一种双程螺旋卷式扩散渗析膜组件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双程螺旋卷式扩散渗析膜组件及其制备方法，包括以拼合起来的一对中心管为轴心，由离子交换膜和流道隔网相互紧贴着卷成圆筒体；由流道隔网支撑起的空间形成流体通道并始终位于离子交换膜的两侧，分别构成扩散液流道和渗析液流道；特征是每根中心管轴向中间由堵板堵住，形成互不相通的左右两部分；流道隔网的边缘密封，在其宽幅一半处自中心管开始至距底边一定距离为止设置有挡板；扩散液和渗析液在膜组件内形成双程螺旋式逆流流动。该膜组件装填密度大，传质效率高，单位膜面积料液处理量大，易于自动化生产。

A two way spiral coil type diffusion dialysis membrane module and its preparation method

The invention discloses a double spiral wound diffusion dialysis membrane and a preparation method thereof, including a pair of center tube together as the axis, by ion exchange membrane and channel net each other close to the rolled cylinder body; both sides by flow net support space form fluid channel and always located in ion exchange membrane the fluid flow and diffusion, respectively constitute a dialysis liquid passage; each axial center tube is characterized by a blocking plate formed by the middle, not communicating with each other about two parts; channel net edge seal, in its width at half pipe from the center to a certain distance from the bottom up baffle is arranged; and the liquid diffusion dialysis liquid form two-way spiral countercurrent flow in the membrane. The packing density is large, the mass transfer efficiency is high, the volume of the unit film area is large, and it is easy to automate the production.

【技术实现步骤摘要】
一种双程螺旋卷式扩散渗析膜组件及其制备方法
本专利技术属于膜分离设备
，特别涉及离子交换膜和流道隔网围绕中心管一起卷制的，利用扩散渗析原理，用于分离回收工业废酸或废碱的螺旋型分离膜组件及其制备方法。
技术介绍
扩散渗析是以浓度差为推动力，利用离子通过膜发生选择性渗透而达到分离的目的，理论上不耗能。如阴膜扩散渗析技术利用阴离子交换膜对氢离子与金属离子的选择透过性不同实现酸与盐的分离，是较为先进的工业废酸回收处理技术，在冶金工业及环保领域得到了广泛应用。在现有的技术中，美国专利US5264123和US5217612中所提出的扩散渗析器设备，以及山东天维膜技术有限公司、日本Astorm公司和美国Mech-Chem公司生产的扩散渗析器，均为板框式组件(也称平板式)。中国专利CN101983756B所提出的一种螺旋卷式扩散渗析膜组件及其制备方法，以及由合肥科佳高分子材料科技有限公司生产的扩散渗析膜组件为螺旋卷式，此扩散渗析组件以拼合起来的一对中心管为轴心，由离子交换膜和流道隔网相互紧贴着螺旋式卷成圆筒体，在离子交换膜末端处该圆筒体外缘上两个径向对称的切线方向流道开口处分别粘结密封固定一侧流管，该侧流管紧靠圆筒形外壳的内壁与中心管平行布置；位于离子交换膜两侧的两组“中心管-流道隔网-侧流管”通道分别构成螺旋式的扩散液流道和渗析液流道。但上述膜组件由于设置有侧流管的缘故，使得制造工艺复杂，生产效率较低；膜组件左右侧流管突出不易形成圆形截面，减少了整个组件的装填密度；流体流程最大为膜的总长度的二分之一，通过膜面一次的透过液相对量少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双程螺旋卷式扩散渗析膜组件及其制备方法，以解决现有螺旋卷式扩散渗析膜组件连续生产效率较低，流程较短的问题。