入区部(50)或馈料离开区部(52)可包括第一间隔片型和具有第二间隔片型的叠加第二间隔件型，所述第二间隔片型优选具有比第一间隔片型更小的在平行于渗透收集管(8)的方向上的中值流动阻力。更优选地，第二间隔片型为经定向具有比在垂直于渗透收集管(8)方向上更小的在平行于渗透收集管(8)方向上的流动阻力的织网。第二间隔件型可附着于第一间隔片型以辅助模块辊压。馈料间隔片(6)的馈料进入区部(50)和馈料离开区部(52)显示于图2中，如通过虚线(56，58)与中央馈料区部(54)分隔开。虽然在图2中未按比例示出，但馈料进入区部(50)和馈料离开区部(52)各自优选包含小于20％(且更优选小于15％或甚至10％)的馈料间隔片(6)的总面积，其中中央馈料区部(54)包含总面积的大部分(例如60％、75％、90％等)。在示出的优选实施例中，馈料进入区部和离开区部(50，52)一般为矩形形状，且分别沿着渗透收集管(8)和外部外围表面(38)附近定位。在又一优选实施例中，优选地在活性膜区域(25)和模块的外围表面(38)之间的位置处，馈料间隔片(6)的馈料离开区部(52)的大部分(超过50％的面积)与膜片(10)的非活性膜区域(25')平面接触。在又一另外的优选实施例中，馈料离开区部(52)仅在远离其活性膜区域(25)的位置处接触膜片(10)的非活性膜区域(25')。

在操作中，馈料流动到位于入口涡卷面(30)上邻近于渗透收集管(8)的馈料进入区域(60)中，在馈料进入区部(50)内沿着渗透收集管(8)轴向流动，且随后通过中央馈料区部(54)朝向外部外围表面(38)径向流动。图2a显示与经由多孔外部外围表面(38)阻挡时留下的馈料一致的流动路径。图2b指示在馈料离开区部(52)内馈料流动方向的改变，其中馈料随后轴向流动，以在位于出口涡卷面(32)上邻近圆柱形外围(39)的馈料离开区域(64)处离开模块(2)。因此，根据本发明的优选实施例，馈料流在进入模块且穿过馈料进入区部(50)时遇到相对较低的流动阻力。低阻力区域允许馈料沿径向方向改变方向，同时防止最靠近渗透收集管(8)的中央馈料区部的排出端上的“死”区域，否则馈料流动可能变得停滞。此外，馈料离开区部(52)允许馈料流在模块的外围(39)附近的活性膜(25)维持较高且均匀的速度，其中结垢浓度为最高的。因为模块的外围(39)(在膜包封(4)的远端附近)是渗透背压最大的位置，所以在此位置处通量降低。其结果是，不大可能发生结垢，这使得螺旋卷绕膜模块能够以比常规设计更高的回收率操作。

在可进一步减少径向流污垢的优选实施例中，膜片的各区部(10，10')的活性膜区域(25)的长度(在渗透管(8)与外部外围表面(38)之间的方向上)大于宽度(在入口(30)与出口(32)涡卷面之间的方向上)。优选地，膜片的各区部(10，10')的活性膜区域(25)具有至少2，更优选至少4，或甚至至少8的长度与宽度的比率。以此方式，当其径向流过将具有较高馈料浓度的区部(52，54)时，在馈料间隔片(6)内维持高混合速率。当馈料径向流过离开区部(52)以经由多孔外表面离开时，优选的几何结构在中央(54)和离开(52)区部中使用相同馈料间隔件。在此配置中，进入区域(50)任选地仍具有降低的平行于渗透收集管(8)的馈料流阻力。

如图3中所示，过滤器组合件可包括第一端盖(33)，其具有抵靠入口涡卷面(30)的表面(72)，其限制馈料流动到靠近渗透收集管(8)定位且远离模块的外部外围表面(38)间隔开的区域。端盖(33)在靠近渗透管(8)的端盖表面(72)中具有至少一个开口(76)，准许流体流过入口涡卷面(30)且进入模块(2)的馈料间隔片(6)。端盖表面(72)优选覆盖至少75％的入口涡卷面(30)。这种配置有助于馈料流入靠近渗透管的模块中，如先前参看图2a和2b所描述。

第二端盖(35)可存在于出口涡卷面(32)上以便于径向流动和防止轴向馈料流出模块的短路径。图4a、4b和4c说明出口涡卷面(32)的适合的第二端盖(35)。与图2b的流动路径一致，图4a和4b中所示的实施例显示具有表面(72')的端盖(35)，其部分覆盖涡卷面(32)且允许馈料离开靠近外部外围表面(38)的模块。与图2a中所示的流动路径一致，图4c的实施例说明具有套管的端盖(35)，其具有覆盖整个出口涡卷面(32)的表面(72')，迫使流体通过多孔外表面(80)离开。在如图5a和5b中所示出的实施例中，多孔表面(80)可允许馈料由其外部外围表面(38)的绝大部分离开模块(2)。

