專利名稱：一種膜式氣液分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬膜分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種膜式氣液分離裝置。
背景技術(shù)：
電泳儀特別是空間電泳儀在使用的過程中，正、負(fù)電極液循環(huán)回路內(nèi)因電解作用，在電極附近會(huì)產(chǎn)生氣體(陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氧氣)，所產(chǎn)生的氣體與液相工質(zhì)(緩沖液)需要進(jìn)行分離，否則，氣體會(huì)在循環(huán)回路中積聚而形成氣堵，破壞電泳分離過程的正常進(jìn)行。因此，電泳儀特別是空間電泳儀在使用的過程中，必須解決其氣-液分離問題，以確保電泳儀特別是空間電泳儀的正常工作。
由于重力的作用，在地面上使用的電泳儀中的氣-液分離問題容易解決，而對(duì)于空間電泳儀在使用的過程中存在的氣-液分離問題，目前，國外未見公開報(bào)道；國內(nèi)有些單位用纖維膜方法進(jìn)行工質(zhì)的分離的研究，如水的過濾和純化裝置，目的是過濾、分離工質(zhì)中的雜質(zhì)和細(xì)菌。但是這種分離大都是針對(duì)氣-氣工質(zhì)或液-液工質(zhì)的分離研究和生產(chǎn)的。對(duì)于氣-液的分離，尤其是可用于空間微重力環(huán)境下的氣液分離器，尚無人研究。
另外，在其它一些領(lǐng)域，如油田中的油氣分離，磁流體推進(jìn)中的海水-氣分離等，都需要一種氣液分離裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用纖維膜，能有效地進(jìn)行氣體和液體分離的膜式氣液分離裝置，以有效地解決電泳儀，尤其是空間電泳儀電極循環(huán)回路中氣體-液體的分離，保證電泳儀的正常運(yùn)行。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的膜式氣液分離裝置，其特征在于，該膜式氣液分離裝置包括一筒型貯液室3、至少一集氣室1、至少一疏水膜2、至少一親水膜4和集液室5；所述疏水膜2安裝在貯液室3和集氣室1之間，疏水膜2和貯液室3之間設(shè)有氣液混合進(jìn)口6，集氣室1室壁上安裝有與之相通的排氣管11；所述貯液室3通過安裝在貯液室3內(nèi)或者安裝在貯液室3內(nèi)緊靠集液室5端部的親水膜4與集液室5相連通；集液室5室壁上安裝有排液管51；所述疏水膜2為平面纖維疏水膜，其疏水膜的透孔孔徑為 厚度為0.1-0.4mm；所述疏水膜2通過第一環(huán)形板21安裝在貯液室3和集氣室1之間，所述第一環(huán)形板21的一側(cè)側(cè)面上均勻分布有環(huán)形溝槽，疏水膜2貼在第一環(huán)型板21有環(huán)形溝槽的側(cè)面上，第一環(huán)形板21側(cè)壁上設(shè)有與第一環(huán)型板(21)的環(huán)形溝槽相連通的氣液混合進(jìn)入口6；所述疏水膜2為直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束，其疏水膜的透孔孔徑為 該中空管狀纖維疏水膜管的內(nèi)徑為1-1.5mm.，外徑為1.5-3mm；所述直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束包括20-100根直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管；所述親水膜4為平面纖維親水膜，其親水膜的透孔孔徑為 厚度為0.1-0.4mm.；所述親水膜4通過橫截面上帶有小孔的第二環(huán)型板41被安裝在貯液室3中緊靠集液室5的端部，第二環(huán)型板41上均勻分布有小通孔；所述親水膜2為直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束，與貯液室3同軸向安裝在貯液室3中，其親水膜的透孔孔徑為 該中空管狀纖維疏水膜管的內(nèi)徑為1.1.5mm.，外徑為1.5-3mm.；所述直管式或U型管式中空管狀纖維親水膜管束包括20-100根直管式或U型管式中空管狀纖維親水膜管；所述的疏水膜2為聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜；所述的親水膜為二醋酸纖維素膜，聚砜膜或聚丙烯晴膜；本發(fā)明提供的膜式氣液分離裝置還可進(jìn)一步包括安裝在集液室5中的伸縮膜12。
本發(fā)明提供的膜式氣液分離裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)該膜式氣液分離裝置可有效地解決電泳儀，尤其是空間電泳儀電極循環(huán)回路中氣體-液體的分離問題，保證電泳儀的正常運(yùn)行，而且具有體積小，重量輕(干重小于400克)，工作壓力小于2個(gè)大氣壓，其安裝位置不受重力的影響等優(yōu)點(diǎn)。