本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析组件，包括以拼合起来的一对中心管为轴心，由离子交换膜和流道隔网相互紧贴着螺旋式卷成圆筒体；由流道隔网支撑起的空间构成流体通道并始终位于离子交换膜的两侧，其中一侧构成扩散液流道并与一对扩散液进出接管相连通，另一侧构成渗析液流道并与一对渗析液进出接管相连通；其特征在于：每根中心管轴向中间由堵板堵住，形成互不相通的左右两部分；流道隔网的边缘密封，在其宽幅一半处自中心管开始至距底边一定距离为止设置有挡板；扩散液由其中一根中心管左端流入，通过分布在其左半部分周壁上的集液孔进入流道隔网，在离子交换膜一侧螺旋式由内向外流动，绕过挡板再由外向内螺旋式流动，最后从分布在中心管右半部分周壁上的集液孔进入这根中心管右端并流出；渗析液由另一根中心管右端流入，由其右半部分集液孔进入流道隔网，在离子交换膜另一侧螺旋式由内向外流动，绕过挡板再由外向内流动，最后通过这根中心管左半部分集液孔进入其左端并流出。本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件的制备方法，其特征在于：将中心管轴向中间用堵板堵住，形成互不相通的左右两部分；在两根中心管之间夹入一张离子交换膜和两张流道隔网，使两张流道隔网分别布置在离子交换膜的两侧，保持以中心管为界，两端离子交换膜长度相等，并将离子交换膜、流道隔网与中心管粘结固定；离子交换膜和流道隔网相互紧贴着围绕中心管按同一方向一起卷，边卷边在离子交换膜和流道隔网的边缘涂上粘合剂粘合密封，边卷边在流道隔网宽幅一半处自中心管开始至距底边一定距离为止涂上粘合剂构成挡板，卷成圆筒体；再以塑料薄膜将整个圆筒体绕紧密封固定，形成膜芯，将膜芯装入圆筒形外壳内，膜芯的两端头与外壳之间用粘合剂浇铸固定，构成带四个进出口接管的螺旋卷式扩散渗析膜组件；所述中心管的左右两部分周壁上分别布有集液孔；位于离子交换膜两侧的两组“中心管左端-流道隔网-中心管右端”通道分别构成双程螺旋式的扩散液流道和渗析液流道。所述中心管可采用截面为圆形的管道或截面为半圆形的管道；作为优选，采用截面为半圆形的管道，这样可使一对中心管拼合起来后总体截面为圆形，以保证组件卷制形成后为圆筒体外形；所述中心管及中心管轴向中间的堵板可由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯材料制成。所述离子交换膜为平板型膜；阴离子交换膜要求耐酸，通常由带有季铵基团的高分子材料制成；而阳离子交换膜要求耐碱，通常由带有磺酸基团或羧酸基团的高分子材料制成。所述流道隔网可由聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯(用于酸回收)、或聚酰胺(用于碱回收)材料所编织制成，单张流道隔网的长度为所用单张离子交换膜的0.5-1倍，可采用单层或多层，为了减小流动阻力，在组件径向上隔网的厚度可由外向内逐渐增厚。所述挡板由粘合剂固化形成；或使用自带挡板的流道隔网，与流道隔网合为一体。所述挡板末端离底边一定距离，作为优选，距离为流道隔网宽度的一半。作为在所述膜芯外安装外壳的替代做法，可在所述膜芯外直接缠绕玻璃丝和涂上胶黏剂，固化后形成玻璃钢，以替代外壳的作用。本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件在作为回收工业废酸使用时，膜组件内的离子交换膜选用平板型阴离子交换膜，废酸料液走渗析液流道，由其中一根中心管右端流入，由其右半部分集液孔进入流道隔网，在离子交换膜一侧由内向外螺旋式流动，绕过挡板再由外向内螺旋式流动，最后通过这根中心管左半部分集液孔进入其左端并流出；水走扩散液流道，由另一根中心管左端流入，通过分布在其左半部分周壁上的集液孔进入流道隔网，在离子交换膜一侧由内向外螺旋式流动，绕过挡板再由外向内螺旋式流动，最后从分布在中心管右半部分周壁上的集液孔进入这根中心管右端并流出；废酸料液和水在膜的两侧保持螺旋式逆流流动。与回收工业废酸类似，本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件在作为回收工业废碱使用时，膜组件内的离子交换膜选用平板型阳离子交换膜。本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件利用膜扩散渗析原理，以浓度差作为推动力，实现废酸或废碱及盐类的分离。