[发明专利]一种高抗污染卷式膜元件

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，特别是一种高抗污染卷式膜元件。

背景技术

膜分离技术是在20世纪60年代后得以迅速发展的一种高效节能环保的分离新技术，它利用“筛分”原理达到对不同分子量大小的溶质溶剂进行分离、提纯和浓缩。与传统的分离操作相比，具有能耗低、分子级别分离精度高、无二次污染、工艺简单、易于操作和自动化控制等特点，适合于热敏物料、无相变和无化学变化的分离过程，可以部分取代传统过滤、树脂吸附、冷凝、重结晶、活性炭脱色、蒸馏和萃取等分离技术，在分离工程中具有十分重要的作用。已广泛应用于能源、电子、石油、化工、医药卫生、重工、轻工、食品、饮料、环保等领域，产生了显著的经济和社会效益。

膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，在膜两侧施加推动力，使待分离物料中的某些组分选择性地透过膜，实现物料组分的分离，从而实现目标物的提取、浓缩、纯化等功能的分离过程。传统的卷式膜由于进水流道多采用网格式（平行或菱形结构垫网）结构，尽管可以调节进水导流网的经线和纬线的夹角，但始终存在着进水死角，很容易造成膜元件被污堵，膜通量衰减较快。为解决这个问题，传统膜元件也从流道的大小着手，增大进水流道，所以传统的流道有以下几种规格：0.71mm、0.79mm、1.17mm、1.19mm、1.65mm、2.03mm等。即使做了这样的改进，采用最大规格流道的膜，但是由于流道垫网是网状结构，仍然存在滞留和停留杂质的问题，在进行高固含量、高悬浮物、高粘度的物料分离时仍然不能根本解决膜元件污染问题，同时也不得不频繁进行化学清洗，而由于传统的膜元件结构设计使得膜的清洗困难，效率低，清洗不彻底，膜元件的性能恢复差，因而膜元件的最长使用寿命不超过一年，甚至造成膜系统的有效工作时间常常比化学清洗时间还短。

中国专利201020132697.5中公开了一种卷式膜元件，包括分离膜之间设有透过液流道网的膜袋、进料流道网、中心管以及外网，所述膜袋和进料流道网以叠层形式围绕所述中心管螺旋卷绕，形成圆筒状膜元件主体。其进水导流网的经线和纬线的夹角范围为10°～90°，经线与纬线直径的比例为1:1～1000。该卷式膜元件的外壳带有玻璃钢加强层，增强了结构强度，满足高温、高粘度料液的分离及系统杀毒要求。本实用新型将水导流网的经线和纬线的夹角以及其直径比例做了改进，但由于水导流网仍然是网状结构，仍然存在滞留杂质的问题，长时间的进行高固含量、高悬浮物、高粘度的物料分离仍然无法解决膜元件污染严重的问题，致使膜元件的清洗频率加快，进一步使得膜元件的使用寿命减短。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种杂质滞留和累积少、膜污染总量小、膜通量平稳、清洗间隔周期长、使用寿命长和支撑体与膜片之间粘接牢固的高抗污染卷式膜元件。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高抗污染卷式膜元件，它包括中心产水管和缠绕在中心产水管上的多层膜片，它还包括隔离层和支撑体，隔离层与多个支撑体为一体式结构，多个支撑体均匀设置在隔离层的两侧，隔离层两侧的支撑体位置错开；一体成型的隔离层和支撑体位于相邻两层膜片之间，支撑体的顶面与膜片粘接固定，隔离层的长度与膜片的长度相等；膜片、隔离层和相邻两个支撑体形成一个流体通道。

所述的支撑体与隔离层接触的边长大于支撑体与膜片接触的边长。

所述的流体通道为梯形结构，流体通道靠近膜片的边长b的长度范围为2.0～3.0mm，流体通道靠近隔离层的边长a的长度范围为1.5～2.5mm，梯形结构的流体通道的上下边距c的长度范围为1.0～2.0mm。

所述的支撑体的短边d的长度范围为0.5～1.0mm。

本发明具有以下优点：

1、支撑体为直通式梯形结构，与隔离层和膜片形成的梯形流道内不再有死角，料液无滞留，不存在物料或杂质的残留，膜表面的高浓物料极易被新进入的料液高速冲刷而离开膜表面，减小杂质或物料沉积在膜表面，延长清洗周期，同时解决了膜片截留杂质或物料过快而形成的浓差极化现象，降低了膜元件污堵的几率，使得膜通量更加稳定。

2、膜元件的通量随时间的衰减速度慢，延长了膜元件的有效工作时间，降低清洗频率，避免了频繁化学清洗对膜元件的损伤和破坏，延长膜元件的使用寿命，提高了膜分离技术的经济效益。

3、膜元件的流体通道结构设计为梯形结构，更利于膜元件的清洗，使膜的清洗更加彻底，膜通量恢复速度更快，增加了膜元件的有效工作时间。