專利名稱：裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，這種膜組件可用于飲用水處理、污水處理、食品飲料、生物制藥及細胞培養(yǎng)專用的生物反應器，并可用于制藥業(yè)高粘度制劑或與膜過程相關(guān)的各種裝置。
背景技術(shù)：
普通的膜組件通常是用塑料器殼做成圓柱式，這是依靠器殼作為膜支撐與保護的一種型式。還有一種是簾布式，其原理與本實用新型相同，只是型式是平面式的，這些型式的膜組件有兩種缺陷1有器殼的膜組件主要用于凈水處理，而用于生化制藥與污水等高粘度液體處理時則易使膜表面相互粘合而導致膜面積降低，同時膜外表面相互粘連又難以清洗，最終影響水通量與水處理效果，更影響膜清洗效果。
2簾布式膜組件比有器殼的膜組件用于浸沒式的膜生物反應器上有著相對于1較好的性能，比起前者清洗溶易，膜反應器在水處理過程中有著不易粘合的特點，因為它的膜絲處于曝氣池內(nèi)垂直于氣流波動而作上下擺動，借此方式可以把粘附在膜表面的物質(zhì)甩掉。但簾布式膜組件缺點是膜的受力與波動垂直于氣泡上浮方向，這種方式對抗污染能力強的膜種(聚偏氟乙烯等)，因其材料的強度不如聚丙烯高，容易在膜絲根部發(fā)生斷裂，從而使膜組件過早地失效。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是獲得一種簡單、高效、強度高、無器殼、應用范圍廣泛的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件。
本實用新型提出的一種裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，由中空纖維、鼓氣式氣孔板、樹脂澆注封頭、保護骨架組成，中空纖維膜4呈垂束裸露組合成圓柱狀或矩形的膜組件，膜組件的一端依次是氣孔板3、組件支架7、樹脂封頭1、負壓腔5；膜組件的另一端依次是氣孔板3、鼓氣管2、樹脂封頭1、負壓腔5；兩端的負壓腔5均與負壓抽水管6相聯(lián)。
本實用新型中，柱狀組合膜的直徑是20-300mm，矩形長寬比任意，膜柱長度范圍0.3-5.0m。
本實用新型中，氣孔板3的氣孔形狀是圓形、方形、長方形或三角形。
本實用新型中，中空纖維膜外有膜柱保護支架保護。支架根據(jù)需要可呈網(wǎng)狀。
本實用新型中，單元膜組件可單獨使用也可串聯(lián)或并聯(lián)使用。
本實用新型工作時由負壓泵抽氣至負壓管，由負壓管將負壓傳導到負壓腔，此時集束成膜柱的中空纖維膜由于負壓將膜外待處理液體滲透至膜內(nèi)，從而完成膜的滲析過濾過程。與此同時利用進氣管通過氣孔板向膜間隙由下向上進行鼓氣，使氣流在上浮時達到吹掃膜表面污染物的目的，氣孔板是便于鼓氣而設計的多種孔形的板。如此結(jié)構(gòu)，有利于膜組件使用后的清理，提高使用效率。
本實用新型采用了綜合性能好的中空纖維膜材料制成了裸垂束柱狀鼓氣式膜組件，大大提高了膜的抗疲勞強度、抗污染等綜合性能。由于這種膜組件是垂束柱狀的，它的受力點與曝氣氣泡流動方向呈平行狀態(tài)，所以它只隨著曝氣氣液流作幅度不大的擺動，另外所用膜強韌性較好，所以在膜與樹脂封頭的澆注根部不易發(fā)生斷裂。若使用抗污染性能良好的中空纖維膜材料(如聚偏氟乙烯等)，則綜合性能提高更多，應用范圍更廣。
本實用新型可以做成任意尺寸的裸露型膜組件。因其外表沒有器殼固定，所以其長短不受限制。這對提高膜面積和超濾率有著極為重要的意義。
本實用新型的膜器的型式更有一特色，就是可以把細菌或細胞固定在膜的外表面，從而起到了生物反應器的作用，大大提高了污水處理及制藥業(yè)的產(chǎn)量，縮短了廢水的處理時間，提高了功效與效益。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的單元膜組件并聯(lián)使用結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是各種孔形的氣孔板結(jié)構(gòu)圖。
上述圖中1是樹脂封頭，2是鼓氣管，3是氣孔板，4是中空纖維膜，5是負壓腔，6是負壓抽水管，7是組件支架。
具體實施方式
