RU2304018C2 - Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа - Google Patents
Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2304018C2 RU2304018C2 RU2005109804/15A RU2005109804A RU2304018C2 RU 2304018 C2 RU2304018 C2 RU 2304018C2 RU 2005109804/15 A RU2005109804/15 A RU 2005109804/15A RU 2005109804 A RU2005109804 A RU 2005109804A RU 2304018 C2 RU2304018 C2 RU 2304018C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- folded
- central tube
- holes
- tubes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к мембранным фильтрующим элементам рулонного типа для процессов обратного осмоса, нано-, ультра- и микрофильтрации. Мембранный элемент (МЭ) включает центральную трубку с радиальными отверстиями и спирально намотанными вокруг нее мембранными пакетами, каждый из которых состоит из сложенной вдвое мембраны, турбулизаторной сетки и пористого материала. Вокруг центральной трубки равномерно, параллельно и на одинаковом расстоянии от центра размещен ряд периферийных трубок с закрепленными на них мембранными пакетами. Периферийная трубка размещена внутри сложенной вдвое мембраны. Мембранные пакеты загерметизированы методом сплошной заливки обоих торцов элемента, за исключением отверстий в трубках, термореактивной клеевой композицией или расплавом термопластичного материала. Ввод очищаемой жидкости в мембранный элемент производится через его наружную цилиндрическую поверхность по спиральным каналам к центру, а вывод концентрата и фильтрата определяется ориентацией активного слоя мембраны в пакете. Технический результат - повышение производительности МЭ, снижение трудоемкости его изготовления, а также использование МЭ для фильтрации в тупиковом режиме. 2 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области конструкции (устройства) мембранного фильтрующего элемента рулонного типа (далее МЭ).
МЭ состоит из мембранных пакетов, чередующихся с листами дренажного материала для отвода пермеата, намотанных на фильтратотводящую перфорированную трубку и загерметизированных определенным образом.
МЭ нашли широкое применение практически во всех областях промышленности в процессах обратного осмоса, нано-, ультра-, микрофильтрации. Наиболее широко МЭ используются для обессоливания природных и сточных вод промышленных предприятий, водоподготовки технологической воды для различных производств, для получения питьевой воды, в том числе для бытовых нужд.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны различные конструкции МЭ. МЭ отличаются друг от друга общей конструкцией, технологией изготовления, применяемыми конструкционными материалами, герметизацией (Патенты Японии №№54-151571, 54-149384, 54-149383, 53-124179; Патенты США №№3966616, 3417870, 4235723, 5538642; Авторские свидетельства №№1205359, 1213100, 1595553).
Наиболее близкая к заявляемой конструкция МЭ приведена в патенте США №3417870. Согласно этому патенту МЭ содержит центральную трубку с отверстиями для отвода фильтрата, на которую намотаны листы сложенной активным слоем вовнутрь мембраны, внутри каждого листа которой находится лист сетки-турбулизатора, создающего канал для очищаемого раствора, листы сложенной мембраны разделены пористым материалом - каналом для отвода очищенной жидкости - фильтрата. Герметизация этих каналов осуществляется путем нанесения клеевой композиции на пористый материал - дренаж по трем его сторонам перед намоткой.
После спиральной намотки образуется МЭ, представляющий собой цилиндр с осевой фильтратотводящей трубкой, внутри которого сформированы каналы исходной воды и фильтрата. Каналы для подачи воды открыты с двух сторон (торцев) МЭ. Исходная жидкость подается в один торец МЭ и выводится через другой торец. Фильтрат выводится через фильтратотводящую трубку.
Однако следует отметить наряду с безусловными достоинствами (прежде всего многопакетность, при которой длина каждого мембранного пакета, а следовательно, гидравлическое сопротивление каналов для отвода очищенной жидкости сведено к оптимальному минимуму) определенные недостатки вышеуказанной конструкции:
- невозможность использования МЭ для фильтрации в тупиковом режиме с регулярными восстановительными противоточными промывками и продувками сжатьм воздухом;
- при использовании высокопроизводительной мембраны дренажный канал не способен пропустить большой расход фильтрата.
Таким образом, недостатком МЭ по патенту США №3417870 является невозможность использования МЭ для фильтрации в тупиковом режиме с регулярными восстановительными противоточными промывками и продувками сжатым воздухом.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является создание конструкции с возможностью использования МЭ для фильтрации в тупиковом режиме с регулярными восстановительными противоточными промывками и продувками сжатым воздухом.
