專利名稱：膜分離模塊的制作方法
膜分離模塊技術(shù)領(lǐng)域
本文提供的實(shí)施例涉及分離模塊，并且更具體而言反向滲透、正向滲透和物理過(guò)濾模塊。物理過(guò)濾可包括微濾過(guò)程、超濾過(guò)程和納米過(guò)濾過(guò)程。
背景技術(shù)：
膜模塊廣泛地用于分離流體與溶解和懸浮的有機(jī)和無(wú)機(jī)固體。用于這個(gè)目的的過(guò)程可包括反向滲透(RO)、正向滲透(FO)和物理過(guò)濾。在反向滲透中，進(jìn)料溶液(諸如但不限于鹽水或不純的水、海水等等)在高于給水的滲透壓力下傳送通過(guò)半滲透膜。在半滲透膜的另一側(cè)上獲得滲透物(例如，純化水)。
在正向滲透中，由于進(jìn)料溶液和汲取溶液(draw solution)之間的滲透壓力差的原因，來(lái)自進(jìn)料溶液(諸如但不限于鹽水或不純的水、海水等等)的水穿過(guò)半滲透膜。由于水增加了百分比的原因，汲取溶液因此以減小的汲取化學(xué)品的濃度離開(kāi)分離模塊。
最后，對(duì)于物理過(guò)濾過(guò)程(諸如微濾、超濾和納米過(guò)濾)，包含懸浮固體的進(jìn)料溶液在比存在于模塊的滲透物通道中的壓力更大的壓力下引入分離模塊。水流過(guò)分離膜的小孔，并且通過(guò)滲透物通道離開(kāi)分離模塊。
在上面的關(guān)于反向滲透、正向滲透和物理過(guò)濾的過(guò)程中，進(jìn)料通道典型地由模塊的幾何結(jié)構(gòu)且更典型地由設(shè)置在進(jìn)料間隔件材料的邊緣上的粘合劑限定。雖然這個(gè)方法限定的通道已經(jīng)顯示，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)。例如，粘合劑粘附到膜面上，膜面在RO或FO的情況下典型地非常薄，大約lOOnm。當(dāng)進(jìn)料通道加壓超過(guò)滲透物通道的壓力時(shí)，在膜-粘合劑接頭處形成應(yīng)力集中，并且應(yīng)力集中大體導(dǎo)致膜的撕裂。膜的撕裂然后導(dǎo)致降低的純化。在其中進(jìn)料壓力未高到足以直接在該應(yīng)力集中處撕裂膜的其它情況下，處理、壓力波動(dòng)或周期循環(huán)可對(duì)膜撕裂具有類似的作用。
在其它情況下，端蓋或端灌封部可設(shè)置在模塊的端部上，以限定進(jìn)料溶液流路徑。最后，層的化學(xué)連結(jié)還可用來(lái)限定進(jìn)料通道內(nèi)的進(jìn)料溶液流路徑。但是，這樣的接頭可容易在進(jìn)料的高壓下泄漏。另外，產(chǎn)生化學(xué)接頭中涉及的過(guò)程可為昂貴的和費(fèi)時(shí)的。各個(gè)進(jìn)料通道的厚度沿著流方向的變化在這樣的情況下也可能是不可能的。以化學(xué)的方式連結(jié)的邊緣還可使膜元件的層受損。此外，化學(xué)接頭不可對(duì)滲透物載體層提供額外的剛度。在螺旋地纏繞的模塊中，還可能難以將以化學(xué)的方式連結(jié)的葉子繞在核心周?chē)?br> 因此存在對(duì)克服現(xiàn)有技術(shù)的這些和其它缺點(diǎn)的進(jìn)料間隔件墊片技術(shù)的需要。發(fā)明內(nèi)容
提供一種利用進(jìn)料間隔件的分離模塊和用于形成這種分離模塊的方法。包含柔性防水材料的墊片設(shè)置在進(jìn)料間隔件的一個(gè)或多個(gè)邊緣的至少一部分上。膜層設(shè)置在進(jìn)料間隔件的第一表面上。滲透物載體設(shè)置在膜元件的與進(jìn)料間隔件相反的表面上。
提供了分離模塊的若干實(shí)施例。膜模塊包括至少一層滲透物載體、至少一層膜元件和至少一層進(jìn)料間隔件。膜模塊進(jìn)一步包括至少一層進(jìn)料間隔件，其中，進(jìn)料間隔件的邊緣至少部分地由一條或多條防水柔性材料覆蓋。在膜元件和進(jìn)料間隔件之間形成密封，其中，一條或多條防水柔性材料壓靠在膜元件上而形成密封?？赏ㄟ^(guò)下者來(lái)將柔性防水材料壓靠在膜元件上:將膜堆疊纏繞在中心核心周?chē)?；或者使用適當(dāng)?shù)目蚣芎桶褰M件來(lái)將柔性防水材料壓靠在膜元件上。
提供了一種用于制造分離模塊的方法。方法包括提供進(jìn)料間隔件，以及用柔性防水材料浸潰進(jìn)料間隔件的一個(gè)或多個(gè)邊緣的至少一部分。方法進(jìn)一步包括在進(jìn)料間隔件的一側(cè)提供膜元件，以及在膜元件的相對(duì)的側(cè)提供滲透物載體。在若干實(shí)施例中，方法進(jìn)一步包括將進(jìn)料間隔件、膜元件和滲透物載體纏繞在核心周?chē)Ｈ嵝苑浪牧蠅嚎吭谀ぴ隙谶M(jìn)料通道中形成密封。


