CN112546869A - 中空纤维膜元件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种中空纤维膜元件，包括壳体及设于壳体内的中空纤维膜和中心管，前述的壳体具有进水口及净水出口，其特征在于所述的中空纤维膜为由多根中空纤维膜丝平行排列后两端分别粘接并对折再两端粘接而成的呈U型的中空纤维膜片，该中空纤维膜片弯折的一端封闭形成封闭端，粘接的另一端中心孔开口形成敞口端，所述中空纤维膜片以中心管的中轴线为中心轴卷绕于中心管，前述的中心管至少一端开口并侧向形成有导流孔。本发明还公开了中空纤维膜元件的制作方法。本发明制作时间大大缩短；无需切割端面，提高了中空纤维的利用率，缩减制作工序，大大降级了设备研发及制作生产成本。

Description

中空纤维膜元件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种水过滤膜组件，尤其涉及一种中空纤维膜组件及其制作方法。

背景技术

目前国内市场上大部分的中空纤维膜元件制作过程大部分为人工，自动化程度低，制作工艺不合理，导致结构一致性差，膜元件封装端面纤维排布及其内部排列不均匀导致浓差极化和利用率低等问题。

大部分的中空纤维膜元件使用运行过程中，由于过滤液杂质累积，以及在使用时水队膜元件的内部压力使中空纤维滤芯膜变得聚拢集中致密，内部部分中空纤维膜无法充分接触水，进而产生浓差极化，污染物无法顺利排除的问题，降低了膜元件的性能，最终使中空纤维滤芯膜元件使用寿命大大降低。

大部分的中空纤维膜元件的制作工艺需要对中空纤维膜进行多次切割整理，膜元件封装后还需再次切割，中空纤维膜损耗浪费严重，胶粘剂工艺性损耗量也很大，切割封装需要各种设备，切割粉尘容易造成膜元件及环境污染。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种封装端面纤维排布及其内部排列均匀的中空纤维膜元件。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种封装端面纤维排布及其内部排列均匀的中空纤维膜元件的制备方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种制作效率高且成本低的中空纤维膜元件的制备方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种中空纤维膜元件，包括壳体及设于壳体内的中空纤维膜和中心管，前述的壳体具有进水口及净水出口，其特征在于所述的中空纤维膜为由多根中空纤维膜丝平行排列后两端分别粘接并对折再两端粘接而成的呈U型的中空纤维膜片，该中空纤维膜片弯折的一端封闭形成封闭端，粘接的另一端中心孔开口形成敞口端，所述中空纤维膜片以中心管的中轴线为中心轴卷绕于中心管，所述中空纤维膜的封闭端和敞口端分别位于中心管的长度方向上的两端，前述的中心管至少一端开口并侧向形成有导流孔。

作为优选，所述的壳体可以包括外壳、设于外壳端口的集水盖及设于集水盖中心通孔的连接管，前述外壳底部形成浓水出口，前述连接管外端形成进水口，里端与中心管的一端密封连接，前述集水盖与连接管之间具有净水出口，该净水出口围绕进水口布置。

进一步，所述的外壳包括底座及设于底座上的外罩，前述底座轴向中空，所述中空纤维膜片的敞口端定位于底座内，前述的外罩开口的一端与底座连接固定，底部形成所述的浓水出口。

所述中心管内可以设有隔板部或所述中心管轴向贯通。

进一步，所述的中空纤维膜片之间设有分隔导流网。

本发明解决上述第二个和第三个技术问题所采用的技术方案为：一种中空纤维膜元件的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

①先将一定长度的多根中空纤维膜丝按一定距离有序排列至膜元件所需宽度，然后将胶粘剂分别涂敷在中空纤维膜丝的两端，将中空纤维膜丝两端固定连接；将多根中空纤维膜丝对折并两端涂胶粘接，使两端合为双层的一端，制成U型的中空纤维膜片，该中空纤维膜片涂胶粘接的一端形成敞口端，另一弯折的一端形成封闭端；

②在中心管上涂抹胶粘剂，将中空纤维膜片以中心管的中轴线为中心轴，且中空纤维膜片的封闭端和敞口端分别位于中心管的长度方向上两端的方式，以一定张力，保持中空纤维膜片张紧，将中空纤维膜片整齐缠绕在中心管上；

③将胶带封住空纤维膜片的敞口端，得到膜组件；

④将底座放入封装治具中，再将膜组件的敞口端放入底座中，加入胶粘剂，以填补中空纤维膜片之间，以及中空纤维膜片与底座之间的间隙，固化后，去掉封装治具，再去掉胶带，完成粘结固定封装；