附圖1為本發(fā)明(平面疏水膜和平面親水膜單氣室)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明(兩級(jí)平面疏水膜、雙氣室和中空管狀親水膜)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為第一環(huán)型板21的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為第二環(huán)型板41的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為直管式中空管狀纖維親水膜4或直管式中空管狀纖維疏水膜2的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，集氣室1 疏水膜2貯液室3親水膜4 集液室5氣液混合進(jìn)入口6第一環(huán)型板21排氣管11 排液管51伸縮膜12第二環(huán)型板41 氣液混合進(jìn)入管61集氣室1A集氣室1B具體實(shí)施方式
圖1和圖2分別為本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，由圖1和圖2可知，本發(fā)明提供的膜式氣液分離裝置包括一筒型貯液室3、至少一集氣室1、至少一疏水膜2、至少一親水膜4和集液室5，疏水膜2安裝在貯液室3和集氣室1之間，疏水膜2和貯液室3之間設(shè)有氣液混合進(jìn)口6，集氣室1室壁上安裝有與之相通的排氣管11；貯液室3通過安裝在貯液室3內(nèi)或者安裝在貯液室3內(nèi)緊靠集液室5端部的親水膜4與集液室5相連通；集液室5室壁上安裝有排液管51；所述疏水膜2為平面纖維疏水膜，其疏水膜的透孔孔徑為 厚度為0.1-0.4mm；疏水膜2通過第一環(huán)形板21安裝在貯液室3和集氣室1之間，第二環(huán)形板21的一側(cè)側(cè)面上均勻分布有環(huán)形溝槽，疏水膜2貼在第一環(huán)型板21有環(huán)形溝槽的側(cè)面上，第一環(huán)形板21側(cè)壁上設(shè)有與第一環(huán)型板21的環(huán)形溝槽相連通的氣液混合進(jìn)入口6；所述疏水膜2為直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束，其疏水膜的透孔孔徑為 該中空管狀纖維疏水膜管的內(nèi)徑為1.1.5mm.，外徑為1.5-3mm；所述直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束包括20-100根直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管；所述親水膜4為平面纖維親水膜，其親水膜的透孔孔徑為 厚度為0.1-0.4mm.；所述親水膜4通過橫截面上帶有小孔的第二環(huán)型板41被安裝在貯液室3中緊靠集液室5的端部，第二環(huán)型板41上均勻分布有小通孔；所述親水膜2為直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束，與貯液室3同軸向安裝在貯液室3中，其親水膜的透孔孔徑為 該中空管狀纖維疏水膜管的內(nèi)徑為1-1.5mm.，外徑為1.5-3mm；所述直管式或U型管式中空管狀纖維親水膜管束包括20-100根直管式或U型管式中空管狀纖維親水膜管；所述的疏水膜2為聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜；所述的親水膜為二醋酸纖維素膜，聚砜膜或聚丙烯晴膜；為了防止工作過程中貯液室壓力增高，與大氣壓力起一個(gè)平衡作用，本發(fā)明提供的膜式氣液分離裝置可進(jìn)一步包括垂向安裝在集液室5中的伸縮膜12。
在圖1的實(shí)施例中，疏水膜2為由聚偏氟乙烯(或聚丙烯或聚四氟乙烯)制做的平面纖維疏水膜，其透孔孔徑為 (當(dāng)然也可為 或 通過第一環(huán)形板21安裝在貯液室3和集氣室1之間，第一環(huán)形板21的一側(cè)側(cè)面上均勻分布有環(huán)形溝槽，疏水膜2貼在第一環(huán)型板21有環(huán)形溝槽的側(cè)面上，第一環(huán)形板21側(cè)壁上設(shè)有與第一環(huán)型板21的環(huán)形溝槽相連通的氣液混合進(jìn)入口6，氣液混合進(jìn)入口6上安裝有氣液混合進(jìn)入管61；親水膜4為由二醋酸纖維素(或聚砜或聚丙烯晴)制做的平面纖維親水膜，其透孔孔徑為 (當(dāng)然也可為 或 通過橫截面上帶有小孔的第二環(huán)型板41被安裝在貯液室3中緊靠集液室5的端部；在集液室5中還可安裝一垂向放置的伸縮膜12(圖中未示出)。