圖1示出根據(jù)實(shí)施例的材料層的順序； 圖2示出根據(jù)若干實(shí)施例的防水墊片； 圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的分離模塊的膜堆疊的橫截面圖； 圖4是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的分離模塊的膜堆疊的橫截面圖； 圖5示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的分離模塊的膜堆疊； 圖6示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的分離模塊的膜堆疊； 圖7示出根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的分離模塊的膜堆疊；以及 圖8是根據(jù)多種實(shí)施例的墊片厚度-進(jìn)料間隔件的長(zhǎng)度的輪廓圖。
具體實(shí)施方式
本文提供的多種實(shí)施例將在下面參照附圖詳細(xì)地描述。但是將顯而易見(jiàn)的是，這些實(shí)施例可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或所有的情況下實(shí)踐。在其它情況下，熟知的過(guò)程步驟或元件未詳細(xì)描述，以便不會(huì)不必要地模糊實(shí)施例的描述。以下示例實(shí)施例和它們的各方面結(jié)合意圖為說(shuō)明性示例而非限制范圍的設(shè)備、方法和系統(tǒng)來(lái)描述和示出。
本文提供的實(shí)施例描述進(jìn)料間隔件和采用進(jìn)料間隔件的分離模塊。取決于特定實(shí)施例，分離模塊可用于反向滲透、正向滲透或物理過(guò)濾應(yīng)用。通過(guò)與附圖一起提供的描述，用于本申請(qǐng)的示例性實(shí)施例將變得顯而易見(jiàn)。
圖1示出根據(jù)多種實(shí)施例的可應(yīng)用于反向滲透、正向滲透和物理過(guò)濾的典型的螺旋纏繞的分離模塊100中的材料的示例順序。分離模塊包括一層或多層膜元件102，其設(shè)置在一層或多層進(jìn)料間隔件104和一層或多層滲透物載體106之間。成層的膜元件102、進(jìn)料間隔件104和滲透物載體106纏繞在中心核心108周?chē)?。中心核?08可包括用于進(jìn)料溶液、滲透物和滯留物的單獨(dú)的通道。層的順序可重復(fù)任何次數(shù)，這取決于分離模塊的期望的幾何結(jié)構(gòu)。
用于反向滲透、正向滲透和物理過(guò)濾的螺旋纏繞的分離模塊100的基本功能在以下段落中描述。
反向滲透進(jìn)料溶液可在高壓(通常對(duì)于鹽水為2 - 17巴(30 - 250PSI)，而對(duì)于海水為40 - 70巴(600 - 1000PSI))下泵送通過(guò)進(jìn)料間隔件104。由于進(jìn)料溶液的壓力，流過(guò)進(jìn)料間隔件104的進(jìn)料溶液被迫進(jìn)入膜元件102中。滲透物(例如，純化水)可傳送通過(guò)膜元件102和收集在滲透物載體106中。滲透物載體106將滲透物攜帶到滲透物排出端口。滯留物(例如，鹽水)不傳送通過(guò)膜元件102，而是保留在進(jìn)料間隔件104中。進(jìn)料間隔件104將滯留物攜帶到滯留物排出端口。
物理過(guò)濾 進(jìn)料溶液可在高壓下泵送通過(guò)進(jìn)料間隔件104。由于進(jìn)料溶液的壓力，流過(guò)進(jìn)料間隔件104的進(jìn)料溶液被迫進(jìn)入膜元件102中。濾出液可傳送通過(guò)膜元件102和收集在滲透物載體106中。滲透物載體106將濾出液攜帶到濾出液排出端口。不純進(jìn)料溶液不傳送通過(guò)膜元件102，而是保留在進(jìn)料間隔件104中。進(jìn)料間隔件104將不純進(jìn)料溶液攜帶到不純進(jìn)料排出端口。
正向滲透 進(jìn)料溶液可泵送通過(guò)進(jìn)料間隔件104，并且適當(dāng)?shù)募橙∪芤嚎杀盟屯ㄟ^(guò)滲透物載體106。由于跨過(guò)膜元件102的滲透壓力梯度的原因，出現(xiàn)從進(jìn)料間隔件104中的進(jìn)料溶液到滲透物載體106中的汲取溶液的凈滲透物流。滲透物可傳送通過(guò)膜元件102和收集在滲透物載體106中。滲透物載體106將滲透物攜帶到滲透物排出端口。滲透物可然后可選地經(jīng)受第二分離過(guò)程，諸如反向滲透或汲取溶質(zhì)分離技術(shù)。滯留物不傳送通過(guò)膜元件102，而是保留在進(jìn)料間隔件104中。進(jìn)料間隔件104將滯留物攜帶到滯留物排出端口。
