[发明专利]膜分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜分离装置，主要应用于气体（液体）介质分离的技术领域之中。

背景技术

膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术，是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。不断研究和发展膜分离技术(包括膜材料、膜组件及优化、膜技术等等)已成为世界各国在高新技术领域中竞争的热点。

发明内容

本发明提供了一种结构简单紧凑，将气体压缩（或液体泵）与分离室结合成一体，不再需要复杂的气体（液体）管路。其最大特点是高度整合，装置单位体积渗透率高，成本低，尤其是多级同轴串联使用时体积同成本增加不多，非常有利于解决目前膜分离设备分离浓度偏低的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种膜分离装置，包括：

外壳，所述外壳的内表面为弧面，所述外壳上设置有至少一个进介质口、至少一个用于排出被分离介质的出介质口；

转子，所述转子设置在所述外壳内，所述转子外表面设置有至少两个与所述外壳内表面始终保持滑动接触的接触端，所述转子外表面与所述外壳内表面在相邻接触端之间形成密封的单独腔体，各单独腔体由所述接触端进行分隔，所述转子内空，内空的部分作为储介质室；

分离室，所述分离室设置在所述转子内部，为转子的一部分，相邻接触端之间为一个分离室，所述分离室内部装填膜，膜将分离室隔成内外两部分，所述分离室外壁对应各单独腔体设置单向阀同单独腔体连通，所述各分离室内壁对应储介质室设置出介质口，所述储介质室与外壳的出介质口连通；

转子转动过程中，通过外壳上的进介质口进入单独腔体的介质在压力的作用下，通过单向阀进入分离室，通过膜后被分离的介质由分离室内壁的出介质口进入储介质室，再经过外壳的出介质口出来。

所述膜可以选用平板膜，当选取平板膜时，被分离的介质通过平板膜由出介质口进入储气室。

当选取平板膜时，优化的，所述外壳上还设有至少一个排出剩余介质的排介质口；

所述转子的储介质室被隔板分成两部分：储存被分离介质的第一储介质室以及储存剩余介质的第二储介质室；

所述各分离室内壁对应第一储介质室设置所述出介质口，所述各分离室的膜与外壁之间的空间与第二储介质室通过导管相连，第一储介质室与外壳的出介质口连通，第二储介质室与外壳的排介质口连通；

转子转动过程中，通过外壳的进介质口进入单独腔体的介质在压力的作用下，通过单向阀进入分离室，通过膜后被分离的介质由分离室内壁的出介质口进入第一储气室，剩余的介质通过导管进入第二储气室，再经过外壳的排介质口排出。

所述膜还可以选用中空纤维管膜，当选取中空纤维管膜时，中空纤维管膜的出口连通分离室内壁的出介质口，被分离的介质通过中空纤维管膜的管子后由分离室内壁的出介质口进入储介质室。

当选取中空纤维管膜时，优化的，所述外壳上还设有至少一个排出剩余介质的排介质口；

所述转子的储介质室被隔板分成两部分：储存被分离介质的第一储介质室以及储存剩余介质的第二储介质室；

所述各分离室内壁对应第一储介质室设置所述出介质口，每个分离室的内壁分别设置与第二储介质室连通的排介质口，第一储介质室与外壳的出介质口连通，第二储介质室与外壳的排介质口连通；

转子转动过程中，通过外壳的进介质口进入单独腔体的介质在压力的作用下，通过单向阀进入分离室，通过膜后被分离的介质由分离室内壁的出介质口进入第一储介质室，剩余的介质通过分离室内壁的排介质口进入第二储气室，再经过外壳的排介质口排出。

具体的，上述转子的中心与上述外壳中心不重合，上述转子在旋转过程中其中心绕外壳的中心转动，所述膜分离装置还包括位于外壳中心处的固定在一传动轴上的外齿轮，上述转子中心处设置有内齿轮，上述外齿轮与上述内齿轮相互啮合，上述外齿轮的齿数小于上述内齿轮的齿数。

作为其中一个实施案例，所述外壳的内表面为对称的弧面，其弧形轨迹由下列方程得到：

x=R*cosα+e*cos3α；