專利名稱：一種膜的應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜的應(yīng)用技術(shù)。作為一種分離、濃縮、提純及凈化工藝的膜在石油化工、輕工、紡織、食品、生物工程、醫(yī)藥、海水淡化、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，但由于各種膜在使用中的污染問題，限制了膜在更大范圍的使用。所以膜污染的控制、提高濾剩液的排放濃度就成為膜應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。
目前為解決膜污染問題，通常都采用錯流技術(shù)作為主要的運行方式，污染嚴(yán)重時采用間歇的反沖洗或化學(xué)清洗方法恢復(fù)膜的通量。錯流技術(shù)的特征是濾液和膜面之間有一個相對速度，依靠液流和膜面的剪切力清除附著在膜面的的污染物。目前公知的膜使用方法都是以泵提供透過壓和供液量的，由于膜面上的濾液通過量遠(yuǎn)大於透過膜的清液量，為了保持一定的操作壓力和膜面的相對流速，大量的能量消耗在濾液的循環(huán)上，由于循環(huán)過程中濾剩液中的濃液不能有效分離，重復(fù)參加過濾，這就限制了濾剩液的排放濃度無法進(jìn)一步地提高。<無機(jī)膜技術(shù)及其應(yīng)用>一書p230中所述的高剪切錯流過濾，“它的基本原則是以膜(或靠近膜的表面)相對于流體運動以代替將液體泵進(jìn)固定的濾膜流道，也可以采用使流體內(nèi)的轉(zhuǎn)體貼近膜表面而產(chǎn)生高速度梯度的方法?！逼渲?，“膜在進(jìn)到靜止套框內(nèi)的液體中轉(zhuǎn)動，濾液則由中空旋轉(zhuǎn)軸抽出”。和“具有轉(zhuǎn)動濾膜的軸向過濾器。”這二種方式形象上和本技術(shù)有些相似，但其實質(zhì)仍舊是以泵產(chǎn)生的壓力為過濾壓力，旋轉(zhuǎn)裝置的目的僅為得到濾液相對膜面的高剪切速度。因此它的殼體必須是密封的。由于該技術(shù)僅從提高錯流速度來達(dá)到膜表面沉積物的清除，不能有意識的使被清除的沉積物和濃縮液在濾剩液中分離，從而限制了排放液濃度的提高。
本發(fā)明的目的是提供一種在離心力場內(nèi)工作的膜過濾方法，它在運轉(zhuǎn)中不依賴外設(shè)泵就可以自動保持穩(wěn)定的膜透過壓力、穩(wěn)定的錯流速度，還能以離心沉降方式將濾剩液中的重相污染物、濃液和輕液分層。使重相污染物、濃液向離開膜過濾面的方向沉降，輕液在機(jī)內(nèi)循環(huán)過濾。保持膜面的清潔，減輕了濾膜的負(fù)載，提高濾剩液的排放濃度。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，高速旋轉(zhuǎn)的膜裝置，帶動液體高速旋轉(zhuǎn)形成了離心力場，以離心力場內(nèi)濾液面與清液面二個不同半徑液位閥存在的壓力差為膜的透過壓力。濾液中和膜面截留物中的重相物，在離心力作用下，向離開膜面的方向沉降。
為了增加膜的過濾面積，膜還可以做成有許多過濾流道的膜組件。離心力場內(nèi)濾液被膜組件分成待濾液和濾剩液二部分，其特征是，在膜組件流道內(nèi)通過的濾剩液還可以通過導(dǎo)流器，導(dǎo)流至待濾液側(cè)循環(huán)過濾。濾剩液面，和待濾液面之間不同半徑液位的壓力差和離心力為濾液通過膜組件流道的動力。使濾液可以在流道內(nèi)以錯流方式過濾。膜組件可以由園片膜、管狀膜、中空纖維膜等多種組成方式。
高速旋轉(zhuǎn)的膜裝置，帶動液體高速旋轉(zhuǎn)形成的離心力場，既提供了膜的透過壓力又提供了濾液在膜組件流道內(nèi)的流動力，改變了目前公知依賴泵的膜應(yīng)用方式，離心力的沉降作用，使和離心力反方向的膜面重相污染物脫離膜面，使膜面保持良好的過濾能力，濾液中重相物的沉降又使膜面僅有較為清的輕相濾液參與過濾，減輕了膜的負(fù)荷。
附圖
