一种反渗透膜凸点进水流道布及其加工方法

摘要

本发明公开了一种反渗透膜凸点进水流道布及其加工方法，凸点进水流道布是由经线纤维和纬线纤维相交连接构成的纤维格网，所述纤维格网中节点的正反两面上分别设有凸出粒子。本发明的反渗透膜凸点进水流道布降低了径向纤维和纬向纤维对原水的阻力，同时会在凸出粒子处会产生湍流，胶体和水垢不易在膜表面沉积，从而延长卷制反渗透膜元件的使用寿命，并使卷制反渗透膜能够适应更高盐浓度的原水。

权利要求

1.一种反渗透膜凸点进水流道布的加工方法，所述反渗透膜凸点进水流道布是由经线纤维和纬线纤维相交连接构成的纤维格网，其特征在于：所述纤维格网中节点的正反两面上分别设有沿厚度方向延伸的凸出粒子；加工步骤入下：首先经线纤维和纬线纤维相交连接构成纤维格网，然后通过压延挤出成型工序在径向纤维与纬向纤维的交点位置压成凸出粒子，从而得到凸出粒子均匀分布在格网两面的凸点进水流道布；

所述压延挤出成型工序使用一对相对布置成型辊，所述成型辊表面的温度可以控制且能够受驱动旋转；每个成型辊上雕刻有用于形成格网的凹槽，所述凹槽上分布有用于形成凸出粒子的凹坑，且所述凹坑的深度大于凹槽的深度；两个成型辊压在一起且其上的凹槽及凹坑相互对齐；两个成型辊受驱动同步旋转时，将以相同线速度滚动的纤维格网中的径向纤维和纬向纤维均压成截面与两个成型辊凹槽对合形状一致的格网纤维，同时将纤维格网中的节点的两面分别压成与对应成型辊凹坑形状一致的凸出粒子。

2.根据权利要求1所述的反渗透膜凸点进水流道布的加工方法，其特征在于：所述经线纤维、纬线纤维以及凸出粒子均为聚丙烯纤维。

3.根据权利要求1所述的反渗透膜凸点进水流道布的加工方法，其特征在于：所述经线纤维和纬线纤维之间为垂直相交。

4.根据权利要求1所述的反渗透膜凸点进水流道布的加工方法，其特征在于：所述经线纤维和纬线纤维的截面均为圆形。

5.根据权利要求1所述的反渗透膜凸点进水流道布的加工方法，其特征在于：所述凸出粒子的外表面均为弧面。

6.根据权利要求1-4任一所述的反渗透膜凸点进水流道布的加工方法，其特征在于：在所述凸点进水流道布的厚度方向，位于纤维格网凸出粒子处的厚度是纤维格网其他部分厚度的3倍。

7.根据权利要求1所述反渗透膜凸点进水流道布的加工方法，其特征在于：所述凹槽截面为半圆形，所述凹坑截面为半椭圆形。

8.一种反渗透膜元件，包括反渗透膜片以及安装在相邻反渗透膜片之间的进水流道布，其特征在于：所述进水流道布采用权利要求1-7任一所述加工方法得到的凸点进水流道布。

说明书

一种反渗透膜凸点进水流道布及其加工方法

技术领域

[0001] 本发明属于反渗透膜分离技术领域，具体涉及一种反渗透膜进水流道布及其加工方法。

背景技术

[0002] 常规卷式反渗透膜元件的进水流道布为网格状，组成网格的是径向和纬向聚丙烯纤维，但是从其厚度方向的横截面看，常规进水流道布形状是图4或图5，以图4为例进行说明，将常规进水流道布放在平面上，与视线垂直的为纬向的纤维，径向的纤维与视线平行且均匀的粘合在纬向纤维上，在卷制成膜元件时，常规进水流道布径向纤维和纬向纤维都会贴合在反渗透膜片表面，将用常规进水流道布卷制的膜元件进行解剖就会发现，常规进水流道布会在反渗透膜片表面压出一道道斜线，常规反渗透膜处理一段时间高盐原水后，表面会结水垢，对结水垢的反渗透膜进行解剖发现，贴合在反渗透膜表面的径向纤维和纬向纤维对结垢有一定的促进作用，大大缩短了反渗透膜元件的使用寿命，并且由于不能够适应更高盐浓度的原水，限制了反渗透膜元件的应用范围。

发明内容

[0003] 本发明就是要克服现有技术的不足，提供一种反渗透膜进水流道布及其加工方法，其能够改善膜表面结构的缺陷，延长反渗透膜的使用寿命，并使反渗透膜能适应更高盐浓度的原水。

