一種反滲透膜元件單向格網裝置及制備方法
【專利摘要】一種反滲透膜元件單向格網裝置及制備方法，屬于反滲透技術領域。數個膜片與濃水格網纏繞卷制到中心管上，濃水格網為單向網格，有順水流方向的軸向網格線，即分隔線，膜片與濃水格網間隔疊放，即兩個膜片之間放置一個濃水格網，濃水格網的分隔線有10％的壓縮變形，分隔線的斷面為橢圓形狀，橢圓的厚度為濃水流道的寬度。本發明克服了現有的技術不能擺脫濃水格網中的縱橫交錯的網格，網格是粘附污染物質的元兇，去掉網格，由順水流方向設置的分隔線代替，水流在兩個分隔線之間可以快速流動，流道內光滑，沒有污染物質生根的地方，污染物質容易被水流沖出膜元件，從而極大地減少了膜污染。同時也減少了濃水流道的過流阻力。
【專利說明】
一種反滲透膜元件單向格網裝置及制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種反滲透膜元件單向格網裝置及制備方法，屬于反滲透技術領域。
【背景技術】
[0002]反滲透技術是現有的海水淡化;制造純凈水;純水等唯一的經濟可行技術。它是利用螺旋型反滲透膜元件從原水中分離水中的離子成分和低分子量成分，使水得到凈化。
[0003]反滲透膜元件的結構是:將兩片四方形的反滲透膜重疊放置，三個邊粘接密封，另一個邊不密封，形成一個口袋，口袋的一邊的開口作為清水出口，將口袋的出口連接在透水中心集水管上，可使純水從中心出水管流出。一個集水管上可以安裝數個口袋即膜片2，將多個膜片2( 口袋)螺旋纏繞到中心集水管上，構成一個膜元件。
[0004]為了防止兩片膜之間貼合在一起而阻礙水流流動，在口袋內部設置一個隔離格網，作為純水流道即純水格網。為防止膜片2之間粘接，即口袋的外壁之間貼合粘接，在兩個膜片2之間即口袋的外壁設置一個隔離格網，作為濃水通道即濃水格網。純水格網、濃水格網與膜片一起螺旋纏繞到中心集水管上。
[0005]見圖1:其中I—中心集水管;2—反滲透膜片;3—濃水格網;4—純水格網。
[0006]反滲透膜元件運行時，原水從圓柱體膜元件的一端，軸向進入濃水通道，在高壓力的作用下，水分子滲透過膜，進入膜片2內即口袋內，純水沿純水流道螺旋流動，流入中心集水管。原水中的離子成分和低分子量成分不能透過反滲透膜，留在濃水通道內，隨著原水向前流動，水分子不斷透過膜到純水通道中，原水不斷被濃縮，濃水的含鹽量與污染物質沿程連續升高，最后作為濃縮水軸向流出圓柱形膜元件的另一端。
[0007]實際運行時，為提高水的回收率，一般為多個膜元件串聯工作，即前一個膜元件的濃水作為后一個膜元件的進水，濃水進一步濃縮，后一個膜的濃水，又繼續向下流動，直到最后一支膜的濃水排放。
[0008]反滲透是一種反滲透膜元件表面過濾技術，產水量與過濾面積成正比。為增加膜元件的產水量，通常要求在一支膜元件中盡量多安裝一些膜片，所以純水格網與濃水格網都做得很薄，通常在Imm或Imm以下。濃水流道中的析出的鹽和水中濃縮的懸浮物質通常會積累在濃水格網上，特別是這些污染物質容易掛在濃水格網的交叉點上，容易造成濃水流道的堵塞，增大過流阻力。盡管反滲透前段有復雜的預處理，但是膜污染時有發生。
[0009]反滲透膜污染是水處理工藝的一個瓶頸，水處理行業有一句俗話，超濾膜怕斷，反滲透怕堵。如果能有有效措施防止反滲透膜堵塞或開發出污染物質不容易積累的濃水格網，將是一種反滲透膜元件極有價值的技術。本發明提出一種反滲透膜元件單向格網不污堵或極大地減少污堵的反滲透濃水網格。
[0010]反滲透膜污染是一個難題，主要是污染物質掛在濃水過流網格上不斷積累，人們采取很多措施來防止膜污染，保證反滲透膜能夠長期穩定運行。其中包括采用大流量進行沖洗;采用藥劑浸泡；日本提出一種反滲透膜元件單向格網逆流反沖洗技術，見專利申請號03806884.2;在申請號201520489412.6中公開了一種反滲透膜元件單向格網采用將網格彎折成波浪形狀的技術。這些技術對保證反滲透穩定運行、減緩膜污染起到一定的作用，但是沒有從根本上解決膜污染的難題，開發耐污染的反滲透膜技術還有很大空間，保證反滲透系統的長期穩定運行依然任重道遠。
