專利名稱：超聲場和高壓交流脈沖電場復(fù)合強(qiáng)化的超濾膜分離組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超濾膜分離組件，特別涉及一種超聲場和高壓交流脈 沖電場復(fù)合強(qiáng)化的超濾膜分離組件。
技術(shù)背景膜分離技術(shù)是一種以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對 雙組分或多組分體系進(jìn)行分離、分級、提純和富集的技術(shù)，具有能耗低、分離效率高、過 程簡單以及污染少等優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)60年代成為一門新興的分離技術(shù)以來，膜分離技術(shù)已 廣泛應(yīng)用于化工、輕工、紡織、冶金、食品、醫(yī)藥、電子等工業(yè)領(lǐng)域，對這些領(lǐng)域的發(fā)展 起到了十分巨大、甚至是關(guān)鍵性的作用。超濾技術(shù)是一種典型的膜分離技術(shù)。在超濾過程中，由于濃差極化和膜污染，膜的通 量會逐漸減小，使分離效率降低。濃差極化是膜表面局部濃度增加引起邊界層流體阻力增 加，導(dǎo)致傳質(zhì)推動力下降的現(xiàn)象。膜污染是料液中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)分子由于與膜 之間存在物理化學(xué)作用而在膜表面及膜孔中沉積，使膜孔堵塞或變小，膜阻力增大，膜的 滲透速率下降的現(xiàn)象。濃差極化和膜污染嚴(yán)重阻礙了超濾技術(shù)的更大規(guī)模應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)主要通過改善膜面附近料液側(cè)的流體力學(xué)條件(如提高流速、采用湍流促進(jìn) 器和設(shè)計合理的流道結(jié)構(gòu))、采用新型膜材料和進(jìn)行膜清洗等來改善濃差極化，防止膜污 染。但流體力學(xué)性質(zhì)的改善并不能從根本上改變濃差極化和膜污染的本質(zhì)，并有可能導(dǎo)致 生物產(chǎn)品活性的降低；新型膜材料的合成或改性需要使用新的化學(xué)品，必將涉及膜穩(wěn)定性、 材料安全性和成本等問題；而頻繁的清洗將耗費(fèi)大量的時間，引致生產(chǎn)過程的中斷，影響 裝置的正常運(yùn)行。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種超聲場和高壓交流脈沖 電場的超濾膜分離組件。通過在膜組件中引入超聲場和高壓交流脈沖電場，利用超聲波對 分離體系的聲沖流和空化作用，以及高壓交流脈沖電場對溶液離子的擾動作用，來防止因 溶液中大分子沉積而造成的濃差極化和膜污染，提高分離效率；同時利用復(fù)合場的協(xié)同增 效作用，來進(jìn)一步強(qiáng)化超濾過程。通過這些作用，超濾膜的截流率和膜通量將大大提高。 原料液從進(jìn)液口進(jìn)入超濾膜分離組件，經(jīng)超濾膜的分離濃縮作用，將低相對分子質(zhì)量的溶
液過濾到超濾膜的下方，并從濃縮液出口流出。本實用新型的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)壓條12將超濾膜9壓緊在上基板5和 下基板8之間，所述上基板5和下基板8之間設(shè)有密封圈6和密封圓條7，上導(dǎo)電板4與 下導(dǎo)電板11分別壓于所述上基板5和下基板8中間所設(shè)的空腔內(nèi)，所述上導(dǎo)電板4和下導(dǎo) 電板11分別通過接線柱連接高壓交流脈沖電源兩極；超聲波振子安裝于所述上基板5或下 基板8中間所設(shè)的若干超聲波安裝孔13內(nèi)，其表面與上導(dǎo)電板4或下導(dǎo)電板11緊密連接， 所述超聲波振子與超聲波換能器連接；所述上基板5兩側(cè)各開有進(jìn)液口 14和出液口 15， 所述下基板8開有濃縮液出口 。