專利名稱：祼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：
本實用新型涉及一種裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，該膜組件可用于飲用水處 理、污水處理及中水回用、食品飲料、膜蒸餾、生物制藥及細(xì)胞培養(yǎng)專用的膜生物反應(yīng)器， 并可用于制藥業(yè)高粘度制劑，或與膜相關(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整體澆注做成圓柱式，這是依靠器殼作為膜支撐與保 護(hù)的一種型式。如過多的填裝膜絲之后，還會導(dǎo)致水通量下降。另有一種是簾布式，其原 理與與本實用新型相同，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成泥柱，從而導(dǎo)致膜面積降低，且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(yīng)器上有著較好的性能。比 起前者清洗溶易，膜反應(yīng)器在水處理過程中有著不易粘合的特點，因為它處于曝氣池內(nèi)隨 著波動而作上下擺動，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，抗污染能力強(qiáng)的(聚偏氟乙烯)等材料的膜抗疲勞 強(qiáng)度不高，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(qiáng)度高、抗污染性好、耐疲勞等綜合性能 良好且應(yīng)用范圍廣的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件。
本實用新型提出的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，由樹脂封頭1、鼓氣管2、氣 孔形板3、中空纖維組件膜束4、負(fù)壓腔5、組件支架7組成，中空纖維組件膜束4呈垂束 裸露組合成柱狀的膜組件，單元膜組件由膜吸水端15、單元膜束14、膜鼓氣端16組成， 中空纖維組件膜束4的膜吸水端15依次連接氣孔形板3、組件支架7、樹脂封頭l、負(fù)壓 腔5，組件支架7呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，組件支架7位于氣孔形板3外圍上方，負(fù)壓腔5位于組件 支架7上方，中空纖維膜組件束4的膜吸水端15位于負(fù)壓腔5內(nèi)，負(fù)壓腔5與負(fù)壓凈水 水管6相連；中空纖維組件膜束4的一端位于組件支架7和氣孔形板3之間；膜鼓氣端16 依次連接氣孔形板3、鼓氣管2和樹脂封頭1。
本實用新型中，鼓氣管2位于氣孔形板3的底部或氣孔形板3下部一側(cè)。 本實用新型中，中空纖維組件膜束4膜鼓氣端16的端面中間呈三角形、圓形、正方形或矩形及多邊形中任一種，端面的其余部位均封閉。
本實用新型中，所述柱狀的膜組件呈圓柱形、正方形、長方形或三棱柱形中任一種， 圓柱形膜組件的直徑是20-500mm，長方體形膜組件的長寬比任意，膜柱長度是200咖 5000咖。
本實用新型中，所述位于中空纖維單元膜束膜鼓氣端16處的氣孔形板3由進(jìn)氣孔8 和膜束端面9組成，進(jìn)氣孔8位于膜束端面9中心，進(jìn)氣孔8的氣孔形狀為圓形、三角形、 正方形或矩形及多邊形中任一種，孔數(shù)隨膜束大小可隨意設(shè)置。
本實用新型中，所述膜束端面9呈三角形、圓形、棱形或扇形中任一種。
本實用新型中，各單元膜組件是串聯(lián)或并聯(lián)使用。
本實用新型工作過程如下本實用新型可任意組裝成工程所需要規(guī)模的機(jī)組，每一機(jī) 組可以安裝本實用新型產(chǎn)品多組，按照要求將機(jī)組吊入池內(nèi)或放置在器殼內(nèi)。機(jī)組在污水 池或濃溶液池中工作，以膜束分離了污水中的細(xì)菌或濃溶液中的相關(guān)物質(zhì)。下端鼓氣、上 端給予負(fù)壓抽出清水或有用溶質(zhì)，即可達(dá)到物質(zhì)分離及水處理的目的。根據(jù)設(shè)計進(jìn)行必要 的清洗后可以長期使用。
本實用新型采用了綜合性能好的雙致相(TIPS+NIPS)高強(qiáng)度、高通量、高抗污染、 高截留率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(qiáng)度
及抗污染能力。由于這種膜組件是裸垂束柱狀型的，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(qiáng)韌性較好(膜的單絲 強(qiáng)度可達(dá)到200克以上而不斷裂)，所以在膜與樹脂(聚胺脂)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，應(yīng)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。
本實用新型的結(jié)構(gòu)更有一特色，就是可以把細(xì)胞或細(xì)菌固定在膜的外表面，從而起到 了生物反應(yīng)器的作用，大大提高了污水處理、中水回用及制藥業(yè)的產(chǎn)量，縮短了廢水的處 理時間，提高了功效與效益。
如做成壓力式超濾或微濾器，則有利于膜的清洗與反清洗。大幅度提高了膜的抗污染 性能及使用壽命。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)圖示。
圖2為本實用新型氣孔形板3結(jié)構(gòu)圖示，其中，(a)為單孔形氣孔形板，(b)多孔形氣孔形板。
圖3為單元膜束14結(jié)構(gòu)圖示。其中，(a)為單元中空纖維膜束M出水孔端面15結(jié)構(gòu) 圖示，(b)為中空纖維膜束4進(jìn)氣孔端面16結(jié)構(gòu)圖示，(c)為中空纖維膜束結(jié)構(gòu)圖示。
圖中標(biāo)號l為樹脂封頭，2為鼓氣管，3為氣孔形板，4為中空纖維組件膜束，5為 負(fù)壓腔，6為負(fù)壓凈水抽水管，7為組件支架，8為進(jìn)氣孔，9為膜束端面，IO為三角形氣 孔，ll為扇形氣孔，12為棱形氣孔，13為圓形氣孔，14為單元膜束，15為膜吸水端，16 為膜鼓氣端。
