螺旋卷式膜元件.pdf

1、10申请公布号CN101966429A43申请公布日20110209CN101966429ACN101966429A21申请号201010531917622申请日20101104B01D63/1020060171申请人北京时代沃顿科技有限公司地址102249北京市昌平区昌平火车站西昌土路南6号72发明人王双唐涛张慧林马德清张建华常建国74专利代理机构北京英赛嘉华知识产权代理有限责任公司11204代理人王达佐阴亮54发明名称螺旋卷式膜元件57摘要公开了螺旋卷式膜元件，其包含至少三页可卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局1

2、2发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页CN101966429A1/1页21螺旋卷式膜元件，其包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片。2如权利要求1所述的螺旋卷式膜元件，其中所述膜元件的长度为SN，由公式SN2ND0KNN1K/2确定，其中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D02MN2123确定；K为厚度系数，根据公式K2M2123确定。3如权利要求1或2所述的螺旋卷式膜元件，其还包含厚度为1521密

3、耳的浓水隔网。4如权利要求13中任一权利要求所述的螺旋卷式膜元件，其包含三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片。5螺旋卷式膜元件，其包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片，所述螺旋卷式膜元件通过如下方法制备1计算可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片的长度；以及2折叠所述膜片，使得所述膜元件最内缘起始部位三页膜片平分中心管外圆周，并且所述膜元件收卷后最外缘结束部位三页膜片尾端分别重合后呈120度平分外圆周。6如权利要求5所述的螺旋卷式膜元件，其中所述膜元件的长度为SN，由公式SN2ND0K

4、NN1K/2确定，其中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D02MN2123确定；K为厚度系数，根据公式K2M2123确定。7如权利要求5或6所述的螺旋卷式膜元件，其还包含厚度为1521密耳的浓水隔网。8如权利要求57中任一权利要求所述的螺旋卷式膜元件，其包含三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片。权利要求书CN101966429A1/4页3螺旋卷式膜元件技术领域0001本申请涉及净水领域。具体地，本申请涉及螺旋卷式

5、膜元件。背景技术0002家用净水装置已广泛应用到家庭生活中，以膜技术为主导的直饮机以其可靠的净水品质、简单的使用方法、较小的占地面积、较高的性价比成为人们的首选，其中超滤膜饮水机和反渗透饮水机应用较多，特别是反渗透饮水机因其更精细的选择性过滤赢得了大部分消费者的信赖。反渗透是60年代发展起来的一项新的膜分离技术，是依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程，目前市场上所售的家用反渗透膜元件大部分为螺旋卷式膜元件。0003为了保证膜元件长期稳定的运行，需要根据所需产水量选择合适的膜片通量，并设计膜元件的卷制方式，其中包括膜片、隔网等的用料；最大化膜面积设计；进水及产水流道长度等。发明

6、内容0004本申请一方面涉及螺旋卷式膜元件，其包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片。0005本申请另一方面涉及螺旋卷式膜元件，其包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片，所述螺旋卷式膜元件通过如下方法制备00061计算可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的长度；00072折叠所述膜片，使得所述膜元件最内缘起始部位三页膜片平分中心管外圆周，并且所述膜元件收卷后最外缘结束部位三页膜片尾端分别重合后呈120度平分外圆周。附图说明0008图1为一页膜片、二页膜片和三页膜片的示意图。0009图2

7、示出了含有三页膜片的膜元件的端面图。0010图3为抗污染实验的通量及脱盐变化图。具体实施方式0011一方面，本申请涉及螺旋卷式膜元件，其包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片。0012在某些实施方案中，螺旋卷式膜元件包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片以及厚度为1521密耳的浓水隔网。0013在某些实施方案中，螺旋卷式膜元件包含三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片。0014在某些实施方案中，螺旋卷式膜元件包含三页可以卷制成直径20英寸、长度12说明书CN101966429A

8、2/4页4英寸、产水量100GDP膜元件的膜片以及厚度为1521密耳的浓水隔网。0015通过以下方法制备本申请的螺旋卷式膜元件，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D02MN2123确定，膜片长度SN由SN2ND0KNN1K/2确定，其中K为厚度系数K2M2123。0016在某些制备螺旋卷式膜元件的实施方案中，膜元件卷制时每页折叠后膜片放置的间隔距离L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LD01/M确定，

9、以保证1M页折叠后膜片在集水管上均匀分布。0017在某些制备螺旋卷式膜元件的实施方案中，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L，根据公式L2N2M21M2M13M1L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。0018在某些实施方案中，螺旋卷式膜元件包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片，其中所述膜元件的长度为SN，由公式SN2ND0KNN1K

10、/2确定，其中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D02MN2123确定；K为厚度系数，根据公式K2M2123确定。0019在某些实施方案中，螺旋卷式膜元件包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片以及厚度为1521密耳的浓水隔网，其中所述膜元件的长度为SN，由公式SN2ND0KNN1K/2确定，其中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

11、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D02MN2123确定；K为厚度系数，根据公式K2M2123确定。0020另一方面，本申请涉及螺旋卷式膜元件，其包含至少三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片，所述螺旋卷式膜元件通过如下方法制备00211计算将三页可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片的长度；以及00222折叠所述膜片，使得所述膜元件最内缘起始部位三页膜片平分中心管外圆周，并且所述膜元件收卷后最外缘结束部位三页膜片尾端分别重合后呈120度平分外圆周。0023在某些实施方案中，螺旋卷式膜元件包含至少

