[发明专利]一种新型高通量过滤装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种新型高通量过滤装置及使用方法，包括膜元件，所述的膜元件包括柱体状支撑体，支撑体的中心沿轴向设有柱状内腔通道，内腔通道与支撑体外层之间构成支撑层，支撑层的内壁设有内膜层，外壁设有外膜层，支撑层内设有沿轴向设置的两层或两层以上以非对称结构分布的原料液过滤通道；通过增加膜元件的内腔通道，从而增大了膜元件的渗透面积，降低了循环流量与透过膜的渗出量的比值，显著提高陶瓷膜元件的渗透性能。同时，根据需要净化的水质情况，通过内膜层和外膜层的过滤精度的调配，原料液过滤通道尺寸的合理配置，达到最佳的渗透性，提高渗透率。

技术领域

本发明涉及管状陶瓷膜的研发技术领域，尤其涉及一种新型高通量过滤装置及使用方法。

背景技术

陶瓷膜是采用陶瓷粉体烧结制造的具有筛分效能的分离介质。与较早产业化的高聚物分离膜相比，无机分离膜的特长是孔径分布窄、分离性能好，耐高温，化学性能稳定，不受有机溶剂、细菌侵蚀，可酸碱清洗，高机械强度、不变形，可高压反冲，热蒸汽再生、反洗等。 陶瓷膜分离元件一般是在大孔支撑体上制备一层或多层的非对称孔径结构，呈多孔结构的分离材料，已经广泛产业化和市场化的是具有规律排布通道结构的管状陶瓷膜元件，这种多通道设计，一方面可以保证膜元件具有足够大的机械强度，另一方面保证单位体积元件具有较大的总过滤面积，从而可以提高过滤效能并降低制造成本，减小设备占地面积。

进一步，管状陶瓷膜元件是由多孔支撑层、支撑层及微孔膜层，呈非对称分布；其管壁密布微孔，在压力驱动下，原料液在膜管多孔通道内流动，含小分子物质（或液体）沿与之垂直方向向外透过支撑层、膜层，含大分子物质（或固体颗粒）被支撑层、膜层截留，从而实现流体的分离、浓缩、纯化和环保等目的。

然而，随着膜分离技术应用领域的开拓，陶瓷膜过滤技术在使用过程中显现出不足，在节能降耗上存在缺陷，需要予以改善。现有的管状陶瓷膜元件在使用时，其中主要是陶瓷膜分离过程的泵类设施操作流体量大，实际应用中循环流量一般为透过膜的渗出量的几十倍甚至上百倍，运行中消耗了大量能源。以当前广泛商品化和应用的膜通道直径为4mm的19通道陶瓷分离膜元件（外圆直径为30mm，有效长度约100cm）为例，一个19膜芯的膜组件过滤面积大约为4.4 m²。在某种典型的污水处理过程中，膜面流速为5m/sec时，稳定通量大约为100 l/m²h，总渗出液流量为每小时440 L， 而液体循环流量大约为F＝3.142 x (0.2cm）² x19 x19x500cm/Secx3600Sec =81.7 m³。可见循环流量为流过膜的渗出量的185.6倍，这就消耗了大量能源。

由上述实例可以看出，导致错流过滤的渗透通量率不高，有效产水过滤面积小，设备投资和运行成本较高等，不能有效的节约能耗、提高流体通量。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型高通量过滤装置及使用方法，进一步提高流体透过膜的渗透量。

本发明采用的技术方案为：

一种新型高通量过滤装置，包括膜元件，所述的膜元件包括柱体状支撑体，支撑体的中心沿轴向设有柱状内腔通道，内腔通道与支撑体外层之间构成支撑层，支撑层的内壁设有内膜层，外壁设有外膜层，支撑层内设有沿轴向设置的两层或两层以上以非对称结构分布的原料液过滤通道。

还包括上导流盘和下导流盘，所述的上导流盘包括多层环形导流通道和中心导流筒，多层环形导流通道以中心导流筒为中心由内而外依次套设，所述的中心导流筒上端封闭，下端开放，每相邻的两层环形导流通道之间通过连通筒连接，最内层的环形导流通道与中心导流筒之间通过连通筒连接，每个环形导流通道的下端均匀分布连通有多个导流嘴，每个导流嘴与一个膜元件的内腔通道上端对接；所述的下导流盘和上导流盘结构相同且对称。

所述的柱体状支撑体采用圆柱体结构。