一種新型的膜分離機(jī)的制作方法
【專利說明】
(—)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種膜分離機(jī)，是一種在超重力條件下工作的膜分離機(jī)，尤其是一種膜組件與轉(zhuǎn)鼓同軸差速轉(zhuǎn)動的在超重力條件下工作的膜分離機(jī)。
(二)技術(shù)背景
[0002]膜分離技術(shù)是當(dāng)今十大高新技術(shù)之一，被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的化工技術(shù)，目前，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、飲料、化工、制藥、環(huán)保、海水淡化、供水和污水處理等領(lǐng)域的分離、濃縮、純化等工藝環(huán)節(jié)。然而，由于膜濃差極化和膜污染的廣泛存在導(dǎo)致目前膜分離技術(shù)還存在如下問題:
[0003]1、膜通量快速下降、膜劣化加劇、膜壽命降低、膜分離購置成本和運(yùn)行成本大幅度增加。
[0004]2、膜分離過程能耗大幅度增加，運(yùn)行成本大幅度增加。
[0005]3、高濃度進(jìn)料和高倍濃縮時(shí)，膜濃差極化和膜污染更加嚴(yán)重，導(dǎo)致膜分離難以在高進(jìn)料濃度和高倍濃縮(如乳制品、果蔬汁)等工藝場合實(shí)施困難或根本不能實(shí)施。
[0006]膜濃差極化和膜污染是導(dǎo)致膜分離購置和運(yùn)行成本高是限制其應(yīng)用推廣的最主要原因，已經(jīng)成為普遍的共識。
[0007]另外，膜透過側(cè)流道窄小(尤其是中空纖維膜)導(dǎo)致膜背部透過液壓力大，是中空纖維膜通量低的另一個(gè)主要原因。
[0008]為解決上述問題，有人經(jīng)過鉆研，成功地將膜分離技術(shù)和超重力技術(shù)兩項(xiàng)高新技術(shù)有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)立超重力膜分離技術(shù)，提出了超重力膜分離概念、工作原理，設(shè)計(jì)原則，獲得了如下發(fā)明專利:
[0009]A、依靠剛性可轉(zhuǎn)動桶體作支撐在超重力條件下工作的膜組件(ζ1200810054213.7)
[0010]B、旋轉(zhuǎn)離心超重力膜分離機(jī)(ζ1200910068949.4)
[0011]C、由多個(gè)獨(dú)立的固定在轉(zhuǎn)盤上的膜組件構(gòu)成的超重力膜分離機(jī)(zl200910070253.5)
[0012]超重力膜分離技術(shù)是膜分離技術(shù)和超重力技術(shù)兩大高新技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，該技術(shù)是將膜分離過程中的各個(gè)要素(分離膜、進(jìn)料液、透過液、清洗液)置于由旋轉(zhuǎn)離心產(chǎn)生的超重力場中，1.利用膜分離過程中膜表面濃差極化層與主體料液的濃度差導(dǎo)致的密度差，借助于離心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力使?jié)獠顦O化層脫離膜表面，從而降低膜濃差極化和膜污染。2.利用離心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使膜透過側(cè)的透過液甩出膜后透過液通道，從而降低膜后壓力，進(jìn)而提高膜通量。
[0013]超重力膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
[0014]1、可有效降低膜濃差極化和膜污染。
[0015]2、可極大提高膜通量和膜效率。
[0016]3、可大幅度降低膜設(shè)備購置成本和運(yùn)行成本。
[0017]4、可極大拓展膜分離技術(shù)的應(yīng)用空間，尤其是高進(jìn)料濃度和高濃度截留產(chǎn)物的膜濃縮。
[0018]然而，依托上述專利A和專利B制作超重力條件下工作的膜分離機(jī)具有:1、膜截留物不易排出，膜截留物濃度不高，2、轉(zhuǎn)鼓長徑比低，膜裝入量低，設(shè)備不易放大的缺點(diǎn)。依托專利C制作的超重力膜分離機(jī)雖然可施加較大的進(jìn)料壓力，但具有膜裝入量較低，設(shè)備不易放大，單機(jī)產(chǎn)量(處理量)低的缺點(diǎn)。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種新型的膜分離機(jī)，本發(fā)明具有:1、膜單機(jī)安裝量高，2、單機(jī)處理量大，3、膜截留濃縮物濃度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0021]一種新型的膜分離機(jī)，膜組件安裝在螺旋輸送器上與轉(zhuǎn)鼓差速同軸轉(zhuǎn)動的超重力膜分離機(jī)，由轉(zhuǎn)鼓(4)、螺旋輸送器(6)、膜組件(8)、原料輸入管(16)、輕液氣泡排出管(15)機(jī)座(13)、透過液收集器(I)、截留收集器(2)、差速器(25)、轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動輪(12)、螺旋輸送器驅(qū)動輪(19)組成；膜組件(8)固定安裝在螺旋輸送器(6)上，并隨螺旋輸送器(6)與轉(zhuǎn)鼓(4)同軸差速轉(zhuǎn)動；所述的螺旋輸送器￠)由組成螺旋輸送器左端蓋￠-1)、螺旋輸送器中段出-6)、螺旋輸送器膜組件壓蓋(9)組成，螺旋輸送器左端蓋￠-1)與螺旋輸送器中段(6-6)固定連接共同形成螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)，螺旋輸送器中段(6-6)與螺旋輸送器膜組件壓蓋(9)固定連接將膜組件(8)固定在螺旋輸送器(6)上。
