本發(fā)明涉及分離膜的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高效膜組件結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

膜技術(shù)是21世紀(jì)蓬勃發(fā)展的一項(xiàng)新的分離技術(shù)，廣泛用于各行各業(yè)的分離過程。除了膜材料本身，膜組件的性能也備受關(guān)注。為了提高分離效果，膜組件的串聯(lián)是常用的解決方案，現(xiàn)有的膜組件是將多個獨(dú)立的組件各自首尾組合形成一個體積較大的組件，其組裝成本高、且體積大，使得組裝成本高；在膜技術(shù)高速發(fā)展的同時，膜過濾過程中在膜表面產(chǎn)生的膜污染是阻礙膜有效過濾的難題，現(xiàn)有的膜組件結(jié)構(gòu)需要定期對膜表面進(jìn)行停機(jī)清洗才能保證膜組件的正常過濾性能。

膜污染問題是膜應(yīng)用面臨的難題。解決膜污染問題的辦法通常有：氣體擾動、膜絲振動、加大水流速度、化學(xué)清洗等。本發(fā)明通過把大流道分隔成眾多的小流道，并且強(qiáng)迫水橫向沖刷膜絲，減少膜絲外壁的污染物沉積，改善膜污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種高效膜組件結(jié)構(gòu)，其在組件內(nèi)部形成多組串聯(lián)模組，提升了單個組件的過濾效率，節(jié)約成本、減少占地面積，且其強(qiáng)迫過濾介質(zhì)橫向沖刷膜表面，減少膜表面污染物沉積，改善膜污染。

一種高效膜組件結(jié)構(gòu)，其特征在于：其包括圓柱形膜殼，所述圓柱形膜殼的中心軸位置設(shè)置有中心布水管，所述中心布水管、圓柱形膜殼所對應(yīng)的兩端分別蓋裝有環(huán)形封裝擋板，所述中心布水管的兩端連通外部、分別為介質(zhì)出口和介質(zhì)進(jìn)口，所述中心布水管外壁上設(shè)置有布水槽，所述中心布水管的外壁上環(huán)布有若干層中空纖維膜絲，每根所述中空纖維膜絲平行于所述中心布水管的長度方向中心軸布置，最外層的所述中空纖維膜絲和所述圓柱形膜殼的內(nèi)壁間留有一定空隙，該空隙為介質(zhì)流道，所述中心布水管的內(nèi)腔被N塊管擋板分隔成(N+1)個獨(dú)立的腔體，其中N為大于等于1的自然數(shù)，所述中心布水管的外壁位于所述管擋板所在位置的分別設(shè)置有中心布水器分割盤，所述中心布水器分割盤自中心布水管的外壁延伸至最外層的所述中空纖維膜絲所在的環(huán)面，相鄰的所述中心布水器分割盤所對應(yīng)的中空纖維膜絲所在的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有一個腔體分割盤，所述腔體分割盤自中心布水管的外壁延伸至圓柱形膜殼的內(nèi)壁。

其進(jìn)一步特征在于：

所述中心布水器分割盤的數(shù)量為N，所述中心布水器分割盤、腔體分割盤將中空纖維膜絲區(qū)域分隔為2N個獨(dú)立的區(qū)域，每個獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域內(nèi)沿著中空纖維膜絲的長度方向上均布有若干個攔截盤，所述攔截盤自中心布水管的外壁延伸至最外層的所述中空纖維膜絲所在的環(huán)面，所述攔截盤將區(qū)域內(nèi)的流道分隔成更小的流道、使得介質(zhì)流速更大，其將過濾的大流道分隔成眾多的小流道，并且強(qiáng)迫過濾介質(zhì)橫向沖刷膜表面，減少膜表面污染物沉積，改善膜污染；

將2N個獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域按照靠近介質(zhì)進(jìn)口至遠(yuǎn)離介質(zhì)進(jìn)口的順序自1、2…2N進(jìn)行標(biāo)記，則序號為奇數(shù)的區(qū)域所對應(yīng)的獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域?yàn)椴妓?、序號為偶?shù)的區(qū)域所對應(yīng)的獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域?yàn)槭账唬霾妓粌?nèi)的介質(zhì)流自中心布水管的外壁流向外圍的對應(yīng)區(qū)域的所述介質(zhì)流道，所述收水腔內(nèi)的介質(zhì)自介質(zhì)流道流向?qū)?yīng)區(qū)域的所述中心布水管外壁、并通過布水槽流入中心布水管對應(yīng)的獨(dú)立腔體內(nèi)；

