一种内置挡板的陶瓷膜组件的制作方法

本发明涉及一种内置挡板的陶瓷膜组件；尤其涉及一种用于装载不同数量陶瓷膜元件的膜组件，是通过在膜组件封头与花盘间加入分隔板实现的。

背景技术：

膜组件是膜成套系统运行的核心，同时也是容纳膜的最小单元。膜组件通常用于气体净化、环保水处理等领域。目前常用的膜组件设计主要包含管式、平板式、中空纤维和卷式。对陶瓷膜的应用而言多优选管式。一个陶瓷膜组件包括壳体中装载的一定数量多通道陶瓷膜元件，它们相互平行并且呈同心圆放置，这样的布置能够很好的利用空间，同时多通道陶瓷膜元件的膜厚且大，且较单通道管外径更粗可以提高膜组件内在的机械支撑。

在实际工程应用中，需要将两个或两个及以上膜组件进行串并联操作以提高回收率、浓缩倍数和处理量。如图1所示，传统的串联操作就是物料经过第一级(第一个)膜组件过滤后的浓缩液进入第二级(第二个)膜组件，根据工程处理量需要确定最终的串联膜组件数目。

但是对于某些日处理量较大的工程来说，传统的串联工艺会导致陶瓷膜组件在运行过程中渗透效率的下降，从而产品回收率降低，分离性能下降。而大处理量所需的设备加工成本和成套设备制备成本造成陶瓷膜设备价格较高的主要原因之一。随着工程处理量的增加，级数增加，所需的膜组件数量也随之增加，这就会造成以下两个问题。一是增大占地面积，所组成的膜组件成套设备体积庞大，为安全考虑所需的安全距离也随之增大，导致占地面积的成倍增加，二是成本费用增加，技术的增加使得壳体制造面积增加，且汇集渗透液管道增多，各级之间的连接件和管件增多，使得管路连接复杂不安全因素增加，同时大大增加了加工制造成本和操作成本。

另外，陶瓷膜组件在运行过程中，物料经过封头再通过花盘分流后进入各个陶瓷膜元件时的速度不均，导致膜面速度不同进而造成多通道陶瓷膜元件内膜污染程度不同，造成运行周期短，清洁成本增加。

因此在工程应用中需要一个占地面积小、制造成本低、可以完成日处理量大、高渗透效率的陶瓷膜组件。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提高回收率、浓缩倍数和处理量，改进现有技术中需要将陶瓷膜组件进行串联操作导致占地面积较大、制造加工成本费用较高等不足而提供一种内置挡板的陶瓷膜组件。

本发明的具体技术方案为：

一种内置挡板的陶瓷膜组件，由：管状壳体a、壳体上封头b1、壳体下封头b2、上花盘c1、下花盘c2和陶瓷膜膜元件h组成；其中上花盘c1、下花盘c2分别位于壳体a的上下两端，壳体上封头b1和下封头b2分别位于上花盘c1的上部和下花盘c2下部；壳体内装载陶瓷膜元件h，陶瓷膜元件h两端分别固定于上花盘c1和下花盘c2的开孔内，并平行排列在管状壳体内；壳体上封头b1、壳体下封头b2分别与上花盘c1、下花盘c2经过焊接连接；其特征在于壳体上封头b1和下封头b2中内置分隔板g，分隔板g一端与花盘通过密封胶相连，另一端与壳体封头相连。

花盘具有与陶瓷膜元件相同数量的开孔，使得陶瓷膜元件并平行排列在管状壳体内。壳体上封头b1与上花盘c1间和壳体下封头b2与下花盘c2间加入分隔板g形成空腔实现组件串联；空腔形状可以是扇形，亦可以是由一个中心圆和n-1个扇形环构成；扇形形状构成的膜组件进料从一个扇形空腔进料，经过n-2级个扇形空腔从第n个扇形空腔流出浓液，反之亦可，此时分隔板数为n+1块。一个中心圆和n-1个扇形环构成的膜组件进料从扇形环处进料，最后经过n级串联从中心圆流出浓液，反之亦可，此时分隔板数为n+2块。通过改变物料在膜组件内的流向，实现膜组件内部的陶瓷膜元件的串联，其中n的数量为2～20。

