專利名稱：一種低壓降螺旋卷式膜元件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種降低螺旋卷式膜元件使用壓降的卷制設計方法及其產(chǎn)品，屬于凈水裝置中過濾器的技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
膜技術(shù)以其簡潔、填裝密度大、處理水質(zhì)好、宜于自動化操作，維護方便被廣泛應用，目前用于膜技術(shù)中過濾裝置的膜元件主要包括螺旋卷式膜元件，中空纖維膜元件，管式膜元件，板框式膜元件等等，由于卷式膜元件緊湊的設計、低廉的價格使其占據(jù)了很大一部分市場份額。其中包括微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜、電滲析膜、滲透氣化膜等，這些膜元件均利用膜片本身的分離作用，去除流體中的某種或多種物質(zhì)，起到凈化、提純、濃縮等目的。目前螺旋卷制膜元件主要是由膜片、進料流道布、產(chǎn)水流道布、集水管和密封膠水按一定順序組合卷制而成。集水管外先卷繞最內(nèi)圈多層產(chǎn)水流道布，再卷繞夾有一層進料流道布的折疊過的膜片，再卷繞一層產(chǎn)水流道布，以此順序繞制。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)過膜元件的外形尺寸及所需膜面積，對一定寬度的膜片進行頁數(shù)及長度的設計后進行折疊，用密封膠水將折疊后的膜片與集水管相連的另外三端密封(折疊端放置在集水管端)后卷制， 這樣就形成了收集產(chǎn)水的膜袋，流體平行于集水管從進料流道布進入膜元件，通過壓力作用及膜片本身的分離特性，使進料通過膜面分離后，沿產(chǎn)水流道布垂直集水管方向，收集于集水通道形成產(chǎn)水，如圖I所示。其中，進料流道布基本都是由縱向和橫向的網(wǎng)絲交織而成，兩個方向的網(wǎng)絲在交織過程中行成了一定的角度，同時在網(wǎng)絲交接處最大厚度表征為進料流道的寬度；因膜元件卷制工藝及使用場合不同，設計時可根據(jù)具體需要選擇合適的進料流道布厚度及角度，卷式膜元件的入水角度一般指正對入水方向的給水流道布網(wǎng)絲相交的夾角，如圖2所示。在膜元件運行中，壓力在膜元件過濾過程中起到了很重要的作用， 在實際運行過程中，壓力損失是評估整套系統(tǒng)能耗的重要指標，以往在膜元件設計過程中， 只考慮到膜元件的抗污堵性能及制造成本，而忽略了運行成本，使運行能耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低螺旋卷式膜元件使用壓降的卷制設計方法及其產(chǎn)品，采用該設計可以降低膜元件自身壓降、提高膜元件使用壽命，以降低膜元件系統(tǒng)運行能耗，從而降低膜元件系統(tǒng)運行成本。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種低壓降反滲透膜元件的設計方法在保證膜元件尺寸及膜面積的前提下，改變螺旋卷式膜元件卷制頁數(shù)、每頁長度、進水流道寬度、或入水角度其中之一個參數(shù)，或者同時改變其中兩個或多個參數(shù)。其中，增加所述螺旋卷式膜元件的卷制頁數(shù)，降低每頁長度；以八寸膜元件為例， 頁數(shù)為28-31頁為最優(yōu)。
其中，增加所述進水流道寬度；以八寸膜元件為例，進水流道寬度以34mil_36mil 為最優(yōu)。其中，改變?nèi)胨嵌龋灰园舜缒ぴ槔?入水角度為55-80度為最優(yōu)。一種低壓降反滲透膜元件，其是按照上述的設計方法制造得出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對膜元件卷制頁數(shù)、每頁長度、進水流道布寬度、入水角度進行綜合卷制設計，即在保證膜元件尺寸及膜面積的前提下，I)增加卷制頁數(shù)，降低每頁長度，使進水渦流旋轉(zhuǎn)加快，即進水流速大；以八寸膜元件為例，頁數(shù)最優(yōu)為28-31頁。 2)增加進水流道寬度，使進水在膜元件內(nèi)部流動阻力減小，壓力損失減??；以八寸膜元件為例，進水流道寬度最優(yōu)為34-36mil最優(yōu)。3)通過計算機理論模擬與膜元件實際運行相對應，通過改變進水角度及進水流道布經(jīng)緯線的距離，進一步提高進水流速，降低進水在膜元件內(nèi)部運行的阻力；以八寸膜元件為例，最優(yōu)入水角度為55-80度。最終綜合確定膜元件整體卷制工藝，使單支膜元件壓降降低，從而降低系統(tǒng)能耗。