端盖表面(72，72')垂直于抵靠两个模块涡卷面(30，32)中的一个(一般称为“邻接涡卷面(31)”且在图5b中示出)的中心轴(x)定位。这些表面(72，72')中的至少一个标记在图3到7中的每一个中。然而，将认识到，所述标记是指与邻接涡卷面(31)接触的表面且不一定指透视图中可见的表面。端盖表面(72)限制通过邻接的涡卷面(31)的大部分的流动。优选地，端盖表面(72，72')覆盖至少75％、80％或甚至90％的邻接的涡卷面(31)。出于这些目的，涡卷面区域对应于在渗透管(8)与外围表面(38)之间的环形区域的横截面，所述外围表面(38)由膜、馈料间隔件、渗透间隔件和相关联的粘合剂构成。优选地，端盖表面(72，72')用邻接的涡卷面(31)的一部分密封，如通过弹性表面或粘合剂(62)(例如熔融聚合物或反应性粘合剂)密封。在另一优选实施例中，可抵靠渗透管(8)全部或部分安置端盖表面(72)。

如图3中进一步所示，按照工业中的标准实践，过滤器组合件经设计安装在压力容器(90)的内部腔室(89)内。压力容器(90)的选择不受特定限制，但其优选包括能够承受在操作期间使用的压力的实心结构。容器结构优选地包括具有一定内径的圆柱形内部腔室(89)，所述内径稍微大于圆柱形内部腔室(89)中容纳的一个模块或多个模块的外部外围表面(38)的外径。在图3的所说明的实施例中，压力容器(90)包括位于腔室(89)的一端处的馈料入口(92)、优选位于腔室的相对端处的浓缩物出口(94)以及至少一个渗透物出口(96)。压力容器(90)还可包括一个或多个端部件(98)，一旦装载有一个或多个模块(2)，所述一个或多个端部件(98)就密封内部腔室(89)。

模块(2)的盐水密封条(65)具有限定最大外径的径向延伸的柔性唇缘(70)。(术语“唇缘”还可包括各种柔性突出部，包括us4016083、us6299772和us20100147761a1中描述的人字形密封件等。)一旦将模块(2)装载在压力容器(90)中，盐水密封条(65)的唇缘(70)就接合压力容器(90)的内部腔室(89)，且限制馈料流在入口涡卷面(30)周围绕过。在优选实施例中，唇缘(70)具有方向性偏置(例如由于跨密封件的压力的方向性差异引起的直径扩大)。确切地说，当在入口涡卷面(30)处经受与出口涡卷面(32)相比更大的流体压力时，唇缘(70)优先朝向外径弯曲。在图3的实施例中，盐水密封条同心地围绕模块的外部外围表面(38)的一部分拉伸且将其密封。

如图5b和6b中所示，盐水密封条(65)接触且密封端盖(33)的表面(72)。在这两个实施例中，帽盖(33)包含由端盖表面(72)轴向延伸的套管(74)。延伸套管(74)同心地围绕模块的外部外围表面(38)的一部分定位。优选地，盐水密封条(65)接触套管(74)且将其密封。图5a单独地显示盐水密封条(65)和两个端盖(33，35)。图5b显示部分组合件，其中盐水密封条(65)围绕第一端盖(33)的套管(74)包裹。替代地，盐水密封条(65)可能在端盖(33)已放置于模块(2)上之后施加。在操作期间，盐水密封条(65)可通过多种手段保持在适当的位置，例如归因于延伸的拉伸、粘合(例如使用粘合剂或模具内位置)、胶带等，或套管(74)可包含防止盐水密封条(65)针对施加的压力滑移的升高脊部(91)。

端盖(33，35)可通过若干方法接合到模块(2)。图5a显示在将其连接到出口涡卷面(32)之前施加到第二端盖(35)的粘合剂(62)，且此途径将还适于将第一端盖表面(72)密封到入口涡卷面(30)。端盖(33，35)也可在模块(2)上的适当位置模制或经由增材制造施加。端盖可通过旋转焊接连接，如图6a和6b中所建议。图6a包括具有切平到其涡卷面(30，32)的渗透管(8)的模块(2)和包含任选的渗透管延伸部分的第一和第二端盖(33，35)。(尽管未针对第一端盖(33)明确示出，旋转焊接的端盖(33，35)将优选包括与模块配对的紧密拟合部件。)图6a中的第一端盖(33)还显示围绕套管(74)包裹的盐水密封条(65)，但盐水密封条(65)还可在旋转焊接之后施加。类似地，在第二端盖(35)的渗透管延伸部分上显示o形环(67)，但此任选的o形环或者可随后施加。图6b说明具有连接的第一和第二端盖(33，35)的所得模块(2)，在此情况下形成延长的渗透管(8)。

优选地，将端盖(33，35)附着到模块(2)的部分以使得在端盖表面(72，72')与邻接的涡卷面(31)之间维持流体密封。举例来说，可将套管(74)附着到模块(2)的外部外围表面(38)。可将端部盖表面(72，72')附着到涡卷面(31)。还可如通过粘合剂或旋转焊接将端部表面(72，72')附着到渗透管(8)。应认识到，在邻近邻接的涡卷面(31)的馈料间隔件内(在模块内)，馈料流的流体路径仍然可存在。然而，在端部表面(72，72')和邻接的涡卷面(31)之间维持密封防止馈料流动旁路，使得至少95％的馈料溶液通过模块(2)内的馈料间隔件(6)。

