專利名稱：附加電場的中空纖維膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除水中有機(jī)物或顆粒的裝置，具體是用于在水處理中去除水中
的有機(jī)物或顆粒的中空纖維膜組件和附加電場偶合的過濾裝置。
背景技術(shù)：
目前，用微濾、超濾或納濾膜進(jìn)行水中有機(jī)物或顆粒分離已經(jīng)被廣泛使用。但是，當(dāng)待過濾液或待分離液濃度高時，膜表面易形成濃差極化層，使膜分離阻力增加；當(dāng)待過濾液或待分離液含Zeta電位較高的易污染膜的成分時，膜污染加劇，膜使用壽命被縮短。為了克服這些缺點，2個板狀電極分別放置于平板膜的兩側(cè)，組成附加電場平板膜過濾裝置。但是這種附加電場膜過濾裝置中只能裝填一張平板膜，無法進(jìn)一步提高過濾面積實現(xiàn)大流量的過濾和分離。因此，這種附加電場的平板膜裝置無法應(yīng)用在較大規(guī)模的水處理或顆粒分離過程中。 中空纖維膜是纖維狀，具有自支撐能力的膜。中空纖維膜不需要支撐層，因此具有裝填密度高、比表面積大的優(yōu)點。其構(gòu)成的中空纖維膜組件被大量使用在水處理、制藥、釀造、餐飲、化工等領(lǐng)域，用于物質(zhì)的分離與提純。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的附加電場和中空纖維膜組件組成的過濾裝置。該裝置過濾分離效率高，膜過濾面積大，占用空間小，而且易于將多個裝置并聯(lián)獲得更高過濾速度。 為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案由上、下殼體開設(shè)進(jìn)水口、排氣閥和錯流出水口的組件外殼，置于組件外殼中心軸線上的惰性棒狀的陽極，陽極外設(shè)有空心圓柱狀的陰極，以及陽極與陰極之間設(shè)有的U形中空纖維膜絲組成； 組件外殼底端設(shè)有底板，底板中心開設(shè)將陽極固定并引出組件外殼的小孔，陽極與正極導(dǎo)線連接；陰極底部呈盤狀，盤狀外緣與負(fù)極導(dǎo)線連接，通過法蘭固緊螺栓將陰極的盤狀底部與組件外殼固定連接成為一體；陽極與陰極之間的空間設(shè)有中空纖維膜絲，中空纖維膜絲彎成U形，用環(huán)氧樹脂膠將U形中空纖維膜絲的出水端和膜絲固定板粘合，并且使U形中空纖維膜絲出水端暴露在環(huán)氧樹脂膠之外；組件外殼頂端的膜絲固定板上設(shè)有頂蓋，頂蓋中心開設(shè)出水口 ，通過法蘭固緊螺栓將頂蓋、膜絲固定板與組件外殼固定連接成為一體； 本發(fā)明的有益效果是附加電場的中空纖維膜組件可以實現(xiàn)水中有機(jī)物或顆粒大流量的過濾和分離，同時，通過電場的作用，可以提高過濾或分離的效率，減少由帶電荷有機(jī)物或顆粒造成的濃差極化與膜污染。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的I-I截面圖。
圖3是膜絲固定板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是底板15結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是陰極縱向剖示圖。
圖6是圖5的II-II截面圖。 附圖中，l-正極導(dǎo)線，2-負(fù)極導(dǎo)線，3-進(jìn)水口，4-陽極，5-排氣閥，6-環(huán)氧樹脂膠，7-過濾后出水口 ， 8-法蘭箍緊螺絲，9-膜絲固定板，10-密封墊圈，11-錯流出水口 ， 12-中空纖維膜絲，13-組件外殼，14-陰極，15-底板。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 先將市售的中空纖維膜絲12彎成"U"形，用環(huán)氧樹脂膠6將"U"形中空纖維膜絲12的出水端和膜絲固定板9粘合。在環(huán)氧樹脂膠6未硬化時在振蕩器上快速振蕩膜絲固定板9，使環(huán)氧樹脂膠6完全滲入膜絲間的空隙。待環(huán)氧樹脂膠6硬化后，切除靠近中空纖維膜絲12出水端的環(huán)氧樹脂膠6，使其出水端暴露在環(huán)氧樹脂膠6之外。
底板15中央鉆孔，孔直徑比陽極4的直徑略小。施加壓力使陽極4穿過底
板15中央的小孔，并在小孔處涂環(huán)氧樹脂膠密封。 將組件外殼13、底板15、陽極4、陰極14、密封墊圈10、排氣閥5、正極導(dǎo)線l，負(fù)極導(dǎo)線2以及固定好中空纖維膜絲12的膜絲固定板9按照附圖1和附圖2所示組裝，法蘭之間放置密封墊圈10，以實現(xiàn)裝置密封。組件外殼13的上端和下端分別用法蘭箍緊螺絲8緊固，實現(xiàn)密封。排氣閥5和組件外殼13構(gòu)成通過螺紋連接，使用生料帶密封。
進(jìn)水口 3、過濾后出水口 7以及錯流出水口 11分別連接配套的管件。根據(jù)過濾的不同壓力和流量要求，進(jìn)水口 3前可連接壓力泵或其他增壓裝置。該裝置可以實現(xiàn)錯流過濾和死端過濾打開錯流出水口 11并調(diào)節(jié)需要的錯流流速，實現(xiàn)錯流過濾；關(guān)閉錯流出水口 11即可實現(xiàn)死端過濾。
