[发明专利]具有凹膜的陶瓷膜组件及相关方法

说明书

一种用于处理液态水的陶瓷膜组件系统，包括具有内进料半径R_hsg的外壳和膜组件，其中膜组件包括设置在外壳内的至少一个膜。至少一个膜在每个端具有端密封面。至少一个端盖设置在第一膜端或第二膜端的其中至少一个附近，其中端盖具有由内半径R_端盖限定的出口。至少一个膜内嵌在外壳中使得σ≥0.1*R_hsg²/R_端盖；并且其中σ是从端盖的出口到膜的端密封面测量的。

发明人

P﹒奥斯曼德森

具有凹膜的陶瓷膜组件及相关方法

优先权

本申请要求于2015年8月10日提交的临时申请号为62/203,253的美国临时申请的优先权。该美国临时申请的全部内容通过引用并入至本文中。

技术领域

具有凹膜的陶瓷膜组件及相关方法。

背景技术

许多水域含有可能对人类或环境造成危害的污染物，或使蒸发或反渗透等进一步处理更加困难。膜通常用于移除这类污染物。膜元件通常是由塑料或陶瓷制成，两者经常放置在压力容器内部以容纳待处理的承压流体。元件和压力容器组合为膜组件或模块。这种压力容器还提供有单独的端口以允许进料和用于移除过滤材料的渗余物进入模块、通过膜被处理后过滤离开。

陶瓷膜通常用作具有相对高渗透率支撑件的多层结构以及较薄的分离层，其通过使一些成分(通常为水和小溶质)通过而其他的保留来进行分离。为了增加表面积，通常在支撑件中存在多个通道，每个通道具有涂层。在使用膜的过程中，进料在通过膜进入支撑结构之前进入这些通道。为了防止进料直接通过进入任一端上的支撑件，使用端面密封层来防止通过端部的输送。常用的端面密封材料包括环氧树脂、聚氨酯和玻璃。与陶瓷壳中其他组件相比，由于端面密封件的材料特性，以及迄今为止使用的外壳将端面密封件留在外壳的端部处以防止其用作屏蔽这一事实，该端面密封件对机械损伤特别敏感。所需要的是允许外壳保护、屏蔽和/或围绕端面密封件形成冲击区或缓冲空间的模块设计，从而提高膜的耐久性和完整性。

发明内容

在一个或多个实施例中，用于处理液态水的陶瓷膜组件系统包括具有外部和内部的外壳，所述外壳从第一外壳端延伸至第二外壳端，并且所述外壳具有内进料半径R_hsg。该系统还包括膜组件，包括设置在外壳内的至少一个膜，所述膜从第一膜端延伸至第二膜端，至少一个膜具有从第一膜端延伸至第二膜端的毛细管，并且至少一个膜在每个端具有端密封面。该系统还包括至少一个端盖，其设置在至少一个第一膜端或第二膜端附近；混合区，其设置在膜和端盖之间，其中端盖具有由内半径R_端盖限定的出口。至少一个膜内嵌在外壳中使得

σ≥0.1*R_hsg²/R_端盖；并且

其中σ是从端盖的出口到膜的端密封面测量的，出口与混合区流体耦合(fluidlycoupled)，并且混合区与毛细管的内部流体耦合。

在一个或多个实施例中，R_端盖是端盖的最小出口。

在一个或多个实施例中，封装材料设置在膜组件内，直接邻近至少一个膜的端密封面。

在一个或多个实施例中，端盖是圆顶端盖。

在一个或多个实施例中，外壳包括一个或多个侧端口，其与膜组件的两个封装端之间的膜的外部进行流体耦合。

在一个或多个实施例中，

σ≥0.2*R_hsg²/R_端盖。

在一个或多个实施例中，