本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件采用双程螺旋式逆流流动，增加了平均浓度差，提高了传质推动力；同时由于流体的流动路程长、流动速度快，增大了传质系数，使组件的性能达到优化；膜组件排列紧凑，装填密度大，重量轻，可立体式组装，易于成圆，占地面积小。在现有螺旋卷式膜组件中，与中国专利CN101983756B所提出的一种螺旋卷式扩散渗析膜组件相比，由于在中心管中引入堵板，将中心管分成左右两部分，将所有四个接口都设置在两只中心管上，省去了侧流管，使得膜组件装填密度更大，同时膜组件更易成圆密封；新的密封方式使得膜组件流道更长，传质更充分；制作工艺更加简便，卷制操作更易行，生产过程对自动化要求更低，有利于提高生产效率。附图说明图1为本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件的总体结构示意图；图2为本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件的中心管示意图；图3为本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件膜、网、管装配示意图；图4为本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件的横截面结构即流道示意图；图5为本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件的废酸回收性能测试装置示意图。具体实施方式下面结合附图以实施例对本双程螺旋卷式扩散渗析膜组件作详细说明。实施例1：膜面积为1.1平方米的螺旋卷式扩散渗析膜组件的制备过程图1为本专利技术的双程螺旋卷式扩散渗析膜组件的总体结构示意图；图2给出了双程螺旋卷式扩散渗析膜组件中心管的示意图。在中心管1和3管内中间安装固定堵板8，把中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双程螺旋卷式扩散渗析组件，包括以拼合起来的一对中心管为轴心，由离子交换膜和流道隔网相互紧贴着螺旋式卷成圆筒体；由流道隔网支撑起的空间构成流体通道并始终位于离子交换膜的两侧，其中一侧构成扩散液流道并与一对扩散液进出接管相连通，另一侧构成渗析液流道并与一对渗析液进出接管相连通；其特征在于：每根中心管轴向中间由堵板堵住，形成互不相通的左右两部分；流道隔网的边缘密封，在其宽幅一半处自中心管开始至距底边一定距离为止设置有挡板；扩散液由其中一根中心管左端流入，通过分布在其左半部分周壁上的集液孔进入流道隔网，在离子交换膜一侧螺旋式由内向外流动，绕过挡板再由外向内螺旋式流动，最后从分布在中心管右半部分周壁上的集液孔进入这根中心管右端并流出；渗析液由另一根中心管右端流入，由其右半部分集液孔进入流道隔网，在离子交换膜另一侧螺旋式由内向外流动，绕过挡板再由外向内流动，最后通过这根中心管左半部分集液孔进入其左端并流出。

【技术特征摘要】
1.一种双程螺旋卷式扩散渗析组件，包括以拼合起来的一对中心管为轴心，由离子交换膜和流道隔网相互紧贴着螺旋式卷成圆筒体；由流道隔网支撑起的空间构成流体通道并始终位于离子交换膜的两侧，其中一侧构成扩散液流道并与一对扩散液进出接管相连通，另一侧构成渗析液流道并与一对渗析液进出接管相连通；其特征在于：每根中心管轴向中间由堵板堵住，形成互不相通的左右两部分；流道隔网的边缘密封，在其宽幅一半处自中心管开始至距底边一定距离为止设置有挡板；扩散液由其中一根中心管左端流入，通过分布在其左半部分周壁上的集液孔进入流道隔网，在离子交换膜一侧螺旋式由内向外流动，绕过挡板再由外向内螺旋式流动，最后从分布在中心管右半部分周壁上的集液孔进入这根中心管右端并流出；渗析液由另一根中心管右端流入，由其右半部分集液孔进入流道隔网，在离子交换膜另一侧螺旋式由内向外流动，绕过挡板再由外向内流动，最后通过这根中心管左半部分集液孔进入其左端并流出。2.权利要求1所述双程螺旋卷式扩散渗析膜组件的制备方法，其特征在于：将中心管轴向中间用堵板堵住，形成互不相通的左右两部分；在两根中心管之间夹入一张离子交换膜和两张流道隔网，使两张流道隔网分别布置在离子交换膜的两侧，保持以中心管为界，两端离子交换膜长度相等，并将离子交换膜、流道隔网与中心管粘结固定；离子交换膜和流道隔网相互紧贴着围绕中心管按同一方向一起卷，边卷边在离子交换膜和流...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传润，李龙云，陶振，徐铜文，张勤，徐兆新，汪耀明，吴亮，曹政，荚存兵，
申请(专利权)人：合肥科佳高分子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34