圖2示出根據(jù)若干實(shí)施例的柔性防水墊片，其浸潰在分離模塊中的進(jìn)料間隔件上。膜堆疊200可以若干不同的分離模塊構(gòu)造用于反向滲透、正向滲透和物理過(guò)濾過(guò)程。膜堆疊200包括一層或多層膜元件202，其設(shè)置在一層或多層進(jìn)料間隔件204和一層或多層滲透物載體206之間。柔性防水墊片208設(shè)置在進(jìn)料間隔件的垂直于圓柱形分離模塊的軸線的橫向邊緣上。在組裝膜堆疊200之前，柔性防水墊片208可優(yōu)選設(shè)置在進(jìn)料間隔件204上。成層的膜元件202、進(jìn)料間隔件204和滲透物載體206纏繞在中心核心210周?chē)?。由于膜元?02、進(jìn)料間隔件204和滲透物載體206纏繞在中心核心210周?chē)脑?，由于擠壓而在膜元件202和柔性防水墊片208之間形成密封。該密封因而在進(jìn)料間隔件204附近的膜元件202之間限定進(jìn)料溶液通道。
圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性膜堆疊的橫截面圖300。膜堆疊包括進(jìn)料間隔件302。進(jìn)料間隔件302包括開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)304。開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)304的橫向邊緣可至少部分地由一個(gè)或多個(gè)柔性防水墊片306覆蓋。柔性防水墊片可由具有在分離模塊的典型的運(yùn)行溫度(5-6攝氏度)以下的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的橡膠材料制成。柔性防水墊片可由諸如包括熱塑性材料和熱固性材料的材料制成。示例材料包括(不限制)熱熔性粘合劑，諸如乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物，諸如乙烯-醋酸乙烯-順丁烯二酸酐、乙烯-丙烯酸酯-順丁烯二酸酐、三元共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯、乙烯-丙烯酸和乙烯-乙酸乙脂；聚烯烴，諸如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、聚丁烯-1、聚酰胺和聚酯、聚亞安酯，諸如熱塑性聚亞安酯和高敏感烏拉坦(reactive urethane);苯乙烯嵌段共聚物，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戍二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/ 丁基烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物、聚已酸內(nèi)酯、聚碳酸酯、含氟聚合物、硅橡膠和熱塑性彈性體。具體而言，乙烯-醋酸乙烯(EVA)可用來(lái)形成柔性防水墊片306。在圖3中示出的實(shí)施例中，開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)304的橫向邊緣可完全由一個(gè)或多個(gè)柔性防水墊片306覆至JHL ο
可使用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)將柔性防水墊片306設(shè)置在開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)304上。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)304用熱的熱塑性材料(諸如EVA)浸潰。進(jìn)料間隔件302然后與一個(gè)或多個(gè)膜元件308和一個(gè)或多個(gè)滲透物載體310堆疊而形成用于分離模塊的膜堆疊。將柔性防水墊片306壓靠在膜元件308上有效地形成用于進(jìn)料通道的密封。在用于螺旋纏繞且平坦的模塊構(gòu)造的若干實(shí)施例(諸如結(jié)合圖5描述的實(shí)施例)中，在進(jìn)料通道和應(yīng)用的進(jìn)料溶液的壓力之間的壓力差較小。在這樣的實(shí)施例中，柔性防水墊片306容易地密封進(jìn)料通道。
圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性膜堆疊的橫截面圖400。膜堆疊包括進(jìn)料間隔件402。進(jìn)料間隔件402包括開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)404。開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)404的橫向邊緣可至少部分地被一個(gè)或多個(gè)柔性防水墊片406覆蓋。適于形成柔性防水墊片406的示例材料和技術(shù)結(jié)合圖3來(lái)描述。圖4的膜堆疊進(jìn)一步包括應(yīng)用在柔性防水墊片406和相鄰的膜元件410之間的粘合劑408。粘合劑408可應(yīng)用在柔性防水墊片406上和應(yīng)用在柔性防水墊片406的外邊緣周?chē)?，以改進(jìn)密封。
在其中進(jìn)料通道和應(yīng)用的進(jìn)料溶液的壓力之間的壓力差較大、用于螺旋纏繞且平坦的模塊構(gòu)造的實(shí)施例中，粘合劑408可進(jìn)一步將進(jìn)料間隔件402結(jié)合到膜元件410上。適于粘合劑408的材料與柔性防水墊片406以及與膜元件410形成結(jié)合。適當(dāng)?shù)恼澈蟿┑囊粋€(gè)示例是熱固性烏拉坦。
雖然圖2、3和4示出柔性防水墊片設(shè)置在開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)的橫向邊緣上，但是在多種其它實(shí)施例中，柔性防水墊片還可設(shè)置在開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)的軸向邊緣上，具體而言遠(yuǎn)離中心核心的軸向邊緣。這樣的實(shí)施例結(jié)合圖6和7來(lái)描述。
圖5示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于分離模塊中的膜堆疊500。膜堆疊500可適于用于螺旋流分離模塊中。膜堆疊500包括一層或多層膜元件502，其設(shè)置在一層或多層進(jìn)料間隔件504和一層或多層滲透物載體506之間。柔性防水墊片508在進(jìn)料間隔件504的橫向邊緣上設(shè)置在圓柱形分離模塊的軸向端處。膜堆疊500可以若干不同的分離模塊構(gòu)造用于反向滲透和物理過(guò)濾過(guò)程。
進(jìn)料溶液可螺旋地從設(shè)置在螺旋流分離模塊的周向邊緣上的入口向內(nèi)流到中心核心510中。備選地，進(jìn)料溶液可螺旋地從中心核心510向外流到設(shè)置在螺旋流分離模塊的周向邊緣上的出口中。隨著進(jìn)料溶液流過(guò)進(jìn)料間隔件504,膜元件502回收滲透物。滲透物穿過(guò)膜元件502流到滲透物載體506中。滲透物然后螺旋地從滲透物載體506的周向邊緣向內(nèi)流到中心核心510中。
類似于設(shè)置在進(jìn)料間隔件504上的柔性防水墊片508，滲透物載體506還可包括設(shè)置在其上的柔性防水墊片512。柔性防水墊片512可形成密封，該密封限定在滲透物載體506附近的膜元件502之間的滲透物通道。
圖6示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于分離模塊中的膜堆疊600。膜堆疊600可適于用于交叉滲透物流分離模塊中。膜堆疊600包括一層或多層膜元件602，其設(shè)置在一層或多層進(jìn)料間隔件604和一層或多層滲透物載體606之間。進(jìn)料間隔件604進(jìn)一步包括柔性防水墊片608，柔性防水墊片608在進(jìn)料間隔件604的橫向邊緣上設(shè)置在圓柱形分離模塊的軸向端處。膜堆疊600可以若干不同的分離模塊構(gòu)造用于反向滲透、正向滲透和物理過(guò)濾過(guò)程。
進(jìn)料溶液可螺旋地從設(shè)置在交叉滲透物流分離模塊的周向邊緣上的入口向內(nèi)流到中心核心610中。備選地，進(jìn)料溶液可螺旋地從中心核心610向外流到設(shè)置在交叉滲透物流分離模塊的周向邊緣上的出口中。隨著進(jìn)料溶液流過(guò)進(jìn)料間隔件604，膜元件602回收滲透物。滲透物穿過(guò)膜元件602流到滲透物載體606中。滲透物然后流過(guò)滲透物載體606，沿軸向朝向交叉滲透物流分離模塊的軸向端而流出。滲透物可通過(guò)一端或兩端而沿軸向流出。在一個(gè)實(shí)施例中，交叉滲透物流分離模塊可用于正向滲透過(guò)程。汲取溶液沿軸向流過(guò)滲透物載體606。
