中空纖維膜組件及其制備方法
【專利摘要】中空纖維膜組件，包括：集水管；和插入至所述集水管中的薄板塊，其中所述薄板塊包括：中空纖維膜塊，其中所述中空纖維膜塊包括在以垂直于所述集水管軸向的方向上以有規(guī)律間隔排列的多個(gè)中空纖維膜；形成在所述多個(gè)中空纖維膜的各端上并且接觸所述集水管的內(nèi)壁以固定到所述集水管的樹脂塊，其中，用灌封劑填充形成在所述多個(gè)中空纖維膜之間的從所述樹脂塊的上面到所述集水管的入口的空間，以固定所述中空纖維膜。
【專利說明】中空纖維膜組件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中空纖維膜組件及其制備方法。更具體地，本發(fā)明涉及中空纖維膜組件及其制備方法，可通過不需要密封工藝的簡單方法制成的所述中空纖維膜組件呈現(xiàn)優(yōu)異的水通過效率，并通過有規(guī)律間隔排列的中空纖維膜能夠被均勻地灌注(pot)。
【背景技術(shù)】
[0002]中空纖維膜組件根據(jù)它的操作模式分成加壓型和浸潰型。在加壓型過濾器中，通過對將被處理的液體施加壓力，除了例如雜質(zhì)、淤泥等的固體以外，只有液體被允許通過中空纖維膜的表面滲透進(jìn)中空內(nèi)。
[0003]雖然所述加壓型過濾器需要用于液體循環(huán)的單獨(dú)的設(shè)備，但是它具有每單位時(shí)間滲透進(jìn)水的量大于浸潰型過濾器每單位時(shí)間滲透進(jìn)水的量的優(yōu)點(diǎn)。相反地，在浸潰型過濾器中，所述中空纖維膜直接浸入儲(chǔ)存有將被處理的液體的罐中，并對所述中空纖維膜的內(nèi)部施加負(fù)壓，從而除了例如雜質(zhì)、淤泥等的固體以外，只讓所述液體選擇性地通過所述中空纖維膜的表面滲透進(jìn)入中空內(nèi)。雖然所述浸潰型過濾器提供的每單位時(shí)間滲透進(jìn)水的量比所述加壓型過濾器提供的每單位時(shí)間滲透進(jìn)水的量少，但是所述浸潰型過濾器通過消除用于液體循環(huán)的設(shè)備，具有減少用于設(shè)備和操作的費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]所述加壓型過濾器和所述浸潰型過濾器都可分成兩端水收集類型和單端水收集類型，在兩端水收集類型中，所述中空纖維膜的兩端收集通過所述中空纖維膜流入中空內(nèi)的滲透進(jìn)的水，在單端水收集類型中，所述中空纖維膜的末端收集滲透進(jìn)的水。
[0005]通過將具有固定長度的中空纖維膜束固定到集水管而制備這種中空纖維膜組件。圖7和圖8說明了用于制備中空纖維膜組件的典型的方法。所述中空纖維膜組件必須被最后處理以具有開口端，使得它的末端能暴露于液體中。為了這個(gè)目的，所述中空纖維膜束或薄板10浸入可溶解于水中的凝膠型逸散性材料(fugitive material) 500中，然后引入灌封劑400以進(jìn)行灌注工藝。這里，術(shù)語“中空纖維膜束”是指多個(gè)中空纖維膜，與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的薄板10不同，其不以恒定的形式排列。所述凝膠型逸散性材料500用于密封所述中空纖維膜的末端，并在灌封劑400固化后，通過在水中溶解凝膠液體而使所述中空纖維膜的末端打開。圖8說明了所述逸散性材料去除后的所述中空纖維膜組件。
[0006]這樣，用于制備中空纖維膜組件的方法包括灌注工藝，其中，組件集水管選擇性地收集滲透進(jìn)所述中空纖維膜的液體，并且中空纖維膜束固定到水收集單元上。如果浸入灌注材料的一些中空纖維膜被灌注材料堵塞，則不能通過中空纖維膜進(jìn)行過濾，且水通過效率劣化。因此，在用可去除的材料灌注所述組件集水管的灌注前后，有密封所述中空纖維膜末端的需要。
[0007]因此，有對在提高水通過效率的同時(shí)可通過不需要單獨(dú)密封工藝的簡單方法制備的中空纖維膜組件的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明涉及提供中空纖維膜組件及其制備方法。所述中空纖維膜組件可通過簡單的方法制備，所述中空纖維膜組件具有優(yōu)異的水通過效率，通過有規(guī)律間隔排列的中空纖維膜而被均勻地灌注，并通過最小化固化時(shí)間及消除密封工藝而改善制備效率。此外，所述中空纖維膜組件可提高灌注在所述集水管中的所述中空纖維膜的密度，不會(huì)經(jīng)歷灌封劑的泄露，并通過消除堵塞所述中空纖維膜的末端的工藝而不需要密封或切割工藝，并可減小將被廢棄的所述中空纖維膜的量。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及中空纖維膜組件。所述中空纖維膜組件包括集水管和插入至所述集水管中的薄板塊，其中，所述薄板塊包括:中空纖維膜塊，其中所述中空纖維膜塊包括以垂直于所述集水管軸向的方向上以有規(guī)律間隔排列的多個(gè)中空纖維膜；形成在所述多個(gè)中空纖維膜的各端上并且接觸所述集水管的內(nèi)壁以固定到集水管的樹脂塊，其中，用灌封劑填充形成在所述多個(gè)中空纖維膜之間的從所述樹脂塊的上面到所述集水管的入口的空間，以固定所述中空纖維膜。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述樹脂塊可由熱塑性樹脂形成。