[0022]而且，所述膜組件(8)由膜組件上蓋(8-1)、膜組件下蓋(8-8)、膜簾狀組件(8_16)組成，膜簾狀組件(8-16)的對稱軸(8-17)沿著膜組件(8)直徑方向向外放射布置與膜組件上蓋(8-1)、膜組件下蓋(8-8)固定連接共同組成膜組件(8)。
[0023]而且，所述螺旋輸送器左端蓋(6-1)底部開有螺旋輸送器左端螺旋狀脊(6-2)，螺旋輸送器左端蓋￠-1)上固定安裝有透過液排出通道形成蓋板(20)。
[0024]而且，螺旋輸送器中段出-6)，其筒狀外璧有螺旋輸送器螺旋￠-4)，開有螺旋輸送器截留液透過孔￠-3)、其左端開有透過液排出口(7)，中部可安裝向心泵葉輪軸承
(21)。
[0025]而且，螺旋輸送器膜組件壓蓋(9)，其上固定連接有隔板￠-7)、隔板￠-8)，大底板部(6-9)與隔板(6-7)之間固定連接有葉片(6-11)，隔板(6-7)與隔板(6-8)之間固定連接有葉片出-5)，大底板部(6-9)上開有原料液膜組件入孔M、輕液氣泡膜組件排出口 G，其筒狀部(6-10)上開有原料液入孔O、原料液入孔N。
[0026]而且，膜簾狀組件(8-16)由膜底端固定板(8-2)、膜頂端固定板(8_5)、膜(8_3)、環(huán)氧樹脂(8-4)組成，膜(8-3)下端通過環(huán)氧樹脂(8-4)與膜底端固定板(8-2)、膜頂端固定板(8-5)固定連接，膜(8-3)底端膜透過側(cè)開口(8-10)與膜透過液匯集腔(8-11)連通，膜(8-3)頂端封閉，膜底端固定板(8-2)左右兩側(cè)分別開有膜底端固定板左斜溝槽(8-14)、膜底固定板右斜溝槽(8-15)共同形成膜截留濃縮液排出通道S，膜頂端固定板(8-5)上的上固定端頭(8-6)與膜組件上蓋(8-1)固定相連，膜頂端固定板(8-5)的下固定端頭(8-7)與膜底端固定板(8-2)固定相連,膜頂端固定板(8-5)的左右兩側(cè)分別開有膜頂端固定板左斜溝槽(8-12)、膜頂端固定板右斜溝槽(8-13)形成原料液進(jìn)入通道T。
[0027]而且，所述膜(8-3)采用中空纖維膜、毛細(xì)管膜、管式膜、平板膜。
[0028]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1、有效改善了膜截留濃縮物的排出條件。2、大大提高了轉(zhuǎn)鼓(4)的長徑比，大大提高了膜單機(jī)安裝量，2、單機(jī)處理量大，3、膜截留濃縮物濃度高。
(四)
【附圖說明】
[0029]圖1是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出的方式為向心泵排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過螺旋輸送器驅(qū)動輪(19)輸入轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0030]圖2是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出的方式為向心泵排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過原料液、透過液、截留液的壓力、流速、流量、流入流出方向調(diào)整實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0031]圖3是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出方式為離心虹吸排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過螺旋輸送器驅(qū)動輪(19)輸入轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0032]圖4是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出的方式為離心虹吸排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過原料液、透過液、截留液的壓力、流速、流量、流入流出方向調(diào)整實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0033]圖5是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出的方式為透過液排出口 