[发明专利]螺旋卷绕的过滤装置及其制造方法

说明书

一种螺旋卷绕的膜模块，包括：具有轴向延伸的内部孔的穿孔芯；至少一个膜包，其包括限定第一外部面、第一内部面、第二外部面和第二内部面的折叠膜片，折叠膜片的折叠是膜包的前端；进料片，其被定位在第一和第二内部面之间以便被折叠膜片夹在之间；第一渗透筛网，其邻近膜片的第一外部面从而限定第一渗透通道；第二渗透筛网，其邻近膜片的第二外部面从而限定第二渗透通道；以及被联接到膜包的前缘的不可渗透流体的支撑件。也公开了一种制造螺旋卷绕的膜模块的方法。

本申请要求2018年12月14日提交的美国临时专利申请序列号62/779,860、2018年12月14日提交的美国临时专利申请序列号62/779,867、2018年12月17日提交的美国临时专利申请序列号62/780,634和2018年12月17日提交的美国临时专利申请序列号62/780,689的优先权，所有的以上美国临时专利申请的公开内容特此通过引用并入。

技术领域

本公开大体涉及螺旋卷绕的膜过滤器元件或模块及其制造方法。更具体地，公开了一种螺旋卷绕的过滤器模块，其中该模块包括一个或更多个特征来提供粘结剂迁移控制、防止进料通道几何形状变化并且最小化或消除空隙，从而导致螺旋卷绕的过滤器的更一致的制造工艺和一致的可再现性。也公开了制造方法，其基于一种新颖的组装工艺，凭此膜和筛网首先绕渗透排放芯卷绕以形成螺旋，之后粘结剂被施加以形成渗透封套，将螺旋体附着到芯，密封圆周，并且将环面填充到外壳或者提供承压圆周壳体。

背景技术

螺旋卷绕的过滤器模块通常被用于过滤，包括超过滤和反渗透。通常，通过围绕穿孔中空芯或者心轴螺旋卷绕多个膜片、间隔件材料和渗透片（permeate sheet）来制造这样的模块，其之后可以被居中地定位于外壳或者筒中。

更具体地，螺旋卷绕的过滤模块是多层装置，其可以包括一个或更多个渗透间隔件（其可以是多孔织物）、一个或更多个膜片和一个或更多个进料筛网或间隔件。可以通过围绕渗透芯、管或心轴螺旋卷绕所述一个或更多个膜、进料间隔件和渗透筛网来构造模块，所述渗透芯、管或心轴内具有多个诸如槽或孔洞的开口以与中央孔连通来收集渗透物。粘结剂可以被用于将得到的组件围绕心轴固定就位。得到的模块可以被定位在能够承受典型的操作压力的外壳中。

一些螺旋卷绕的过滤模块可以包括多个叶片，每个叶片均具有被夹在两个膜片之间的可以是多孔织物材料的一层渗透片或筛网。膜片可以对半折叠且进料筛网被定位在这两个半部之间以形成膜包。膜包和渗透片围绕心轴或芯卷绕，该心轴或芯内具有开口以收集渗透物。具有一个和四个叶片的模块是典型的，不过可以由任何数量的叶片构成。例如，0.1 m²模块可以具有单个叶片；0.5 m²模块可以具有四个叶片，并且具有大于1 m²（例如，2.0 m²）的膜面积的较大的螺旋装置可以具有多达16个叶片。

然而，膜包的螺旋缠绕导致在包前缘前方的楔形空隙（见图1）。此外，膜能够向后离开进料筛网，也会导致在进料筛网前方的间隙或空隙（图1），这会导致围绕筛网产生旁通流。该旁通流会降低性能。

此外，粘结剂被手动引入到组件中以将层结合在一起并且至穿孔芯，并且这个工艺通常导致不规则的粘结剂边界，这进而能够导致膜面积的可变性以及更高风险的人为错误导致的完整性故障。

因此，期望减缓或者消除这些问题并改进螺旋卷绕的过滤模块的性能。

发明内容