级数为n级时，陶瓷膜元件数量为n*[37+3(n-1)*(6+n)]根，其中n＝1或2或3或4。所述的壳体封头处设有物料的进口e和出口f，若级数n为偶数时，此时进料口e与出料口f在壳体下封头b2上；若级数n为奇数时，此时进料口e与出料口f分别位于组件下封头b2与上封头b1。在每个分隔板g上增加压力传感器，检测陶瓷膜组件内压力。

壳体a上设有渗透液出口1或2个。渗透液出口为1个时，渗透液上出口d1位于壳体a侧面靠近上花盘c1处；渗透液出口为2个时，渗透液上出口d1、渗透液下出口d2分别位于壳体a侧面靠近上花盘c1、下花盘c2处。

优选所述的陶瓷膜元件h的构型为单通道或7、19、37、61通道陶瓷膜管；陶瓷膜元件h的材质为氧化铝、氧化锆或氧化钛等；陶瓷膜孔径为1nm～1400nm。

优选所述的陶瓷膜元件h高度800～1800mm；膜组件直径为600～5300mm。

优选所述的分隔板材料为不锈钢材质；壳体封头和壳体的材料为不锈钢、钛合金、碳钢、pvc或frpp。优选所述的陶瓷膜元件的构型为单通道或7、19、37、61通道陶瓷膜管。

有益效果：

由于这种方法只需要根据实际过程中的处理量要求确定所需陶瓷膜元件数量，进而确定串联级数，分隔板的数量，制造出一个实现内部串联的膜组件，所有原材料将会大幅下降。由于只有一个陶瓷膜组件，所以占地面积也会大大降低。另外由于是在同一个组件内进行串联操作，使的管路变得更加简单，减少了过程中的管路损失，降低了过程中的能耗。由于分隔板是按照串联级数决定，其组件内速度分布较其他分隔板类型较为均匀，能够提高组件渗透效率，提高产品回收率，降低能耗，减缓膜污染。

附图说明

图1是传统的两级串联操作示意图；

图2是实施例1二级串联陶瓷膜组件纵向示意图；

图3是实施例2七级串联陶瓷膜组件纵向示意图；

图4是实施例2七级串联陶瓷膜组件空腔划分示意图；其中a为上封头(b1)内隔板排布，b为下封头(b2)内隔板排布；

图5是实施例3十二级串联陶瓷膜组件纵向示意图；

图6是实施例3十二级串联陶瓷膜组件空腔划分示意图；其中c为上封头(b1)内隔板排布，d为下封头(b2)内隔板排布；

图7是实施例4十五级串联陶瓷膜组件纵向示意图；

图8是实施例4十五级串联陶瓷膜组件空腔划分示意图；其中e为上封头(b1)内隔板排布，f为下封头(b2)内隔板排布；

图9是实施例5二十级串联陶瓷膜组件纵向示意图；

图10是实施例5二十级串联陶瓷膜组件空腔划分示意图；其中g为上封头(b1)内隔板排布，h为下封头(b2)内隔板排布；

图中a-壳体，b1-壳体上封头，b2-壳体下封头，c1-上花盘，c2-下花盘，d1-渗透液上出口，d2-渗透液下出口，e-物料进口，f-物料出口，g-分隔板，h-陶瓷膜元件。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步对本发明加以说明，但本发明不仅限于此。

实施例1

参见图2，根据本发明制造的二级串联陶瓷膜组件(n＝2的情况)。组件包括管状壳体a，实现二级串联壳体上封头b1、下封头b2，上花盘c1、下花盘c2，实现二级串联的分隔板g，物料进口e和物料出口f，以及二组陶瓷膜元件h。

安装步骤：首先将陶瓷膜膜元件与上花盘c1通过密封圈固定，再将上花盘c1与壳体a相连接，再将膜元件的另一端与下花盘c2通过密封圈固定后再与壳体a相连接。其次在壳体上封头b1、下封头b2内加入分隔板g。最后上花盘c1、下花盘c2一端分别与壳体上封头b1、下封头b2通过焊接相连。

