本发明专利技术提供一种操作温度可控的多组件式膜分离装置及其工艺。该装置包括平板式和螺旋卷式膜组件、低压泵、高压泵、恒温控制器、热交换装置、冷/热源循环泵等设备，分别以低压泵和高压泵为驱动力，实现反渗透或纳滤、超滤或微滤的膜或者单一功能膜对原料液的纯化、浓缩、分离操作。其显著特征是，组合了RO或NF和UF或MF四个膜组件、四种分离功能的膜过程，集成了高压膜系统和低压膜系统，具有运行温度可控，分离功能多样化，运行工艺组合化，设备集成度高，适合于小试和小试扩大研究或不同原料的批次操作，特别适合于热敏性物料的分离、提取、纯化、浓缩操作，从而为大规模应用的工程开发和成套化膜分离设备的制造提供可靠的设计依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种操作温度可控的多组件式膜分离装置及其工艺，属于水和废水处理、食品、生物、制药、精细化工等的流体分离领域。
技术介绍
膜分离技术具有高效、节能、环保、操作简便等优点，因而在当今工业生产中广泛应用于不同物理、化学性质的物料的分离、分级、除杂及浓缩。以压力为驱动力的反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)等四种膜过程，是由于膜的孔径依次增大，对不同分子尺寸或物质尺寸的混合物能够进行精细分离、提纯和浓缩，能够实现针对特定的物料的特定分离目的而进行高效操作。RO、NF由于膜具有纳米级甚至小至埃级尺寸的小孔径，适用于分离料液中的一价或高价离子以及小分子量物质和水，操作压力高，为高压膜分离过程；而UF、MF由于膜的孔径在数十个纳米甚至大到数个微米，仅需较低的操作压力即可将混合物中的大分子与小分子物质分离，为低压膜分离过程。迄今为止，可以进行大规模工业应用的膜元件型式主要有卷式、中空纤维式、管式和平板式。其中，用于RO、NF的大多为需高压操作的卷式膜组件，而用于UF、MF的为可低压操作的膜组件除了卷式外，比较常见的是平板式、中空纤维式。一种膜过程在进入大规模工业化应用前，通常需经过膜分离的小试或小试扩大试验研究，以确定料液分离纯化的膜分离过程参数并确定其所能达到的分离效果及所得产品质量的优劣等，为工业化膜分离系统的设计和膜分离装置的制造提供科学依据。而当今市场上已有的试验用或批次规模生产用的膜分离设备，均无有效的温控系统，无法调控物料运行温度，并都以单一形式例如平板式或卷式的膜元件，或以操作压力仅为低压或高压采用单一膜元件的制造的成套化装置，以此所得的实验数据偏差太大。因而，已有成套化的膜分离装置存在规格少、膜分离功能单一，无温控系统，同一套设备不能在同时间内采用同一料液进行多种不同膜的操作运行，更不能满足含热敏性物质的物料控温操作运行的需要，完成分离任务时工艺步骤繁杂、试验设备多台套、设备投资和运行费用大等问题。基于不同构型的分离膜元件和不同的压力操作模式，面向各种物料的试验研究和工业生产应用，开发操作温度可控且具有特定膜过程的多种分离功能的分离膜装置，实现成套装置结构紧凑化、操作简便化、功能多样化、用途广泛化，以满足当前功能分离膜科学研究与工业应用的日益增长的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，通过采取多项温控措施，设置多种温控装置，使某些含热敏性物质的物料在分离过程中，其热敏性不被破坏；同时，实现同一套装置上对同一物料分别用两种型式的膜组件，分别进行高压和低压操作，快速确定该料液进行不同膜分离的工艺操作参数，从而确定其所能达到的分离效果及所得产品质量的优劣，为大规模工业化膜分离系统的工艺设计及其成套化膜分离装置的制造提供科学依据。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，包括由管路依次相连的原水池、压力驱动装置、膜组件，膜组件的两个出水口分别连接有产水出水管路和浓水出水管路，还包括温控系统，所述的温控系统分为三部分，分别为原水池的恒温控制器、浓水管路的热交换装置、包裹在管路上的保温包覆材料；所述压力驱动装置具有两个驱动部分，分别为并联设置的高压泵和低压泵；所述膜组件具有两种分离型式，分别为并联设置平板式和螺旋卷式；所述管路上的设置有选择驱动部分和分离型式的阀门。优选的，所述恒温控制器为恒温浴槽，恒温浴槽内设有作为降温或者升温的媒介物质，所述原水池置于恒温浴槽内。优选的，所述恒温浴槽与热交换装置之间设有循环管路，循环管路上设有循环泵。优选的，所述热交换装置为一套、两套或者多套组合。优选的，所述平板式膜组件并联运行有两套，所述螺旋卷式膜组件并联运行有两套。优选的，所述热交换装置为蛇形管式或者板式。优选的，管道保温包覆材料为橡塑棉。本专利技术的另一目的在于提供一种操作温度可控的多组件式膜分离工艺，在保证了单支膜组件、单个膜过程的常规应用的基础上，组合了两类膜型式、多种膜功能的膜组件，集成了高压膜系统和低压膜系统，实现了成套系统分离功能多样化，运行工艺组合化，操作管理简便。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种操作温度可控的多组件式膜分离工艺，其特征是：1)通过在恒温浴槽内投加冷源/热源，对原水池中的物料温度进行调节控制；2)调整管路上的相应阀门，启动低压泵或高压泵；3)同时选择单一或组合的平板式膜组件和/或螺旋卷式膜组件的运行，膜组件耐压容器内安装适用于低压环境的超滤膜/微滤膜或者适用于高压环境的纳滤膜/反渗透膜；4)对膜组件进口、出口两端的阀门进行调节，以改变膜的进水、出水流量，在0～1.5MPa压力范围内调整系统的相应操作压力；5)在浓水出水总管连接热交换装置，热交换装置是以恒温浴槽内冷源/热源为媒介物质，通过启动冷/热源循环泵实现换热介质流入热交换装置入口，经热交换装置出口回流至恒温浴槽或直接排放来达到调控物料运行温度的目的。