Согласно изобретению МЭ состоит из центральной трубки с радиальными отверстиями и спирально намотанными вокруг нее мембранными пакетами, каждый из которых состоит из сложенной вдвое мембраны, турбулизаторной сетки, пористого материала. Вокруг центральной трубки равномерно, параллельно ей и на одинаковом расстоянии от центра расположен, по крайней мере, один ряд периферийных трубок с радиальными отверстиями, на каждой из которой закреплен мембранный пакет, при этом периферийная трубка размещена внутри сложенной вдвое мембраны, а торцы элемента полностью загерметизированы за исключением отверстий в трубках. Количество периферийных трубок и число их рядов определяется требуемым количеством мембранных пакетов. Мембранные пакеты загерметизированы методом сплошной заливки обоих торцов элемента, за исключением отверстий в трубках, термореактивной клеевой композицией или расплавом термопластичного материала.
Ввод исходной фильтруемой среды в МЭ предусмотрен через его наружную цилиндрическую поверхность по спиральным каналам к центру, а вывод концентрата и фильтрата зависит от ориентации активного слоя мембраны в пакете, при этом в случае, когда мембрана сложена активным слоем внутрь пакета, предусмотрен вывод концентрата через отверстия периферийных трубок, а фильтрата - через отверстие в центральной трубке (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5), а в случае, когда мембрана сложена активным слоем наружу пакета, предусмотрен вывод концентрата через отверстие в центральной трубке, а фильтрата через отверстия периферийных трубок (фиг.6, фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10).
Согласно изобретению для улучшения отвода фильтрата пористый материал включает в себя не менее двух листов дренажного материала и/или одну или несколько сеток толщиной от 0,2 до 2 мм.
При необходимости увеличения единичной производительности элемента (за счет увеличения рабочей поверхности мембраны) предлагаемая конструкция позволяет размещать вокруг центральной трубки дополнительно второй, третий и т.д. ряд трубок и соответственно этому увеличивать число мембранных пакетов, при этом сохраняя практически оптимальную длину каждого мембранного пакета.
При размещении в корпусе аппарата на один из концов МЭ устанавливается манжета, которая направляет поток исходной фильтруемой среды в каналы МЭ.
Авторами изобретения установлено, что выполнение МЭ в соответствии с предлагаемыми конструкционными решениями позволяет использовать МЭ для фильтрации в тупиковом режиме с регулярными восстановительными противоточными промывками и продувками сжатым воздухом.
Для реализации изобретения могут быть использованы все типы мембран: обратноосмотические, нано-, ультра-, микрофильтрационные.
В качестве турбулизаторной сетки предпочтительно использовать безузелковые сетки толщиной от 0,3 до 2 мм. В качестве сетки в дренажном канале предпочтительно использовать безузелковые сетки толщиной от 0,2 до 2 мм.
Лучшим дренажным материалом является трикотажное основовязальное полотно из лавсановой нити, пропитанное раствором эпоксидной смолы с последующим ее отверждением.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 - приведен эскиз заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем вовнутрь пакета, концентрат выводится через отверстия периферийных трубок, а фильтрат - через отверстие в центральной трубке.
На фиг.2 - приведен поперечный разрез А-А заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем вовнутрь пакета.
На фиг.3 - приведен поперечный разрез С-С заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем вовнутрь пакета.
На фиг.4 - приведен поперечный разрез В-В заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем вовнутрь пакета.
На фиг.5 - приведен местный разрез Б заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем вовнутрь пакета.
На фиг.6 - приведен эскиз заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем наружу пакета, концентрат выводится через отверстие в центральной трубке, а фильтрат - через отверстия периферийных трубок.
На фиг.7 - приведен поперечный разрез D-D заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем наружу пакета.
На фиг.8 - приведен поперечный разрез F-F заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем наружу пакета.
На фиг.9 - приведен поперечный разрез Е-Е заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем наружу пакета.
На фиг.10 - приведен местный разрез Г заявляемого МЭ с мембраной, сложенной активным слоем наружу пакета.