工作原理 將正極導(dǎo)線1與直流電源正極連接，將負(fù)極導(dǎo)線2與直流電源負(fù)極連接，通電后形成從中軸線到圓柱周邊輻射狀的電場。 待處理水溶液從進(jìn)水口3進(jìn)入陰極14的通孔，在附加了電場的中空纖維膜組件中(中空纖維膜絲12分布于陰極14和陽極4之間)。組件外殼13有三個通水孔進(jìn)水口 3、過濾后出水口 7和錯流出水口 11。錯流過濾時，進(jìn)入中空纖維膜組件的待處理液一部分從過濾后出水口 7流出，其余從錯流出水口 ll流出。當(dāng)死端過濾時，將錯流出水口 ll外接的管路關(guān)閉，所有待處理液被過濾后從過濾后出水口 7流出。當(dāng)電場中產(chǎn)生氣泡時，需要通過排氣閥5將氣排走。 過濾時，水中帶有負(fù)電荷(或正電荷)的有機(jī)物或顆粒在輻射狀的電場中向陽極4 (或陰極14)遷移，即電泳遷移。此時，在普通膜過濾中由帶有電荷的有機(jī)物或顆粒形成的濃差極化被緩解，過濾阻力降低。當(dāng)需要將帶電荷有機(jī)物和水分離開的時候，帶負(fù)電荷(或正電荷)有機(jī)物被吸附在陽極4(或陰極14)附近，使得膜分離更徹底。同時，帶負(fù)電荷(或正電荷)有機(jī)物被吸附在陽極4(或陰極14)附近，防止了有機(jī)物中易于污染膜的組分粘附
4在膜上形成膜污染。當(dāng)陽極4或陰極14處發(fā)生電解時，電極處產(chǎn)生微小氣泡，擴(kuò)散到組件內(nèi)部，對中空纖維膜絲12表面起到?jīng)_刷的作用，有利于減輕膜污染的程度。
當(dāng)組件的跨膜壓力升高時，需要用蒸餾水或反滲透水對中空纖維膜絲12進(jìn)行反沖洗。反沖洗時，需將進(jìn)水口 3關(guān)閉，蒸餾水或反滲透水從出水口 7進(jìn)入組件，對中空纖維膜絲12進(jìn)行反方向的沖洗。清洗出的濃水經(jīng)錯流出水口 ll排出。在反沖洗的過程中，宜將電源關(guān)閉，使陽極4和陰極14上所吸附的物質(zhì)釋放并隨反沖洗水排走或另行收集。
權(quán)利要求
附加電場的中空纖維膜組件，其特征是由上、下殼體開設(shè)了進(jìn)水口(3)、排氣閥(5)和錯流出水口(11)的組件外殼(13)，置于組件外殼(13)中心軸線上的陽極(4)，陽極(4)外設(shè)有的陰極(14)，以及陽極(4)和陰極(14)之間設(shè)有的U形中空纖維膜絲(12)組成；組件外殼(13)底端設(shè)有底板(15)，底板(15)中心開設(shè)將陽極(4)固定并引出組件外殼(13)的小孔，陽極(4)與正極導(dǎo)線(1)連接；陰極14底部呈盤狀，盤狀外緣與負(fù)極導(dǎo)線(2)連接，通過法蘭固緊螺栓(8)將陰極(14)的盤狀底部與固定連接成為一體；陽極(4)與陰極(14)之間的空間設(shè)有中空纖維膜絲(12)，中空纖維膜絲(12)彎成U形，用環(huán)氧樹脂膠(6)將U形中空纖維膜絲(12)的出水端和膜絲固定板(9)粘合，并且使U形中空纖維膜絲(12)出水端暴露在環(huán)氧樹脂膠(6)之外；組件外殼(13)頂端的膜絲固定板(9)上設(shè)有頂蓋，頂蓋中心開設(shè)出水口(7)，通過法蘭固緊螺栓8將頂蓋、膜絲固定板(9)與組件外殼(13)固定連接成為一體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的附加電場的中空纖維膜組件，其特征是所述的陽極(4)為 棒狀，置于組件外殼(13)中心軸線上并與中心軸線重合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的附加電場的中空纖維膜組件，其特征是所述的陰極(14)為 空心圓柱狀，位于陽極(4)同心圓外的位置，形成從中軸線到圓柱周邊輻射狀的電場。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種附加電場的中空纖維膜組件。由上、下殼體開設(shè)了進(jìn)水口(3)、排氣閥(5)和錯流出水口(11)的組件外殼(13)，置于組件外殼(13)中心軸線上的陽極(4)，陽極(4)外設(shè)有的陰極(14)，以及陽極(4)和陰極(14)之間設(shè)有的U形中空纖維膜絲(12)組成。膜過濾中通過電場的作用，帶電荷的有機(jī)物或顆粒發(fā)生電泳遷移，電凝聚等作用，可以減少由帶電荷有機(jī)物或顆粒造成的濃差極化與膜污染。該組件將電場與中空纖維膜整合，可以發(fā)揮中空纖維膜過濾分離效率高，膜過濾面積大，占用空間小的優(yōu)點，而且易于將多個組件并聯(lián)獲得更高過濾速度，提高膜分離的效率。本發(fā)明在水處理的深度處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號B01D65/00GK101721914SQ20091020152
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者史俊, 商冉, 方火明, 胡婧逸, 趙純, 鄧慧萍 申請人:同濟(jì)大學(xué)