[0011]在一個(gè)實(shí)施方式中，從所述樹脂塊的下面到所述集水管的內(nèi)表面的空間可形成水收集部，所述中空纖維膜可伸入所述水收集部。
[0012]在另一個(gè)實(shí)施方式中，從所述樹脂塊的下側(cè)至所述集水管的內(nèi)表面的空間形成水收集部，所述中空纖維膜可不伸出至所述水收集部。
[0013]所述集水管可進(jìn)一步包括凸塊，所述樹脂塊的下面安裝在所述凸塊上。
[0014]本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及制備中空纖維膜組件的方法。所述方法包括:將多個(gè)中空纖維膜排成一行排列并制備多個(gè)薄板，其中，所述多個(gè)中空纖維膜的末端通過樹脂結(jié)合部彼此結(jié)合，以使彼此以預(yù)定的距離隔開；堆疊所述多個(gè)薄板以制備薄板塊，在所述薄板塊上形成樹脂塊以具有大于所述多個(gè)中空纖維膜的排列寬度(wl)的寬度(w2);將所述薄板塊插入到所述集水管中，使得所述樹脂塊接觸所述集水管的內(nèi)壁以固定所述樹脂塊；和通過灌注將所述多個(gè)中空纖維膜固定在從所述樹脂塊的上面至所述集水管的入口的空間內(nèi)。
[0015]以相對于所述中空纖維膜的軸向垂直的方向形成所述樹脂結(jié)合部。
[0016]所述樹脂結(jié)合部可由熱塑性樹脂形成。
[0017]所述薄板塊可插入至不存在密封劑的空的集水管中。
[0018]從所述樹脂塊伸出的所述中空纖維膜的遠(yuǎn)端可在被切掉后可插入至所述集水管中。
[0019]在所述薄板塊中，所述多個(gè)中空纖維膜的排列寬度(wl)與所述多個(gè)薄板的堆疊高度(h)的比可為3:1至10:1。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1至圖4為制備根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的中空纖維膜組件的方法的流程圖。
[0021]圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的中空纖維膜組件的示意性截面圖。
[0022]圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的中空纖維膜組件的示意性截面圖。
[0023]圖7和圖8為結(jié)合典型的中空纖維膜組件部分的集水管的示意圖。
[0024]圖9為圖6中所示的表面A的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]下文將參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。通過說明的方式給出以下實(shí)施方式，以為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供對本發(fā)明的全面理解。同樣地，應(yīng)注意的是附圖不是按照準(zhǔn)確的比例，一些尺寸例如寬度、長度、厚度等為了附圖中描述的清楚而被放大。雖然為了描述的方便在附圖中說明了一些元件，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將易于理解其它元件。應(yīng)注意的是從觀察者的視角說明全部的附圖。應(yīng)理解的是當(dāng)一個(gè)元件被稱為在另一個(gè)元件“上面”或“下面”時(shí)，所述元件可直接形成在另一個(gè)元件的上面或下面，或者其間還可存在插入元件。此外，應(yīng)理解的是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以不同的方法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而不背離本發(fā)明的范圍。
[0026]在這里，表示空間方向的表述，例如“上(部)”和“下(部)”應(yīng)理解為表示相對方向而非絕對方向。
