[发明专利]成形的板膜元件和过滤系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于膜分离的装置及其制造方法，具体而言，涉及适于浸没式或称作淹没式操作的微滤(MF)、超滤(UF)或纳滤(NF)膜元件或者组件。

背景技术

以下内容并非承认下面讨论的任何事物都是公知常识或可引用的现有技术。

浸没式MF或UF膜可以制造成平板结构或称作板和框架的结构。在这种结构中，通过将聚合物的分离层注件浇注于一卷非织造基材上来制造一卷膜板。膜板的两个大致矩形片在其边缘处例如通过超声焊接连接在中空塑料框架的相对侧上。这样产生了具有中空内部通道的面板以收集过滤的水，或称作渗透物。若干个面板并排地滑动至框架上，而框架可以浸入将要过滤的水中。面板的内侧与泵的吸入侧连接，以通过膜板拉动渗透物。从框架下面提供的气泡使气泡与液体的混合流通过各面板之间的竖向槽上升，从而保持膜表面清洁。在Kubota Corporation拥有的美国专利No.5,482,625、5,651,888、5,772,831、6,287,467和6,843,908中示出了这种类型装置的例子。

平板膜组件通常是耐用的，并且具有低的生产成本(相对于中空纤维膜)，这是因为它们可以在宽板中进行浇注。然而，平板膜相对于中空纤维膜具有较差的封装密度(每单位组件体积的膜表面积)，因此，大的平板车间的总成本可能会非常高。此外，典型的平板膜面板不能被进行足以机械地清洁膜的剧烈反洗。

在Microdyn-Nadir GMBH的国际公开No.WO 2007/036332中示出了平板膜元件的变型。在这些元件中，将两层膜材料浇注于在两个致密层之间具有多孔中央区域的织物的前后侧上。该中央区域提供了渗透通道，还将两个致密层连接在一起，从而允许该元件被进行机械清洁用的反洗。这些元件不需要四边框架，并且它们约2mm厚，比上述的板和框架元件更薄。然而，这些元件也有柔韧性，并且它们在框架中中心到中心间隔约10mm。封装密度比上述的板和框架元件更好，但是仍然远低于中空纤维膜组件的封装密度。尽管织物的中央区域是多孔的，但是在渗透通道中也提供了抵抗流动的阻力并且增加了元件的成本。

发明内容

以下内容意在为读者介绍后面的详细说明，但并不限制或限定任何要求保护的发明。

在加热和加压下，将一片基材材料，例如非织造布，例如靠着模具腔的内表面形成为具有相对于平面的一个或多个凹陷的成形的基板，例如一系列大致平行的凹陷。将其中至少一个具有凹陷的两个基板粘接在一起，例如沿着凹陷的边缘或在凹陷的边缘旁边。任选地，可以在两个基板之间粘接有附加的中间板。两个基板形成具有多个内部通道相互组合或者与中间板(如果有一个的话)组合的基材。如果这些片基材材料没有用膜材料预先涂布，则用浓液涂布基材并猝灭或凝结以形成膜板。

膜板是大致平面的，但是具有对应于内部通道的一个或多个脊部，从而提供了比等效平板区域更大的表面积。内部通道提供渗透物流向板的边缘用的开放通路。优选地，膜板沿着内部通道之间的一条或多条线以及沿着平行于凹陷的外边缘粘接在一起。当在足够数量的内部通道之间粘接在一起时，任选地在每个内部通道的每侧上粘接在一起，膜板在没有四边框架下也可以使用并且可以通过反洗机械地进行清洁。

可以在束中并排放置多个膜板。膜板的与一个或多个内部通道相交并且向一个或多个内部通道开放的渗透边缘可以通过间隔件与束中的相邻膜板的边缘分开。束与一个或多个集流部连接以形成组件。与集流部的连接可以是永久的或可移除的。可以将多个组件组装到盒子内。盒子可以将组件保持在将要过滤的水的槽中，使得膜是大致垂直的，内部通道是大致水平的。渗透物流向位于盒子侧面的集流部。被过滤的液体和任选的气泡穿过膜之间的空间垂直流动。

附图说明

图1是成形的基板的立体图。

图2是图1中的基板在模具的底腔上的立体图。

图3是图2中的基板在模具的底腔上的立体图，其中在基板上具有模具插入物。

图4是图3中的基板在模具的底腔上的立体图，其中在基板上具有模具插入物，还显示了模具的上腔。

图5是由图1中的两个成形的基板制成的基材的截面图。

图6是图5的基材的立体图。

图7是在图5中的基材上具有半透性涂层的膜的截面图。

图8是被组装成束的图7中的多个膜的分解立体图。

图9是膜束的端视图。

图10是将一端罐装(pot)至渗透集流部(header)内的膜束的截面图。