优选的，压力驱动装置与膜组件的运行方式有以下几种，1)低压泵驱动的平板式膜组件与平板式膜组件并联运行；2)高压泵驱动的平板式膜组件与平板式膜组件并联运行；3)低压泵驱动的螺旋卷式膜组件与螺旋卷式膜组件并联运行；4)高压泵驱动的螺旋卷式膜组件与螺旋卷式膜组件并联运行；5)低压泵驱动的平板式膜组件与螺旋卷式膜组件并联运行；6)高压泵驱动的平板式膜组件与螺旋卷式膜组件并联运行；7)调整相应阀门的开和关的状态，料液通过低压泵或高压泵的输送，分离系统实施单支膜组件运行。优选的，利用低压泵作为清洗膜系统的清洗泵。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术基于压力驱动膜分离原理，巧妙地设计管、阀系统，灵活地组合结构型式相同和不相同的膜组件，有机地集成高压和低压驱动运行模式，创新性地设置了多项温度控制装置以控制运行物料温度，确保运行物料的安全性和系统工艺数据的可靠性，提高了成套膜分离装置的集成度和科技含量，强化了膜分离功能的多样性。创新膜清洗方式多样化，实现单组件或多组件全面清洗，彻底清除膜面污染物甚至膜孔内的污堵物。因此，在同等运行条件下，与传统膜分离装置相比，本专利技术装置具有适用性更广，分离效率更高，运行条件更易控制，运行数据更为准确，获得的结果更具可靠性等的显著优点。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。附图标记：W-01为恒温浴槽；W-02为热交换装置；ZF-01、ZF-02、ZF-03、ZF-04、ZF-05、ZF-06、ZF-07、ZF-08、ZF-09、ZF-10、ZF-11、ZF-12、ZF-13均为阀门；M-01、M-02为平板式膜组件；M-03、M-04为螺旋卷式膜组件；B-01为低压泵；B-02为高压泵；B-03为循环泵；P为压力表；F为流量表。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，操作温度可控的多组件式膜分离装置主要由四大部分组件成，依次为原水池部分、压力驱动部分、膜组件部分和热交换部分，相互之间由硅胶管/钢管相连，且在管路上包覆橡塑棉等具有环保阻燃、隔热保温、隔音减震的保温材料。原水池部分包括原水池、恒温浴槽，恒温浴槽内部装有冷媒/热媒，根据需要可以选用水、酒精、油等作为降温或升温的媒介物质；原水池置于恒温浴本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，包括由管路依次相连的原水池、压力驱动装置、膜组件，膜组件的两个出水口分别连接有产水出水管路和浓水出水管路，其特征是：还包括温控系统，所述的温控系统分为三部分，分别为原水池的恒温控制器、浓水管路的热交换装置(W‑02)、包裹在管路上的保温包覆材料；所述压力驱动装置具有两个驱动部分，分别为并联设置的高压泵(B‑02)和低压泵(B‑01)；所述膜组件具有两种分离型式，分别为并联设置平板式和螺旋卷式；所述管路上设置有选择驱动部分和分离型式的阀门。
【技术特征摘要】
1.一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，包括由管路依次相连的原水池、压力驱动装置、膜组件，膜组件的两个出水口分别连接有产水出水管路和浓水出水管路，其特征是：还包括温控系统，所述的温控系统分为三部分，分别为原水池的恒温控制器、浓水管路的热交换装置(W-02)、包裹在管路上的保温包覆材料；所述压力驱动装置具有两个驱动部分，分别为并联设置的高压泵(B-02)和低压泵(B-01)；所述膜组件具有两种分离型式，分别为并联设置平板式和螺旋卷式；所述管路上设置有选择驱动部分和分离型式的阀门。2.根据权利要求1所述的一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，其特征是：所述恒温控制器为恒温浴槽(W-01)，恒温浴槽(W-01)内设有作为降温或者升温的媒介物质，所述原水池置于恒温浴槽(W-01)内。3.根据权利要求2所述的一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，其特征是：所述恒温浴槽(W-01)与热交换装置(W-02)之间设有循环管路，循环管路上设有循环泵(B-03)。4.根据权利要求3所述的一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，其特征是：所述热交换装置(W-02)为一套、两套或者多套组合。5.根据权利要求1所述的一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，其特征是：所述平板式膜组件(M-01、M-02)并联运行有两套，所述螺旋卷式膜组件(M-03、M-04)并联运行有两套。6.根据权利要求1所述的一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，其特征是：所述热交换装置(W-02)为蛇形管式或者板式。7.根据权利要求1所述的一种操作温度可控的多组件式膜分离装置，其特征是：位于管路上的所述保温包覆材料为橡塑棉。8.一种操作温度可控的多组件式膜分离工艺，其特征是：1)通过在恒温浴槽(W-01)内投加的冷源/热源，对原水池中的物料温度进行调节控制；2)调整管路上的相应阀门，启动低压泵(B-01)或高压泵(B-02)；3)同时...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏仙兵，蔡邦肖，应雪梅，
申请(专利权)人：夏仙兵，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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