⑤装配上外罩，再将集水盖装配于底座上，最后装上连接管，完成膜元件制作。

作为优选，所述中空纤维膜丝的端部涂敷的胶粘剂粘结宽度在10mm～30mm，胶层厚度比中空纤维膜直径大0.5mm以上。

进一步，所述中空纤维膜片缠绕中心管之前在中空纤维膜片的中部粘接有分隔导流网。

作为优选，所述的胶粘剂为快速固化剂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明无需使用环氧树脂或者聚氨酯树脂胶和配套工装夹具进行灌胶封装，减少了物料成本和制作成本；无需切割端面，提高了中空纤维膜的利用率，缩减制作工序，大大降级了设备研发及制作生产成本；中空纤维膜端面及内部都按照一定顺序排列，膜元件的结构一致性可控，固定端的中空纤维膜之间的间隙大小一致可控，因而膜元件内部水流的通道比较均匀，进而使中空纤维膜抗浓差极化能力提高，同时使膜元件的过滤性能也有很大的提高；

膜元件的中空纤维膜有一端为半自由端或自由端，纤维膜可在一定范围内进行运动，使污染物更容易排除，降低了维护清洗频次，提高膜元件的使用寿命，本发明适用于各类中空纤维膜滤芯,尤其适用新型中空纤维反渗透和中空纤维纳滤膜元件。

无需大量树脂胶灌封，可少至5g-10g，可使用快速固化的胶粘剂，不必担心因快干型胶粘剂量大时，化学反应时放出大量热量，导致烧丝、固化过热爆聚、部件变形过大、固定胶层气孔、胶粘剂因表面张力虹吸爬升等缺陷，进而降低制作过程中的检测检验步骤频率及工作强度，可大大提高膜元件制作的合格率及膜丝的利用率。无需耗时等待灌封胶反应固化达到及其物理化学性能(现有方法工艺一般在24小时以上，才可以切割端面或者其他工序(如气密性检测))，快速固化的胶粘剂可在2小时甚至更短的时间内达到其完全固化的物理硬度，因而所耗时间大大缩短。

附图说明

图1为实施例1结构示意图。

图2为实施例1的剖视图。

图3为图1横截面的剖视图。

图4为实施例1中集成盖结构示意图。

图5为实施例1中的中空纤维膜片缩小结构示意图。

图6为实施例1中中空纤维膜片对折后的结构示意图。

图7为实施例1中的中空纤维膜片卷绕后结构示意图。

图8为实施例1中膜组件置于封装治具后的示意图。

图9为实施例2的剖视图。

图10为实施例2的横截面剖视图。

图11为实施例3中的中心管剖视图。

图12为实施例4中的中心管剖视图。

图13为实施例5中的中心管剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1，如图1～图3所示，本实施例中的中空纤维膜元件包括壳体1及设于壳体1内的中空纤维膜3和中心管2，

壳体1包括外壳、设于外壳端口的集水盖11及设于集水盖11中心通孔的连接管4，外壳底部形成浓水出口1c，连接管4外端形成进水口1a，里端与中心管2的一端通过密封圈41密封连接，连接管4的外端也套设有密封圈42，集水盖11与连接管4之间具有净水出口1b，该净水出口1b围绕进水口1a布置。外壳包括底座13及设于底座13上的外罩12，底座13轴向中空，中空纤维膜片5的敞口端定位于底座13内，外罩12开口的一端与底座13连接固定，底部形成浓水出口1c。本实施例中的中心管2有上管21和下管22装配而成，上管21上内设有隔板部24并侧向开设有导流孔23。下管22底端与底座13上的凹槽适配。

中空纤维膜3为由多根中空纤维膜丝51平行排列后两端分别粘接并对折再两端粘接而成的呈U型的中空纤维膜片5，该中空纤维膜片5弯折的一端封闭形成封闭端，粘接的另一端中心孔开口形成敞口端，中空纤维膜片5以中心管2的中轴线为中心轴卷绕于中心管2，中空纤维膜的封闭端31和敞口端32分别位于中心管2的长度方向上的两端。

本实施例中的中空纤维膜元件的制作方法包括如下步骤：

①先将一定长度的多根中空纤维膜丝51按一定距离有序排列至膜元件所需宽度，然后将胶粘剂分别涂敷在中空纤维膜丝51的两端，将中空纤维膜丝51两端分别固定连接而形成胶粘段52，如图5所示；将多根中空纤维膜丝51对折并两端涂胶粘接，使两端合为双层的一端，制成U型的中空纤维膜片5，该中空纤维膜片5涂胶粘接的一端形成敞口端，另一弯折的一端形成封闭端，如图6所示；中空纤维膜丝51的端部涂敷的胶粘剂粘结宽度在10mm～30mm，胶层厚度比中空纤维膜直径大0.5mm以上；

②在中心管2上涂抹胶粘剂，将中空纤维膜片5以中心管2的中轴线为中心轴，且中空纤维膜片5的封闭端和敞口端分别位于中心管2的长度方向上两端的方式，以一定张力，保持中空纤维膜片5张紧，将中空纤维膜片5整齐缠绕在中心管2上；

③将胶带6封住空纤维膜片的敞口端，得到膜组件，如图7所示；

④将底座12放入封装治具10中，再将膜组件的敞口端放入底座12中，加入胶粘剂，以填补中空纤维膜片5之间，以及中空纤维膜片5与底座12之间的间隙，如图8所示，固化后，去掉封装治具10，再去掉胶带6，完成粘结固定封装；