是本發(fā)明膜使用方法的示意圖，下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說明高速旋轉(zhuǎn)的膜裝置是由主軸1，筒體2，膜組件3，清液槽6，清液吸泵7，濃污液槽8，濃污液吸泵9，連通管10，導(dǎo)流器11，組成。膜組件3由膜元件4、清液腔5組成，膜組件3將筒體2隔分為二個部分，在膜組件3內(nèi)側(cè)的為待濾液部分13，在膜組件3外側(cè)和筒體2之間的為濾剩液部分14，其間有導(dǎo)流盤11。高速旋轉(zhuǎn)的膜裝置帶動濾液高速旋轉(zhuǎn)形成了離心力場，懸浮液由12處進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的膜裝置。濾液首先進(jìn)入濾剩液部分14，經(jīng)過沉降分離相對較清的小半徑處濾液，經(jīng)導(dǎo)流器11導(dǎo)入待濾液部分13，再通過膜元件4，在清液槽液面和待濾液部分液面半徑差形成的壓力推動下，在膜元件4的膜面上形成滲透，透過膜面的清液匯集在膜組件3內(nèi)的清液部分15處，由連通管10輸?shù)角逡翰?內(nèi)，再由清液吸泵7吸出經(jīng)清液管16排出。清液吸泵7的位置和清液管16內(nèi)的壓力控制清液槽6的液位半徑。被膜面截留的濾剩液、濃縮液、污染物受離心力和待濾液位與濾剩液位間壓差的推動，向濾剩液部分14處流動。其中重相的濃縮液和污染物受離心力向筒壁沉降。輕相的濾剩液則由導(dǎo)流器導(dǎo)流到待濾液側(cè)循環(huán)。沉降的濃縮液和污染物通到濃污液槽8由濃污液吸泵9吸出經(jīng)濃污液排管17排出。也可以通過筒壁上均布的孔直接排出。
膜組件中的有效膜面以與離心力相反到平行的方向排列，濾液受壓差和離心力驅(qū)動，通過由膜面組成的濾液通道，在膜面上呈錯流狀，其中透過膜面的清液則由膜組件內(nèi)部通過連通管匯集到筒體端面外的清液槽內(nèi)，再由清液槽內(nèi)的向心泵或吸管抽吸出，濾剩液則聚集在膜組件和殼體之間，因受離心力的沉降作用，濾剩液中的濃縮液和污染物聚集在筒體內(nèi)大半徑的筒壁側(cè)由濃污液吸泵排出，而處在小半徑處的輕液則由導(dǎo)流盤引流到膜組件內(nèi)側(cè)的待濾液部分循環(huán)過濾，導(dǎo)流盤是內(nèi)有導(dǎo)葉、剖面為U形的園盤，也可以是多根剖面為U形的管子。它相對膜組件靜止或和膜組件差速旋轉(zhuǎn)?？刂茖?dǎo)流盤進(jìn)口濾剩液面和膜組件內(nèi)側(cè)待濾液面的液位半徑差即可控制待濾液在過濾通道入口和出口間的壓差，在這個壓差和離心力的共同作用下，濾液以很小的壓降即能相對膜面形成高速流動使膜面處于錯流狀工作。由于機(jī)內(nèi)不同液體的壓力差異是由液面位的不同形成的，因此只要減小或停止供液，濾液面液位降低到清液出口液面位以下時即形成濾膜反沖洗。
本發(fā)明之膜使用方法可以在微濾、超濾、反滲透領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用濾液的供給只需無壓力的自流液就可，濾液的再循環(huán)由機(jī)內(nèi)的導(dǎo)流盤完成，減少了能量損耗。濾剩液經(jīng)過離心沉降分離后分別將濃液排放，輕液經(jīng)導(dǎo)流到濾液入口側(cè)再循環(huán)過濾，既減輕了膜面的過濾負(fù)荷又大大的提高了排放濃液的濃度。
本發(fā)明之膜使用方法可在乳制品的濃縮、分離，果膠分離，果汁濃縮，蛋白質(zhì)分離和污水處理等領(lǐng)域應(yīng)用?？梢蕴岣邼饪s物的濃度，降底功耗，延長膜的使用壽命。在污水處理應(yīng)用中，由于對預(yù)處理要求低，排放濃度高，極有實用價值。
權(quán)利要求
1.一種膜的應(yīng)用方法，其特征是，高速旋轉(zhuǎn)的膜裝置，帶動液體高速旋轉(zhuǎn)形成了離心力場，以離心力場內(nèi)濾液面與清液面二個不同半徑液位間存在的壓力差為膜的透過壓力。濾液中和膜面截留物中的重相物，在離心力作用下，向離開膜面的方向沉降。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，離心力場內(nèi)的濾液還可以被膜組件分成待濾液和濾剩液二部分。其特征是，在膜組件流道內(nèi)通過的濾剩液還可以通過導(dǎo)流器導(dǎo)流至待濾液側(cè)循環(huán)過濾。以濾剩液面和待濾液面之間不同半徑液位的壓力差和離心力為濾液通過膜組件流道的動力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種膜的應(yīng)用方法，在高速旋轉(zhuǎn)的膜裝置內(nèi)，利用離心力場內(nèi)不同液位間形成的壓差，不用外設(shè)泵即能形成膜的透過壓力和濾液的流動力，并且在離心力的作用下既能使膜面保持清潔，又提高截留液的排放濃度。
文檔編號B01D65/00GK1465428SQ0212462
公開日2004年1月7日 申請日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者楊時英, 楊蔡婷 申請人:楊時英