圖I是本發(fā)明組件卷制示意圖；圖2是本發(fā)明的進料流道布示意圖；圖3是入水角度與壓降關系曲線圖。附圖標記說明I-給水流道布；2_膜片；3_進料流道布；A-入水角度。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領域技術(shù)人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。實施例I :在同樣直徑、同樣膜面積膜元件設計時，保證其他原材料及設計參數(shù)一致，只增加卷制膜片頁數(shù)，使設計后的膜元件系統(tǒng)壓降降低10% -15%。以8寸膜元件為例，膜面積為400ft2，膜片性能保持一致的情況下，設計兩種膜元件，其膜片頁數(shù)為分別為20頁及30頁。在兩套系統(tǒng)上對兩種膜元件進行初始性能測試及長期運行5個月平均系統(tǒng)壓降對比(單套系統(tǒng)為4支膜元件串聯(lián))。表I為兩套系統(tǒng)的測試運行結(jié)果。該膜元件系統(tǒng)的進水壓力均為225psi，進水鹽濃度2000ppm。表I增加膜元件卷制頁數(shù)兩套系統(tǒng)測試結(jié)果
膜元件系統(tǒng)初始通量(GPD)脫鹽率壓降(psi)20頁卷制膜元件系統(tǒng)3062099. 27%2330頁卷制膜元件系統(tǒng)3063999. 21%19. 5
實施例2 在同樣直徑、同樣膜面積膜元件設計時，保證其他原材料及設計參數(shù)一致，只增加進水流道寬度(即增加進水流道布厚度)，使進水在膜元件內(nèi)部流動阻力減小，從而使計后的膜元件系統(tǒng)壓降降低20% -25%。以8寸膜元件為例，膜面積為400ft2，膜片性能保持一致的情況下，設計兩種膜元件，其進水流道寬度分別為28mil及34mil。在兩套系統(tǒng)上對兩種膜元件進行初始性能測試及長期運行5個月平均系統(tǒng)壓降對比(單套系統(tǒng)為4支膜元件串聯(lián))。表2為兩套系統(tǒng)的測試運行結(jié)果。該膜元件系統(tǒng)的進水壓力均為225psi，進水鹽濃度2000ppm。表2增加進水流道寬度后兩套系統(tǒng)測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種低壓降反滲透膜元件的設計方法，其特征在于在保證膜元件尺寸及膜面積的前提下，改變螺旋卷式膜元件卷制頁數(shù)、每頁長度、進水流道寬度、或入水角度其中之一個參數(shù)，或者同時改變其中兩個或多個參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓降反滲透膜元件的設計方法，其特征在于所述螺旋卷式膜元件增加卷制頁數(shù)，降低每頁長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓降反滲透膜元件的設計方法，其特征在于以八寸膜元件為例，頁數(shù)為28-31頁為最優(yōu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓降反滲透膜元件的設計方法，其特征在于增加所述進水流道寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓降反滲透膜元件的設計方法，其特征在于以八寸膜元件為例，進水流道寬度以34mil-36mil為最優(yōu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓降反滲透膜元件的設計方法，其特征在于改變?nèi)胨嵌取?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低壓降反滲透膜元件的設計方法，其特征在于以八寸膜元件為例，入水角度為55-80度為最優(yōu)。
8.—種低壓降反滲透膜元件，其特征在于其以權(quán)利要求1-7任意之一項的設計方法制造得出。
全文摘要
本發(fā)明關于一種降低螺旋卷式膜元件單支及系統(tǒng)運行壓降的膜元件設計方法及一種使用該方法優(yōu)化設計的低壓降膜元件。本發(fā)明通過在膜元件卷制過程中，根據(jù)總的膜面積對膜元件卷制頁數(shù)、每頁長度、進水流道布寬度、入水角度進行綜合設計，使同樣尺寸、同樣膜面積的單支膜元件在運行過程中，進水阻力最小，進水在膜元件中流動阻力也最小，則壓力損失最小，從而降低整支膜殼及系統(tǒng)能耗。按照本發(fā)明設計的低壓降膜元件與傳統(tǒng)膜元件相比，壓降可降低50％-55％，極大的降低了系統(tǒng)能耗。
文檔編號B01D69/06GK102580557SQ20121006423
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者王麗華, 鄧子華 申請人:王麗華