[发明专利]具有等膜丝间距的层叠体中空纤维膜元件及其生产方法

说明书

本发明提供一种具有等膜丝间距的层叠体中空纤维膜元件，包括一对膜盒(4)和层叠膜片(1)，层叠膜片(1)的每层单体膜片包括等间距膜丝排列体和沿长度方向设置在等间距膜丝排列体两端的弹性体，所述弹性体包括第一弹性体(2)和第二弹性体(3)，所述第一弹性体(2)位于第二弹性体(3)的近端，且第二弹性体(3)沿等间距膜丝排列体长度方向的覆盖宽L₄大于第一弹性体(2)沿等间距膜丝排列体长度方向的覆盖宽L₃；当层叠膜片(1)设置在膜盒(4)中时，第一弹性体(2)至少部分暴露在膜盒(4)之外。本发明的膜元件由于减少了膜丝间交叉现象，从而有效减缓积泥和积毛发，提高了膜元件运行通量的稳定性，减少膜丝根部破损情况。

【技术领域】

本发明涉及中空纤维膜元件，特别是一种具有等膜丝间距的层叠体中空纤维膜元件，还涉及所述膜元件的生产方法。

【背景技术】

膜分离技术作为当今针对水污染处理行业最为有前景的清洁处理工艺，是最为有前景且发展最快的一种水处理工艺。而MBR工艺中应用最广泛的就是帘式膜，帘式膜在实际运行中因膜丝之间交叉严重、抖动量控制不均一膜丝抖动效果差等因素常导致膜元件根部毛发、纤维、污泥等的积聚，以及曝气抖动长期摩擦导致根部膜丝膜层破损严重，这使得工程在线药洗时50％以上的药液从根部流失，在线药洗效果差，加速了膜污染降低膜使用寿命。这些问题一直是帘式膜在实际应用中的难题所在，也是限制帘式膜在实际应用中的主要因素。所以开发一款可以降低帘式膜积泥积、纤维、毛发、减缓膜丝根部破损延长膜元件使用寿命的膜产品显得尤为重要。

中国发明专利申请CN106457155A公开了采用伸长率为100％的苯乙烯系弹性体来在膜片的两个端部形成至少一列的困扎部实现固定平行排列的膜丝制成一种中空纤维膜片状物，将这些片状物互相采用点粘接形成中空纤维膜层叠体，将层叠体入盒注胶制作成的膜元件也可以实现膜丝不交叉功能和阻止灌封胶产生的毛细现象。

然而该现有技术所制备的膜元件对采用的工艺复杂机械化依赖程度高、对设备和人工要求程度高，膜元件尺寸控制不易于实现。且对于捆扎部若是采用伸长率100％的弹性体束缚膜丝过程中由于韧性差会造成膜元件在运行过程中造成膜片层叠体不能起到很好的缓冲作用。另一方面，该技术所涉及的两道捆扎部均采用同样弹性体成本较高，或者不采用第二捆扎部时注胶密封性能较难实现。

中国发明专利申请CN107661697A公开了将层叠体膜片与具有平面结构的对接部件接触进行膜片对齐来实现层叠体的制造过程。

然而，CN107661697A的层叠体的制备过程对设备要求较高，因此设备不易于实现、设备投资高、即使采用价格昂贵的设备也存在精度不易控制的问题。

【发明内容】

本发明的目的是克服现有的帘式膜在运行中膜丝间交叉严重、且存在积泥和积毛发的缺陷，从而减少帘式膜的离线清洗或者化学清洗频率，从而减少清洗或化学药品对帘式膜可能造成的损伤，进而延长膜的使用寿命。

此外，本发明期望通过膜元件结构改进以克服帘式膜生产过程中由于膜丝间隙小且不均匀、膜丝交叉等因素导致的灌封树脂与膜丝之间的毛细作用，进而使得灌封胶沿膜丝向上爬升的爬胶现象，从而避免爬胶现象导致的膜丝可使用面积下降、避免膜丝与爬胶交接处形成应力集中造成膜丝根部损坏的问题，从而延长膜使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有等膜丝间距的层叠体中空纤维膜元件，所述层叠体中空纤维膜元件包括一对具有集水通道5的膜盒4和设置在该对膜盒4之间的层叠膜片1，所述层叠膜片1由多层单体膜片层叠排列构成，其中，每层单体膜片包括由等间距排列的膜丝构成的等间距膜丝排列体和沿长度方向设置在等间距膜丝排列体两端的弹性体，所述弹性体包括第一弹性体2和第二弹性体3，所述第一弹性体2位于第二弹性体3的近端，且第二弹性体3沿等间距膜丝排列体长度方向的覆盖宽L4大于第一弹性体2沿等间距膜丝排列体长度方向的覆盖宽L3；当层叠膜片1设置在膜盒4中时，第一弹性体2至少部分暴露在膜盒4之外。