[0004] 首先，给出反渗透膜凸点进水流道布的技术方案：其是由经线纤维和纬线纤维相交连接构成的纤维格网，所述纤维格网中节点的正反两面上分别设有沿厚度方向延伸的凸出粒子。即在进水流道布的纤维网格的节点上，正反两面设有凸出粒子，在卷制成膜元件之后，径向纤维和纬向纤维被凸出粒子架空，只有凸出粒子与反渗透膜片接触，使原水运行阻力减小，而且原水在经过凸出粒子时会产生湍流，将胶体和水垢冲出。并且该凸点进水流道布凸出粒子处的厚度与常规进水流道布厚度相同，这样不会增加膜袋与膜袋之间的距离，使用凸点进水流道布卷制成的反渗透膜元件与常规反渗透膜元件膜面积相同。

[0005] 进一步的，所述经线纤维、纬线纤维以及凸出粒子均为聚丙烯纤维。

[0006] 进一步的，所述经线纤维和纬线纤维之间为垂直相交；即二者夹角为90度。

[0007] 进一步的，所述经线纤维和纬线纤维的截面均为圆形。

[0008] 进一步的，所述凸出粒子的外表面均为弧面；优选为半椭圆形的球体。

[0009] 进一步的，在所述凸点进水流道布的厚度方向，位于纤维格网凸出粒子处的厚度是纤维格网其他部分厚度的3倍；比如凸出粒子处厚度为27密尔的凸点进水流道布，纤维格网纤维（纤维截面为圆形时）的直径为9密尔。

[0010] 其次，反渗透膜凸点进水流道布的加工方法为：首先经线纤维和纬线纤维相交连接构成纤维格网，然后通过压延挤出成型工序在径向纤维与纬向纤维的交点位置压成凸出粒子，从而得到凸出粒子均匀分布在格网两面的凸点进水流道布。压延挤出成型工序即通过模具（模具可以是模板或者模辊，其上设有与格网结构对应的凹槽及凹坑）将原有的纤维格网重新压制成型的工序，必要时需要升温将纤维格网软化。

[0011] 进一步的，以下给出压延挤出成型工序的一种具体操作过程：所述压延挤出成型工序使用一对相对布置成型辊，所述成型辊表面的温度可以控制且能够受驱动旋转；每个成型辊上雕刻有用于形成格网的凹槽，所述凹槽上分布有用于形成凸出粒子的凹坑，且所述凹坑的深度大于凹槽的深度；两个成型辊压在一起且其上的凹槽及凹坑相互对齐；两个成型辊受驱动同步旋转时，将以相同线速度滚动的纤维格网中的径向纤维和纬向纤维均压成截面与两个成型辊凹槽对合形状一致的格网纤维，同时将纤维格网中的节点的两面分别压成与对应成型辊凹坑形状一致的凸出粒子。

[0012] 进一步的，所述凹槽截面为半圆形，所述凹坑截面为半椭圆形；即形成的径向纤维和纬向纤维的截面均为圆形，凸出粒子均为半椭圆的球体。

[0013] 最后，提供一种反渗透膜元件，包括反渗透膜片以及安装在相邻反渗透膜片之间的进水流道布，所述进水流道布采用上述的凸点进水流道布或者上述加工方法得到的凸点进水流道布。

[0014] 本发明的反渗透膜凸点进水流道布降低了径向纤维和纬向纤维对原水的阻力，同时会在凸出粒子处会产生湍流，胶体和水垢不易在膜表面沉积，从而延长卷制反渗透膜元件的使用寿命，并使卷制反渗透膜能够适应更高盐浓度的原水；其可以应用到家用、商用以及工业反渗透膜元件中，能够实现大范围的推广使用。

附图说明

[0015] 图1是反渗透膜凸点进水流道布的结构示意图；

[0016] 图2是反渗透膜凸点进水流道布的剖面示意图；

[0017] 图3是反渗透膜凸点进水流道布卷制成膜元件之后的端面俯视图；

[0018] 图4是第一种常规进水流道布的横截面示意图；

[0019] 图5是第二种常规进水流道布的横截面示意图；

[0020] 图6为压延成型辊上雕刻的凹槽；

[0021] 图7为压延成型辊上雕刻的凹坑；

[0022] 图中：1、凸出粒子，2、纤维格网，3、中央集水管，4、反渗透膜袋，5、凸点进水流道布，6、凹槽，7、凹坑，8、上成型辊，9、下成型辊。

具体实施方式

[0023] 以下结合具体的实施例对本发明做进一步的说明，但不作为对本发明的限定。

[0024] 实施例1

[0025] 参见图1-2，一种反渗透膜凸点进水流道布，经线纤维和纬线纤维垂直相交连接构成的纤维格网2，纤维格网2中节点的正反两面上分别设有沿厚度方向延伸的凸出粒子1； 经线纤维、纬线纤维以及凸出粒子均为聚丙烯纤维。

[0026] 实施例2

[0027] 参见图3，一种反渗透膜元件，包括中央集水管3以及其外周间隔依次卷制的反渗透膜袋4，相邻反渗透膜袋（片）之间通过实施例1中的凸点进水流道布5支撑隔开，形成原水通道。

