專利名稱：一種陶瓷膜過濾元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種陶瓷膜過濾元件的結構，這種結構具有滲透液體通過該元件的路程短的特點。
背景技術：
微濾、超濾的膜分離過程用以分離含溶解的溶質或懸浮微粒的液體，其中溶劑和溶質小分子透過膜，溶質大分子和懸浮顆粒被膜截留。
膜過濾裝置的核心部分是過濾膜，與有機膜相比，陶瓷膜具有化學穩定性好，機械強度大，抗微生物能力強，耐高溫，孔徑分布窄，分離效率高等優點。
工業上一般應用的陶瓷膜元件以多通道形式的為主，因為多通道形式的過濾元件膜面積比較大，過濾效率高，為了進一步增大膜面積，蜂窩陶瓷結構可被應用于陶瓷過濾元件。陶瓷膜元件的不足之處在于多通道結構的液體滲透阻力比較大。
美國專利US5009781和US5108601中的陶瓷支撐體的結構是蜂窩狀的，它的通道非常多，為了減小滲透阻力，它必須開很多的槽導流，把滲透液匯集到引流槽，還要通過在外側開孔或開槽引流，或者在支撐體的中心處開孔接一根引流管引流，因此，其加工工藝復雜。
發明內容
本發明所要解決的問題是克服陶瓷膜過濾阻力較大的缺點，提出了一種有兩個滲透側的過濾元件的結構，這種結構與原多通道陶瓷膜元件相比，具有較短的液體通過元件的路程以及較小的液體滲透阻力。
本發明的技術方案是膜過濾的關鍵在于膜，被過濾液體在壓力的作用下透過膜，液體透過膜的阻力越小能耗越小、效率越高，液體通過支撐體的路程越短阻力越小。在膜的阻力一定的條件下，過濾元件支撐體的結構會對液體通過支撐體的路程產生影響，現在工程中所使用的陶瓷膜大多數都是多通道形式的，采用的是錯流過濾的方式。液體從膜管的一端進入，截留液從膜管的另一端流出，滲透液透過膜和支撐體滲透到滲透側即膜管外側出水，由于多通道的結構特點，處于膜管中心位置的液體要經過膜和很厚的一段支撐體才能到達滲透側，這就增加了液體到達滲透側的路程，從而增大了液體通過支撐體的阻力。
本發明針對這一問題，提出了增加一個滲透側，減少液體滲透路程的支撐體結構。具體的技術方案為一種陶瓷膜過濾元件，其特征在于陶瓷膜管3的中心孔道2d不涂膜，用作過濾滲透側，該滲透側孔道在陶瓷膜元件的擠出成型時直接制備得到，在中心孔道2d處有一引流管1把滲透液體引出，并用粘結劑密封中心孔道2d與引流管1之間的間隙，防止滲透液體與原料液混合。
其中所述的陶瓷膜管3的結構為多通道陶瓷膜管或蜂窩陶瓷膜管；所述的引流管1為致密陶瓷、工程塑料或不銹鋼材料。
其中所述的引流管1可以在膜元件的一端接上，另一端用塞子堵住并密封，或者兩側都接引流管。
該過濾元件的結構如圖1所示。
多通道膜管中的液體滲透路線如圖2所示，可以把多通道膜管的通道分成4層，分別由序號a、b、c、d表示，a層中的滲透液經過最短的路程到達滲透側，然后依次是b、c、d層，其中膜管中心的通道中的滲透液體要到達滲透側要經過最長的路程，這樣滲透阻力會很大，幾乎起不到過濾效果，通量不大。
如圖3所示，如果不用中心孔道來過濾，而是作為滲透側引流，那么c層孔的效率就會大大提高，雖然本發明放棄了中心孔道的過濾面積，但是大大提高了c層孔的利用率，所以總的來說減小了滲透阻力，提高了通量。
該結構也可應用于蜂窩陶瓷膜管，與多通道膜管類似，蜂窩陶瓷結構的膜管中的液體滲透路線如圖4所示，本發明的結構中液體滲透路線如圖5所示。
把中心孔道作為一個滲透側需要在中心孔道處加一個引流管，該引流管可以使用致密陶瓷管、工程塑料、不銹鋼管等材料，采用環氧樹脂、聚氨酯等有機密封材料密封引流管與通道之間的間隙可以達到完全密封的效果。
該膜元件可以應用于錯流過濾裝置的微濾、超濾元件。支撐體和膜的材料為純的氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦或上述材料的混合物以及堇青石、莫來石等等。
本發明主要應用于水處理領域，應用于反滲透過程的預處理過程也可以用于其它各種液體過濾。