⑤装配上外罩13，再将集水盖11装配于底座12上，最后装上连接管4，完成膜元件制作。

本实施例中涉及的胶粘剂为快速固化剂。

实施例2，如图9和图10所示，本实施例中的中空纤维膜片5之间设有分隔导流网7。制作时增加步骤：中空纤维膜片5缠绕中心管2之前在中空纤维膜片5的中部粘接有分隔导流网7。本实施例中的分隔导流网7可以是无纺布，还可以采用网格层。其他结构参考实施例1。

实施例3，如图11所示，本实施例中的中心管2为轴向贯穿的一体件，侧壁沿着长度方向上开设有导流孔23。其他结构参考实施例1。

实施例4，如图12所示，本实施例中的中心管2为一体件并中部具有隔板部24，导流孔23开设于隔板部24上方的侧壁上，其他结构参考实施例1。

实施例5，如图13所示，本实施例中的中心管2为一体件并底部封堵，靠近底部的侧壁上开设有导流孔23。其他结构参考实施例1。

Claims (9)

1.一种中空纤维膜元件，包括壳体(1)及设于壳体(1)内的中空纤维膜(3)和中心管(2)，前述的壳体(1)具有进水口(1a)及净水出口(1b)，其特征在于所述的中空纤维膜(3)为由多根中空纤维膜丝(51)平行排列后两端分别粘接并对折再两端粘接而成的呈U型的中空纤维膜片(5)，该中空纤维膜片(5)弯折的一端封闭形成封闭端，粘接的另一端中心孔开口形成敞口端，所述中空纤维膜片(5)以中心管(2)的中轴线为中心轴卷绕于中心管(2)，所述中空纤维膜的封闭端(31)和敞口端(32)分别位于中心管(2)的长度方向上的两端，前述的中心管(2)至少一端开口并侧向形成有导流孔(23)。

2.根据权利要求1所述的中空纤维膜元件，其特征在于所述的壳体(1)包括外壳、设于外壳端口的集水盖(11)及设于集水盖(11)中心通孔的连接管(4)，前述外壳底部形成浓水出口(1c)，前述连接管(4)外端形成进水口(1a)，里端与中心管(2)的一端密封连接，前述集水盖(11)与连接管(4)之间具有净水出口(1b)，该净水出口(1b)围绕进水口(1a)布置。

3.根据权利要求2所述的中空纤维膜元件，其特征在于所述的外壳包括底座(12)及设于底座(12)上的外罩(13)，前述底座(12)轴向中空，所述中空纤维膜片(5)的敞口端定位于底座(12)内，前述的外罩(13)开口的一端与底座(12)连接固定，底部形成所述的浓水出口(1c)。

4.根据权利要求1所述的中空纤维膜元件，其特征在于所述中心管(2)内设有隔板部(24)或所述中心管(2)轴向贯通。

5.根据权利要求1所述的中空纤维膜元件，其特征在于所述的中空纤维膜片(5)之间设有分隔导流网(7)。

6.一种权利要求3所述中空纤维膜元件的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

①先将一定长度的多根中空纤维膜丝(51)按一定距离有序排列至膜元件所需宽度，然后将胶粘剂分别涂敷在中空纤维膜丝(51)的两端，将中空纤维膜丝(51)两端固定连接；将多根中空纤维膜丝(51)对折并两端涂胶粘接，使两端合为双层的一端，制成U型的中空纤维膜片(5)，该中空纤维膜片(5)涂胶粘接的一端形成敞口端，另一弯折的一端形成封闭端；

②在中心管(2)上涂抹胶粘剂，将中空纤维膜片(5)以中心管(2)的中轴线为中心轴，且中空纤维膜片(5)的封闭端和敞口端分别位于中心管(2)的长度方向上两端的方式，以一定张力，保持中空纤维膜片(5)张紧，将中空纤维膜片(5)整齐缠绕在中心管(2)上；

③将胶带(6)封住空纤维膜片的敞口端，得到膜组件；

④将底座(12)放入封装治具(10)中，再将膜组件的敞口端放入底座(12)中，加入胶粘剂，以填补中空纤维膜片(5)之间，以及中空纤维膜片(5)与底座(12)之间的间隙，固化后，去掉封装治具(10)，再去掉胶带(6)，完成粘结固定封装；

⑤装配上外罩(13)，再将集水盖(11)装配于底座(12)上，最后装上连接管(4)，完成膜元件制作。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于所述中空纤维膜丝(51)的端部涂敷的胶粘剂粘结宽度在10mm～30mm，胶层厚度比中空纤维膜直径大0.5mm以上。

8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于所述中空纤维膜片(5)缠绕中心管(2)之前在中空纤维膜片(5)的中部粘接有分隔导流网(7)。

9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于所述的胶粘剂为快速固化剂。

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