[發明專利]一種適用于通用平板膜元件的復合場膜分離實驗裝置

有效

• 申請號: 201410150134.1
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103920397A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 張榮標;徐佩鋒;楊寧
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01D65/10
• 分類號: B01D65/10;B01D69/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及膜分離技術領域，具體涉及一種適用于通用平板膜元件的復合場膜分離實驗裝置。

背景技術

膜分離技術是指利用膜的選擇性分離特性，以壓力差、濃度差、電化學勢等為推動力，實現料液不同組分的分離、純化、濃縮的技術。膜分離技術廣泛應用于石油、化工、環保、能源、醫藥、食品和水處理等領域。然而，由于膜分離過程中存在的濃差極化、膜污染和膜劣化現象，使得目前工業化應用的膜分離系統普遍存在著分離效果差、生產成本高、生產速度和效率難于有效提高的問題，制約了膜分離技術進一步的大規模應用。濃差極化、膜污染和膜劣化的發生機制十分復雜，由于缺乏有關弱化濃差極化、膜污染和膜劣化效應的有效實驗手段，現階段對高效膜過濾的方法研究還處在經驗階段，并未建立成熟的理論體系。因此，對在外場條件下進行膜分離過程的膜分離實驗設備，研究濃差極化、膜污染和膜劣化的形成機理以及處理方法具有重要的意義。

近年來，膜生物反應器（MBR）被廣泛應用于城市污水和工業廢水處理，膜組件是MBR的核心部分，目前工程化應用中膜組件的形式主要有平板構型和管式構型。平板型膜組件通常是安裝有若干平板膜元件的箱子，配有曝氣裝置和進出水管，膜元件之間是相互并聯的。市場上通用的浸沒式雙面平板膜元件一般由膜支撐框、濾膜片、導流布及導流板等組成，在導流板的頂端設有一個抽吸口，膜池中的活性污泥被阻隔在膜元件的外部，過濾后的水通過膜元件抽吸口在負壓作用下被抽出。目前各廠商生產的平板膜元件的型號一般有四種，其對應的有效膜面積分別為1.5m²、0.8m²、0.25m²和0.1m²，相應的外形尺寸（寬度×長度×厚度（mm））一般為490×1750×7、490×1000×7、340×470×7和220×320×6。不同廠商生產的膜元件在有效膜面積相等的情況下，在外形尺寸上會有差異，如有效膜面積為0.1m²的膜元件，其外形尺寸寬度為210±30mm、長度為310±30mm、厚度為6±2mm。

中國專利申請號200620155007.1公開了一種超聲場和高壓交流脈沖電場復合強化的超濾膜分離組件，用于實驗室的超濾試驗，并利用超聲場和高壓交流脈沖電場改善濃差極化，防止膜污染，該組件設置了上下基板，上下基板間的凹槽形成空腔，上下導電板分別壓于空腔內，通過壓條將超濾膜片壓緊在下基板的凹槽內，將上下導電板分成兩個相互隔開的空間。上空間為原料液，有進液口和出液口，下空間為過濾液，有出液口。上導電板位于原料液空間內，下導電板位于過濾液空間內。在其中一個基板上加工8個超聲波安裝孔，超聲波振子安裝在兩個基板之間的空間內，緊貼電極板。該裝置使用超濾膜片進行超濾實驗，需要專門裁切膜片，上下空間大小固定，不能調節，不能使用通用的平板膜元件。導電板、超聲波振子等的安裝位置固定，不能調節。超濾膜使用壓條壓緊在上下基板之間，安裝位置和大小固定，拆卸更換時需要拆開整個裝置。以上，導致該組件通用性不強，使用不便。

發明內容

本發明的目的是針對現有膜分離技術存在的問題，公開一種適用于通用平板膜元件的復合場膜分離實驗裝置，直接使用商用的膜元件，雙面過濾，能夠利用不同廠商生產的、各種材料和類型的單個膜元件開展分離試驗，通過設置不同的實驗環境，測試膜分離過程的性能和效率，對各種膜材料的可靠性進行測試，分析濃差極化、膜污染和膜劣化產生的原因機理，并提供位置可調的超聲場和交變電場的復合場，研究在復合場條件下對濃差極化和膜污染的抑制作用以及對膜材料的影響，為諸多膜分離應用實驗提供了一種新型的結構。