具有凹膜的陶瓷膜组件及相关方法技术

一种用于处理液态水的陶瓷膜组件系统，包括具有内进料半径Rhsg的外壳和膜组件，其中膜组件包括设置在外壳内的至少一个膜。至少一个膜在每个端具有端密封面。至少一个端盖设置在第一膜端或第二膜端的其中至少一个附近，其中端盖具有由内半径R端盖限定的出口。至少一个膜内嵌在外壳中使得σ≥0.1*Rhsg2/R端盖；并且其中σ是从端盖的出口到膜的端密封面测量的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有凹膜的陶瓷膜组件及相关方法专利技术人P﹒奥斯曼德森具有凹膜的陶瓷膜组件及相关方法优先权本申请要求于2015年8月10日提交的临时申请号为62/203,253的美国临时申请的优先权。该美国临时申请的全部内容通过引用并入至本文中。
具有凹膜的陶瓷膜组件及相关方法。
技术介绍
许多水域含有可能对人类或环境造成危害的污染物，或使蒸发或反渗透等进一步处理更加困难。膜通常用于移除这类污染物。膜元件通常是由塑料或陶瓷制成，两者经常放置在压力容器内部以容纳待处理的承压流体。元件和压力容器组合为膜组件或模块。这种压力容器还提供有单独的端口以允许进料和用于移除过滤材料的渗余物进入模块、通过膜被处理后过滤离开。陶瓷膜通常用作具有相对高渗透率支撑件的多层结构以及较薄的分离层，其通过使一些成分(通常为水和小溶质)通过而其他的保留来进行分离。为了增加表面积，通常在支撑件中存在多个通道，每个通道具有涂层。在使用膜的过程中，进料在通过膜进入支撑结构之前进入这些通道。为了防止进料直接通过进入任一端上的支撑件，使用端面密封层来防止通过端部的输送。常用的端面密封材料包括环氧树脂、聚氨酯和玻璃。与陶瓷壳中其他组件相比，由于端面密封件的材料特性，以及迄今为止使用的外壳将端面密封件留在外壳的端部处以防止其用作屏蔽这一事实，该端面密封件对机械损伤特别敏感。所需要的是允许外壳保护、屏蔽和/或围绕端面密封件形成冲击区或缓冲空间的模块设计，从而提高膜的耐久性和完整性。
技术实现思路
在一个或多个实施例中，用于处理液态水的陶瓷膜组件系统包括具有外部和内部的外壳，所述外壳从第一外壳端延伸至第二外壳端，并且所述外壳具有内进料半径Rhsg。该系统还包括膜组件，包括设置在外壳内的至少一个膜，所述膜从第一膜端延伸至第二膜端，至少一个膜具有从第一膜端延伸至第二膜端的毛细管，并且至少一个膜在每个端具有端密封面。该系统还包括至少一个端盖，其设置在至少一个第一膜端或第二膜端附近；混合区，其设置在膜和端盖之间，其中端盖具有由内半径R端盖限定的出口。至少一个膜内嵌在外壳中使得σ≥0.1*Rhsg2/R端盖；并且其中σ是从端盖的出口到膜的端密封面测量的，出口与混合区流体耦合(fluidlycoupled)，并且混合区与毛细管的内部流体耦合。在一个或多个实施例中，R端盖是端盖的最小出口。在一个或多个实施例中，封装材料设置在膜组件内，直接邻近至少一个膜的端密封面。在一个或多个实施例中，端盖是圆顶端盖。在一个或多个实施例中，外壳包括一个或多个侧端口，其与膜组件的两个封装端之间的膜的外部进行流体耦合。在一个或多个实施例中，σ≥0.2*Rhsg2/R端盖。在一个或多个实施例中，σ≥0.25*Rhsg2/R端盖。在一个或多个实施例中，用于处理液态水的陶瓷膜组件系统包括具有外部和内部的外壳，所述外壳从第一外壳端延伸至第二外壳端，所述外壳具有内进料半径和膜组件，所述膜组件具有至少一个设置在外壳内的膜，所述膜从第一膜端延伸至第二膜端，所述至少一个膜具有从第一膜端延伸至第二膜端的毛细管，所述至少一个膜在每个端处具有端密封面；所述膜、至少一个端盖设置在第一膜端或第二膜端的至少一个附近，混合区设置在膜和端盖之间，并且端盖具有由内半径R端盖限定的出口。膜内嵌在外壳中使得σ≥4x10-5*面积/R端盖；并且其中σ是从端盖的出口到膜的端密封面测量的，出口与混合区流体耦合，并且混合区与毛细管的内部流体耦合。在一个或多个实施例中，R端盖是端盖的最小出口。在一个或多个实施例中，封装材料设置为直接邻近膜的端密封面。在一个或多个实施例中，端盖是圆顶端盖。在一个或多个实施例中，外壳包括一个或多个侧端口，其与膜组件的两个封装端之间的膜的外部进行流体耦合。