將綜合性能良好的高分子聚合物制成的中空纖維做成束柱狀(膜束直徑為10mm-30mm或隨要求設定)，圓形膜柱直徑范圍為20-300mm。矩形長寬比任意，長度范圍為0.3m或5.0m，兩端用樹脂澆注，澆注時將中空纖維膜穿入事先制成的鼓氣式氣孔板內(nèi)，樹脂澆注封頭后再切頭，檢漏。在膜組件外圍用工程塑料或金屬制成網(wǎng)狀保護支架90°垂直于封頭，支架在圓截面上呈45度分布。單組件配上負壓水泵等裝置即可使用。也可根據(jù)需要對單組件加以組合，組合數(shù)量按技術(shù)要求確定。上述組件中空纖維膜內(nèi)腔與負壓腔相通，鼓氣管通過氣孔板與膜間隙相通。
上述實施方法為制作膜組件現(xiàn)有技術(shù)，技術(shù)人員根據(jù)本實用新型內(nèi)容均能自主實施。
本實用新型的制備方法十分方便，上述組件可以使用專用的封頭模具進行組裝，也可以使用現(xiàn)成的各種規(guī)格管接頭進行封裝(尺寸可按需要確定)，適用范圍很廣。根據(jù)不同的需求做不同膜面積的裸垂束柱狀鼓吹式中空纖維膜組件，使這種組件即適用于大型工程、也可適用于小型實驗室裝置。
本實用新型產(chǎn)品的形態(tài)是裸垂束柱狀。使用的膜材料是任意尺寸的中空纖維膜，兩頭有柱型封頭為樹脂澆注面鼓氣式結(jié)構(gòu)。以這種基礎(chǔ)件為準，可以根據(jù)需要任意組合成相應型式。
上述膜組件作為膜生物反應器可以應用于高粘度的生物制劑，細胞和細菌培養(yǎng)的生物反應器，市政、工農(nóng)業(yè)廢水等工程裝置，制藥廠的藥劑或特殊液體處理裝置，從而使各種相關(guān)設備滿足于特定的要求。
權(quán)利要求1.一種裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，由中空纖維、鼓氣式氣孔板、樹脂澆注封頭、保護骨架組成，其特征是中空纖維膜(4)呈垂束裸露組合成圓柱狀或矩形的膜組件，膜組件的一端依次是氣孔板(3)、組件支架(7)、樹脂封頭(1)、負壓腔(5)；膜組件的另一端依次是氣孔板(3)、鼓氣管(2)、樹脂封頭(1)、負壓腔(5)；兩端的負壓腔(5)均與負壓抽水管(6)相聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，其特征是圓柱狀組件的直徑是20-300mm，矩形長寬比任意，膜柱長度范圍是0.3-5.0m。
3.如權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，其特征是氣孔板(3)的氣孔形狀是圓形、方形、長方形或三角形。
4.如權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀中空纖維膜組件，其特征是在裸垂束柱狀中空纖維膜(4)外有膜柱保護支架。
5.如權(quán)利要求4所述的裸垂束柱狀中空纖維膜組件，其特征是膜柱保護支架呈網(wǎng)狀。
6.如權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀中空纖維膜組件，其特征是各單元膜組件是串聯(lián)或并聯(lián)。
專利摘要本實用新型是一種裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件?，F(xiàn)有專利技術(shù)中用于膜生物反應器的膜組件為簾布形式，雖有高強度的優(yōu)點，卻顯示出功效快速衰減的弱點。本實用新型將中空纖維膜呈裸露垂束組合成柱狀，組合膜兩端是用樹脂澆注成型的封頭，并在封頭下端設置了空氣鼓吹結(jié)構(gòu)，使適量的氣流順著膜向上浮動，使氣流上浮時洗刷清除粘附在膜表面的污染物，這種不間斷的機械式清洗方式，使抗污染性能較好的膜種具有更好的綜合性能。使用過程中可將單個組件串聯(lián)或并聯(lián)。本實用新型無器殼而只有封頭，因此，清洗方便抗污染力強，膜器表面積大、強度高、便于生物固定化，應用范圍廣泛。
文檔編號C02F3/02GK2869001SQ20062003962
公開日2007年2月14日 申請日期2006年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者余子嬰 申請人:上海德宏生物醫(yī)學科技發(fā)展有限公司