當(dāng)N＝1時，整個結(jié)構(gòu)沒有所述腔體分割盤，所述中心布水器分割盤將中空纖維膜絲區(qū)域均分為兩個長度相同的獨(dú)立區(qū)域；

當(dāng)N為大于等于2的自然數(shù)時，所述腔體分割盤的數(shù)量為(N-1)個，所述中心布水器分割盤、腔體分割盤將中空纖維膜絲區(qū)域均分為2N個長度相同的獨(dú)立區(qū)域；

每根所述中空纖維膜絲的長度方向分別穿過中心布水器分割盤、腔體分割盤所對應(yīng)的區(qū)域，介質(zhì)無法直接通過中心布水器分割盤、腔體分割盤達(dá)到下一個獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域；

圓柱形膜殼內(nèi)的腔體內(nèi)裝填的中空纖維膜絲采用捆扎、編織等形式保證均勻排列，每根中空纖維膜絲與所述中心布水管的長度方向中心軸平行布置；每根所述中空纖維膜絲內(nèi)徑0.1mm～2mm，壁厚0.001mm～0.3mm，長度與圓柱形膜殼的腔體的總長度相等，所述中空纖維膜絲的膜孔當(dāng)量孔徑1～1000nm；所述中空纖維膜絲材質(zhì)為聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚砜中的一種；

優(yōu)選地，所述中心布水器分割盤的中心位置可覆蓋至所述中心布水管的中心軸位置，此時所述中心布水器分割盤的中心區(qū)域即為管擋板；

優(yōu)選地，2N個中空纖維膜絲區(qū)域中每個區(qū)域的所述攔截盤的數(shù)量為1～20個，具體根據(jù)區(qū)域的長度布置；

所述布水槽位于同一區(qū)域內(nèi)的相鄰的兩塊攔截盤的之間，所述布水槽沿管狀中心布水管外壁周向均勻分布；

優(yōu)選地，所述中空纖維膜絲對應(yīng)于所述中心布水器分割盤、腔體分割盤、攔截盤的位置部分通過膠水粘接、并最終形成膠水材質(zhì)的中心布水器分割盤、腔體分割盤、攔截盤，所述中心布水器分割盤、攔截盤膠水粘接的外層和所述圓柱形膜殼的內(nèi)壁間留有一定空隙，該空隙為介質(zhì)流道；

優(yōu)選地，所述中空纖維膜絲編織成布，布裝的中空纖維膜絲旋轉(zhuǎn)纏繞在所述中心布水管的外壁，膠水涂布于相鄰層的布所對應(yīng)的中心布水器分割盤、腔體分割盤、攔截盤的面域，最外層的布的外表面和所述圓柱形膜殼的內(nèi)壁間留有一定空隙，該空隙為介質(zhì)流道。

采用本發(fā)明后，中心布水管和圓柱形膜殼體所組成的腔體內(nèi)裝填大量中空纖維膜絲，利用腔體分割盤、管擋板、中心布水器分割盤，把腔體分割成若干“Ω”型傳質(zhì)單元，每個“Ω”型傳質(zhì)單元正中間有布水器分割盤，又被分成布水腔和收水腔，中心布水管流入布水腔的介質(zhì)直接沖刷中空纖維膜絲外表面、之后外環(huán)位置介質(zhì)流道流入收水腔的介質(zhì)直接沖刷中空纖維膜絲外表面；綜上，組件內(nèi)部形成多組串聯(lián)的“Ω”型傳質(zhì)單元，提升了單個組件的過濾效率，節(jié)約成本、減少占地面積，且其強(qiáng)迫過濾介質(zhì)橫向沖刷膜表面，減少膜表面污染物沉積，改善膜污染；該結(jié)構(gòu)提高了膜組件的傳質(zhì)效率和抗污染性，可以廣泛應(yīng)用于固-液、液-液、氣-液、氣-氣分離等各種中空纖維膜組件。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的中心布水管的剖視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的中空纖維膜絲組裝的具體實(shí)施例一的主視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的側(cè)視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的中空纖維膜絲組裝的具體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的側(cè)視圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的具體實(shí)施例的主視圖剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中序號所對應(yīng)的名稱如下：

