一种反渗透膜元件及净水装置的制作方法

1.本实用新型涉及净水设备技术领域，尤其涉及一种反渗透膜元件及净水装置。


背景技术：

2.随着人们对于饮用水水质要求的提高，纯水系统正逐渐进入家家户户的饮水体系中。目前市场上的净水设备多采用反渗透膜元件进行净水，反渗透膜元件的工作原理为：对反渗透膜一侧的原水施加超过渗透压的压力，让水逆着自然渗透的方向作反向渗透，原水中的有机物、胶体、细菌、病毒等杂质停留在膜的高压侧，纯水流进反渗透膜的低压侧。
3.反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，反渗透膜的膜孔径非常小，容易被原水中的阳离子(如ca2+、mg2+、ba2+等)和阴离子(如co32-、hco3-、po43-、so42-、oh-等)结合所生成的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、磷酸盐等阻塞，造成反渗透膜的膜通量减小、渗透压增大等问题。现有技术多采用添加阻垢剂的方式避免这一情况发生，其中，较为优异的一种添加阻垢剂的方式是将阻垢剂负载在浓水格网上，通过该方式虽可延长反渗透膜元件的寿命，但浓水格网的比表面积较小，所能负载的阻垢剂比较少，加上水流的冲刷和阻垢剂的反应消耗，阻垢效果的衰减较快，导致所延长的反渗透膜元件的寿命较短。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种反渗透膜元件，用于解决现有技术中通过浓水格网负载阻垢剂，所能延长的防渗膜元件的寿命较短的技术问题。
5.本实用新型第一方面提供了一种反渗透膜元件，包括：
6.反渗透膜、导流格网、阻垢格网和浓水格网；
7.该导流格网设于该反渗透膜的低压侧，该阻垢格网和该浓水格网设于该反渗透膜的高压侧；
8.该阻垢格网的比表面积大于该浓水格网的比表面积；
9.该阻垢格网负载阻垢剂。
10.在第一方面的第一种可能实现的元件中，该阻垢格网的比表面积的取值范围为800～1500
㎡
/g。
11.在第一方面的第二种可能实现的元件中，该阻垢格网为由pet、pp或pe制成的熔喷无纺布。
12.在第一方面的第三种可能实现的元件中，还包括：
13.中心管；
14.该反渗透膜、该导流格网、该阻垢格网和该浓水格网卷绕于该中心管的外周且沿该中心管的径向层叠。
15.在第一方面的第四种可能实现的元件中，该反渗透膜包括第一反渗透膜和第二反渗透膜；
16.该导流格网铺设于该第一反渗透膜和该第二反渗透膜之间；
17.该浓水格网和该阻垢格网依次铺设于该第一反渗透膜或该第二反渗透膜的高压侧。
18.结合第一方面前述的任一种可能实现的元件，在第一方面的第五种可能实现的元件中，该负载为连接。
19.结合第一方面的第一至第四任一种可能实现的元件，在第一方面的第六种可能实现的元件中，该负载为半包埋式负载。
20.结合第一方面的第一至第四任一种可能实现的元件，在第一方面的第七种可能实现的元件中，该阻垢剂为微胶囊阻垢剂或阻垢剂涂层。
21.结合第一方面的第一至第四任一种可能实现的元件，在第一方面的第八种可能实现的元件中，该阻垢剂为无机聚磷酸盐类、有机磷酸盐及酯类、聚羧酸类、磺酸基共聚物类、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、s-羧乙基硫代琥珀酸、马来酸酐、碳酸铵、聚环氧琥珀酸、咪唑啉、丙烯基聚乙氧基羧酸盐、丙烯酸、丙烯基磺酸钠、丙烯酰胺、环氧琥珀酸钠、次亚磷酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
22.本实用新型第二方面提供了一种净水装置，包括：
23.第一方面提供的任一种可能实现的反渗透膜元件。
24.从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：
