卷式膜元件的制作方法

本发明涉及一种水处理设备，特别涉及膜法水处理设备中的核心过滤部件卷式膜元件。

背景技术：

卷式膜是膜法水处理设备中分离膜的应用形式之一，区别于其他膜形式如中空纤维式膜、管式膜和平板式膜，卷式膜具有耐压、高填充面积、不易破损等优点。目前，因其可以耐受高压，几乎所有的商品反渗透和纳滤膜均采用卷式膜形式。随着反渗透和纳滤技术被广泛应用于水处理各领域，卷式膜已成为最广泛应用的膜形式之一。

卷式膜产品的最终形态是以元件的形式存在，是将分离膜片、原水导流网、产水导流布用密封胶制成多个膜袋夹层缠绕在中心管上，并由两个端盖固定膜卷两端形成一个整体。在使用过程中，膜元件的优劣主要由截留率或脱盐率、产水量两个性能指标来衡量。截留率或脱盐率决定了产水品质，产水量决定了膜元件的经济性。同等驱动压力和回收率下，产水量越大，越经济；或者，同样的产水量，需要更低的驱动压力，能耗越低，能效越高。目前，卷膜元件中所采用的原水导流网3一般都是经向纤维和纬向纤维构成，如图1所示，经向纤维301和纬向纤维302横截面呈圆形，经向纤维和纬向纤维呈双层90度夹角设置，原水在进入膜片夹层时，受原水导流网纤维交错的影响，向交错方向流动，这就使得原水在两张膜面间不断交错互扰，产生较大的传质阻力和剪切力，消耗了传质动力，这样势必影响产水效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效能的卷式膜元件，它所采用的技术方案是，一种卷式膜元件，它包括：中心产水管，中心产水管设有轴向的内孔，且管壁上设有连通其内孔的通水孔；卷绕在中心产水管上的至少一组水处理膜片组，其中所述每组水处理膜片组均包括从中间折叠的一张膜片、置于折叠的膜片中的原水导流网以及置于折叠的膜片外侧的产水导流布，所述折叠的膜片内侧表面和原水导流网共同形成原水流道；两个端盖，每个端盖上均设置有与中心产水管的内孔相匹配的中心孔，中心孔和端盖周边之间设置有导流加强筋；其中所述原水导流网由经向纤维和纬向纤维组成，经向纤维和纬向纤维横截面均为椭圆形，经向纤维的长轴垂直于膜片，纬向纤维长轴平行于膜片，经纬纤维中轴线垂直交叉，且经向纤维偏转角度即卷膜后经向纤维螺旋角α在15~60°之间。

本发明更进一步的技术特征是：

所述原水导流网经向纤维和纬向纤维横截面短轴与长轴比值介于1/5~1/2之间，长轴长度为0.5~5.0mm。

所述原水导流网由热塑性树脂材料一次成型而成。

所述热塑性树脂材料为聚乙烯或聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述水处理膜片组组数为2-50组。

所述端盖加强筋倾斜设置，与轴线形成的夹角β为15~60°，这与经向纤维偏转角度即螺旋角α相同，促使水在进入元件时与原水流道保持方向一致。

所述水处理膜片组中的膜片为反渗透膜或纳滤膜或超滤膜。

本发明的有益效果是：

由于本发明中原水导流网由经向纤维和纬向纤维组成，经向纤维和纬向纤维横截面均为椭圆形，经向纤维的长轴垂直于膜片，纬向纤维长轴平行于膜片，经纬纤维中轴线垂直交叉，这样当水流进入原水流道时，两膜面间的水流为同方向波浪路径前行，大大减少了水流互扰引起的能量损失，原水动力更多的转化为有用的渗透驱动力，能量利用率高；而且卷膜后经向纤维螺旋角α在15~60°之间，这样膜片成卷时，原水导流网被卷制成螺旋延伸结构，原水流道随卷制也成螺旋延伸结构，水流延螺旋延伸流道流动产生自旋力，增大了传质动力，使水流速度增大，不仅可以增大产水效率，而且有利于将截留的物质带出膜元件，增加膜元件的抗污染性；截留的浓水易排出，大大减少了卷式膜元件的浓差极化现象，使元件的稳定运行产水量得到提升。