圓柱形膜殼1、中心布水管2、環(huán)形封裝擋板3、介質(zhì)出口4、介質(zhì)進(jìn)口5、布水槽6、中空纖維膜絲7、介質(zhì)流道8、管擋板9、中心布水器分割盤10、最外層的中空纖維膜絲11、腔體分割盤12、攔截盤13、布水腔14、收水腔15。

具體實(shí)施方式

一種高效膜組件結(jié)構(gòu)，見圖1～圖7：其包括圓柱形膜殼1，圓柱形膜殼1的中心軸位置設(shè)置有中心布水管2，中心布水管2、圓柱形膜殼1所對應(yīng)的兩端分別蓋裝有環(huán)形封裝擋板3，中心布水管2的兩端連通外部、分別為介質(zhì)出口4和介質(zhì)進(jìn)口5，中心布水管2外壁上設(shè)置有布水槽6，中心布水管2的外壁上環(huán)布有若干層中空纖維膜絲7，每根中空纖維膜絲7平行于中心布水管2的長度方向中心軸布置，最外層的中空纖維膜絲11和圓柱形膜殼1的內(nèi)壁間留有一定空隙，該空隙為介質(zhì)流道8，中心布水管2的內(nèi)腔被N塊管擋板9分隔成(N+1)個獨(dú)立的腔體，其中N為大于等于1的自然數(shù)，中心布水管2的外壁位于管擋板9所在位置的分別設(shè)置有中心布水器分割盤10，中心布水器分割盤10自中心布水管2的外壁延伸至最外層的中空纖維膜絲11所在的環(huán)面位置，具體而言，中心布水器分割盤10直徑比圓柱形膜殼1的內(nèi)徑小，確保介質(zhì)流道8在該位置保持暢通，相鄰的中心布水器分割盤10所對應(yīng)的中空纖維膜絲所在的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有一個腔體分割盤12，腔體分割盤12自中心布水管2的外壁延伸至圓柱形膜殼1的內(nèi)壁，介質(zhì)流道8在腔體分割盤12所在的位置被隔斷。

中心布水器分割盤10的數(shù)量為N，中心布水器分割盤10、腔體分割盤12將中空纖維膜絲區(qū)域分隔為2N個獨(dú)立的區(qū)域，每個獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域A內(nèi)沿著中空纖維膜絲的長度方向上均布有若干個攔截盤13，攔截盤13的數(shù)量為1～20個，具體根據(jù)區(qū)域的長度布置，攔截盤13自中心布水管2的外壁延伸至最外層的中空纖維膜絲11所在的環(huán)面，具體而言，攔截盤13直徑比圓柱形膜殼1的內(nèi)徑小，攔截盤13將獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域A內(nèi)的流道分隔成更小的流道、使得介質(zhì)流速更大，其將過濾的大流道分隔成眾多的小流道，并且強(qiáng)迫過濾介質(zhì)橫向沖刷膜表面，減少膜表面污染物沉積，改善膜污染；

將2N個獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域按照靠近介質(zhì)進(jìn)口至遠(yuǎn)離介質(zhì)進(jìn)口的順序自1、2…2N進(jìn)行標(biāo)記，具體標(biāo)記見圖1中的(A1、A2…A2N),則序號為奇數(shù)的區(qū)域所對應(yīng)的獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域A為布水腔14、序號為偶數(shù)的區(qū)域所對應(yīng)的獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域A為收水腔15，布水腔14內(nèi)的介質(zhì)流自中心布水管2的外壁流向外圍的對應(yīng)區(qū)域的介質(zhì)流道8，收水腔15內(nèi)的介質(zhì)自介質(zhì)流道流8流向?qū)?yīng)區(qū)域的中心布水管2外壁、并通過布水槽6流入中心布水管2對應(yīng)的獨(dú)立腔體內(nèi)；

當(dāng)N＝1時，整個結(jié)構(gòu)沒有腔體分割盤12，中心布水器分割盤10將中空纖維膜絲區(qū)域均分為兩個長度相同的獨(dú)立區(qū)域；

當(dāng)N為大于等于2的自然數(shù)時，腔體分割盤12的數(shù)量為(N-1)個，中心布水器分割盤10、腔體分割盤12將中空纖維膜絲區(qū)域均分為2N個長度相同的獨(dú)立區(qū)域；

每根中空纖維膜絲的長度方向分別穿過中心布水器分割盤10、腔體分割盤12所對應(yīng)的區(qū)域，介質(zhì)無法直接通過中心布水器分割盤10、腔體分割盤12達(dá)到下一個獨(dú)立的中空纖維膜絲區(qū)域；