[0027]圖1至圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的制備中空纖維膜組件的方法的流程圖。如圖1所示，多個(gè)中空纖維膜I以有規(guī)律間隔排成一行排列，并且該多個(gè)中空纖維膜的末端通過樹脂結(jié)合部20彼此結(jié)合，從而彼此隔開預(yù)定的距離。例如，在沿圓柱形輥纏繞將以有規(guī)律間隔排列的多個(gè)中空纖維膜后，在相對于排列方向垂直的方向上通過在該多個(gè)中空纖維膜上涂布熱塑性樹脂而形成第一樹脂結(jié)合部，并在該垂直方向上通過在該多個(gè)中空纖維膜的另一個(gè)部分上涂布上述樹脂而形成第二樹脂結(jié)合部。涂布上述樹脂以具有大于該多個(gè)中空纖維膜的排列寬度(wl)的涂布寬度，使得樹脂結(jié)合部的寬度大于多個(gè)中空纖維膜的排列寬度(wl)。
[0028]如圖1所示，當(dāng)沿第一樹脂結(jié)合部和第二樹脂結(jié)合部之間的線切割時(shí)，獲得薄板10，其中多個(gè)中空纖維膜I以有規(guī)律間隔排列，且它們的末端通過樹脂結(jié)合部20彼此結(jié)合。
[0029]樹脂結(jié)合部可由熱塑性樹脂形成。在加熱時(shí)能夠被壓縮的任何樹脂可應(yīng)用于本發(fā)明。熱塑性樹脂的實(shí)例可包括乙烯-醋酸乙烯酯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酰胺等，但不限于此。這樣，根據(jù)本發(fā)明，因此熱塑性樹脂代替熱固性樹脂用作灌封劑，所以不需要固化工藝，從而進(jìn)一步縮短了加工時(shí)間。
[0030]為了將熱塑性樹脂附著到多個(gè)中空纖維膜上，可加熱熱塑性樹脂到大于它的熔點(diǎn)并壓縮。
[0031]如文中所使用的，術(shù)語“末端”不總是指部件確切的遠(yuǎn)端，而是包括接近遠(yuǎn)端的部分。例如，部件的“末端”可包括從部件的確切遠(yuǎn)端到對應(yīng)于該部件的總長度的10%的點(diǎn)的部分。
[0032]如圖2所示，堆積多個(gè)薄板10以形成薄板塊100。這里，堆疊的薄板10的數(shù)目沒有具體限制，并可根據(jù)集水管的寬度而確定。例如，可堆疊約5至約20個(gè)薄板10以形成薄板塊。在一個(gè)實(shí)施方式中，在樹脂塊200中，多個(gè)中空纖維膜的排列寬度(wl)與薄板的堆疊高度(h)的比(wl:h)可為約3:1至約10:1,優(yōu)選為約4:1至約8:1。
[0033]這樣，隨著薄板10的堆疊，薄板的樹脂結(jié)合部20彼此結(jié)合，從而形成樹脂塊200。此外，在堆疊薄板10后，可進(jìn)一步涂布該樹脂，使得薄板彼此固定。因此，如圖9所示，具有在其上面形成有樹脂塊200的部分具有各個(gè)中空纖維膜I嵌入樹脂塊200中的結(jié)構(gòu)。因此，樹脂塊200的寬度(w2)大于多個(gè)中空纖維膜的排列寬度(wl)。[0034]如圖3所示，制備的薄板塊100沿集水管300的軸向方向(x_方向)的垂直方向(y-方向)插入集水管300中。應(yīng)理解的是本發(fā)明不限于附圖中顯示的集水管的形狀。最好是該集水管寬度從集水管的入口至集水管底部的中央逐漸變窄。
[0035]此外，薄板塊100插入其中未提供任何材料，例如在灌注后被去除的密封劑等的集水管300的空間，因此，插入集水管中的所有中空纖維膜的末端是打開的而非被堵塞。
[0036]圖4(a)和圖4(b)是薄板塊100連接至集水管300的部分的截面視圖。參照圖4(a)，樹脂塊200接觸集水管的內(nèi)壁并固定到集水管上。最好是樹脂塊具有足夠的寬度(w2)和足夠的長度，使得樹脂塊被抓住并固定到集水管的內(nèi)壁。圖4(b)說明了一個(gè)實(shí)施例，其中，凸塊301形成在集水管的內(nèi)壁上。參照圖4(b)，當(dāng)凸塊301形成在集水管的內(nèi)壁上時(shí)，樹脂塊200的下面接觸凸塊301，因此樹脂塊200可被更安全地安裝。
[0037]然后，通過將灌封劑注入到從樹脂塊的上面到集水管的入口 310的空間并固化該灌封劑，可進(jìn)一步固定多個(gè)中空纖維膜。
[0038]在制備根據(jù)實(shí)施方式的中空纖維膜組件的方法中，因?yàn)椴恍枰芊舛鄠€(gè)中空纖維膜的末端的工藝，因此去除了在灌注工藝之前去除密封材料的工藝，所以可最小化工藝的數(shù)目。
[0039]通過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法制備的中空纖維膜組件包括:集水管300和插入該集水管300的薄板塊100。該薄板塊100包括:中空纖維膜塊150，其中所述中空纖維膜塊150包括在該集水管300的垂直方向(y_方向)上以有規(guī)律間隔排列的多個(gè)中空纖維膜；以及形成在中空纖維膜塊的各端上并接觸集水管的內(nèi)壁以固定到集水管上的樹脂塊，其中，用灌封劑填充形成在多個(gè)中空纖維膜之間的從樹脂塊的上面到集水管的入口的空間，以固定上述多個(gè)中空纖維膜。