在一个或多个实施例中，膜内嵌在外壳中使得σ≥8x10-5*面积/R端盖。在一个或多个实施例中，膜内嵌在外壳中使得σ≥1x10-4*面积/R端盖。在一个或多个实施例中，一种形成用于处理液态水的陶瓷膜组件系统的方法包括提供一其中具有膜的外壳，所述膜其中具有毛细管，所述从外壳的端部嵌入，其中膜内嵌在外壳中，使得当液态水进入外壳的内部时液态水在进入膜之前进入，采用可移动垫圈密封外壳的端部，将封装材料设置在外壳端部的凹陷位置处，其中设置封装发生而不堵塞具有封装的毛细管，从外壳移除垫圈。在一个或多个实施例中，一个外壳端一个距离Recesshsg使得接近角为：Φ≤180–2arctan(Recesshsg/2Rhsg)，其中外壳具有内进料半径Rhsg。在一个或多个实施例中，该方法包括在封装之前在垂直定向放置外壳。在一个或多个实施例中，设置封装材料包括通过侧端口设置封装材料。在一个或多个实施例中，该方法还包括在外壳的相对端设置封装材料。在一个或多个实施例中，用于处理液态水的陶瓷膜组件系统包括具有外部和内部的外壳，所述外壳从第一外壳端延伸至第二外壳端，所述外壳具有内进料半径Rhsg和膜组件，膜组件具有设置在外壳内的至少一个膜，膜从第一膜端延伸至第二膜端，至少一个膜具有从第一膜端延伸至第二膜端的毛细管，所述至少一个膜在每个端处具有端密封面，至少一个膜端从至少一个外壳端以距离Recesshsg凹陷，至少一个端盖设置在第一膜端或第二的至少一个附近，混合区设置在膜和端盖之间，端盖具有由内径R端盖限定的出口，至少一个膜内嵌在外壳中使得接近角为：Φ≤180–2arctan(Recesshsg/2Rhsg)；并且出口与混合区流体耦合，并且混合区与毛细管的内部流体耦合。本专利技术的这些和其他实施例、方面、优点以及特征将在下面的描述中部分阐述，并且通过参考本专利技术的如下描述和参考的附图或通过实践本专利技术对本领域技术人员来说是显而易见的。本专利技术的方面、优点和特征通过在所附权利要求及其等同物中特别指出的手段、过程和组合来实现和获得。附图说明图1A为常规陶瓷膜的框图；图1B为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的框图；图1C为常规陶瓷膜的框图；图1D为常规陶瓷膜的框图；图1E为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的框图；图1F为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的框图；图2A为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的透视图；图2B为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的部分爆炸透视图；图3A为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的剖视图；图3B为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的部分爆炸侧视图；图4为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的仰视图；图5为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的端视图；图6A为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的侧视图；图6B为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的端视图；图6C为沿着图6A的C-C截取的剖视图；图6D为沿着图6C的D-D截取的剖视图；图6E为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的端视图；图7A为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的侧视图；图7B为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的端视图；图7C为沿着图7A的C-C截取的剖视图；图7D为沿着图7C的D-D截取的剖视图；图7E为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的端视图；图8A为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的侧视图；图8B为根据一个或多个实施例的陶瓷膜系统的端视图；图8C为沿着图8A的C-C截取的剖视图；图8D为沿着图8C的D-D截取的剖视图。