設(shè)置在滲透物載體606上的柔性防水墊片612可形成密封，這類似于柔性防水墊片608形成的密封。柔性防水墊片612限定在滲透物載體506附近的膜元件502之間的滲透物/汲取通道，并且引導(dǎo)滲透物/汲取溶液流沿軸向通過(guò)交叉滲透物流分離模塊。
圖6示出交叉滲透物流分離模塊具有螺旋進(jìn)料流和軸向滲透物/汲取溶液流。但是，應(yīng)當(dāng)理解滲透物/汲取溶液和進(jìn)料溶液的流路徑可反過(guò)來(lái)。換句話說(shuō)，交叉滲透物流分離模塊可具有螺旋滲透物/汲取溶液流和軸向進(jìn)料流。在這樣的實(shí)施例中，進(jìn)料間隔件604可具有設(shè)置在其上的、沿著交叉滲透物流分離模塊的平行的軸向邊緣的柔性防水墊片，這類似于柔性防水墊片612。另一方面，滲透物載體606可具有設(shè)置在其上的、沿著交叉滲透物流分離模塊的橫向邊緣的柔性防水墊片，這類似于柔性防水墊片608。
圖7示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于分離模塊中的膜堆疊700。膜堆疊700可以若干不同的分離模塊構(gòu)造用于反向滲透、正向滲透和物理過(guò)濾過(guò)程。膜堆疊700包括一層或多層膜元件702，其設(shè)置在一層或多層進(jìn)料間隔件704和一層或多層滲透物載體706之間。進(jìn)料間隔件704進(jìn)一步包括柔性防水墊片708，其設(shè)置在進(jìn)料間隔件704的橫向邊緣和遠(yuǎn)側(cè)軸向邊緣上。進(jìn)料間隔件704還包括柔性防水墊片710，其設(shè)置成垂直于圓柱形分離模塊的軸線。柔性防水墊片710可設(shè)置在進(jìn)料間隔件704的橫向邊緣之間的基本中間。柔性防水墊片710不可向上延伸到進(jìn)料間隔件704的遠(yuǎn)側(cè)軸向邊緣。柔性防水墊片708和柔性防水墊片710限定用于進(jìn)料溶液流的U形進(jìn)料通道。
進(jìn)料溶液可從中心核心712的一個(gè)軸向端處的入口流到中心核心712中。進(jìn)料溶液流到進(jìn)料間隔件704中，并且螺旋地向外流到進(jìn)料間隔件704的端部。進(jìn)料溶液轉(zhuǎn)過(guò)柔性防水墊片710處的遠(yuǎn)側(cè)端處的轉(zhuǎn)角，并且螺旋地向內(nèi)流到中心核心712。進(jìn)料溶液然后排出中心核心712的相對(duì)的軸向端處的出口。
隨著進(jìn)料溶液流過(guò)進(jìn)料間隔件704，膜元件702回收滲透物。滲透物穿過(guò)膜元件702流到滲透物載體706中。滲透物然后通過(guò)滲透物載體706，朝向交叉滲透物流分離模塊的軸向端而沿軸向流出。滲透物可通過(guò)一個(gè)軸向端或兩個(gè)軸向端而流出。在一個(gè)實(shí)施例中，分離模塊可用于正向滲透過(guò)程。汲取溶液沿軸向流過(guò)滲透物載體706。
設(shè)置在滲透物載體706上的柔性防水墊片712可形成密封，這類似于柔性防水墊片708形成的密封。柔性防水墊片712限定在滲透物載體706附近的膜元件702之間的滲透物/汲取通道，并且引導(dǎo)滲透物/汲取溶液流沿軸向通過(guò)分離模塊。
類似于圖6中示出的實(shí)施例，滲透物/汲取溶液和進(jìn)料溶液的流徑可反過(guò)來(lái)。換句話說(shuō)，分離模塊可具有螺旋滲透物/汲取溶液流和軸向進(jìn)料溶液流。在這樣的實(shí)施例中，進(jìn)料間隔件704可具有設(shè)置在其上的、沿著近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)軸向邊緣的柔性防水墊片，這類似于柔性防水墊片712。另一方面，滲透物載體606可具有設(shè)置在其上的柔性防水墊片構(gòu)造，這類似于柔性防水墊片708和710。
在一些實(shí)施例中，柔性防水柔性防水墊片可允許有可變高度進(jìn)料通道。可變高度進(jìn)料通道可有利于給水與半滲透膜的最佳相互作用，同時(shí)最大程度地減小通過(guò)進(jìn)料通道的壓降。