1 - мембрана;
2 - дренажный материал;
3 - сетка в дренажном канале;
4 - турбулизаторная сетка;
5 - периферийная трубка;
6 - радиальные отверстия периферийной трубки;
7 - центральная трубка;
8 - радиальные отверстия центральной трубки;
9 - зона герметизации торцов МЭ;
10 - зона герметизации мембранных пакетов,
11 - корпус аппарата,
12 - манжета.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявляемый согласно настоящему изобретению МЭ используют в корпусе аппарата 11 (фиг.1). На одном конце МЭ устанавливается манжета 12, которая направляет поток исходной фильтруемой среды в каналы МЭ. МЭ имеет одну центральную 7 и несколько периферийных трубок 5 (фиг.1, фиг.2, фиг.3). Центральная трубка имеет радиальные отверстия 8 (фиг.4), периферийные трубки также имеют радиальные отверстия 6 (фиг.4, фиг.5). Периферийные трубки 5 размещены внутри сложенной вдвое мембраны 1 (фиг.4, фиг.5). Между мембранами находится турбулизаторная сетка 4 (фиг.4, фиг.5) и пористый материал, который образуется дренажным материалом 2 и/или сеткой 3 (фиг.4, фиг.5). Мембранные пакеты с наружной поверхности МЭ имеют зоны герметизации 10 (фиг.5), а с торцев МЭ загерметизированы 9 (фиг.1) методом сплошной заливки, за исключением отверстий в трубках, термореактивной клеевой композицией или расплавом термопластичного материала.
Исходная фильтруемая среда подается в МЭ через его наружную цилиндрическую поверхность (фиг.1, фиг.4, фиг.5). Вывод концентрата и фильтрата зависит от ориентации активного слоя мембраны в пакете.
Когда мембрана сложена активным слоем внутрь пакета (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5), фильтруемая среда движется по спиральному каналу, образованному турбулизаторной сеткой 4 (фиг.4, фиг.5), к периферийной трубке 6 и через ее радиальные отверстия 6 (фиг.5, фиг.4, фиг.1) выводится из МЭ в виде концентрата. Фильтрат, проникая через мембрану 1 (фиг.5, фиг.4), движется по спиральному каналу, образованному пористым материалом, к центральной трубке 7 (фиг.4) и через ее отверстия 8 (фиг.4) выводится из МЭ (фиг.1).
Когда мембрана сложена активным слоем наружу пакета (фиг.6, фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10), фильтруемая среда движется по спиральному каналу, образованному турбулизаторной сеткой 4 (фиг.9, фиг.10), к центральной трубке 7 и через ее радиальные отверстия 8 (фиг.9, фиг.6) выводится из МЭ в виде концентрата. Фильтрат, проникая через мембрану 1 (фиг.10, фиг.9), движется по спиральному каналу, образованному пористым материалом, к периферийной трубке 5 (фиг.9, фиг.10) и через ее отверстия 6 (фиг.9, фиг.10) выводится из МЭ (фиг.6).
Заявителем совместно с авторами изобретения были изготовлены и испытаны опытные образцы МЭ с внешним диаметром 100 мм и длиной 1016 мм.
Основные конструктивные особенности, исходные материалы и результаты испытаний опытных образцов МЭ приведены в таблице.
Контрольные испытания проводились:
- нанофильтрационных элементов на 0,2% растворе MgSO4,
- микрофильтрационных элементах на водопроводной воде (Клязьминский водозабор г.Владимира).
Анализ результатов испытаний экспериментальных образцов элементов позволяет сделать вывод о том, что конструкция МЭ согласно настоящему изобретению может быть использована как для мембранного разделения в проточном режиме, так и для фильтрации в тупиковом режиме с регулярными восстановительными противоточными промывками и продувками сжатым воздухом. Ресурсные испытания элемента (образец 5) в течение 100 часов в тупиковом режиме на водопроводной воде с циклическими восстановительными обратноточными промывками показали их, безусловно, положительное влияние на ресурс работы элемента. При этом клеевые швы испытывали многократные знакопеременные нагрузки (сжатие-растяжение) без нарушения герметичности МЭ. Основные параметры и результаты испытаний опытных образцов МЭ.
Claims (3)
1. Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа (МЭ), включающий центральную трубку с радиальными отверстиями и спирально намотанными вокруг нее мембранными пакетами, каждый из которых состоит из сложенной вдвое мембраны, турбулизаторной сетки и пористого материала, отличающийся тем, что вокруг центральной трубки равномерно, параллельно ей и на одинаковом расстоянии от центра расположен ряд периферийных трубок с радиальными отверстиями, на каждой из которых закреплен мембранный пакет, при этом периферийная трубка размещена внутри сложенной вдвое мембраны, а количество периферийных трубок и число их рядов определяется требуемым количеством мембранных пакетов, мембранные пакеты загерметизированы методом сплошной заливки обоих торцов элемента, за исключением отверстий в трубках, термореактивной клеевой композицией или расплавом термопластичного материала, ввод исходной фильтруемой среды в МЭ предусмотрен через его наружную цилиндрическую поверхность по спиральным каналам к центру, а вывод концентрата и фильтрата зависит от ориентации активного слоя мембраны в пакете, при этом в случае, когда мембрана сложена активным слоем внутрь пакета, предусмотрен вывод концентрата через отверстия периферийных трубок, а фильтрата - через отверстие в центральной трубке, а в случае, когда мембрана сложена активным слоем наружу пакета, предусмотрен вывод концентрата через отверстие в центральной трубке, а фильтрата - через отверстия периферийных трубок.
