[发明专利]螺旋缠绕薄膜式分离器组件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年10月17日提交的美国临时专利申请No.61/106219和2008年11月5日提交的61/111366的权益，各个申请通过引用而以其整体结合在本文中。

背景

本发明包括大体涉及分离器组件的实施例。在各种实施例中，本发明涉及螺旋流分离器组件。本发明还包括用于制造分离器组件的方法。

传统的分离器组件典型地包括设置在多孔排出导管的周围的折叠式多层薄膜组件。折叠式多层薄膜组件包括与具有活性表面和钝化表面的薄膜层的活性表面接触的进料载体层，以及与薄膜层的钝化表面和多孔排出导管接触的渗透物载体层，进料载体层、薄膜层和渗透物载体层被折叠，以确保层之间的接触，并且不会使进料载体层与渗透物载体层或多孔排出导管接触。在运行期间，使含有溶质的进料溶液与多层薄膜组件的进料载体层接触，进料载体层将进料溶液传输到薄膜层的活性表面，活性表面会使进料溶液的一部分改性且将该部分作为渗透物传输到渗透物载体层。进料溶液还用来中断薄膜层的活性表面处的溶质累积，并且将多余的溶质输出多层薄膜组件。渗透物通过渗透物载体层通到收集渗透物的多孔排出导管中。包括折叠式多层薄膜组件的分离器组件已经用于各种流体净化过程中，包括反渗透、超滤和微量过滤过程。

可通过使具有活性表面和钝化表面的薄膜层的活性表面与进料载体层的两个表面接触来制造折叠式多层薄膜组件，薄膜层被折叠而产生包围进料载体层的类似口袋的结构。使薄膜层的钝化表面与一个或多个渗透物载体层接触，以产生薄膜叠层组件，其中，折叠式薄膜层设置在进料载体层和一个或多个渗透物载体层之间。各自与至少一个公共的渗透物载体层接触的多个这种薄膜叠层组件然后缠绕在与该公共的渗透物载体层接触的多孔排出导管的周围，以提供包括多层薄膜组件和多孔排出导管的分离器组件。恰当地密封薄膜叠层组件的边缘，以防止进料溶液与渗透物载体层接触。因为传统折叠式多层薄膜组件用于其中进料溶液沿着组件的轴线(沿通过该组件的横向流方向)通过组件的分离器组件中，所以这种折叠式多层薄膜组件尤其易于受到分层结构伸缩以及随之发生的渗透物载体层的污染的影响。另外，薄膜层中由于其折叠而引起的缺点可导致薄膜功能的损失，从而在进料溶液和渗透物载体层之间引起不受控制的接触。

因此，存在进一步改进包括一个或多个多层薄膜组件的分离器组件的设计和制造两者的需要。尤其是在供人类消耗的水净化领域中，存在对于既高效又成本有效的更强壮和可靠的分离器组件的非常强烈的需要。

简要描述

在一个实施例中，本发明提供了一种分离器组件，其包括：薄膜叠层组件，其包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个薄膜层，薄膜层设置在进料载体层和渗透物载体层之间；以及中心芯体元件，其包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管；其中，浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分隔开；以及其中，薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及其中，进料载体层与浓缩物排出导管接触，而不与渗透物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层与渗透物排出导管接触，而不与浓缩物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层不形成分离器组件的外表面。

在另一个实施例中，本发明提供了一种盐分离器组件，其包括：薄膜叠层组件，其包括至少一个进料载体层、至少一个渗透物载体层和至少一个脱盐薄膜层，脱盐薄膜层设置在进料载体层和渗透物载体层之间；以及中心芯体元件，其包括至少一个浓缩物排出导管和至少一个渗透物排出导管；其中，浓缩物排出导管和渗透物排出导管被薄膜叠层组件的第一部分隔开；以及其中，薄膜叠层组件的第二部分形成设置在中心芯体元件的周围的多层薄膜组件；以及其中，进料载体层与浓缩物排出导管接触，而不与渗透物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层与渗透物排出导管接触，而不与浓缩物排出导管接触；以及其中，渗透物载体层不形成盐分离器组件的外表面。