[发明专利]一种卷绕式超滤膜组件及其制备方法

说明书

本申请公开了一种卷绕式超滤膜组件及其制备方法，其中卷绕式超滤膜组件，包括卷绕式滤芯；卷绕式滤芯由带状过滤单元卷绕而成，带状过滤单元由中空纤维膜丝排列固定成型。本申请采用成熟有效的卷绕技术，将少量的膜束卷绕成型，呈筒状或纺锤状；使中空纤维通过自身的膜壁支撑，成型的膜筒具有极高的强度和延展性，不受外界条件和内外压力的影响，且接触紧密，空间利用率极高。

技术领域

本申请属于超滤膜组件技术领域，具体涉及一种卷绕式超滤膜组件及其制备方法。

背景技术

在我国，由于水源污染以及二次污染相当严重，用普通的过滤介质难以实现生活饮用水深度净化效果。超滤膜净化技术采用高精度纯物理的过滤原理，过滤精度为0.1～0.001微米，不添加任何化学物质，依靠超滤膜表面密布的微孔进行筛分，从而截留有害物质，从而实现过滤净化、纯化的效果。截留水中的铁锈、微粒、细菌、胶体及部分有机物等，保持产水pH值不变，同时保留水中人体所需微量矿物质和微量溶解氧。

中空纤维超滤膜组件是超滤膜的一种。它是超滤技术中最为成熟与先进的一种技术。中空纤维外径:0.5-2.0nm，内径:0.3-1.4nm，中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留分子量可达几千至几十万。原水在中空纤维外侧或内腔加压流动，分别构成外压式与内压式。超滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓缩水排除，不致堵塞膜表面，可长期连续运行。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一。

超滤膜过滤只需依靠自来水本身压力即可实现，不需要用电、加压，具有低压无相变，能耗低，废水排放少的特点，安全节能。另外，超滤膜过滤由于不需要用电加压，设备安装简单易行，产水通量大，无需储水桶等配套设备。超滤膜过滤具备冲洗排污的功能，通过正反冲洗超滤膜膜丝，可将截留的污染物冲洗排出，延长超滤膜丝的使用寿命。

目前市场上用于水处理的超滤膜基本上以中空纤维为主，中空纤维膜组件可以做到非常小型化，由于不用支撑体，在组件内能装数百到上万根中空纤维，装填密度大，产水量高，但缺点是为提高膜面除污，提高膜使用寿命，多采用汽水反洗，导致膜丝端头封闭处容易发生断丝现象，膜一旦断丝无法更新。通常用的中空纤维超滤膜组件，是在筒体内设置中心管，将超滤膜置于筒内壁与中心管之间，并在筒体两端用树脂对其进行固定。这种结构一般是等距并排设置的，布局不够合理，易产生清洁死角，且易使膜丝受损变形、分布不均。同时，随着膜组件使用时间的延长会在膜组件内产生杂质残留，需进行定期清理。可见，目前中空纤维超滤膜在应用中面临的主要难题是膜污染和断丝问题，这些问题不仅增加了投资和运行维护负担，也限制了超滤技术的应用领域。

针对已出现的问题，一些人提出了不同的解决办法，比如专利200820011362提供一种新型超滤膜组件，是将超滤膜丝组成芯件置于管状耐压外壳内，在反洗液进口管口内侧安装多孔挡板，用密封胶将各间隙密封将各组件粘结为一体，以此来降低断丝率、提高反洗过程的膜过滤能力、改善反洗恢复效果。专利201120552759提供一种具有抗污染结构的外压式中空纤维膜超滤组件，其是沿中空纤维超滤膜丝长度方向穿插设置有多个变截面式湍流促进器，使得膜污染和浓差极化现象得到有效控制，提高了过滤效率，延长了膜组件的使用寿命。专利201120517955提供是一种改进中心导管结构的中空纤维超滤膜组件，其是将出水孔在中心导管表面上交错布置，不易产生污垢死角，增强清洗效果。专利201110179385涉及一种带格栅的中空纤维超滤膜组件，其是在中心导管轴向上固定有格栅板，对固定在承压外壳内部的纤维超滤膜起到一定的固定和支撑补强作用，可减少反冲洗时膜的变形，延长膜的使用寿命。专利201110179369提供一种带补强板的中空纤维超滤膜组件，其特点在于将一中心挡板固定在膜组件内壁，膜壳内的中心挡板对膜丝有加强垂直度的作用，在膜组件正常运行表面不容易产生污垢残留和增强清洗效果。

现有的中空纤维膜组件普遍存在以下技术问题：

1)中空纤维外径:0.5-2.0nm，内径:0.3-1.4nm。单根中空纤维强度小，在反洗较为频繁的情况下，容易出现断丝情况。