作為本技術(shù)的改迸，所述接線柱分別安裝于上基板5和下基板8的后側(cè)。 本實用新型在超濾膜分離組件內(nèi)引入了超聲場和高壓交流脈沖電場。當(dāng)流體經(jīng)過超濾 膜上方時，超聲波由超聲波振子經(jīng)導(dǎo)電板傳至溶液，通過超聲的聲沖流和空化作用，使得 大分子物質(zhì)不再附著在膜表面，同時由于超聲的振動作用，流體在膜過濾表面產(chǎn)生射流效 果，提高了分離濃縮的效率。另外，在超濾膜分離組件的上下基板內(nèi)安裝了導(dǎo)電板，在組 件的上下基板之間引入一個高壓交流脈沖電場，原料液流經(jīng)電場時，由于脈沖電場對大分 子的作用，使得大分子在電場中產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)而產(chǎn)生擾動作用，改善了濃差極化，大 大減緩了超濾膜的污染和堵塞問題。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果1、 在膜組件兩側(cè)安裝了超聲波振子，使超聲直接作用于過濾腔體，利用超聲的聲沖 流和空化作用，可大大改善濃差極化，防止膜污染；2、 在膜組件的上下基板內(nèi)安裝了導(dǎo)電板，引入高壓交流脈沖電場，同樣可大大改善 濃差極化，防止膜污染；3、 兩種外加場將產(chǎn)生協(xié)同增效作用，從而進(jìn)一步強(qiáng)化分離濃縮過程；4、 利用超聲場還可對膜組件的清洗進(jìn)行強(qiáng)化；5、 與無外加復(fù)合場的超濾膜組件相比，本實用新型所述復(fù)合場強(qiáng)化的超濾膜分離組 件可使膜通量和截留率顯著提高。


圖1是本實用新型所述的復(fù)合場強(qiáng)化的超濾膜分離組件的結(jié)構(gòu)的正視圖；圖2是圖1所示復(fù)合場強(qiáng)化的超濾膜分離組件的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3是圖1所示復(fù)合場強(qiáng)化的超濾膜分離組件的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖中1.雙頭螺栓2.圓頭螺母3.平墊片4.上導(dǎo)電板5.上基板6.密
封圈 7.密封圓條8.下基板9.膜 10.平頭螺釘 11.下導(dǎo)電板 12.壓條13.超聲波安裝孔14.進(jìn)液口 15.出液口。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1 3中，上導(dǎo)電板4通過平頭螺釘10和上基板5固定。上基板5或下基板8的中 間開若干孔(超聲波安裝孔13)，超聲波振子通過超聲波安裝孔13，利用強(qiáng)力膠與上導(dǎo)電 板4或下導(dǎo)電板11連接。下導(dǎo)電板11通過平頭螺釘10和下基板8固定。兩個導(dǎo)電板與各 自的基板的結(jié)合表面略低，以保證導(dǎo)電板之間留有一定的間隙。膜9通過壓條12被壓緊在 兩塊基板之間，從而將上下導(dǎo)電板分成兩個相互隔開的空間。最后將上基板5和下基板8 安裝在一起，通過密封圈6和密封圓條7進(jìn)行密封，防止液體滲漏。兩個基板通過雙頭螺 栓l、圓頭螺母2和平墊片3連接成整體。原料液通過進(jìn)液口 14進(jìn)入，從出液口15流出。由圖1 3可見，本實用新型所述復(fù)合場強(qiáng)化超濾膜分離組件的上導(dǎo)電板4通過平頭螺釘 10安裝于上基板5內(nèi)，下導(dǎo)電板11通過平頭螺釘10安裝于下基板8內(nèi)，在上導(dǎo)電板4和下導(dǎo)電 板ll之間形成一個空腔。