D負(fù)壓抽吸排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過螺旋輸送器驅(qū)動輪(19)輸入轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0034]圖6是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出的方式為透過液排出口 D負(fù)壓抽吸排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過原料液、透過液、截留液的壓力、流速、流量、流入流出方向調(diào)整實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0035]圖7是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出的方式為向心泵排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過差速器(25)實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0036]圖8是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出的方式為離心虹吸排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過差速器(25)實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0037]圖9是透過液從螺旋輸送器透過液匯聚腔(5)排出的方式為透過液排出口 D負(fù)壓抽吸排出，轉(zhuǎn)鼓(4)與螺旋輸送器(6)之間的差速度通過差速器(25)實(shí)現(xiàn)的示意圖。
[0038]圖10是螺旋輸送器(6)的剖面圖。
[0039]圖11是圖10的A-A剖面圖。表達(dá)葉片(6_5)的斷面形狀和排列形式。
[0040]圖12是圖10的C向視圖。表達(dá)螺旋輸送器左端蓋(6-1)截留濃縮液排出所采用的結(jié)構(gòu)。
[0041]圖13是圖12的D-D放大圖。
[0042]圖14是膜組件⑶的剖面圖。
[0043]圖15膜簾狀組件(8-16)水平的剖面圖。
[0044]圖16是膜簾狀組件(8-16)的垂直剖面圖。
[0045]圖17是膜簾狀組件(8-16)在膜組件⑶中水平方向布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]本發(fā)明技術(shù)要解決的問題是:依托上述專利A和專利B制作超重力條件下工作的膜分離機(jī)存在的:膜截留物不易排出的問題，以及由此導(dǎo)致的:1、膜截留物濃度不高，2、轉(zhuǎn)鼓長徑比低，膜裝入量低，設(shè)備不易放大的缺點(diǎn)。
[0047]要解決膜截留物不易排出的問題不易排出的問題，最有效的方法是:使膜(8-3)分離過程產(chǎn)生的高濃度的膜截留產(chǎn)物沿著離心力的方向從膜組件(8)的靠近轉(zhuǎn)鼓(4)的膜的底部排出，根據(jù)上述專利A、B、C的超重力條件下的膜分離原理，膜透過液也必須從膜的底部排出，上述專利A、B、C膜透過液從膜的底部排出，而膜的截留濃縮液卻留在膜組件內(nèi)，由于膜組件內(nèi)通道狹小，膜截留物的濃度高、粘度大，甚至還會有顆粒物，所以很難從膜組件內(nèi)排出。
[0048]本發(fā)明技術(shù)解決了上述問題。以下從圖14、圖15、圖16、圖17、圖10、圖11、圖12、圖13，結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6圖7、圖8、圖9等根據(jù)實(shí)際操作情況，詳細(xì)闡述上述問題的解決方案。
[0049]原料液由原料液入口 A經(jīng)原料液輸入管(16)由原料液轉(zhuǎn)鼓內(nèi)排出口 F進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓
(4)，經(jīng)隔板6-7)、隔板(6-8)間的通道Q、和隔板6-7)與大底板部(6-9)間的通道R由原料液膜組件入孔M進(jìn)入膜組件(8)。通道Q、通道R內(nèi)裝有葉片(6-5)，葉片(6-5)可加速離心分離，經(jīng)初步離心分離產(chǎn)生的沉渣沉入轉(zhuǎn)鼓(4)底部，由螺旋輸送器(6)推動向前。
[0050]經(jīng)過初步離心分離進(jìn)入膜組件(8)的原料液經(jīng)膜頂端固定板(8-5)膜頂端固定板左斜溝槽(8-12)和膜頂端固定板右斜溝槽(8-13)形成的原料液進(jìn)入通道T進(jìn)入膜組件(8)內(nèi)與膜(8-3)接觸進(jìn)行超重力條件下的膜分離。膜頂端固定板(8-5)兩側(cè)開有的左右斜溝槽，左右斜可避免膜頂端固定板(8-5)疊壓堵塞原料液通過。
[0051]在超重力條件下的膜分離過程中，膜透液進(jìn)入膜透過側(cè)，在離心力的作用下在膜透過側(cè)開口(8-10)處進(jìn)入膜透過液匯集腔(8-11)匯聚，經(jīng)透過液匯集腔排出端口(8-9)、透過液排出