[发明专利]一种增大螺旋卷式膜元件膜面积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及增大螺旋卷式膜元件膜面积的方法，属于净水装置中过滤器的技术领域。

背景技术

膜技术以其简洁、填装密度大、处理水质好、宜于自动化操作，维护方便被广泛应用，目前用于膜技术中过滤装置的膜元件主要包括：螺旋卷式膜元件，中空纤维膜元件，管式膜元件，板框式膜元件等等，由于卷式膜元件紧凑的设计、低廉的价格使其占据了很大一部分市场份额。其中包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、渗透气化膜等，这些膜元件均利用膜片本身的分离作用，去除流体中的某种或多种物质，起到净化、提纯、浓缩等目的。

目前螺旋卷制膜元件主要是由膜片、进料流道布、产水流道布、集水管和密封胶水按一定顺序组合卷制而成。集水管外先卷绕最内圈多层产水流道布，再卷绕夹有一层进料流道布的折叠过的膜片，再卷绕一层产水流道布，以此顺序绕制。在生产过程中，经过对一定尺寸的膜片进行折叠，用密封胶水将折叠后的膜片除与集水管相连的另外三端密封(折叠端放置在集水管端)后卷制，这样就形成了收集产水的膜袋，流体平行于集水管从进料流道布进入膜元件，通过压力作用及膜片本身的分离特性，使进料通过膜面分离后，沿产水流道布垂直集水管方向，收集于集水通道形成产水。其中，一般都是中间相邻膜片膜背和产水流道布形成膜袋，首末两页和产水流道布形成膜袋。在卷制前的膜片折叠工序中，一般只考虑到了底边留有足够尺寸使之与产水流道布和胶水充分粘合，而忽略了膜片未完全充分利用，有效水处理面积较小，进而降低了膜元件的产水效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增大螺旋卷式膜元件膜面积的方法，采用该方法可以降低生产成本及提高膜元件有效膜面积，以保证膜片的充分利用，提高膜元件的产水量。

本发明所提供的增大螺旋卷式膜元件膜面积的方法，其特征在于：在膜元件上卷绕折叠后膜片的圈数n由无膜片缠绕时集水管和最内圈多层产水流道布的总直径D₀、所选膜片厚度&₁、折叠后膜片页数m、进料流道布厚度&₂、产水流道布厚度&₃和膜元件所需卷径&，根据公式&＝D₀+2mn(2&₁+&₂+&₃)确定。

上述的增大螺旋卷式膜元件膜面积的方法中，膜元件卷制时每页折叠后膜片放置的间隔距离ΔL由折叠后膜片页数m和无膜片缠绕时集水管和最内圈多层产水流道布的总直径D₀，根据公式ΔL＝πD₀(1/m)确定，以保证1～m页折叠后膜片在集水管上均匀分布。

前述的增大螺旋卷式膜元件膜面积的方法中，所述折叠后膜片的上半页较下半页多出的长度L，由在膜元件上卷绕折叠后膜片的圈数n、膜元件所需卷径&、所选膜片厚度&₁、折叠后膜片页数m、进料流道布厚度&₂、产水流道布厚度&₃和膜元件卷制时每页折叠后膜片放置的间隔距离ΔL，根据公式L＝π&-2nπ【(2m-2)&₁+m&₂+(m-1)&₃】-(m-1)ΔL确定，使折叠后膜片卷制n圈后第m页折叠后膜片的上半页与第一页折叠后膜片下半页末端重合。

与现有技术相比，本发明通过无膜片缠绕时集水管和最内圈多层产水流道布的总直径、所选膜片厚度、折叠后膜片页数、进料流道布厚度、产水流道布厚度和膜元件所需卷径确定折叠后膜片所需的卷绕圈数，并通过确定卷式膜元件卷制第n圈时耗用膜片长度及在卷制中第一页膜片下半页和第m页膜片上半页膜片耗用长度差距及折叠后膜片放置差距，进而确定折叠后膜片的上下半页的长度差距(即折叠尺寸)，以便充分利用膜片提高膜元件的膜面积。膜元件卷制时每页折叠后膜片放置的间隔距离和折叠后膜片的上半页较下半页多出的长度，使得膜片在集水管上均匀分布，并使最后一页折叠后膜片在完成卷制后，上半页膜片与第一页膜片下半页的末端重合，从而使底边胶线最大化下移，提高膜元件有效膜面积，降低生产成本，保证了膜片的充分利用，从而提高了膜元件的产水量。

取相同膜片型号、相同长度的膜片使用本方法折叠卷制20支膜元件与普通折叠尺寸的20支膜元件进行水通量对比实验，结果如下：