專(zhuān)利名稱(chēng)：中空纖維膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及膜分離技術(shù)設(shè)備，尤其涉及一種能夠廣泛應(yīng)用于膜應(yīng)用 工程中的中空纖維膜組件。
背景技術(shù)：
膜分離技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于溶液或者氣體物質(zhì)分離、濃縮或提純的分 離技術(shù)。膜壁密布微孔，原液在一定壓力下通過(guò)膜的一側(cè)，溶劑及小分子溶 質(zhì)通過(guò)膜壁為濾出液，而較大分子溶質(zhì)被膜截留，從而達(dá)到物質(zhì)分離及濃縮 的目的。膜分離過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)濾過(guò)程，大分子溶質(zhì)被膜壁阻隔，隨濃縮液流 出，膜不易被堵塞，可以連續(xù)長(zhǎng)期使用。膜分離過(guò)濾過(guò)程可以在常溫、常壓 下運(yùn)行，無(wú)相態(tài)變化，因此具有高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。
為了使多種規(guī)格的中空纖維膜能夠廣泛應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥、化工、 紡織、電子、生物工程、電泳涂裝以及環(huán)保等行業(yè)的膜應(yīng)用工程中，特別是 用于液體或氣體的分離、凈化、除菌、過(guò)濾、精制以及濃縮中，而且方便使 用，近年來(lái)，從事膜分離技術(shù)的行業(yè)開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)出膜組件，根據(jù)不同用戶(hù) 需要，設(shè)計(jì)出不同型號(hào)、尺寸、接口方式、膜材料以及膜面積等的模組件， 以便選擇性地安裝在相應(yīng)的膜應(yīng)用工程設(shè)備中使用。在單位體積膜組件中， 中空纖維膜的有效膜面積越大，過(guò)濾、分離、凈化的效率越高。
有鑒于此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人設(shè)計(jì)出一種中空纖維膜組件，以適應(yīng)膜應(yīng) 用技術(shù)的飛速發(fā)展需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種 中空纖維膜組件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效膜面積大，過(guò)濾凈化分離效率高，且具 有容易清洗，方便操作，價(jià)格低廉，在使用過(guò)程中不產(chǎn)生二次污染，應(yīng)用范 圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型中空纖維膜組件，其特征在于，主要包括中空管體，管體上
設(shè)有透過(guò)液出口管段、進(jìn)口管段及回流管段，管體兩端設(shè)有管口端蓋，管體 內(nèi)填充有中空纖維膜。
前述的中空纖維膜組件，其中進(jìn)口管段及回流管段分別一體成型在管體 兩端的管口端蓋上，該進(jìn)口管段及回流管段上分別設(shè)有供與管道連接的活動(dòng) 接口。
前述的中空纖維膜組件，其中透過(guò)液出口管段為1個(gè)， 一體成型在管體 側(cè)壁的上端部或下端部，該出口管段上設(shè)有供與管道連接的活動(dòng)接口。
前述的中空纖維膜組件，其中透過(guò)液出口管段為2個(gè)，分別一體成型在 管體同側(cè)側(cè)壁的上下兩端或者相對(duì)應(yīng)兩側(cè)側(cè)壁的上下兩端，該出口管段上分 別設(shè)有供與管道連接的活動(dòng)接口 。
前述的中空纖維膜組件，其中管體內(nèi)填充的中空纖維膜通過(guò)澆鑄的樹(shù)脂 層固定在管體兩端口，再由兩個(gè)管口端蓋分別蓋合管體兩端口。
前述的中空纖維膜組件，其中管體內(nèi)填充的中空纖維膜的面積與管體內(nèi) 徑成正比，填充面積為3至60M2。
本實(shí)用新型中空纖維膜組件的有益效果，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效膜面積大， 過(guò)濾凈化分離效率高，且容易清洗，方便操作，價(jià)格較廉，在使用過(guò)程中不 產(chǎn)生二次污染，廣泛應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥、化工、紡織、電子、生物工 程、電泳涂裝以及環(huán)保等行業(yè)的膜應(yīng)用工程中，對(duì)改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn) 成本、提高生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)等發(fā)揮重要作用。