使用時(shí)，將本發(fā)明的膜式氣液分離裝置通過驅(qū)動(dòng)泵接入電泳儀中分離室的電極室，與電極室構(gòu)成流體循環(huán)回路；流入貯液室3的氣液混合物，由于疏水膜的作用，其中的氣體透過疏水膜2進(jìn)入集氣室1并通過排氣管11排出；而去除了氣體的液體流經(jīng)親水膜而從排液管51排出。由此即把水氣混合的兩相流體變成為水的單相流體，即可獲得不含氣的流體；對(duì)于閉環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)，必須同時(shí)采用疏水膜和親水膜，才能實(shí)現(xiàn)把兩相流變?yōu)閱蜗嗔鞯臍庖悍蛛x過程。方法是使水氣混合的兩相流體先流經(jīng)疏水膜，把氣體分離出去；然后，再流經(jīng)親水膜(只能透過水)，以獲得只有單相(水)的流體，從而實(shí)現(xiàn)氣液的分離。
圖2所示為一種由兩級(jí)平面疏水膜、雙氣室和一級(jí)中空管狀親水膜構(gòu)成的膜式氣液分離裝置；其結(jié)構(gòu)是集氣室1B的上端設(shè)有排氣口11，疏水膜2通過第一環(huán)形板21安裝在貯液室3和集氣室1之間，第一環(huán)形板21的一側(cè)側(cè)面上均勻分布有環(huán)形溝槽，疏水膜2貼在第一環(huán)型板21有環(huán)形溝槽的側(cè)面上，第一環(huán)形板21側(cè)壁上設(shè)有與第一環(huán)型板21的環(huán)形溝槽相連通的氣液混合進(jìn)入口6；親水膜4為直管式中空管狀纖維疏水膜管束(也可為U型管式)，其具體結(jié)構(gòu)見圖5，與貯液室3同軸向安裝在貯液室3中，其親水膜的透孔孔徑為 該中空管狀纖維疏水膜管的內(nèi)徑為1-1.5mm.，外徑為1.5-3mm；所述直管式中空管狀纖維親水膜管束包括20-100根直管式或U型管式中空管狀纖維親水膜管；集液室5的上端室壁上安裝有排液管51。圖3為第一環(huán)型板21的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為第二環(huán)型板41的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，第一環(huán)型板21的一側(cè)側(cè)面上設(shè)有均勻分布的環(huán)形溝槽，氣液混合進(jìn)入口6與該環(huán)形溝槽相通第二環(huán)型板41的側(cè)面上設(shè)有均勻分布的小通孔。
其工作過程是氣液混合物從氣液混合進(jìn)入口6進(jìn)入到右邊的第一環(huán)形板21，通過在第一環(huán)形板21上的圓環(huán)溝槽被疏水膜2吸附，滲透而分離；余下的流體進(jìn)入第二環(huán)形板41再次使混合液中的氣體得到進(jìn)一步的分離；分離了氣體后的流體流向貯液室3，通過貯液室3內(nèi)的親水纖維中空管束，由管外向管內(nèi)滲透，經(jīng)親水纖維管束后流出的流體是不含氣體的液體。
所述疏水膜可以是平面膜，也可以用中空纖維膜；膜材料可以是聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜；親水膜也可用平面膜或中空纖維膜；膜材料可以是二醋酸纖維素，聚砜或聚丙烯晴；膜的微孔直徑在 范圍；平面膜的厚度可在0.1～0.4mm范圍內(nèi)選擇；中空纖維管的內(nèi)徑為1～1.5mm，外徑1.5～3mm。
實(shí)際上，本發(fā)明的膜式氣液分離裝置可有下列七種組合形式，可臥式安裝，也可垂直安裝A.平面疏水膜(單集氣室)+平面親水膜；B.單級(jí)平面疏水膜(單集氣室)+直管式中空纖維親水膜；C.中空纖維疏水膜(單集氣室)+直管式中空纖維親水膜(可以是同心圓結(jié)構(gòu)，也可采用套筒式結(jié)構(gòu))；D.單級(jí)平面疏水膜(單集氣室)+U型管式中空纖維親水膜；E.多級(jí)(兩級(jí))平面疏水膜(雙集氣室)+U型管式中空纖維親水膜；F.多級(jí)(兩級(jí))平面疏水膜(雙集氣室)+直管式中空纖維親水膜；G.兩級(jí)平面疏水膜(單集氣室)+直管式中空纖維親水膜。
權(quán)利要求
1.一種膜式氣液分離裝置，其特征在于，該膜式氣液分離裝置包括一筒型貯液室(3)、至少一集氣室(1)、至少一疏水膜(2)、至少一親水膜(4)和集液室(5)，所述疏水膜(2)安裝在貯液室(3)和集氣室(1)之間，疏水膜(2)和貯液室(3)之間設(shè)有氣液混合進(jìn)口(6)，集氣室(1)室壁上安裝有與之相通的排氣管(11)；所述貯液室(3)通過安裝在貯液室(3)內(nèi)或者安裝在貯液室(3)內(nèi)緊靠集液室(5)端部的親水膜(4)與集液室(5)相連通；集液室(5)室壁上安裝有排液管(51)。
2.按權(quán)利要求1所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述疏水膜(2)為平面纖維疏水膜，其疏水膜的透孔孔徑為 厚度為0.1-0.4mm。
