[發明專利]一種新型高通量過濾裝置及使用方法

在審

• 申請號: 201911301196.7
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110841482A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 田文學;楊紀民;田潤
• 申請（專利權）人: 河南綠典環保節能科技有限公司
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D63/06;B01D71/02
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 田磊

本發明公開了一種新型高通量過濾裝置及使用方法，包括膜元件，所述的膜元件包括柱體狀支撐體，支撐體的中心沿軸向設有柱狀內腔通道，內腔通道與支撐體外層之間構成支撐層，支撐層的內壁設有內膜層，外壁設有外膜層，支撐層內設有沿軸向設置的兩層或兩層以上以非對稱結構分布的原料液過濾通道；通過增加膜元件的內腔通道，從而增大了膜元件的滲透面積，降低了循環流量與透過膜的滲出量的比值，顯著提高陶瓷膜元件的滲透性能。同時，根據需要凈化的水質情況，通過內膜層和外膜層的過濾精度的調配，原料液過濾通道尺寸的合理配置，達到最佳的滲透性，提高滲透率。

技術領域

本發明涉及管狀陶瓷膜的研發技術領域，尤其涉及一種新型高通量過濾裝置及使用方法。

背景技術

陶瓷膜是采用陶瓷粉體燒結制造的具有篩分效能的分離介質。與較早產業化的高聚物分離膜相比，無機分離膜的特長是孔徑分布窄、分離性能好，耐高溫，化學性能穩定，不受有機溶劑、細菌侵蝕，可酸堿清洗，高機械強度、不變形，可高壓反沖，熱蒸汽再生、反洗等。 陶瓷膜分離元件一般是在大孔支撐體上制備一層或多層的非對稱孔徑結構，呈多孔結構的分離材料，已經廣泛產業化和市場化的是具有規律排布通道結構的管狀陶瓷膜元件，這種多通道設計，一方面可以保證膜元件具有足夠大的機械強度，另一方面保證單位體積元件具有較大的總過濾面積，從而可以提高過濾效能并降低制造成本，減小設備占地面積。

進一步，管狀陶瓷膜元件是由多孔支撐層、支撐層及微孔膜層，呈非對稱分布；其管壁密布微孔，在壓力驅動下，原料液在膜管多孔通道內流動，含小分子物質（或液體）沿與之垂直方向向外透過支撐層、膜層，含大分子物質（或固體顆粒）被支撐層、膜層截留，從而實現流體的分離、濃縮、純化和環保等目的。

然而，隨著膜分離技術應用領域的開拓，陶瓷膜過濾技術在使用過程中顯現出不足，在節能降耗上存在缺陷，需要予以改善。現有的管狀陶瓷膜元件在使用時，其中主要是陶瓷膜分離過程的泵類設施操作流體量大，實際應用中循環流量一般為透過膜的滲出量的幾十倍甚至上百倍，運行中消耗了大量能源。以當前廣泛商品化和應用的膜通道直徑為4mm的19通道陶瓷分離膜元件（外圓直徑為30mm，有效長度約100cm）為例，一個19膜芯的膜組件過濾面積大約為4.4 m²。在某種典型的污水處理過程中，膜面流速為5m/sec時，穩定通量大約為100 l/m²h，總滲出液流量為每小時440 L， 而液體循環流量大約為F＝3.142 x (0.2cm）² x19 x19x500cm/Secx3600Sec =81.7 m³。可見循環流量為流過膜的滲出量的185.6倍，這就消耗了大量能源。

由上述實例可以看出，導致錯流過濾的滲透通量率不高，有效產水過濾面積小，設備投資和運行成本較高等，不能有效的節約能耗、提高流體通量。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型高通量過濾裝置及使用方法，進一步提高流體透過膜的滲透量。

本發明采用的技術方案為：

一種新型高通量過濾裝置，包括膜元件，所述的膜元件包括柱體狀支撐體，支撐體的中心沿軸向設有柱狀內腔通道，內腔通道與支撐體外層之間構成支撐層，支撐層的內壁設有內膜層，外壁設有外膜層，支撐層內設有沿軸向設置的兩層或兩層以上以非對稱結構分布的原料液過濾通道。

還包括上導流盤和下導流盤，所述的上導流盤包括多層環形導流通道和中心導流筒，多層環形導流通道以中心導流筒為中心由內而外依次套設，所述的中心導流筒上端封閉，下端開放，每相鄰的兩層環形導流通道之間通過連通筒連接，最內層的環形導流通道與中心導流筒之間通過連通筒連接，每個環形導流通道的下端均勻分布連通有多個導流嘴，每個導流嘴與一個膜元件的內腔通道上端對接；所述的下導流盤和上導流盤結構相同且對稱。

所述的柱體狀支撐體采用圓柱體結構。