圖8示出根據(jù)多種實(shí)施例的柔性防水墊片的厚度-進(jìn)料間隔件的長(zhǎng)度的輪廓圖800。對(duì)于螺旋纏繞構(gòu)造，進(jìn)料間隔件的長(zhǎng)度是從中心核心測(cè)量的螺旋長(zhǎng)度。如對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的那樣，進(jìn)料流的方向?qū)⒋_定厚度梯度的方向。因此，進(jìn)料通道的變化可針對(duì)圖2、3、4、5和6中顯示的進(jìn)料流構(gòu)造實(shí)施例中的任一個(gè)而定制。
輪廓802是直線，其指示柔性防水墊片的厚度在進(jìn)料間隔件的整個(gè)長(zhǎng)度上是恒定的。因而隨著給水從入口流到核心，進(jìn)料通道的高度保持不變。
輪廓804是直線，其指示柔性防水墊片的線性地增加的厚度。厚度在模塊的滯留物出口附近的端部處最低，而在進(jìn)料溶液入口附近的端部處最高。換句話說(shuō)，隨著給水從進(jìn)料溶液入口橫穿到滯留物出口，進(jìn)料通道的高度線性地減小。
輪廓806是階梯類型的輪廓，其指示柔性防水墊片的厚度隨著進(jìn)料間隔件的長(zhǎng)度以階梯的方式增大。在一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)中，輪廓806可提供對(duì)于膜堆疊的每圈具有不同的高度的進(jìn)料通道。對(duì)于其中進(jìn)料溶液通過(guò)軸向入口端口進(jìn)入的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)料通道的高度對(duì)于膜堆疊的最外圈將是最高的，而進(jìn)料通道的高度對(duì)于膜堆疊的最內(nèi)圈將是最低的。而對(duì)于其中進(jìn)料溶液通過(guò)中心核心進(jìn)入的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)料通道的高度對(duì)于膜堆疊的最內(nèi)圈將是最高的，并且進(jìn)料通道的高度對(duì)于膜堆疊的最外圈將是最低的。
輪廓808是曲線，其指示柔性防水墊片的厚度隨著進(jìn)料間隔件的長(zhǎng)度而非線性地且逐漸地增大。在一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)中，在進(jìn)料間隔件的預(yù)先限定的長(zhǎng)度之后，輪廓808可變得基本平坦。
柔性防水墊片的厚度輪廓可使用這樣的因素來(lái)確定，即，諸如但不限于，由于給水在流過(guò)進(jìn)料通道時(shí)的純化而引起的進(jìn)料體積的減小量。進(jìn)料體積的這種減小會(huì)降低固定高度進(jìn)料通道中的進(jìn)料溶液速度。因而，在不改變用來(lái)對(duì)給水加壓的泵的運(yùn)行參數(shù)的情況下，可基于從進(jìn)料溶液入口到滯留物排出端口的所需速度梯度來(lái)選擇厚度輪廓。保持進(jìn)料溶液速度還可降低濃度極化和保持穿過(guò)膜的質(zhì)量傳輸，因而改進(jìn)螺旋進(jìn)料流RO元件的效率。
前述描述包括成螺旋纏繞構(gòu)造的分離模塊的多種實(shí)施例。但是，這些實(shí)施例的教導(dǎo)可同等地應(yīng)用于平坦類型的分離模塊。具體而言，結(jié)合圖6描述的實(shí)施例可容易地實(shí)踐于成平坦類型構(gòu)造的分離模塊中。平坦類型的分離模塊包括類似于結(jié)合圖1描述的膜堆疊的膜堆疊。但是，膜堆疊被攤平在框架或板組件上，而非纏繞在中心核心周?chē)６喾N布置的板和框架可用來(lái)將柔性防水墊片壓靠在膜元件上，以有效地密封進(jìn)料通道。另外，如結(jié)合圖8描述的那樣，柔性防水墊片可具有沿著進(jìn)料間隔件的縱向長(zhǎng)度而改變的厚度。平坦類型構(gòu)造的分離模塊典型地包括連接到進(jìn)料載體上的進(jìn)料入口端口和滯留物排出端口，以及連接到滲透物載體上的滲透物排出端口。
雖然結(jié)合本文提出的實(shí)施例來(lái)描述具體實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用領(lǐng)域，但是這樣的描述僅用于說(shuō)明的目的。根據(jù)這個(gè)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)可，這樣的實(shí)施例可以僅由所附權(quán)利要求的精神和范圍所限定的修改和變化來(lái)實(shí)踐。
權(quán)利要求