[0011]反滲透是壓力驅動的分離水中離子成分的技術，工作壓力很高，如海水淡化膜的壓力到達6MPa，反滲透膜的過流通量較低，為增加產水量，必須增加反滲透膜的面積。所以現有反滲透技術主要是膜片螺旋纏繞成為圓柱形的膜元件，將膜元件安裝到高壓外殼內，使反滲透膜元件可以承受高壓。
[0012]為使反滲透膜片2之間分開，膜片2之間設置格網，濃水側設置濃水網格3，純水側設置純水網格4。在純水側純水的流動方向為環繞膜元件的軸心，螺旋向心流動，最后流入中心集水管I，由于純水側水中沒有污染雜質，所以純水側一般不會出現污堵現象。在濃水側，濃水為沿著反滲透膜元件的軸向流動，由起端流入膜元件，經過反滲透膜內流道的濃縮，由末端流出膜元件。其水量呈現以下關系:反滲透膜元件的進水流量等于反滲透膜元件生產的純水流量加上膜元件的濃水流量。一般情況單支膜的純水回收率為15 %，S卩100升進水，可以生產15升純水，余下的75升為濃水。從流量上看，純水流量小，濃水流量大，濃水流量是純水流量的5倍，所以一般情況下濃水格網3的厚度比純水格網4厚。純水格網4 一般采用編織工藝生產。濃水格網3—般采用高壓擠出生產。格網都是由經線和瑋線構成，濃水格網3的經瑋線方向在膜片內與膜元件的軸線一般采用45°傾斜放置，即與濃水水流方向成45°角。在運行中，水中含有的污染物質，在流動中往往會掛到濃水格網的交叉節點上，污染物質不斷積累，污染面積不斷擴展，攔截污染物質的面積越大，其攔截能力就越強，具有加速污染的特征，污染物質越積越多，最后導致反滲透的濃水流道全部堵塞，反滲透元件失效。現有的濃水格網為縱橫交叉，阻擋水流，藏污納垢，是導致膜元件污染的主要原因。
【發明內容】
[0013]為了克服現有技術的不足，本發明提供一種反滲透膜元件單向格網裝置及制備方法。
[0014]—種反滲透膜元件單向格網裝置，數個膜片與濃水格網纏繞卷制到中心管上，濃水格網為單向網格，有順水流方向的軸向網格線，即分隔線，膜片與濃水格網間隔疊放，即兩個膜片之間放置一個濃水格網，濃水格網的分隔線有10%的壓縮變形，分隔線的斷面為橢圓形狀，橢圓的厚度為濃水流道的寬度。
[0015]分隔線與水流成0°角，分隔線的線徑為1.1mm，分隔線5為橡膠彈性分隔線;膜片或為口袋;數個為大于2;分隔線作為濃水網格布的經線，水溶性纖維的橫線作為網格布的瑋線，二線相互垂直，成90°正交，分隔線的間距在1-2mm之間。
[0016]—種反滲透膜元件單向格網制備方法，含有以下步驟；
[0017]采用具有彈性的物質如橡膠加工成線條，分隔線的斷面為圓形，
[0018]在裝配過程中，預先將橡膠分隔線壓縮10%，使其斷面成為橢圓狀，橢圓的厚度為濃水流道的寬度;這樣設置的目的是使分隔線緊貼上下膜面，使分隔線在濃水流道中定位，防止分隔線產生位移；
[0019]網格的橫線采用水溶性纖維制作，材質為聚乙烯醇纖維或海藻纖維，羧甲基纖維素纖維；
[0020]采用編織方式將橡膠彈性的分隔線與水溶性纖維兩種材料紡織成為濃水網格布；
[0021]橡膠彈性的分隔線作為濃水網格布的經線，水溶性纖維的橫線作為網格布的瑋線，二線相互垂直，成90°正交，橡膠彈性的分隔線的間距在l-2mm之間，紡織中應保證橡膠彈性的橡膠彈性的分隔線的平直度；
[0022]在反滲透膜卷制的過程中，將數個膜片(口袋)與濃水格網一起纏繞卷制到中心管上;膜片與濃水格網間隔疊放，即兩個膜片之間放置一個濃水格網；
[0023]卷制過程是從中心管一圈一圈向外卷動，膜片要卷緊，即對分隔線施加一定的壓力，使彈性分隔線產生10%的壓縮變形；
[0024]膜元件卷成后用塑料布扎緊，防止膜卷膨脹松開；
[0025]膜元件加工完成后，進入到后處理階段。