具体实施方式以下详本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理液态水的陶瓷膜组件系统，所述系统包括：外壳，所述外壳具有外部和内部，所述外壳从第一外壳端延伸至第二外壳端，并且所述外壳具有内进料半径Rhsg；膜组件，所述膜组件包括设置在外壳内的至少一个膜，所述膜从第一膜端延伸至第二膜端，所述至少一个膜具有从第一膜端延伸至第二膜端的毛细管，并且所述至少一个膜在每端具有端密封面；至少一个端盖，设置在第一膜端或第二膜端中至少一个的附近；混合区，设置在所述膜和端盖之间；所述端盖具有由内半径R端盖限定的出口；所述至少一个膜内嵌在外壳中使得σ≥0.1*Rhsg2/R端盖；并且其中σ是从所述端盖的出口到所述膜的端密封面测量的，出口与混合区流体耦合，并且混合区与毛细管的内部流体耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.10 US 62/203,2531.一种用于处理液态水的陶瓷膜组件系统，所述系统包括：外壳，所述外壳具有外部和内部，所述外壳从第一外壳端延伸至第二外壳端，并且所述外壳具有内进料半径Rhsg；膜组件，所述膜组件包括设置在外壳内的至少一个膜，所述膜从第一膜端延伸至第二膜端，所述至少一个膜具有从第一膜端延伸至第二膜端的毛细管，并且所述至少一个膜在每端具有端密封面；至少一个端盖，设置在第一膜端或第二膜端中至少一个的附近；混合区，设置在所述膜和端盖之间；所述端盖具有由内半径R端盖限定的出口；所述至少一个膜内嵌在外壳中使得σ≥0.1*Rhsg2/R端盖；并且其中σ是从所述端盖的出口到所述膜的端密封面测量的，出口与混合区流体耦合，并且混合区与毛细管的内部流体耦合。2.根据权利要求1所述的系统，其中R端盖是所述端盖的最小出口。3.根据权利要求1所述的系统，还包括封装材料，所述封装材料设置在膜组件内直接邻近至少一个膜的端密封面。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述端盖是圆顶端盖。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述外壳包括一个或多个侧端口，一个或多个侧端口与膜组件的两个封装端之间的膜的外部进行流体耦合。6.根据权利要求1所述的系统，其中σ≥0.2*Rhsg2/R端盖。7.根据权利要求1所述的系统，其中σ≥0.25*Rhsg2/R端盖。8.一种用于处理液态水的陶瓷膜组件系统，所述系统包括：外壳，其具有外部和内部，所述外壳从第一外壳端延伸至第二外壳端，并且所述外壳具有内进料半径；膜组件，包括设置在外壳内的至少一个膜，所述膜从第一膜端延伸至第二膜端，所述至少一个膜具有从第一膜端延伸至第二膜端的毛细管，并且所述至少一个膜在每端具有端密封面；所述膜；至少一个端盖设置在第一膜端或第二膜端中至少一个的附近；混合区，设置在所述膜和端盖之间；所述端盖具有由内半径R端盖限定的出口；所述膜内嵌在外壳中使得σ≥4x10-5*面积/R端盖；并且其中σ是从端盖的出口到膜的端密封面测量的，出口与混合区流体耦合，并且混合区与毛细管的内部流体耦合。9.根据权利要求8所述的系统，其中R端盖是所述端盖的最小出口。10.根据权利要求8-9中任一项所述的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·奥斯曼德森，
申请(专利权)人：纳诺斯通水务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US