[0028] 实施例3

[0029] 参见图6-7，一种反渗透膜凸点进水流道布的加工方法，其原理是：首先经线纤维和纬线纤维相交连接构成纤维格网（比如可以为图4或者图5所示的结构），然后采用模辊通过压延挤出成型工序在径向纤维与纬向纤维的交点位置压成凸出粒子，从而得到凸出粒子均匀分布在格网两面的凸点进水流道布。压延挤出成型工序具体为：使用一对相对布置成型辊，即上成型辊8和下成型辊9，每个成型辊表面的温度可以控制且能够受驱动旋转；每个成型辊上雕刻有用于形成格网的凹槽6，凹槽6上分布有用于形成凸出粒子1的凹坑7，且凹坑7的深度大于凹槽6的深度；上成型辊8和下成型辊9压在一起且其上的凹槽6及凹坑7相互对齐；两个成型辊受驱动同步旋转时，将以相同线速度滚动的纤维格网中的径向纤维和纬向纤维均压成截面与两个成型辊凹槽对合形状一致的格网纤维（本实施例中凹槽截面为半圆形，即形成的径向纤维和纬向纤维的截面均为圆形）同时将纤维格网中的节点的两面分别压成与对应成型辊凹坑形状一致的凸出粒子（本实施例中凹坑截面为半椭圆形，即形成的凸出粒子均为半椭圆的球体）。

[0030] 用凸点进水流道布卷制成膜元件之后即实施例2得到的反渗透膜元件，与常规反渗透膜元件进行性能对比，测试内容为反渗透膜的通量衰减程度和压差。具体结果见实施例4和5。

[0031] 实施例4

[0032] 实验条件：实验用膜型号JBW-8040，实验用膜所用反渗透膜片和产水流道布相同，常规进水流道布卷制8040膜一支，凸点进水流道布卷制8040膜一支；CaCl2、MgSO4、NaCl配制溶液，硬度200ppm，TDS值5000ppm；实验温度随季节变化，保持恒定膜前压力225psi，预处理系统为PP棉+活性炭，72小时更换一次，20%回收率，不清洗持续运行，阻垢剂为GE-MDC170，用量为3.5ppm，每天运行4小时。

[0033] 实验数据如下：

[0034]

[0035] 实验结果分析：

[0036] 1.凸点进水流道布反渗透膜初始压差远小于常规进水流道布反渗透膜，仅为常规进水流道布压差的60%，节约能耗；且运行相同时间后，凸点进水流道布反渗透膜压差增加20%，而常规进水流道布反渗透膜压差增加28%。

[0037] 2.运行相同时间后，凸点进水流道布反渗透膜通量下降10%，而常规进水流道布反渗透膜通量下降15%。

[0038] 从以上两点可以看出，JBW-8040型号凸点进水流道布反渗透膜处理高盐度原水时，初始压差低，运行过程中，压差下降比例也低，大大降低了能耗；同时，也比常规进水流道布反渗透膜通量衰减慢，使用寿命更长。

[0039] 实施例5

[0040] 实验条件：实验用膜型号JRW-4021，实验用膜所用反渗透膜片和产水流道布相同，常规进水流道布卷制4021膜一支，凸点进水流道布卷制4021膜一支；CaCl2、MgSO4、NaCl配制溶液，硬度200ppm，TDS值2000ppm；实验温度随季节变化，保持恒定膜前压力140psi，预处理系统为PP棉+活性炭，72小时更换一次，20%回收率，不清洗持续运行，阻垢剂为GE-MDC170，用量为3.5ppm，每天运行4小时。

[0041] 实验数据如下：

[0042]

[0043] 实验结果分析：

[0044] 1.凸点进水流道布反渗透膜初始压差远小于常规进水流道布反渗透膜，仅为常规进水流道布压差的70%，节约能耗；运行相同时间后，凸点进水流道布反渗透膜压差增加14.3%，而常规进水流道布反渗透膜压差增加16%。

[0045] 2.运行相同时间后，凸点进水流道布反渗透膜通量下降12.5%，而常规进水流道布反渗透膜通量下降16.7%。

[0046] 从以上两点可以看出，JRW-4021型号凸点进水流道布反渗透膜处理高盐度原水时，初始压差低，运行过程中，压差下降比例低，降低能耗；同时，也比常规进水流道布反渗透膜通量衰减慢，使用寿命更长。

[0047] 经过多组对比实验发现，实验结论可以重复，说明凸点进水流道布反渗透膜的耐污堵性能优于常规进水流道布反渗透膜，使用寿命更长，压差更低，能耗降低。并且本领域技术人员应当理解，以上实施例仅仅是本发明的典型实施例，在不超出或不偏离本发明保护范围的情况下，本发明的技术方案及其实施方式有多种修饰、改进或等价变化，这些均应落入本发明的保护范围内。