[发明专利]一种正多边形中空纤维膜组件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种正多边形无机中空纤维膜元件及其组件，正多边形无机中空纤维膜元件由无机中空纤维膜、多孔正多边形基座、多孔正多边形盖板组成。正多边形基座与盖板中的孔道按照特定的排布方式进行排列，无机中空纤维膜一端插入多孔基座孔道中，另一端与多孔盖板孔连接，两端浇注密封材料，制成中空纤维膜元件，可用于错流或死端方式过滤。将1个或多个中空纤维膜元件密封固定于壳体中，构成中空纤维膜组件，可实现气‑固、液‑固、液‑液等物质分离。本发明不仅解决中空纤维强度、密封等问题，而且进一步提高无机中空纤维膜组件的装填密度。

技术领域

本发明涉及一种正多边形中空纤维膜组件及其制造方法，属无机膜领域。

背景技术

随着工业的快速发展与产业技术的不断升级，无机陶瓷膜分离技术在有机溶剂回收、生活和工业污水处理、饮用水等方面的应用受到人们越来越多的关注。其中，陶瓷中空纤维膜作为新一代的无机陶瓷膜元件产品，因其具有较高的装填密度与渗透通量，已逐步成为无机超滤膜、陶瓷纳滤膜、分子筛膜等所采用的构型。

中国专利CN101108310A公布了一种中空纤维陶瓷膜元件及其组件，主要用于微滤、超滤过滤系统，由于其将中空纤维陶瓷膜紧紧封装在一起，增加内部传质阻力，显著降低中空纤维膜利用率，导致通量较小。另一方面，目前陶瓷纳滤膜主要采用了单管、多通道结构式的构型，其成本高、装填面积小，在一定程度上阻碍了陶瓷纳滤膜的应用范围。

值得注意的是，分子筛膜在有机溶剂脱水方面的优良性能以及其突出的节能减排优势，已备受人们青睐。继德国、日本之后，在21世纪初，国内实现了工业化应用。至今也已建立有机溶剂脱水装置100余套。目前商品化的分子筛膜主要以管式、多通道分子筛膜为主，其装填密度低，导致膜分离装置投资成本相对较高。因此，陶瓷中空纤维分子筛膜作为新一代膜元件，已引起研究者的广泛关注。中国专利CN 101920170A公布了一种高通量的分子筛透醇膜及其制备方法，采用YSZ（钇稳定氧化锆）材料纺制中空纤维载体，在该载体上制备MFI分子筛膜。在5wt%/95wt%乙醇水体系中，分子筛膜渗透通量高达7.4 kg/(h·m²)。中国专利CN 105879687A，详细介绍了中空纤维陶瓷膜膜元件及其膜组件构成，实现了中空纤维膜模块化。然而上述专利中涉及到的膜元件为圆形组件，排列方式较为密集，中空纤维膜装填面积以及管束间流体传质效率虽有提高，但并未充分显示出中空纤维膜元件的突出优势。因此，膜元件构型形式及膜组件组成方式的改进，为实现中空纤维膜组件高填装密度与高通量提供基础，进一步拓展中空纤维膜元件应用领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种正多边形中空纤维膜组件及其制造方法。该组件中采用的中空纤维膜元件是正多边形，通过在组件中安装多个正多边形的组件，有效地利用了组件内的空间；采用这样的结构组装方式，不仅解决中空纤维膜工业应用过程中强度差、难密封等关键问题，而且进一步体现出中空纤维膜组件的高装填密度。

本发明的第一个方面，提供了：

一种中空纤维膜组件，包括：膜组件外壳以及安装于膜组件外壳内部的中空纤维膜元件；所述的中空纤维膜元件的数量为至少两个，且在膜组件外壳的内部为相互平行排列；

所述的中空纤维膜元件的两端分别为多孔盖板和多孔基底，多孔盖板和多孔基底中分别开设有多个孔道，并且多孔盖板和多孔基底之间安装有多根无机中空纤维膜组成的列阵，无机中空纤维膜的两端分别套接于孔道中，并且在多孔盖板和多孔基底还设有密封材料，密封材料用于对孔道进行密封；多孔盖板和多孔基底的形状为正多边形。

在一些实施方式中，所述的正多边形的边数为3～20中的任意整数。

在一些实施方式中，所述的多孔盖板和多孔基底的材质是金属或陶瓷材料。