1.一種分離模塊,包括: 進(jìn)料間隔件； 包含柔性防水材料的墊片，其設(shè)置在所述進(jìn)料間隔件的一個(gè)或多個(gè)邊緣的至少一部分上； 設(shè)置在所述進(jìn)料間隔件的第一表面上的膜層；以及 滲透物載體，其設(shè)置在膜元件的與所述進(jìn)料間隔件相反的表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離模塊，其特征在于，所述墊片包含熱塑性聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離模塊，其特征在于，另外包括核心元件，并且其中，所述進(jìn)料間隔件、所述膜元件和所述滲透物載體沿徑向設(shè)置在所述核心元件周?chē)?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離模塊，其特征在于，通過(guò)將所述墊片壓靠在所述膜元件上來(lái)形成密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離模塊，其特征在于，所述防水柔性材料至少一部分設(shè)置在所述進(jìn)料間隔件的軸向邊緣上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離模塊，其特征在于，所述柔性防水材料的厚度沿著所述進(jìn)料間隔件的長(zhǎng)度而改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離模塊，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述墊片和所述膜元件之間的粘合劑材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離模塊，其特征在于，所述進(jìn)料間隔件包括開(kāi)口網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
9.一種反向滲透系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求3所述的一個(gè)或多個(gè)分離模塊。
10.一種正向滲透系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求3所述的一個(gè)或多個(gè)分離模塊。
11.一種物理過(guò)濾系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求3所述的一個(gè)或多個(gè)分離模塊。
12.一種用于制造分離模塊的方法，所述方法包括: 提供進(jìn)料間隔件； 用柔性防水材料浸潰所述進(jìn)料間隔件的一個(gè)或多個(gè)邊緣的至少一部分； 將膜元件設(shè)置在所述進(jìn)料間隔件上；以及 將滲透物載體設(shè)置在所述膜元件的與所述進(jìn)料間隔件相反的表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，另外包括將所述進(jìn)料間隔件、所述膜元件和所述滲透物載體沿徑向纏繞在核心周?chē)?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，另外包括擠壓所述柔性防水材料而形成密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，另外包括將第二膜元件設(shè)置在所述滲透物載體的與所述第一膜元件相反的表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，另外包括在所述柔性防水材料和所述膜元件之間應(yīng)用粘合劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，另外包括將熱固性聚合物設(shè)置在所述柔性防水材料和所述膜元件之間。
全文摘要
提供了利用進(jìn)料間隔件(404)的分離模塊和用于形成這種分離模塊的方法。包含柔性防水材料的墊片(406)設(shè)置在進(jìn)料間隔件的一個(gè)或多個(gè)邊緣的至少一部分上。膜層(410)設(shè)置在進(jìn)料間隔件的第一表面上。滲透物載體(412)設(shè)置在膜元件的與進(jìn)料間隔件相反的表面上。可選地，使用額外的熱固性粘合劑(408)。
文檔編號(hào)B01D65/00GK103167902SQ201180051869
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者P·P·博尚, R·蒂亞賈拉延, A·庫(kù)馬, T·A·安德森 申請(qǐng)人:通用電氣公司