圓柱形膜殼1內(nèi)的腔體內(nèi)裝填的中空纖維膜絲7采用捆扎、編織等形式保證均勻排列，中空纖維膜絲7與中心布水管2的長度方向中心軸平行布置；每根中空纖維膜絲7內(nèi)徑0.1mm～2mm，壁厚0.001mm～0.3mm，長度與圓柱形膜殼1的腔體的總長度相等，中空纖維膜絲7的膜孔當(dāng)量孔徑1～1000nm；中空纖維膜絲7材質(zhì)為聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚砜中的一種；

優(yōu)選地，中心布水器分割盤10的中心位置可覆蓋至中心布水管1的中心軸位置，此時中心布水器分割盤10的中心區(qū)域即為管擋板9；

圖1、圖2、圖7中箭頭為介質(zhì)流動方向。

具體實(shí)施例：圓柱形膜殼1內(nèi)徑20mm～800mm，長度50mm～2000mm。整個膜組件腔體被分割成2～8個“Ω”型傳質(zhì)單元，每個傳質(zhì)單元由一個布水腔14和一個收水腔15組成。每“Ω”型傳質(zhì)單元中心有中心布水器分割盤10，中心布水器分割盤10呈餅狀，中心布水器分割盤10的中心區(qū)域即為管擋板9，所有膜絲都穿過，中心布水器分割盤10、腔體分割盤12將中心布水管1連同膜絲分割成布水腔14和收水腔15，水流不能通過中心布水器分割盤10、腔體分割盤12，只能從中心布水器分割盤10與圓柱形膜殼內(nèi)壁形成的環(huán)狀介質(zhì)流道8從布水腔14流入到收水15腔，中心布水器分割盤10直徑比圓柱形膜殼1內(nèi)徑小2～100mm，中心布水器分割盤10的厚度1～50mm；腔體分割盤12外徑與圓柱形膜殼1內(nèi)徑相等，中心孔直徑與中心布水管2內(nèi)徑相等，厚度3～200mm，中心布水管2與若干攔截盤13垂直連接，攔截盤13間的中心布水管上開若干布水槽6，攔截盤13呈環(huán)狀，所有膜絲必須穿過，攔截盤13在中心布水器分割盤10兩邊對稱、均勻分布，數(shù)量1～20個。當(dāng)組件長度較小時，整個組件流道被“Ω”型傳質(zhì)單元分割得足夠小，可以不設(shè)置攔截盤13。攔截盤13與中心布水管2垂直，水流不能通過。攔截盤13內(nèi)孔直徑與中心布水管2外徑相等，密封。攔截盤13外徑比圓柱形膜殼1內(nèi)徑小2～200mm，厚度1～20mm。布水槽6位于兩塊攔截盤13中間，槽寬度1～50mm，槽數(shù)量1～50個。布水槽6沿管狀中心布水管1周向均勻分布，一周上的數(shù)量可為2～12個。

中空纖維膜絲組裝的具體實(shí)施例一、見圖3、圖4，中空纖維膜絲7對應(yīng)于中心布水器分割盤10、腔體分割盤12、攔截盤13的位置部分通過膠水粘接、并最終形成膠水材質(zhì)的中心布水器分割盤10、腔體分割盤12、攔截盤13，中心布水器分割盤10、攔截盤13所對應(yīng)的膠水粘接的外層和圓柱形膜殼1的內(nèi)壁間留有一定空隙，該空隙為介質(zhì)流道8。

中空纖維膜絲組裝的具體實(shí)施例二、見圖5、圖6、圖7，中空纖維膜絲編織成布16，布16裝的中空纖維膜絲旋轉(zhuǎn)纏繞在中心布水管2的外壁，膠水涂布于相鄰層的布16所對應(yīng)的中心布水器分割盤10、腔體分割盤12、攔截盤13的面域，所對應(yīng)的最外層的布16的外表面和圓柱形膜殼1的內(nèi)壁間留有一定空隙，該空隙為介質(zhì)流道8，膠體分隔盤12所對應(yīng)的膠外端和圓柱形膜殼1的內(nèi)壁間設(shè)置有O型密封圈17。

中空纖維膜絲組裝的具體實(shí)施例一、二中膠體分隔盤12所對應(yīng)的膠外端和圓柱形膜殼1的內(nèi)壁間設(shè)置有O型密封圈17(見圖7)。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。