在下基板8的周邊加工一圈凹槽，安裝超濾膜9時將膜9貼附于下基 板8的表面，利用方形的壓條12將超濾膜9壓緊。在上基板5和下基板8的周邊還開設(shè)了圓形 的凹槽，將密封圓條7置于凹槽內(nèi)以實現(xiàn)密封。在上基板5或下基板8上加工若干個均勻分布 的超聲波安裝孔13，以安裝超聲波振子，見附圖2，超聲波振子的表面緊貼上導(dǎo)電板4或下 導(dǎo)電板ll。超聲波振子與外加的超聲波換能器連接。在上基板5和下基板8的后側(cè)安裝高壓 交流脈沖電源的接線柱，與外加的高壓交流脈沖電源連接。進(jìn)液口14和出液口15在上基板5 的兩側(cè)，濃縮液出口在下基板8的一側(cè)。最后上基板5和下基板8通過密封圈6和密封圓條7 進(jìn)行密封，以防止液體滲漏。兩個基板通過雙頭螺栓l、圓頭螺母2和平墊片3連接成整體。 原料液通過進(jìn)液口14進(jìn)入后從出液口15流出。本實用新型所述的超聲波和高壓交流脈沖電源可選型如下，但選型不限于此1、 高壓交流脈沖電源輸入220V兩相交流電源，功率500W，輸出脈沖電壓一500V +500￥可調(diào)，輸出脈沖頻率5 1000Hz可調(diào)，輸出占空比0 98%可調(diào)，脈沖波形為方波、 正弦波、三角形波等多種波形可調(diào)。2、 超聲波振子為28kHz和40kHz或其他頻率的雙頻振子，每個振子功率為100W;超聲波換能器的功率根據(jù)振子的功率配置，頻率可以通過自動或手動切換，占空比可調(diào)，聲波 發(fā)射周期可調(diào)。
權(quán)利要求1、一種超聲場和高壓交流脈沖電場復(fù)合強(qiáng)化的超濾膜分離組件，其特征在于壓條(12)將超濾膜(9)壓緊在上基板(5)和下基板(8)之間，所述上基板(5)和下基板(8)之間設(shè)有密封圈(6)和密封圓條(7)，上導(dǎo)電板(4)與下導(dǎo)電板(11)分別壓于所述上基板(5)和下基板(8)中間所設(shè)的空腔內(nèi)，所述上導(dǎo)電板(4)和下導(dǎo)電板(11)分別通過接線柱連接高壓交流脈沖電源兩極；超聲波振子安裝于所述上基板(5)或下基板(8)中間所設(shè)的若干超聲波安裝孔(13)內(nèi)，其表面與上導(dǎo)電板(4)或下導(dǎo)電板(11)緊密連接，所述超聲波振子與超聲波換能器連接；所述上基板(5)兩側(cè)各開有進(jìn)液口(14)和出液口(15)，所述下基板(8)開有濃縮液出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超濾膜分離組件，其特征在于所述接線柱分別安裝于上基 板(5)和下基板(8)的后側(cè)。
專利摘要本實用新型涉及一種超聲場和高壓交流脈沖電場復(fù)合強(qiáng)化的超濾膜分離組件，該組件由上下基板、上下導(dǎo)電板、超聲波振子、接線柱、進(jìn)/出液口、濃縮液出口、壓條、密封圈等組成。上下導(dǎo)電板分別安裝于上下基板內(nèi)，下基板設(shè)計一個凹槽，通過壓條將超濾膜壓緊。上下導(dǎo)電板連接高壓交流脈沖電源，從而形成電場；在基板上加工若干均勻分布的超聲波安裝孔，使超聲波振子和導(dǎo)電板緊密連接，從而形成超聲場。本實用新型與其他超濾膜組件相比，可以在很大程度上改善濃差極化，防止膜污染，提高超濾速度和效率，膜通量和截留率顯著提高。
文檔編號B01D65/00GK201008777SQ20062015500
公開日2008年1月23日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者傅曉琴, 張喜梅, 冰 李, 琳 李, 李曉璽, 玲 陳 申請人:華南理工大學(xué)