[0040]樹脂塊接觸集水管的內(nèi)壁并固定到該集水管上。通過灌封劑固定每個(gè)中空纖維膜從樹脂塊的上面到集水管的入口的部分。參照圖5，在這個(gè)情況下，中空纖維膜可伸出至形成在從樹脂塊的下面到集水管的內(nèi)表面的空間內(nèi)的水收集部302中。
[0041]在另一個(gè)實(shí)施方式中，在薄板塊100插入到集水管之前，中空纖維膜從樹脂塊200伸出的部分可在切割后插入集水管。參照圖6，在這個(gè)情況下，中空纖維膜可不伸出至形成在樹脂塊200下面的水收集部。
[0042]圖9為圖6中所示的表面A的示意圖。如圖9所示，薄板10排成一行堆疊以提供其中中空纖維膜嵌入在樹脂塊200內(nèi)的結(jié)構(gòu)。這里，通過堆疊樹脂結(jié)合部20而形成的樹脂塊200的寬度(w2)大于多個(gè)中空纖維膜的排列寬度(wl)。因此，根據(jù)本發(fā)明，相鄰的中空纖維膜之間的垂直間隔和水平間隔基本上是恒定的和均勻的，從而提高中空纖維膜的密度，與中空纖維膜束用于灌注的現(xiàn)有方法不同。
[0043]雖然這里說明了一些實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員明白這些實(shí)施方式僅以說明的方式給出，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可進(jìn)行各種修改、改變和變化和等同實(shí)施方式。本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求書及其等同方式限定。
【權(quán)利要求】
1.一種中空纖維膜組件，包括: 集水管；和 插入至所述集水管中的薄板塊， 其中，所述薄板塊包括:中空纖維膜塊，其中所述中空纖維模塊包括在所述集水管的垂直方向上以有規(guī)律間隔排列的多個(gè)中空纖維膜；和形成在所述多個(gè)中空纖維膜的各端上并接觸所述集水管的內(nèi)壁以固定到所述集水管的樹脂塊，并且 其中，用灌封劑填充形成在所述多個(gè)中空纖維膜之間的從所述樹脂塊的上面到所述集水管的入口的空間，以固定所述中空纖維膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜組件，其中所述樹脂塊由熱塑性樹脂形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜組件，其中，從所述樹脂塊的下面至所述集水管的內(nèi)表面的空間形成水收集部，且所述中空纖維膜伸出至所述水收集部中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜組件，其中，從所述樹脂塊的下面至所述集水管的內(nèi)表面的空間形成水收集部，且所述中空纖維膜不伸出至所述水收集部中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜組件，其中，所述集水管進(jìn)一步包括凸塊，所述樹脂塊的下面安裝在所述凸塊上。
6.一種制備中空纖維膜組件的方法，包括: 將多個(gè)中空纖維膜排成一行排列并制備多個(gè)薄板，其中，所述多個(gè)中空纖維膜的末端通過樹脂結(jié)合部彼此結(jié)合，以使彼此以預(yù)定的距離隔開； 堆疊所述多個(gè)薄板以制備薄板塊，在所述薄板塊上形成樹脂塊以具有大于所述多個(gè)中空纖維膜的排列寬度wl的寬度w2 ； 將所述薄板塊插入至所述集水管中，使得所述樹脂塊接觸所述集水管的內(nèi)壁以固定所述樹脂塊；和 通過灌注將所述多個(gè)中空纖維膜固定在從所述樹脂塊的上面至所述集水管的入口的空間內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，以相對于所述中空纖維膜的軸向垂直的方向形成所述樹脂結(jié)合部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述樹脂結(jié)合部由熱塑性樹脂形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述薄板塊插入至其中不存在密封劑的空的集水管中。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，從所述樹脂塊伸出的所述中空纖維膜的遠(yuǎn)端在被切掉后插入至所述集水管中。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述薄板塊中，所述多個(gè)中空纖維膜的排列寬度wl與所述多個(gè)薄板的堆疊高度h的比wl: h為3:1至10:1。
【文檔編號(hào)】B01D63/02GK103768952SQ201310487904
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月17日
【發(fā)明者】安炯昱, 具永林 申請人:第一毛織株式會(huì)社