3.按權(quán)利要求2所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述疏水膜(2)通過第一環(huán)形板(21)安裝在貯液室(3)和集氣室(1)之間，所述第一環(huán)形板(21)的一側(cè)側(cè)面上均勻分布有環(huán)形溝槽，疏水膜(2)貼在第一環(huán)型板(21)有環(huán)形溝槽的側(cè)面上，第一環(huán)形板(21)側(cè)壁上設(shè)有與第一環(huán)型板(21)的環(huán)形溝槽相連通的氣液混合進(jìn)入口(6)。
4.按權(quán)利要求1所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述疏水膜(2)為直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束，其疏水膜的透孔孔徑為 該中空管狀纖維疏水膜管的內(nèi)徑為1-1.5mm.，外徑為1.5-3mm。
5.按權(quán)利要求4所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束包括20-100根直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管。
6.按權(quán)利要求1所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述親水膜(4)為平面纖維親水膜，其親水膜的透孔孔徑為 厚度為0.1-0.4mm.。
7.按權(quán)利要求6所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述親水膜(4)通過橫截面上帶有小孔的第二環(huán)型板(41)被安裝在貯液室(3)中緊靠集液室(5)的端部，第二環(huán)型板(41)上均勻分布有小通孔。
8．按權(quán)利要求1所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述親水膜(2)為直管式或U型管式中空管狀纖維疏水膜管束，與貯液室(3)同軸向安裝在貯液室(3)中，其親水膜的透孔孔徑為 該中空管狀纖維疏水膜管的內(nèi)徑為1-1.5mm.，外徑為1.5-3mm。
9.按權(quán)利要求8所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述直管式或U型管式中空管狀纖維親水膜管束包括20-100根直管式或U型管式中空管狀纖維親水膜管。
10.按權(quán)利要求1、2、3、或5所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述的疏水膜(2)為聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜或聚四氟乙烯膜。
11.按權(quán)利要求1、6、7、8或9所述的膜式氣液分離裝置，其特征在于，所述的親水膜為二醋酸纖維素膜，聚砜膜或聚丙烯晴膜。
12.按權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的膜式氣液分離裝置，還進(jìn)一步包括安裝在集液室(5)中的伸縮膜(12)。
13.按權(quán)利要求10所述的膜式氣液分離裝置，還進(jìn)一步包括安裝在集液室(5)中的伸縮膜(12)。
14.按權(quán)利要求11所述的膜式氣液分離裝置，還進(jìn)一步包括安裝在集液室(5)中的伸縮膜(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的膜式氣液分離裝置，包括一筒型貯液室、至少一集氣室、至少一疏水膜、至少一親水膜和集液室，疏水膜裝在貯液室和集氣室之間，疏水膜和貯液室之間設(shè)有氣液混合進(jìn)口，集氣室室壁上裝有與之相通的排氣管；貯液室通過安裝在貯液室內(nèi)或者安裝在貯液室內(nèi)緊靠集液室端部的親水膜與集液室相連通；集液室室壁上裝有排液管；還可包括裝在集液室中的伸縮膜；疏水膜和親水膜均可為平面膜，其透孔孔徑為0－1000，厚度為0.1－0.4mm；疏水膜和親水膜也均可為中空管狀，內(nèi)徑為1－1.5mm.，外徑為1.5－3mm；本氣液分離裝置可有效地解決電泳儀，尤其是空間電泳儀電極循環(huán)回路中氣體－液體的分離問題，保證電泳儀正常運(yùn)行，且具有體積小，重量輕其安裝位置不受重力的影響等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D63/02GK1488419SQ0213141
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者吳漢基, 陳元利, 裴思佳, 梁翠芳, 張志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心