2. Мембранный элемент по п.1, отличающийся тем, что пористый материал включает в себя не менее двух листов дренажного материала.
3. Мембранный элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что пористый материал включает в себя не менее одной сетки толщиной от 0,2 до 2 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005109804/15A RU2304018C2 (ru) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005109804/15A RU2304018C2 (ru) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005109804A RU2005109804A (ru) | 2006-10-20 |
RU2304018C2 true RU2304018C2 (ru) | 2007-08-10 |
Family
ID=37437372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005109804/15A RU2304018C2 (ru) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2304018C2 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013154777A1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Dxv Water Technologies, Llc | Systems and methods of membrane separation |
CN106345300A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-25 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 螺旋卷式反渗透膜元件、其卷膜方法和反渗透*** |
WO2018036064A1 (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 螺旋卷式反渗透膜元件、滤芯和反渗透*** |
WO2018036062A1 (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 中心管组和螺旋卷式反渗透膜元件 |
US11077406B2 (en) | 2016-08-26 | 2021-08-03 | Foshan Shunde Midea Water Dispenser Mfg. Co., Ltd. | Central tube set, spiral wound reverse osmosis membrane component, and reverse osmosis water purifier |
-
2005
- 2005-04-06 RU RU2005109804/15A patent/RU2304018C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013154777A1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Dxv Water Technologies, Llc | Systems and methods of membrane separation |
CN106345300A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-25 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 螺旋卷式反渗透膜元件、其卷膜方法和反渗透*** |
WO2018036064A1 (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 螺旋卷式反渗透膜元件、滤芯和反渗透*** |
WO2018036062A1 (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 中心管组和螺旋卷式反渗透膜元件 |
WO2018036063A1 (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 | 螺旋卷式反渗透膜元件、其卷膜方法和反渗透*** |
US11077406B2 (en) | 2016-08-26 | 2021-08-03 | Foshan Shunde Midea Water Dispenser Mfg. Co., Ltd. | Central tube set, spiral wound reverse osmosis membrane component, and reverse osmosis water purifier |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005109804A (ru) | 2006-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2005270675B2 (en) | Integrated permeate channel membrane | |
JP7406599B2 (ja) | 小型スパイラル型フィルターエレメント、モジュール、およびシステム | |
JP4445862B2 (ja) | 中空糸膜モジュール、中空糸膜モジュールユニット及びこれを用いた膜濾過装置と、その運転方法 | |
CN102510771B (zh) | 过滤器元件和用于制造过滤器元件的方法 | |
RU2304018C2 (ru) | Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа | |
WO2013028324A1 (en) | Filtration assembly including multiple modules sharing common hollow fiber support | |
US11654397B2 (en) | Filter cassette article, and filter comprising same | |
JP2017047417A (ja) | 分離膜モジュール、分離膜エレメントおよびテレスコープ防止板 | |
US20190388839A1 (en) | Spiral wound membrane rolls and modules | |
EP2564919A1 (en) | Laboratory cross-flow membrane filtration module | |
RU48807U1 (ru) | Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа | |
JPH11114381A (ja) | スパイラル型膜エレメント | |
US20140175003A1 (en) | Filtration module including hollow fiber supports | |
RU2290256C1 (ru) | Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа | |
RU2302895C2 (ru) | Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа | |
RU49461U1 (ru) | Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа | |
RU2639907C2 (ru) | Способ и устройство для фильтрации и разделения текучих сред посредством мембран | |
RU2398619C2 (ru) | Мембранный ультра-микрофильтрационный рулонный элемент | |
JP2019025419A (ja) | 分離膜エレメント及びベッセル | |
JP5081217B2 (ja) | 分離膜ユニット及びこれを備えた分離膜エレメント | |
RU2392039C2 (ru) | Мембранный фильтрующий рулонный элемент | |
CN107684830B (zh) | 膜、膜元件及其制备方法 | |
KR20160122571A (ko) | 멤브레인 분리 장치용 텔레스코핑 방지 장치 | |
CA2832657A1 (en) | Method and apparatus for filtering and separating flow media by means of membranes | |
US20150129500A1 (en) | Method and apparatus for filtering and separating flow media by means of membranes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180407 |