另外，端盖加强筋倾斜设置，与轴线形成的夹角β为15~60°，这与经向纤维偏转角度即螺旋角α相同，促使水在进入元件时与原水流道保持方向一致，这样可以避免水流能量损失。

附图说明

图1是现有技术中原水导流网和膜片的结构示意图；

图2是本发明一实施例的结构爆炸图；

图3是图2所示实施例的膜片组的结构展开图；

图4是图3中原水导流网和膜片的结构示意图；

图5为图3中原水导流网的结构示意图和局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

参照图2-图5，一种卷式膜元件，它包括：中心产水管1，中心产水管设有轴向的内孔101，且管壁上设有连通其内孔的通水孔（图中未示）；卷绕在中心产水管上的至少一组水处理膜片组7，其中所述每组水处理膜片组7均包括从中间折叠的一张膜片2、置于折叠的膜片中的原水导流网3以及置于折叠的膜片外侧的产水导流布4，所述折叠的膜片内侧表面和原水导流网共同形成原水流道5；两个端盖6，每个端盖上均设置有与中心产水管的内孔101相匹配的中心孔601，中心孔601和端盖周边之间设置有导流加强筋602；其中所述原水导流网3由经向纤维301和纬向纤维302组成，经向纤维301和纬向纤维302横截面均为椭圆形，经向纤维301的长轴垂直于膜片2，纬向纤维302长轴平行于膜片2，经纬纤维中轴线垂直交叉，且卷膜后经向纤维螺旋角α为30°。

在本实施例中，所述原水导流网3经向纤维301和纬向纤维302横截面短轴与长轴比值为1/3，长轴长度为3.0mm；所述原水导流网由聚乙烯一次成型而成；所述水处理膜片组组数为5组；所述端盖加强筋602倾斜设置，与轴线形成的夹角β为30°，这与经向纤维偏转角度即螺旋角α相同，促使水在进入元件时与原水流道5保持方向一致；所述水处理膜片组中的膜片为反渗透膜。

在实际应用中，经向纤维偏转角度即卷膜后原水导流网3经向纤维螺旋角α还可以选择为15°或45°或60°；所述原水导流网经向纤维301和纬向纤维302横截面短轴与长轴比值还可以选择为1/5或1/2，长轴长度还可以选择为0.5mm或1.5mm或5.0mm；所述原水导流网3还可以选择由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯以及其他热塑性树脂材料一次成型而成；所述水处理膜片组组数还可以选择为2组或10组或20组或30组或50组；所述端盖加强筋602倾斜设置，与轴线形成的夹角β还可以选择为15°或45°或60°，这与经向纤维偏转角度即螺旋角α相同，促使水在进入元件时与原水流道保持方向一致；所述水处理膜片组中的膜片2还可以选择为纳滤膜或超滤膜。

由于本发明中原水导流网3由经向纤维301和纬向纤维302组成，经向纤维301和纬向纤维302横截面均为椭圆形，经向纤维301的长轴垂直于膜片2，纬向纤维302长轴平行于膜片2，经纬纤维中轴线垂直交叉，这样当水流进入原水流道5时，两膜面间的水流为同方向波浪路径前行，大大减少了水流互扰引起的能量损失，原水动力更多的转化为有用的渗透驱动力，能量利用率高；而且卷膜后经向纤维301螺旋角α在15~60°之间，这样膜片成卷时，原水导流网3被卷制成螺旋延伸结构，原水流道5随卷制也成螺旋延伸结构，水流沿螺旋延伸流道流动产生自旋力，增大了传质动力，使水流速度增大，不仅可以增大产水效率，而且有利于将截留的物质带出膜元件，增加膜元件的抗污染性；截留的浓水易排出，大大减少了卷式膜元件的浓差极化现象，使元件的稳定运行产水量得到提升。另外，端盖加强筋602倾斜设置，与轴线形成的夹角β为15~60°，这与原水导流网经向纤维301偏转角度即螺旋角α相同，促使水在进入元件时与原水流道保持方向一致，这样可以避免水流能量损失。

本发明虽然已经在此处描述了具体实施方式，但是本发明的覆盖范围不限于此，本发明涵盖所有在字面上或在等效形式的教导下实质上落在权利要求的范围内的所有技术方案，本发明的保护范围以权利要求书为准。