壳体上包括渗透液的出口d1，上花盘c1和下花盘c2与壳体a紧密连接。壳体下封头b2与分隔板g相连。分隔板g的另一端与下花盘c2使用密封条密封。分隔板将花盘分成两个扇形空腔。每个分隔板上增加压力传感器，检测陶瓷膜组件内压力。

壳体、壳体封头、均采用pvc材质。各级均为37根1000mm长的陶瓷膜元件，采用的陶瓷膜元件为单通道孔径为50nm的氧化铝材质的多通道陶瓷膜。膜组件直径为600mm。

壳体a上的渗透液出口d1可作为反冲液的入口。壳体封头上的物料的进口和出口也可以互换。

物料从壳体下封头b2的进口e进入陶瓷膜组件，经过第一级陶瓷膜元件，进入另一个壳体上封头b1后进入第二级陶瓷膜元件，最后从下封头b2的物料出口f流出陶瓷膜组件。陶瓷膜元件h产生的渗透液经过壳体a上的渗透液出口d1出陶瓷膜组件。

通过上述流程在陶瓷膜组件内实现陶瓷膜元件h之间的二级串联，实现二级串联操作的目的。

实施例2

参见图3、图4，根据本发明制造的七级串联陶瓷膜组件(n＝7的情况)。组件包括管状壳体a，物料进口e的壳体下封头b2，物料出口f的壳体上封头b1，上花盘c1、下花盘c2，实现七级串联的分隔板g1、g2······g8、g9，以及七组陶瓷膜元件h。

安装步骤：同实施例1

壳体上包括渗透液上出口d1和渗透液下出口d2，上花盘c1和下花盘c2与壳体a紧密连接。壳体上封头b1与分隔板g1、g2、g3、g4相连，其另一端与上花盘c1使用密封条密封。壳体下封头b2与分隔板g5、g6、g7、g8、g9相连，其另一端与下花盘c2使用密封条密封。分隔板将花盘分成一个中心圆空腔和6个扇形环空腔。每个分隔板上增加压力传感器，检测陶瓷膜组件内压力。

分隔板采用不锈钢材质。壳体、壳体封头采用frpp材质。各级均为91根800mm长的陶瓷膜元件，采用的陶瓷膜元件为19通道1nm孔径的氧化铝陶瓷膜。膜组件直径为2100mm。

壳体a上的渗透液出口上出口d1、下出口d2均可作为反冲液的入口。壳体封头上的物料的进口和出口也可以互换。

物料从壳体下封头b2的进口e进入陶瓷膜组件，经过多级陶瓷膜元件，最后从壳体上封头b1的物料出口f流出陶瓷膜组件。陶瓷膜元件h产生的渗透液经过壳体a上的渗透液上出口d1和下出口d2流出陶瓷膜组件。

通过上述流程在陶瓷膜组件内实现陶瓷膜元件h之间的七级串联，实现七级串联操作的目的。

实施例3

参见图5、图6，根据本发明制造的十二级串联陶瓷膜组件(n＝12的情况)。组件包括管状壳体a，物料进口e和物料出口f的壳体下封头b2，壳体上封头b1，上花盘c1、下花盘c2，实现十二级串联的分隔板g1、g2······g12、g13，以及十二组陶瓷膜元件h。

安装步骤：同实施例1

壳体上包括渗透液上出口d1和渗透液下出口d2，上花盘c1和下花盘c2与壳体a紧密连接。壳体上封头b1与分隔板g1、g2······g5、g6相连，其另一端与上花盘c1使用密封条密封。壳体下封头b2与分隔板g7、g8······g12、g13相连，其另一端与下花盘c2使用密封条密封。分隔板将花盘分成12个扇形空腔。每个分隔板上增加压力传感器，检测陶瓷膜组件内压力。

分隔板采用不锈钢材质。壳体、壳体封头采用钛合金材质。各级均为37根1800mm长的陶瓷膜元件，采用的陶瓷膜元件为7通道氧化铝陶瓷膜。膜组件直径为1700mm。陶瓷膜元件膜孔径为200nm。