25.本实用新型提供的反渗透膜元件设置有反渗透膜、导流格网、阻垢格网和浓水格网；导流格网设于反渗透膜的低压侧，阻垢格网和浓水格网设于反渗透膜的高压侧；阻垢格网的比表面积大于浓水格网的比表面积；阻垢格网负载阻垢剂。通过设置比表面积比浓水格网大的阻垢格网负载阻垢剂，更大的比表面积可以负载更多的阻垢剂，消耗完阻垢剂所需的时间更长，相较于在浓水格网上负载阻垢剂，所能延长的反渗透膜元件的寿命更长。
26.负载与阻垢格网上的阻垢剂与均匀通过格网微孔的原水中阳离子螯合、结晶以及晶格畸变，避免了阻垢剂的浓度不稳定导致的反渗透滤膜表面浓差极化加大，且使阻垢剂发挥了对反渗透膜的定向阻垢效果，有效防止了难溶盐类沉积在反渗透膜表面。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
28.图1为本实用新型实施例中提供的一种反渗透膜元件的展开结构示意图；
29.其中：11、第一反渗透膜
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12、第二反渗透膜
30.2、导流格网
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3、浓水格网
31.4、阻垢格网
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5、第三反渗透膜
32.6、中心管。
具体实施方式
33.本实用新型实施例提供了一种反渗透膜元件及净水装置，用于解决的技术问题是
现有技术中通过浓水格网负载阻垢剂，所能负载的阻垢剂较少，所能延长的反渗透膜元件的寿命较短。
34.为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
37.反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，反渗透膜的膜孔径非常小，容易被原水中的阳离子(如ca2+、mg2+、ba2+等)和阴离子(如co32-、hco3-、po43-、so42-、oh-等)结合所生成的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、磷酸盐等阻塞，造成反渗透膜的膜通量减小、渗透压增大等问题。现有技术多采用添加阻垢剂的方式避免这一情况发生，其中，较为优异的一种添加阻垢剂的方式是将阻垢剂负载在浓水格网上，通过该方式虽可延长反渗透膜元件的寿命，但浓水格网的比表面积较小，所能负载的阻垢剂比较少，加上水流的冲刷和阻垢剂的反应消耗，阻垢效果的衰减较快，导致所延长的反渗透膜元件的寿命较短。
38.实施例一
39.请参阅图1，本实用新型实施例提供一种反渗透膜元件，包括：
40.反渗透膜、导流格网2、阻垢格网4和浓水格网3；导流格网2设于反渗透膜的低压侧，阻垢格网4和浓水格网3设于反渗透膜的高压侧；阻垢格网4的比表面积大于浓水格网3的比表面积；阻垢格网4负载阻垢剂。
41.需要说明的是：反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，一般用高分子材料制成，如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜等，反渗透膜主要分为非对称膜和均相膜两类。反渗透膜元件可制成中空纤维式、卷式、板框式和管式，可用于分离、浓缩、纯化等，主要用于纯水制备和水处理行业中。
42.导流格网2即导流布，设于反渗透膜的低压侧，用于导流进入反渗透膜低压侧的纯水，并将纯水向纯水汇聚处引导，导流布可由纤维编织排列而成。
43.浓水格网3设于反渗透膜的高压侧，用于引导原水流动，以让原水蔓延将反渗透膜的高压侧全覆盖，使反渗透膜的各个区域均发生反渗透。