圖1為本實(shí)用新型中空纖維膜組件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型中空纖維膜組件使用狀態(tài)示意圖。
圖中主要標(biāo)號(hào)說(shuō)明1活動(dòng)接口、 2樹(shù)脂層、3中空纖維膜、4膜組件管 體、5管口端蓋、6透過(guò)液出口管段、7進(jìn)口管段、8回流管段、A中空纖維膜 組件、B變頻循環(huán)泵、C閥門(mén)、D閥門(mén)、E閥門(mén)、F閥門(mén)、G濾過(guò)液排放口、 H 發(fā)酵液循環(huán)罐、J反洗泵、K反洗罐、L為發(fā)酵液循環(huán)罐排污口、 M為廢液排 污口、 N為反洗罐排污口。
具體實(shí)施方式
參閱圖1所示，本實(shí)用新型中空纖維膜組件，其主要包括中空管體4，管 體4上設(shè)有透過(guò)液出口管段6、進(jìn)口管段7和回流管段8，管體4兩端設(shè)有管 口端蓋5，管體4內(nèi)填充有中空纖維膜3。
參閱圖1所示，本實(shí)用新型中空纖維膜組件，其中進(jìn)口管段7及回流管 段8分別一體成型在管體4兩端的管口端蓋5上，該進(jìn)口管段7及回流管段8 上分別設(shè)有供與管道連接的活動(dòng)接口 1。
本實(shí)用新型中空纖維膜組件，其中，透過(guò)液出口管段6可以為1個(gè)，一 體成型在管體側(cè)壁的上端部或下端部，該出口管段6上設(shè)有供與管道連接的 活動(dòng)接口 1;該出口管段6可以為2個(gè)，分別一體成型在管體4同側(cè)側(cè)壁的上 下兩端或者相對(duì)應(yīng)兩側(cè)側(cè)壁的上下兩端，該出口管段6上分別設(shè)有供與管道 連接的活動(dòng)接口 1,如圖l所示。
參閱圖1所示，本實(shí)用新型中空纖維膜組件，其中，管體4內(nèi)填充的中 空纖維膜3通過(guò)澆鑄的樹(shù)脂層2固定在管體4兩端口，再由兩個(gè)管口端蓋5 分別蓋合管體4兩端口。管體4內(nèi)填充的中空纖維膜3的面積與管體4內(nèi)徑 成正比，填充面積為3至60M2。
參閱圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施及工作過(guò)程和原理，將本實(shí)用新型中空 纖維膜組件A與設(shè)備管路連接，以需要過(guò)濾的發(fā)酵液為例，利用變頻循環(huán)泵B, 將發(fā)酵液循環(huán)罐H中的待過(guò)濾發(fā)酵液通過(guò)管路送到中空纖維膜組件A的管體 內(nèi)，并由C、 D、 E、 F號(hào)閥門(mén)控制，使發(fā)酵液經(jīng)過(guò)中空纖維膜后得到過(guò)濾，由 濾過(guò)液排放口G排出使用；每次過(guò)濾結(jié)束后，利用反洗泵J將反洗罐K中的水打 入中空纖維膜組件A的管體內(nèi)，對(duì)中空纖維膜進(jìn)行反清洗，即可迅速恢復(fù)該中 空纖維膜組件的濾過(guò)通量，圖中L為發(fā)酵液循環(huán)罐排污口， M為廢液排污口， N 為反洗液排污口。原液在一定壓力下通過(guò)膜的一側(cè)，溶劑及小分子溶質(zhì)通過(guò) 膜壁為濾出液，而較大分子溶質(zhì)被膜截留，從而達(dá)到物質(zhì)分離及濃縮的目的。 膜分離過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)濾過(guò)程，大分子溶質(zhì)被膜壁阻隔，隨濃縮液流出，膜不 易被堵塞，可以連續(xù)長(zhǎng)期使用。膜分離過(guò)濾過(guò)程可以在常溫、常壓下運(yùn)行， 無(wú)相態(tài)變化，因此具有高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。