[0026]將多個膜元件安裝到玻璃鋼壓力容器內，向壓力容器內通入清水，浸泡膜元件數小時，膜元件濃水網格中的水溶性纖維將會溶解，纖維斷裂，破碎變小，成為殘渣；
[0027]然后關閉應力容器的產水出口，打開壓力容器的進水口和濃水口，進行沖洗;從壓力容器的進水口注入大流量的清水，水進入濃水流道，沖洗膜內破碎的水溶性纖維殘渣，將這些殘渣攜帶輸送到膜元件外部，最后從濃水口排出；
[0028]膜元件經過后處理后，阻礙水流流動并產生膜污染的橫向格網消失，剩下的只有順水流方向設置的分隔線。
[0029]分隔線的線徑比濃水流道的寬度大10%左右，為線徑為1.1mm;水溶性纖維的橫線的作用是給橡膠彈性的分隔線定位，其線徑主要受強度控制，在滿足裝配功能的前提下，水溶性纖維的橫線的線徑盡可能小;多個膜元件為6個膜元件。
[0030]本發明的優點是與現有的技術比較具有很大的突破。現有的技術不能擺脫濃水格網中的縱橫交錯的網格，網格是粘附污染物質的元兇，去掉網格，由順水流方向設置的分隔線代替，水流在兩個分隔線之間可以快速流動，流道內光滑，沒有污染物質生根的地方，污染物質容易被水流沖出膜元件，從而極大地減少了膜污染。同時也減少了濃水流道的過流阻力。這些是現有技術無法比擬的。
【附圖說明】
[0031]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定，如圖其中:
[0032]圖1為現有技術的結構示意圖。
[0033]圖2為本發明的結構示意圖。
[0034]圖3為本發明的結構示意圖。
[0035]圖4為本發明的結構示意圖。
[0036]圖5為本發明的結構不意圖。
[0037]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
【具體實施方式】
[0038]顯然，本領域技術人員基于本發明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發明的保護范圍。
[0039]本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0040]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0041]為便于對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發明實施例的限定。
[0042]實施例1:如圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種反滲透膜元件單向格網裝置，數個(大于2)膜片2( 口袋)與濃水格網3纏繞卷制到中心管10上，濃水格網3為單向網格，有順水流方向的軸向網格線，即分隔線5，膜片2與濃水格網3間隔疊放，即兩個膜片2之間放置一個濃水格網3，濃水格網3的分隔線5有10%的壓縮變形，分隔線5的斷面為橢圓形狀，橢圓的厚度為濃水流道的寬度。
[0043]分隔線5與水流成0°角，分隔線5的線徑為1.1mm，分隔線5可為橡膠彈性分隔線。
[0044]實施例2:如圖2、圖3、圖4、圖5所示，反滲透膜元件單向格網，將縱橫交錯的濃水格網改為單向網格，即只設置順水流方向的軸向網格線，不設置阻擋水流的橫向網格，網格成為一條條順水流的分隔線，見圖3中的分隔線5，而沒有容易粘掛污染物質的橫線6(見圖2中的橫線6)。這種結構，污染物質在濃水通道中不能生根，不能存留，暢通無阻，污染物質很容易被水流沖刷到膜元件外部，所以可以極大的減少膜污染。
[0045]實現本發明的技術手段為順水網格線即分隔線5采用具有一定彈性的物質如橡膠加工成線條，分隔線的斷面為圓形(見圖4中的7)，分隔線的線徑比濃水流道的寬度大10%左右，一般為線徑為1.1_。
[0046]在裝配過程中，預先將橡膠分隔線壓縮10%，使其斷面成為橢圓狀(見圖4中的8)，橢圓的厚度為濃水流道的寬度。這樣設置的目的是使分隔線5緊貼上下膜面，使分隔線5在濃水流道中定位，防止分隔線5產生位移。