具體實施方式

將高強(qiáng)度聚合物制成的中空纖維排列成束呈柱狀，直徑為20mm 500mn)，矩形長寬比 任意，長度為200mm 5000mm，兩端用樹脂封頭1澆注，澆注時將中空纖維組件膜束4 一 端穿入事先制成的鼓氣式氣孔形板3內(nèi)，或直接插入澆注型腔內(nèi)。樹脂澆注封頭后再切頭， 檢漏。中空纖維組件膜束4另一端穿入事先制成的氣孔形板3內(nèi)，氣孔形板3上放置組件 支架7，組件支架7上配有負(fù)壓腔5，負(fù)壓腔5連接負(fù)壓凈水抽水管6，在膜組件外圍用工 程塑料制成保護(hù)骨架90。垂直于封頭，骨架在圓截面上呈30度分布。單組件配上負(fù)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。
與中空纖維組件膜束4進(jìn)氣孔端面連接的氣孔形板3可以采用單個的圓形進(jìn)氣孔8， 進(jìn)氣孔8外圍是膜束端面9，如圖2(a)所示，該氣孔形板3也可以采用多個三角形氣孔10， 扇形氣孔ll，棱形氣孔12，圓形氣孔13，如圖2(b)所示。
如圖3所示，中空纖維組件膜束4的每支單元膜束14的膜鼓氣端16的端面中間呈圓 形、三角形、正方形或長方形中任一種，其中部為單元膜束14。
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。
中空纖維組件膜束4的兩端是用樹脂澆注的樹脂封頭1， 一端為吸水式、另一端為氣 孔式。
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(jìn)行組裝，也可 以使用現(xiàn)成的各種規(guī)格管接頭進(jìn)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氣式中空纖維膜組件，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。使用的膜是任意尺寸的中空纖維膜，兩頭有柱 型封頭為樹脂澆注成鼓氣式結(jié)構(gòu)。
以這種基礎(chǔ)件為準(zhǔn)，可以根據(jù)需要任意組合成相應(yīng)型式或不同的膜式器械。
上述膜組件作為膜生物反應(yīng)器或壓力式超濾、微濾器械可以應(yīng)用于高粘度的生物制齊U，細(xì)胞和細(xì)菌培養(yǎng)的生物反應(yīng)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(shè)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，由樹脂封頭(1)、鼓氣管(2)、氣孔形板(3)、中空纖維組件膜束(4)、負(fù)壓腔(5)和組件支架(7)組成，其特征在于中空纖維組件膜束(4)呈垂束裸露組合成柱狀的膜組件，單元膜組件由膜吸水端(15)、單元膜束(14)、膜鼓氣端(16)組成，中空纖維組件膜束(4)的膜吸水端(15)依次連接氣孔形板(3)、組件支架(7)、樹脂封頭(1)、負(fù)壓腔(5)，組件支架(7)呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，組件支架(7)位于氣孔形板(3)外圍上方，負(fù)壓腔(5)位于組件支架(7)上方，中空纖維組件膜束(4)的膜吸水端(15)位于負(fù)壓腔(5)內(nèi)，負(fù)壓腔(5)與負(fù)壓凈水水管(6)相連；中空纖維組件膜束(4)的一端位于組件支架(7)和氣孔形板(3)之間；膜鼓氣端(16)依次連接氣孔形板(3)、鼓氣管(2)和樹脂封頭(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，其特征在于鼓氣管(2)位于氣孔形板(3)的底部或氣孔形板(3)下部一側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，其特征在于單元膜束(14)的膜鼓氣端(16)的端面中間呈三角形、圓形、正方形或長方形中任一種，端面的其余部位均封閉。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，其特征在于所述柱狀的膜組件呈圓柱形、正方形、長方形或三棱柱形，圓柱形膜組件的直徑是20-500臓，長方體形膜組件的長寬比任意，膜柱長度是200mm 5000mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，其特征在于所述位于中空纖維單元膜束(4)膜鼓氣端(16)處的氣孔形板(3)由進(jìn)氣孔(8)和膜束端面(9)組成，進(jìn)氣孔(8)位于膜束端面(9)中心，進(jìn)氣孔(8)的氣孔形狀為圓形、三角形、正方形或矩形、棱形、多邊形中任一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，其特征在于所述膜束端面(9)呈三角形、圓形、棱形或扇形及多邊形中任一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件，其特征在于各單元膜組件是串聯(lián)或并聯(lián)使用。
專利摘要本實用新型涉及一種裸垂束柱狀鼓氣式中空纖維膜組件。由樹脂封頭、鼓氣管、氣孔形板、中空纖維組件膜束、負(fù)壓腔、組件支架組成，中空纖維組件膜束呈垂束裸露組合成柱狀的膜組件，中空纖維組件膜束的一端依次是氣孔形板、組件支架、樹脂封頭、負(fù)壓腔，組件支架位于氣孔形板外圍及上方，負(fù)壓腔位于組件支架上方，膜束的吸水端位于負(fù)壓腔、組件支架之內(nèi)、所垂下膜束穿過氣孔形板與另一端連接；膜束的另一端依次是氣孔形板、鼓氣管、樹脂封頭，膜束的膜鼓氣端連接組件支架、穿過氣孔形板；負(fù)壓腔與負(fù)壓凈水水管相連，鼓氣端與鼓氣管相連。本實用新型采用無器殼及有器殼兩種封頭，因此，清洗方便抗污染力強(qiáng)，膜器表面積大、強(qiáng)度高、截留率高、性價比高、應(yīng)用范圍廣。
文檔編號C02F1/44GK201330180SQ200820157508
公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者余子嬰 申請人:上海德宏生物醫(yī)學(xué)科技發(fā)展有限公司