壳体a上的渗透液上出口d1和下出口d2均可作为反冲液的入口。壳体封头上的物料的进口和出口也可以互换。

物料从壳体下封头b2的进口e进入陶瓷膜组件，经过多级陶瓷膜元件，最后从壳体上封头b1的物料出口f流出陶瓷膜组件。陶瓷膜元件h产生的渗透液经过壳体a上的渗透液上出口d1和下出口d2流出陶瓷膜组件。

通过上述流程在陶瓷膜组件内实现陶瓷膜元件h之间的十二级串联，实现十二级串联操作的目的。

实施例4

参见图7、图8，根据本发明制造的十五级串联陶瓷膜组件(n＝15的情况)。组件包括管状壳体a，物料进口e的壳体下封头b2，物料出口f的壳体上封头b1，上花盘c1、下花盘c2，实现十五级串联的分隔板g1、g2······g14、g16。

安装步骤：同实施例1。

壳体上包括渗透液上出口d1和渗透液下出口d2，上花盘c1和下花盘c2与壳体a紧密连接。壳体上封头b1与分隔板g1、g2······g7、g8相连，其另一端与上花盘c1使用密封条密封。壳体下封头b2与分隔板g9、g10······g15、g16相连，其另一端与下花盘c2使用密封条密封。分隔板将花盘分成15个扇形空腔。每个分隔板上增加压力传感器，检测陶瓷膜组件内压力。

分隔板采用不锈钢材质。壳体、壳体封头采用碳钢材质。以及包括多根陶瓷膜元件的十五组陶瓷膜元件h，各级均为61根1200mm长的陶瓷膜元件，采用的陶瓷膜元件为孔径1400nm的37通道氧化锆陶瓷膜。膜组件直径为2800mm。

壳体a上的渗透液上出口d1和下出口d2均可作为反冲液的入口。壳体封头上的物料的进口和出口也可以互换。

物料从壳体下封头b2的进口e进入陶瓷膜组件，经过多级陶瓷膜元件，最后从壳体上封头b1的物料出口f流出陶瓷膜组件。陶瓷膜元件h产生的渗透液经过壳体a上的渗透液上出口d1和下出口d2流出陶瓷膜组件。

通过上述流程在陶瓷膜组件内实现陶瓷膜元件h之间的十五级串联，实现十二级串联操作的目的。

实施例5

参见图9、图10，根据本发明制造的二十级串联陶瓷膜组件(n＝20的情况)。组件包括管状壳体a，物料进口e的壳体下封头b2，物料出口f的壳体上封头b1，上花盘c1、下花盘c2，实现二十级串联的分隔板g1、g2······g21、g22。

安装步骤：同实施例1。

壳体上渗透液上出口d1和渗透液下出口d2，上花盘c1和下花盘c2与壳体a紧密连接。壳体上封头b1与分隔板g1、g2······g10、g11相连，其另一端与上花盘d1使用密封条密封。壳体下封头b2与分隔板g12、g13······g21、g22相连，其另一端与下花盘d2使用密封条密封。分隔板将花盘分成一个中心圆空腔和19个扇形环空腔。每个分隔板上增加压力传感器，检测陶瓷膜组件内压力。

分隔板采用不锈钢材质。壳体、壳体封头采用碳钢材质。以及包括多根陶瓷膜元件的二十组陶瓷膜元件h，各级均为127根1500mm长的陶瓷膜元件，采用的陶瓷膜元件为61通道氧化钛陶瓷膜。膜组件直径为5300mm。陶瓷膜元件膜孔径为500nm。

壳体a上的渗透液上出口d1和下出口d2均可作为反冲液的入口。壳体封头上的物料的进口和出口也可以互换。

物料从壳体下封头b2的进口e进入陶瓷膜组件，经过多级陶瓷膜元件，最后从壳体上封头b1的物料出口f流出陶瓷膜组件。陶瓷膜元件h产生的渗透液经过壳体a上的渗透液上出口d1和下出口d2流出陶瓷膜组件。

通过上述流程在陶瓷膜组件内实现陶瓷膜元件h之间的二十级串联，实现二十级串联操作的目的。