[0047]為了方便濃水網格即橡膠彈性的分隔線5的裝配，網格的橫線6采用水溶性纖維制作，材質為聚乙烯醇纖維或海藻纖維，羧甲基纖維素纖維等，其性質與紙相似，在干燥狀態，其呈現出固體物質的性質，有一定的抗拉強度，一旦將其放入水中，水溶性纖維會溶解。
[0048]采用編織方式將橡膠彈性的分隔線5與水溶性纖維6兩種材料紡織成為濃水網格布。水溶性纖維的橫線6的作用是給橡膠彈性的分隔線5定位，其線徑主要受強度控制，在滿足裝配功能的前提下，水溶性纖維的橫線6的線徑盡可能小。橡膠彈性的分隔線5作為濃水網格布的經線，水溶性纖維的橫線6作為網格布的瑋線，二線相互垂直，成90°正交，橡膠彈性的分隔線5的間距在l-2mm之間，紡織中應保證橡膠彈性的橡膠彈性的分隔線5的平直度。
[0049]在反滲透膜卷制的過程中，將數個膜片2(口袋)與濃水格網一起纏繞卷制到中心管I上。膜片2與濃水格網間隔疊放，即兩個膜片2之間放置一個濃水格網。
[0050]卷制過程是從中心管I一圈一圈向外卷動，膜片要卷緊，即對分隔線5施加一定的壓力，使彈性分隔線產生10%的壓縮變形。
[0051]膜元件卷成后用塑料布扎緊，防止膜卷膨脹松開。圖5是膜片卷制的示意圖。
[0052]膜元件加工完成后，進入到后處理階段。
[0053]將多個膜元件安裝到玻璃鋼壓力容器(一般為6個膜元件)內，向壓力容器內通入清水，浸泡膜元件數小時，膜元件濃水網格中的水溶性纖維6將會溶解，纖維斷裂，破碎變小，成為殘渣。
[0054]然后關閉應力容器的產水出口，打開壓力容器的進水口和濃水口，進行沖洗。從壓力容器的進水口注入大流量的清水，水進入濃水流道，沖洗膜內破碎的水溶性纖維6殘渣，將這些殘渣攜帶輸送到膜元件外部，最后從濃水口排出。
[0055]膜元件經過后處理后，阻礙水流流動并產生膜污染的橫向格網6消失，剩下的只有順水流方向設置的分隔線5，其狀態見圖3。水流在兩個分隔線5之間可以快速流動，流道內光滑，沒有污染物質生根的地方，污染物質容易被水流沖出膜元件，從而極大地減少了膜污染。同時也減少了濃水流道的過流阻力。
[0056]本發明可以改善反滲透膜污染的情況，保證反滲透長期穩定運行，具有極高的工業利用價值。
[0057]實施例2:如圖2、圖3、圖4、圖5所示，
[0058]—種反滲透膜元件單向格網裝置，反滲透濃膜元件的濃水格網只有順水流動的單向分隔線，而沒有橫在水流中的橫線，或與水流成45°角的網格線。
[0059]反滲透濃水分隔線是由具有一定彈性的物質如橡膠加工而成線條，分隔線的斷面為圓形，分隔線的線徑比濃水流道的寬度大10%左右，一般為線徑為1.1_，在裝配過程中，預先將橡膠分隔線壓縮10%，使其斷面成為橢圓狀，橢圓的厚度為濃水流道的寬度。這樣設置的目的是使彈性分隔線緊貼上下膜面，使彈性分隔線在濃水流道中定位，防止分隔線產生位移。
[0060]網格的橫線采用水溶性纖維制作，材質為聚乙烯醇纖維或海藻纖維，羧甲基纖維素纖維等，其性質與紙相似，在干燥狀態，其呈現出固體物質的性質，有一定的抗拉強度，一旦將其放入水中，水溶性纖維會溶解。
[0061]采用編織方式將橡膠彈性分隔線與水溶性纖維兩種材料紡織成為濃水網格布。分隔線5作為濃水網格布的經線，水溶性纖維作為網格布的瑋線，二線相互垂直，成90°正交，分隔線的間距在l_2mm之間，紡織中應保證彈性分隔線的平直度。
[0062]在反滲透膜卷制的過程中，將數個膜片2(口袋)與濃水格網一起纏繞卷制到中心管上。膜片2與濃水格網間隔疊放。卷制過程是從中心管一圈一圈向外卷動，膜片要卷緊，使彈性分隔線產生10%的壓縮變形。膜元件卷成后用塑料布扎緊，防止膜卷膨脹松開。
[0063]膜元件加工完成后，進入到后處理階段。將多個膜元件安裝到玻璃鋼壓力容器(一般為6個膜元件)內，向壓力容器內通入清水，浸泡膜元件數小時，膜元件濃水網格中的水溶性纖維將會溶解，纖維斷裂，破碎變小，成為殘渣。