使用本實(shí)用新型中空纖維膜組件可以對(duì)各種液體物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾、濃縮或 提純等凈化和分離處理，該中空纖維膜組件整體可以是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，也可以是 非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，而且其管體4的進(jìn)口管段7和回流管段8可以互換使用，以雙向流 工藝為例，如打開(kāi)C、 D號(hào)閥門(mén)，關(guān)閉E、 F號(hào)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)料液下進(jìn)上回流； 打開(kāi)E、 F號(hào)閥門(mén)，關(guān)閉C、 D號(hào)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)料液上進(jìn)下回流。采用這種雙向進(jìn) 料的膜過(guò)濾方式，過(guò)濾的效果遠(yuǎn)高于通常的膜工藝下進(jìn)上出運(yùn)行方式。這是 因?yàn)楫?dāng)發(fā)酵液流向處于下進(jìn)上出方式時(shí)，膜組件中下半段中空纖維膜處于過(guò)
濾工作狀態(tài)，上半段中空纖維膜由于近于無(wú)壓差而處于等壓清洗狀態(tài)；換向 后，剛清洗完的上半段中空纖維膜進(jìn)入了工作狀態(tài)，剛工作完的下半段中空 纖維膜則進(jìn)入了等壓清洗狀態(tài)。由此循環(huán)交替，同一支中空纖維膜組件始終 同時(shí)處于高效的工作與清洗狀態(tài)，從而保持膜的高分離功效。該工藝尤其適 用于發(fā)酵液等較粘稠液體的過(guò)濾與精制，改變了以往中空纖維膜不能用于濃 粘液體的過(guò)濾分離的情況，拓展了中空纖維膜的應(yīng)用領(lǐng)域。與板式膜和管式 膜相比，中空纖維膜組件具有設(shè)備占地少、造價(jià)低、濃縮液回收率高等優(yōu)點(diǎn)， 尤其適用于大型發(fā)酵液處理。
選用ABS材料注塑或粘結(jié)成型一內(nèi)徑為90mm，長(zhǎng)度為1106mm圓形管體 該管體的一側(cè)壁面的上下兩端分別一體成型有透過(guò)液出口管段；該管體內(nèi)填 充聚砜膜材料，材料面積為3.5M2，然后利用澆鑄的環(huán)氧樹(shù)脂層，將該聚砜膜 材料固定在管體兩端口處；再將一體成型有進(jìn)口管段和回流管段的管口端蓋 分別蓋合在管體兩端口，即完成本實(shí)用新型中空纖維膜組件的制備。使用時(shí)， 將該中空纖維膜組件的進(jìn)口管段和回流管段通過(guò)活動(dòng)接口分別與膜過(guò)濾設(shè)備 上進(jìn)口管路和回流管路連接，出口管段通過(guò)活動(dòng)接口與設(shè)備上的透過(guò)液出口 管路連接，構(gòu)成一整套膜過(guò)濾系統(tǒng)。將該膜過(guò)濾系統(tǒng)用于微生物法生產(chǎn)丙烯 酰胺生產(chǎn)過(guò)程中，分離丙烯酰胺水合液中的菌體，達(dá)到澄清純化丙烯酰胺溶 液的目的。用120支該膜組件組裝的設(shè)備，每天過(guò)濾丙烯酰胺水合液180M3， 替代了離心分離工序。 實(shí)施例2:
選用聚砜材料注塑或粘結(jié)成型一內(nèi)徑為90mm，長(zhǎng)度為1106mm圓形管體， 該管體的一側(cè)壁面的上下兩端分別一體成型有透過(guò)液出口管段；該管體內(nèi)填 充聚偏氟乙烯膜材料，材料面積為3.5M2，然后利用澆鑄的聚氨脂層，將該聚 偏氟乙烯膜材料固定在管體兩端口處；再將一體成型有進(jìn)口管段和回流管段 的管口端蓋蓋合在管體兩端口，即完成本實(shí)用新型中空纖維膜組件的制備。 使用時(shí)，將該中空纖維膜組件的進(jìn)口管段和回流管段通過(guò)活動(dòng)接口分別與膜 過(guò)濾設(shè)備上進(jìn)口管路和回流管路連接，出口管段通過(guò)活動(dòng)接口與設(shè)備上的透 過(guò)液出口管路連接，構(gòu)成一整套膜過(guò)濾系統(tǒng)。將該膜過(guò)濾系統(tǒng)用于維生素B12 生產(chǎn)過(guò)程中，用240支該膜組件的設(shè)備，每天澄清發(fā)酵液120M3,發(fā)酵液濕菌 體含量為11. 4 11. 7%，濃縮液濕菌體含量為33%以上，膜對(duì)菌體可100%截留，
過(guò)濾液澄清，粘度抵，雜質(zhì)少，取代了離心機(jī)，降低了成本，提高了收率， 徹底改變了染菌后板框過(guò)濾機(jī)不能過(guò)濾而造成的經(jīng)濟(jì)損失。并表明，聚偏氟 乙烯中空纖維膜的通量大，性能重復(fù)性好，且容易清洗。使用結(jié)果表明1、 菌體細(xì)胞可以被聚偏氟乙烯中空纖維微孔膜100%截留，對(duì)濾過(guò)液鏡檢沒(méi)有發(fā)
現(xiàn)菌體。2、采用膜法，整體平均收率大于93%，遠(yuǎn)高于原板框過(guò)濾濃縮工藝。 3、采用膜法處理，設(shè)備運(yùn)行能耗低于原板框過(guò)濾濃縮工藝。4、膜裝置運(yùn)行 穩(wěn)定，每次過(guò)濾濃縮結(jié)束后，用自來(lái)水反洗即可迅速恢復(fù)膜裝置的濾過(guò)通量， 說(shuō)明聚偏氟乙烯中空纖維微孔膜抗污染性能很好。5、膜裝置運(yùn)行工藝通過(guò)調(diào) 整為循環(huán)換向雙向流工藝，大大提高了中空纖維膜的濃縮分離功效。 實(shí)施例3:
選用聚氯乙烯材料注塑或粘結(jié)成型一內(nèi)徑為90mm,長(zhǎng)度為1106mm圓形管 體，該管體的一側(cè)壁面的上下兩端分別一體成型有透過(guò)液出口管段；該管體 內(nèi)填充聚偏氟乙烯膜材料，材料面積為4 M2，然后利用澆鑄的聚氨脂層，將 該聚偏氟乙烯膜材料固定在管體兩端口處；再將一體成型有進(jìn)口管段和回流 管段的管口端蓋蓋合在管體兩端口，即完成本實(shí)用新型中空纖維膜組件的制 備。使用時(shí)，將該中空纖維膜組件的進(jìn)口管段和回流管段通過(guò)活動(dòng)接口分別 與膜過(guò)濾設(shè)備上進(jìn)口管路和回流管路連接，出口管段通過(guò)活動(dòng)接口與設(shè)備上 的透過(guò)液出口管路連接，構(gòu)成一整套膜過(guò)濾系統(tǒng)。該膜過(guò)濾系統(tǒng)用于植物(長(zhǎng) 春花)中提取生物堿生產(chǎn)過(guò)程中，長(zhǎng)春花是一種熱帶植物，植物體內(nèi)含有大 約萬(wàn)分之一的生物堿。該生物堿是治療疾病的寶貴原料，'但提取出來(lái)生物堿 是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過(guò)程，其中浸泡液的澄清是很重要的一步。用40支該膜組 件組裝的設(shè)備，每批過(guò)濾長(zhǎng)春花提取原液40M3,去除了該原液中所有可見(jiàn)不 溶物，為后續(xù)工序的完成，提供了保障。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任 何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何 簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種中空纖維膜組件，其特征在于，主要包括中空管體，管體上設(shè)有透過(guò)液出口管段、進(jìn)口管段及回流管段，管體兩端設(shè)有管口端蓋，管體內(nèi)填充有中空纖維膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維膜組件，其特征在于，所述進(jìn)口管段 及回流管段分別一體成型在管體兩端的管口端蓋上，該進(jìn)口管段及回流管段 上分別設(shè)有供與管道連接的活動(dòng)接口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜組件，其特征在于，所述透過(guò)液出 口管段為1個(gè)， 一體成型在管體側(cè)壁的上端部或下端部，該出口管段上設(shè)有 供與管道連接的活動(dòng)接口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維膜組件，其特征在于，所述透過(guò)液出 口管段為2個(gè)，分別一體成型在管體同側(cè)側(cè)壁的上下兩端或者相對(duì)應(yīng)兩側(cè)側(cè) 壁的上下兩端，該出口管段上分別設(shè)有供與管道連接的活動(dòng)接口。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維膜組件，其特征在于，所述管體內(nèi)填 充的中空纖維膜通過(guò)澆鑄的樹(shù)脂層固定在管體兩端口，再由兩個(gè)管口端蓋分 別蓋合管體兩端口。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維膜組件，其特征在于，所述管體內(nèi)填 充的中空纖維膜的面積與管體內(nèi)徑成正比，填充面積為3至60M2。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種中空纖維膜組件，其主要包括中空管體，管體上設(shè)有透過(guò)液出口管段、進(jìn)口管段及回流管段，管體兩端設(shè)有管口端蓋，管體內(nèi)填充有中空纖維膜；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效膜面積大，過(guò)濾凈化分離效率高，且具有容易清洗，方便操作，價(jià)格低廉，在使用過(guò)程中不產(chǎn)生二次污染，應(yīng)用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D63/02GK201076810SQ200720129219
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者郭振友 申請(qǐng)人:天津膜天膜過(guò)濾工程有限公司