44.阻垢格网4同样设于反渗透膜高压侧，可将阻垢格网4设于浓水格网3远离反渗透膜的一侧，即反渗透膜、浓水格网3和阻垢格网4依次叠设，也可将阻垢格网4设于浓水格网3靠近反渗透膜的一侧，即反渗透膜、阻垢格网4和浓水格网3依次叠设，通过将阻垢剂均匀负载在阻垢格网4上，阻垢剂可与通过阻垢格网4的微孔的原水的阳离子螯合、结晶以及晶格畸变，防止难溶盐类沉积在反渗透膜表面。
45.本实施例的有益效果包括：
46.①
通过设置比表面积比浓水格网3大的阻垢格网4负载阻垢剂，更大的比表面积可以负载更多的阻垢剂，消耗完阻垢剂的所需时间更长，相较于在浓水格网3上负载阻垢剂，所能延长的反渗透膜元件的寿命更长。
47.②
与现有的反渗透膜元件相比，仅是增加了一层阻垢格网4，采用常规卷膜工艺即可完成制作，不会增加额外的生产成本，生产成本低。
48.③
通过将阻垢剂负载在阻垢格网4上，阻垢剂可稳定释放，避免净水过程中由水流冲击所导致的阻垢剂浓度不稳定。
49.具体的，阻垢格网4的比表面积的取值范围为800～1500
㎡
/g。更具体的，阻垢格网4可为由pet(polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pp(polypropylene,聚丙烯)或pe(polyethylene，聚乙烯)制成的熔喷无纺布，熔喷无纺布的丝径只有0.5～1.0微米，如此，在相同尺寸范围内，阻垢格网4的比表面积是普通的浓水格网3的5～10倍，能负载的阻垢剂的量比浓水格网3多5倍以上，而负载的阻垢剂越多，消耗完阻垢剂所需时长越长，从而能延长的反渗透膜元件的寿命更长。
50.具体的，反渗透膜元件还设置有用于收聚纯水的中心管6，中心管6上开设有通入纯水的通孔；反渗透膜、导流格网2、阻垢格网4和浓水格网3卷绕于中心管6的外周且沿中心管6的径向层叠。在本实施例中，反渗透膜包括第一反渗透膜11和第二反渗透膜12；导流格网2铺设于第一反渗透膜11和第二反渗透膜12之间，即导流格网2既处于第一反渗透膜11的低压侧，又处于第二反渗透膜12的低压侧；浓水格网3和阻垢格网4依次铺设于第二反渗透膜12的高压侧；在阻垢格网4远离浓水格网3的一侧还铺设有第三反渗透膜5；即方形的第一反渗透膜11、导流格网2、第二反渗透膜12、浓水格网3、阻垢格网4和第三反渗透膜5依次对齐叠设形成层叠结构，层叠结构的一周侧与中心管6连接，并以第三反渗透膜5为内侧卷绕于中心管6的外周，第一反渗透膜11和第二反渗透膜12的另外三周侧缝合连接形成纯水袋，原水进入第二反渗透膜12和第三反渗透膜5之间，在反渗透作用下，纯水进入纯水袋，然后经导流格网2的引导流入中心管6。
51.可选的，将阻垢剂负载于阻垢格网4，即将阻垢剂与阻垢格网4连接固定，具体的连接方式需根据阻垢剂的类型而设定，如当阻垢剂为阻垢剂涂层，则可采用粘结方式将阻垢剂固定，当阻垢剂为微胶囊阻垢剂，则可将微胶囊阻垢剂以半包埋的方式固定与阻垢格网4。
52.具体的，阻垢剂可以为无机聚磷酸盐类、有机磷酸盐及酯类、聚羧酸类、磺酸基共聚物类、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、s-羧乙基硫代琥珀酸、马来酸酐、碳酸铵、聚环氧琥珀酸、咪唑啉、丙烯基聚乙氧基羧酸盐、丙烯酸、丙烯基磺酸钠、丙烯酰胺、环氧琥珀酸钠、次亚磷酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
53.实施例二
54.本实用新型实施例提供一种净水装置，包括实施例一中提供的任一种反渗透膜元件。采用本实施例提供的净水装置过滤原水时，原水依次经过阻垢格网4、浓水格网3和反渗透膜后经导流格网2引导汇聚。因阻垢格网4上负载的阻垢剂的量为浓水格网3所能负载的数倍，使反渗透膜元件可具有更长的使用寿命，可降低净水装置更换反渗透膜元件的频率，提升用户的使用体验。
55.以上对本实用新型所提供的一种反渗透膜元件及净水装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。