12、三页直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片以及1521密耳的浓水隔网，所述螺旋卷式膜元件通过如下方法制备00241计算可以卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的长度；以及00252折叠所述膜片，使得所述膜元件最内缘起始部位三页膜片平分中心管外圆周，并且所述膜元件收卷后最外缘结束部位三页膜片尾端分别重合后呈120度平分外圆周。说明书CN101966429A3/4页50026因直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP的膜元件产水量较大，若采用1页或2页工艺，在保证同等的有效膜面积下，所使用的膜片下料尺寸过长，在卷制收卷过程中容易产生收偏、卷皱等现象，

13、使生产合格率降低。0027此外，在膜元件运行时，产水沿着膜袋向集水管收集流动的过程中，压力是逐渐下降的，会导致近集水管处流速慢，从而导致产水不均一，使近集水管处膜片易污堵，相反如采用本申请的3页膜片则使流道变短，则可使此现象减缓，使膜元件寿命相对延长如附图1所示。0028采用本申请的3页膜片进行卷制，经过优化膜片及隔网尺寸后，使卷制后膜元件每页膜片及隔网均匀分布在膜元件外圆周每页膜片尾部夹角为120，使膜元件圆度较好，外观尺寸更精确如附图2所示。0029下文中，本发明将参照附图通过如下实施例进行详细解释以便更好地理解本发明的各个方面及其有点。然而，应当理解，以下的实施例是非限制性的而且仅用于说

14、明本发明的某些实施方案。0030实施例0031卷制方法0032首先将直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP的专用集水管装配至自动卷膜机顶尖上，先卷绕涂好边胶的产水流道布的引导页产水流道布的页数与膜片页数相同，引导页长度根据集水管的外径设计，使流道布固定在集水管上，将第一页含有浓水隔网折叠好的膜片放入第一层产水流道布和第二层产水流道布之间，在膜片上涂边胶；再将第二页含有浓水隔网折叠好的膜片放入第二层产水流道布与第三页产水流道布之间，涂边胶；最后将第三页含有浓水隔网折叠好的膜片放到第三页产水流道布上，涂边胶；按照自动卷膜机的直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP的程序收卷设定进行收

15、卷，收卷后自动缠外观胶带，即形成有3个封闭纯水收集袋的直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP的膜元件；在压力作用下，产水进入到纯水袋中收集与集水管流出。0033按照以上具体实施方式以三页膜片卷制直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP的膜元件，与现有技术中1页及2页膜片卷制直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP的膜元件做通量、有效膜面积对比如下；以及使用此发明中所涉及到1521密耳厚的浓网的上下极限厚度浓网按本发明卷制成的膜元件，对15密耳厚及21密耳厚浓网卷制成的膜元件做抗污染性对比如下0034本申请的螺旋卷式膜元件与现有技术中螺旋卷式膜元件的通量及有效膜面积对比如下表

16、所示。0035表10036膜元件平均通量有效膜面积现有技术913GPD57FT2本申请1008GPD63FT2说明书CN101966429A4/4页6通量/膜面积增加百分比1041050037浓水隔网抗污染实验0038考虑到浓水隔网厚度不同膜元件的抗污染性能的不同，特别对使用较薄浓网卷制的膜元件长期使用运行时抗污染性能的考虑，采用上述两种厚度极限15密耳和21密耳的浓水隔网进行卷制包含三页可卷制成直径20英寸、长度12英寸、产水量100GDP膜元件的膜片进行运行时间较长的无机抗污染对比实验。0039实验条件0040污染实验条件试验污染物为500PPMCACL2与250PPMNAHCO3混合溶液

17、，由于高浓度盐水渗透压较大，因此污染运行时选用70PSI操作压力，调节回收率为15；性能测试条件测试液为250PPMNACL溶液，操作压力为60PSI，回收率15。清洗液采用02盐酸，温度均控制在30左右。污染运行20H、40H、60H分别记录性能值脱盐及通量，后进行清洗2H记录性能值脱盐与通量，看膜元件性能恢复情况；最后再对膜元件进行污染20H后记录性能值脱盐及通量，对膜元件整体抗污染、清洗恢复再污染进行对比评定。0041实验结果0042由附图3可以看出，B组21密耳厚浓网膜元件初始数据较A组15密耳厚浓网通量略高，脱盐略低，整体性能上基本一致；通过后续污染清洗及再次污染实验数据可以看出，两种组件的清洗恢复性能较好，满足使用性能，且两种组件的耐污染性能差别不大，在工艺选择上可根据具体情况选择使用。0043此外，通过对成本进行核算，制备本申请螺旋卷式膜元件的成本较现有技术中的1页或2工艺卷制成本降低8左右，产品合格率提高约10。0044根据前文所述应当理解，尽管为了解释的目的已经在此描述了本发明的具体实施方案，但仍然可以进行各种改变而不违背本发明的精神和范围。因此，本发明仅受所附权利要求书的限制。说明书CN101966429A1/2页7图1图2说明书附图CN101966429A2/2页8图3说明书附图