原位超声式多孔金属过滤器制造技术

一种带有原位超声式多孔金属过滤器，主要由过滤器壳体(1)、多孔金属滤芯(2)、超声振动棒(3)和超声控制器(4)构成；过滤器壳体(1)上有料液入口(5)、滤液出口(6)和位于底部的排渣口(7)；壳体(1)的上部由隔板(8)隔开，用于安装金属滤芯(2)和超声振动棒(3)，后者安装有均匀分布的超声振子(9)。滤芯均匀环绕在超声振动棒周围。超声振动棒位于金属滤芯内部，或者金属滤芯均匀分布于在超声振动棒周围。该过滤器能够使超声波能量得到充分利用，不受高压过滤限制。

【技术实现步骤摘要】
原位超声式多孔金属过滤器
本专利涉及膜分离领域，尤其是指一种带有原位超声强化功能的多孔金属过滤器。
技术介绍
随着环境污染的加剧和人们环保意识的增强，废水排放受到极大的限制。相关企业在不遗余力地开发和改进废水处理技术，各种新技术、新方法也层出不穷。膜分离技术由于其节能、高效、操作简洁等特点而备受关注。常用工业分离膜包括有机膜、陶瓷膜和金属膜。有机膜价格低廉、种类繁多，但易受废液中的有机溶剂侵蚀，膜孔堵塞后难以再生，在高温、强酸、强碱等苛刻条件下稳定性较差。陶瓷膜相比于金属膜虽然过滤精度高、化学稳定性好，但是易碎以及高温密封性差，从而限制了其应用。金属膜具有机械强度大、易加工成套组件等优势，越来越受到人们的关注。当含有悬浮颗粒的污水(特别是高浓度的污水)，通过过滤器进行过滤时，溶液中的颗粒、胶体粒子等杂质颗粒在膜的表面上通过分子间的相互作用、沉积作用，会在膜的表面和膜孔内沉积，造成膜孔堵塞，使过滤器的过滤性能下降，严重时影响过滤器的使用寿命。目前袋式过滤器在工业上被广泛使用，但滤袋难以在线清洗，当滤饼累积到一定厚度时，过滤阻力过大导致过滤效率无法满足生产需求，就需要拆卸清洗，不仅费时费力，而且拆卸清洗的效果也不理想。与滤袋相比，陶瓷和金属滤芯过滤精度高、化学稳定性好、机械强度大，可实现在线清洗。最常规的膜清洗方法是通过气体或液体进行反洗，以除去膜表面和孔道内的沉积物。当沉积物难以反洗出去时，也可以使用高温蒸汽反洗，或在反洗液中添加化学和生物药剂。当这些方法均无效时只能进行离线清洗，例如刷洗、药剂浸泡、热处理、超声清洗等。其中，超声清洗能够通过空化作用对滤材上附着的沉积物形成强烈震荡并使之与滤材脱离。由于其优异的清洗效果，人们也将超声应用于过滤器。专利200610081657.0公开了一种带有超声清洗装置的过滤器，超声振子位于过滤器外壳表面，过滤材料是板式或管式微孔陶瓷滤芯。当滤芯需要清理时，停止过滤并启动超声振子，最后将振下的截留物物连同流体一同排出。众所周知，超声对陶瓷滤芯能够产生破坏作用，而且陶瓷滤芯的过滤精度越高则对超声的耐受力越差，因此本专利在应用过程中可能导致滤芯寿命缩短。专利201410571150.8公开了一种类似的超声过滤器，只不过将过滤材料换成滤袋，该滤袋由滤布在多孔支撑体上包裹而成，过滤器外壳上的超声发生器可以对滤袋进行清洗。但是滤袋在反洗时孔径会被撑大，这虽然有利于反洗效果，但在超声时会将截留物驱赶到滤袋的渗透侧，造成渗透侧的污染。专利201610151725.X也公开了一种类似过滤器，用于过滤油气工程中所产生的污水，但过滤材料为不锈钢丝网滤芯。上述这些过滤器的设计都是按照超声清洗器的工作方式，把超声清洗槽封闭起来，改造成过滤器外壳，从而将超声清洗器与过滤器合二为一，不需拆卸滤材即可进行超声清洗。在实际工程应用过程中，过滤器的体积通常远远大于超声清洗器，特别是过滤器外壳往往还要具备较高的强度以承受压力，因此过滤器外壳厚度高于超声清洗器。这样，超声能量损失较大，影响清洗效果并浪费能量。虽然增加超声功率和增加超声发生器的数量能够提高超声效果，但又增加了成本。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利设计了一种能够原位清洗滤芯、清洗效率高、体积小、操作更简便的过滤器。本专利技术方案如下：原位超声式多孔金属过滤器的结构如图1或图2所示。其中图1针对的是单滤芯型过滤器，而图2针对的是多滤芯型过滤器。它们主要由过滤器壳体(1)、多孔金属滤芯(2)、超声振动棒(3)和超声控制器(4)构成。其中，过滤器壳体(1)上有料液入口(5)、滤液出口(6)和位于底部的排渣口(7)。壳体(1)的上部由隔板(8)隔开，用于安装金属滤芯(2)和超声振动棒(3)。为获得更高的过滤面积，多滤芯型过滤器(如图2)可通过增加滤芯数量和增加单根滤芯过滤面积来实现。