盐水密封条(65)定位在端盖(33)的延伸套管(74)上具有若干优点。其允许径向延伸的柔性唇缘(70)同心地位于入口涡卷面(30)下游的外部外围表面(38)的一部分周围，以便更好的拟合一系列容器。在优选实施例中，套管(74)从端盖表面(72)轴向延伸至少1cm，以使得盐水密封条(65)可能进一步位于入口涡卷面下游(30)。这可允许在标准压力容器(90)内使用更长模块，同时径向延伸的柔性唇缘(70)仍能够与压力容器(90)的内部区域(89)接合。结合高阻力的馈料间隔片(6)和促进径向流动的几何结构(包括端盖)，在相对的涡卷面(30，32)之间的压降可极大地超过常规操作的压降，特别是在积垢或结垢之后。在此情况下，将盐水密封条(65)定位在套管(74)上也为有利的，因为套管提供光滑表面，且此可防止模块(2)与盐水密封条(65)之间的旁路。最终，在过滤器组合件的另一优选的几何结构(参见图5b)中，模块(2)的外部外围表面(38)包含多孔表面(80)且套管(74)在多孔表面(80)上轴向延伸。此几何结构允许浓缩的馈料在套管下传送且从盐水密封条(65)下方的空间离开模块。在一个实施例中(未示出)，模块的多孔外部外围表面(80)与周围的套管(74)之间的间隔件(例如肋部、凸块)产生两者之间的馈料流动路径。

通过沿着靠近渗透收集管(8)的馈料间隔片(6)的区域轴向流动，从入口涡卷面(30)进入模块(2)的馈料流均匀分布于模块上。如先前相对于图2a-b所描述，可通过以降低的平行于渗透管的馈料流动阻力提供馈料进入区部(50)来促进轴向流动。在另一实施例中，通过在阻挡(出口)侧面上的渗透管(8)附近提供少量旁路来促进轴向流动。出于此目的，图5a显示第二端盖(35)中的孔口(99)。在另一实施例中，第二端盖(35)可靠近渗透管(8)提供少量泄漏。如图5a中所示，将端盖(35)接合到模块(2)的粘合剂(62)的图案可靠近渗透管(8)产生无粘合剂区域(95)，以使得在最接近离开模块的导管(8)的馈料间隔件(6)内保持浓缩馈料路径。优选地，小于10％馈料，更优选小于5％馈料离开靠近阻挡侧面上的导管(8)的模块。以此方式，馈料流更多分布(在平行于渗透管的方向上)于第一馈料间隔件包裹上。

图3-7示出的模块和盐水密封件还说明若干其它任选的特征。模块可具有延伸超出任一个或两个涡卷面(30，32)的渗透管(8)，或渗透管(8)可与涡卷面齐平。为了与容器(90)的渗透物出口(96)接合，渗透管(8)可在一个或两个末端或无一个末端上包括密封部件(67)，如o形环。优选地，o形环连接到渗透管(8)，最接近出口涡卷面(32)，且与最接近盐水密封条(65)的涡卷面相对。虽然未示出，但是渗透收集管(8)可进一步包括最接近入口涡卷面(30)的密封的端部，使得渗透物不可传送通过其。端盖(33，35)上的安置构件(37)可将其与渗透管(8)或模块的外围表面(38)对齐。

图7说明本发明的另一优选实施例，其中外部外围表面(38)仅在盐水密封条(65)的下游为多孔的。“盐水密封条下游的”区域根据馈料侧压降定义。盐水密封条(65)下游的外围表面(38)的区域为与恰好在盐水密封条的同心柔性唇缘(70)与压力容器的内部腔室接合的位置的上游位置处相比具有降低的馈料侧压力(在操作中)的那些。盐水密封条上游的外围表面(38)的区域具有较高馈料侧压力。在所说明的实施例中，盐水密封条都同心地围绕模块的外部外围表面(38)的一部分安置且将其密封。在此实施例中，外部外围表面(38)优选为盐水密封条的无孔上游(65)且外围表面(38)的至少一部分在盐水密封条的多孔下游。以此方式，馈料可从盐水密封条(65)的下游区域离开模块的外部外围表面(38)。多孔表面(80)优选包括多个如先前所描述的宽度大于1mm的分布孔洞(93)。

本发明特别适合于为住宅使用设计的系统，例如膜面积小于2m²且更优选地小于1m²的那些系统。此类模块的活性膜(25)在轴线x的方向上优选的宽度小于0.5m。活性膜(25)在垂直于轴线x的方向上优选的长度大于1m。然而，所描述的方法可类似地应用于较大模块(例如8英寸直径)且这些模块可尤其适用于系统中作为还包含具有轴向流动几何结构的模块的容器中的最后一个模块。在这种情况下，膜片(10，10')的各区部的活性膜区域(25)的优选比率(长度与宽度)优选为至少2，更优选为至少4，或甚至为至少8。