有益效果1、縮短了液體從進料側到達滲透側的路程。多通道結構只有一個滲透側，就是膜管外側，多通道結構中，中心通道中的液體到達滲透側的路程最長，阻力最大。本發明從膜管的中心通道引出滲透液，這樣膜管就多了一個滲透側，液體在到達滲透側的路徑中又多了一個選擇，根據能量最低原理，液體總是會選擇最短的路程到達滲透側，在本發明的結構中，變成了外滲透側和內滲透側中間的通道中的液體要經過的路程最長，這個路程與原多通道的相比縮短了許多。
2、與美國專利相比，本發明的結構在多通道支撐體在擠出成型時已經有中心孔，只要外接一個引流管即可，而且完全密封也容易實現。對于蜂窩陶瓷結構來說也是一樣，由于本發明所用的蜂窩結構孔的排布是中心發散形的，所以中間的孔在擠壓成型時已擠出，不必另外開孔，由于通道的數目少也不必開槽。這樣就為加工成型降低了難度，而可以通過增大膜組件來實現要求的膜面積。
3、簡便了制造工藝，降低了生產成本。
圖1為支撐體的結構圖；圖中1-引流管，2-膜孔，3-膜元件。
圖2為多通道膜管中的液體滲透路線圖；圖中2a、2b、2c、2d為各層膜孔。
圖3為本發明的多通道膜管中的液體滲透路線圖。
圖4為蜂窩陶瓷膜管中的液體滲透路線圖；圖中2e、2f、2g、2h、2i為各層膜孔。
圖5為蜂窩陶瓷膜管中的液體滲透路線圖。
具體實施例方式
實施例1多通道膜管的外形如圖1所示。膜管采用擠出成型，其長度為1m，直徑為41mm，內有37個通道，通道的直徑為4mm，通道之間的壁厚為2mm，膜管的中心孔道一端接引流管，用環氧樹脂膠密封，另一端密封。采用浸漿涂膜制備一層氧化鋁膜，膜的平均孔徑為0.2μm，支撐體和膜的孔隙率為35％，在0.1MPa的壓力下操作，純水通量為1000L/m2h。
實施例2多通道膜管的外形如圖1所示。膜管采用擠出成型，其長度為1m，直徑為41mm，內有37個通道，通道的直徑為4mm，通道之間的壁厚為2mm，膜管的中心孔道一端接引流管，用環氧樹脂膠密封，另一端密封。采用浸漿涂膜制備一層氧化鋁膜，膜的平均孔徑為0.5μm，支撐體和膜的孔隙率為35％，在0.1MPa的壓力下操作，純水通量為2000L/m2h。
實施例3蜂窩狀陶瓷膜管的外形如圖5所示。膜管采用擠出成型，其長度為1m，直徑為41mm，內有59個通道，通道的邊長為2.5mm，通道之間的壁厚為1.2mm，膜管的中心孔道兩端各接一個引流管，用聚氨酯膠密封。采用浸漿涂膜制備一層氧化鋯膜，膜的平均孔徑為0.2μm，支撐體和膜的孔隙率為35％，在0.1MPa的壓力下操作，純水通量為800L/m2h。
權利要求
1.一種陶瓷膜過濾元件，其特征在于陶瓷膜管(3)的中心孔道(2d)不涂膜，用作過濾滲透側，在中心孔道(2d)處有一引流管(1)把滲透液體引出，并用粘結劑密封中心孔道(2d)與引流管(1)之間的間隙，防止滲透液體與原料液混合。
2.根據權利要求1所述的過濾元件，其特征在于所述的陶瓷膜管(3)的結構為多通道陶瓷膜管或蜂窩陶瓷膜管。
3.根據權利要求1所述的過濾元件，其特征在于所述的引流管(1)為致密陶瓷、工程塑料或不銹鋼材料。
4.根據權利要求1所述的過濾元件，其特征在于所述的引流管(1)可以在膜元件的一端接上，另一用端塞子堵住并密封，或者兩端都接引流管。
全文摘要
本發明涉及一種陶瓷膜過濾元件的結構，其特征在于陶瓷膜管的中心孔不涂膜，用作過濾滲透側，在中心孔處有一引流管把滲透液體引出，并用環氧樹脂密封中心孔與引流管之間的間隙，防止滲透液體與原料液混合。這種結構具有滲透液體通過該元件的路程短的特點，而且簡便了制造工藝，降低了生產成本。
文檔編號B01D71/00GK1806900SQ200510123058
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月14日 優先權日2005年12月14日
發明者徐南平, 范益群, 漆虹 申請人:南京九思高科技有限公司