单滤芯型过滤器(如图1)一般使用折叠滤芯以获得更高的装填面积，可通过增加叠数和每叠的面积来增加过滤面积。超声振动棒(3)安装于隔板(8)中心位置，其上安装有均匀排布的超声振子(9)，开启时能够发射超声波，可通过超声控制器(4)进行操作。对于单滤芯型过滤器(如图1)，金属滤芯(2)安装在隔板中部，从使超声振动棒(3)刚好位于金属滤芯(2)内部中心位置。对于多滤芯型过滤器(如图2)，金属滤芯(2)均匀安装在超声振动棒(3)的四周；当金属滤芯(2)数量较多并需要多层排布时，外圈滤芯与内圈滤芯可通过交错排列，尽可能使超声振动棒(3)发射的超声波直接辐射外圈滤芯。与以往其它过滤器显著不同的是，本专利所述的原位超声强化式多孔金属过滤器使用带有超声振子的超声振动棒作为超声波源，该振动棒可被安装到过滤器壳体内部，甚至是滤芯内部，这样可大大减少超声衰减，使超声波能量得到充分利用。在实际工程应用过程中，即使过滤器的体积较大，依然能够实现较好的清洗效果。化工、医药、能源等许多工业的过滤工程都面临高压操作，过滤器外壳必须具有足够的厚度才能满足强度要求，通过过滤器外壳输入超声波显然不可行，而本专利所述的过滤器则可以有效解决这一难题。附图说明图1单滤芯型原位超声强化式多孔金属过滤器示意图。1-过滤器壳体；2-多孔金属滤芯；3-超声振动棒；4-超声控制器；5-料液入口；6-滤液出口；7-排渣口；8-隔板；9-超声振子。图2多滤芯型原位超声强化式多孔金属过滤器示意图。1-过滤器壳体；2-多孔金属滤芯；3-超声振动棒；4-超声控制器；5-料液入口；6-滤液出口；7-排渣口；8-隔板；9-超声振子。具体实施方式滤芯(2)的料液过滤方向是由外向内，即料液中的悬浮物被截留在滤芯(2)外表面形成滤饼，过滤后获得的澄清滤液从滤芯(2)内部向上流动，穿过隔板(7)后由滤液出口(6)排出。随着过滤的进行，金属滤芯(2)表面滤饼会增厚，而且金属滤芯(2)孔道内部也可能会发生堵塞。当过滤速率过低或过滤阻力过大时，就需要进行滤芯的反洗。反洗一般由滤液出口(6)加压来实现，利用滤液做反洗液，也可以用水、溶剂或其他液体做反洗液。金属滤芯(2)表面滤饼的清洗一般比较容易，但滤芯(2)孔道内的堵塞可能会难以清洗，而且孔道内部的堵塞对过滤效率的影响也更加显著，单靠反洗难以保证效果。当悬浮物粘性较大或金属滤芯(2)的孔道内部较粗糙、曲折的时候，反洗效果会更差。本专利所示的原位超声式过滤器就可以有效地解决这一问题。首先进行反洗排渣，然后在反洗时开动超声，并选择合适的超声强度和频率；或者在金属滤芯被反洗液浸没之后，停止反洗并开动超声，待超声完成后再反洗。在超声之前必需先排渣，否则反而有可能促进悬浮粒子进入孔道，导致更严重的滤芯堵塞。超声振子产生的超声波频率为20-80kHz，每次超声清洗时间1-30min，超声清洗时间取决于滤芯的清洗效果，清洗时间过长则不仅浪费时间和增加能耗，而且可能对滤芯产生一定的损害。当如图1和图2所示的单个过滤器难以满足过滤量要求时，除可以增加过滤器数量之外，还可以考虑增大单个过滤器的壳体并在壳体内设置更多的滤芯和超声振动棒。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位超声式多孔金属过滤器，主要由壳体、多孔金属滤芯、超声振动棒和超声控制器构成；过滤器壳体上有料液入口、滤液出口和位于底部的排渣口；壳体上部由隔板隔开，用于安装金属滤芯和超声振动棒；超声振动棒安装于隔板中心位置，通过超声控制器进行操作，开启时能够发射超声波，超声振动棒上安装有均匀排布的超声振子；滤芯均匀环绕在超声振动棒周围。

【技术特征摘要】
1.一种原位超声式多孔金属过滤器，主要由壳体、多孔金属滤芯、超声振动棒和超声控制器构成；过滤器壳体上有料液入口、滤液出口和位于底部的排渣口；壳体上部由隔板隔开，用于安装金属滤芯和超声振动棒；超声振动棒安装于隔板中心位置，通过超声控制器进行操作，开启时能够发射超声波，超声振动棒上安装有均匀排布的超声振子；滤芯均匀环绕在超声振动棒周围。2.按照权利要求1所述的一种原位超声式多孔金属过滤器，其特征在于：对于单滤芯型过滤器，超声振动棒位于金属滤芯内部中心位置；对于多滤芯型过滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦，王满震，
申请(专利权)人：南京工业大学，南京高谦功能材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32