[0064]關閉應力容器的產水出口，打開壓力容器的進水口和濃水口，對膜元件進行沖洗。從壓力容器的進水口注入大流量的清水，水進入濃水流道，沖洗膜內破碎的水溶性纖維殘渣，將這些殘渣攜帶輸送到膜元件外部，最后從濃水口排出。
[0065]如上所述，對本發明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本發明的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種反滲透膜元件單向格網裝置，其特征在于:數個膜片與濃水格網纏繞卷制到中心管上，濃水格網為單向網格，有順水流方向的軸向網格線，即分隔線，膜片與濃水格網間隔疊放，即兩個膜片之間放置一個濃水格網，濃水格網的分隔線有10%的壓縮變形，分隔線的斷面為橢圓形狀，橢圓的厚度為濃水流道的寬度。2.根據權利要求1所述的一種反滲透膜元件單向格網，其特征在于分隔線與水流成0°角，分隔線的線徑為1.1mm，分隔線為橡膠彈性分隔線。3.根據權利要求1所述的一種反滲透膜元件單向格網，其特征在于膜片或為口袋。4.根據權利要求1所述的一種反滲透膜元件單向格網，其特征在于數個為大于2。5.根據權利要求1所述的一種反滲透膜元件單向格網，其特征在于:分隔線作為濃水網格布的經線，水溶性纖維的橫線作為網格布的瑋線，二線相互垂直，成90°正交，分隔線的間距在I _2mm之丨司。6.—種反滲透膜元件單向格網制備方法，特征在于含有以下步驟； 采用具有彈性的物質如橡膠加工成線條，分隔線的斷面為圓形， 在裝配過程中，預先將橡膠分隔線壓縮10%，使其斷面成為橢圓狀，橢圓的厚度為濃水流道的寬度;這樣設置的目的是使分隔線緊貼上下膜面，使分隔線在濃水流道中定位，防止分隔線產生位移； 網格的橫線采用水溶性纖維制作，材質為聚乙烯醇纖維或海藻纖維，羧甲基纖維素纖維； 采用編織方式將橡膠彈性的分隔線與水溶性纖維兩種材料紡織成為濃水網格布；橡膠彈性的分隔線作為濃水網格布的經線，水溶性纖維的橫線作為網格布的瑋線，二線相互垂直，成90°正交，橡膠彈性的分隔線的間距在l_2mm之間，紡織中應保證橡膠彈性的橡膠彈性的分隔線的平直度； 在反滲透膜卷制的過程中，將數個膜片(口袋)與濃水格網一起纏繞卷制到中心管上；膜片與濃水格網間隔疊放，即兩個膜片之間放置一個濃水格網； 卷制過程是從中心管一圈一圈向外卷動，膜片要卷緊，即對分隔線施加一定的壓力，使彈性分隔線產生10%的壓縮變形； 膜元件卷成后用塑料布扎緊，防止膜卷膨脹松開； 膜元件加工完成后，進入到后處理階段。7.根據權利要求6所述的一種反滲透膜元件單向格網制備方法，其特征在于將多個膜元件安裝到玻璃鋼壓力容器內，向壓力容器內通入清水，浸泡膜元件數小時，膜元件濃水網格中的水溶性纖維將會溶解，纖維斷裂，破碎變小，成為殘渣； 然后關閉應力容器的產水出口，打開壓力容器的進水口和濃水口，進行沖洗;從壓力容器的進水口注入大流量的清水，水進入濃水流道，沖洗膜內破碎的水溶性纖維殘渣，將這些殘渣攜帶輸送到膜元件外部，最后從濃水口排出； 膜元件經過后處理后，阻礙水流流動并產生膜污染的橫向格網消失，剩下的只有順水流方向設置的分隔線。8.根據權利要求7所述的一種反滲透膜元件單向格網制備方法，其特征在于分隔線的線徑比濃水流道的寬度大10%左右，為線徑為1.1_。9.根據權利要求7所述的一種反滲透膜元件單向格網制備方法，其特征在于水溶性纖維的橫線的作用是給橡膠彈性的分隔線定位，其線徑主要受強度控制，在滿足裝配功能的前提下，水溶性纖維的橫線的線徑盡可能小;多個膜元件為6個膜元件。
【文檔編號】B01D61/08GK106039999SQ201610532274
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月7日
【發明人】陳亦力, 肖宏康, 于東江, 劉亞男
【申請人】北京碧水源膜科技有限公司