一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件制造技术

本申请公开了一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，属于膜分离技术领域。本实用新型专利技术提供的具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，包括进气管、框架和硅橡胶膜片，框架上设有进气口、边框、横梁，横梁上设有气体贯通口。框架的两侧表面分别通过硅橡胶液体胶牢固粘贴两片硅橡胶膜片，两片硅橡胶膜片之间形成膜腔，所述硅橡胶液体胶为经过抽真空去除了肉眼可见气泡的双组分液体硅橡胶固化形成。本实用新型专利技术提供的无泡曝气平板膜元件质量可靠，在无泡曝气中充氧性能优异，充氧速率是现行管式膜元件的5.2～8.0倍；并且膜材料用量少、能耗低，结构简单，适应不同形状和大小需求，易于批量制造生产，安装使用和维护方便，具有广阔的应用前景。

A kind of bubble free aeration flat membrane element with high oxygen charging performance

【技术实现步骤摘要】
一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件
本技术属于膜分离
，更具体地说，涉及一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件。
技术介绍
水处理中曝气技术可分为气泡曝气和无泡曝气。无泡曝气技术是采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)作为氧传递介质，在低于气体在水中的泡点压力情况下，直接把气体溶解到水中，提高气体在水中的溶解速率及利用率，不但可以降低能耗，还可以大大提高曝气效率，能够得到高的氧传质系数和接近于100％的氧利用率，同时由于在曝气过程中不产生气泡，可以避免气泡曝气供氧过程中易吹脱水中挥发性有机物的问题。因此，无泡曝气技术具有良好的发展与应用前景。常见的无泡曝气膜元件的形式主要分为管式(含中空纤维式)和平板式等。平板膜元件具有如下优点：可选择的膜种类多；可通过增减模板、膜片在一定范围内调整膜面积；曝气量易于调控；膜元件结构简单，便于现场安装使用；膜元件的更换和维护比较方便。但平板膜元件的封装直接关系到平板膜元件的应用效果和稳定性。对于水处理用浸没式平板膜(微滤膜、超滤膜)元件封装效果的评价，中华人民共和国海洋行业标准《水处理用浸没式平板膜元件》(HY/T252-2018)中要求：1、平板膜元件外表面应光洁平整，无毛刺、划伤、污染、裂痕、弯曲变形等缺陷。2、用压力衰减法测试平板膜元件完整性，压力衰减速率临界值为1.0kPa/min，压力衰减速率小于或等于此临界值，则平板膜元件完整性良好；压力衰减速率大于此临界值，则平板膜元件存在缺陷。3、使用符合GB5749要求且浊度小于0.3NTU的饮用水作为检测用水。当平板膜元件的跨膜压差保持在10kPa，测试水温稳定在(25±1)℃时，平板微滤膜元件的初始通量应不小于80L/(m2·h)，平板超滤膜元件的初始通量应不小于50L/(m2·h)。目前用于固液分离的平板膜元件的封装大多采用焊接的方法，如专利CN110252146A中公开的超声焊接的方法：通过将超声波焊接和热熔焊接结合在一起，借助热熔焊接的方式，将过滤膜片或支撑板加热熔融从而实现两者之间的熔合，可靠地将过滤膜片焊接固定在相应的支撑板上。也有少数平板膜元件的封装采用插槽固定膜片的方法，如专利CN108554184A中公开的通过框型支架上宽度两边相间U型插槽，将两面附有平板膜片的平板膜过滤单元由顶部向下插入各U型槽中，即膜片支撑板相间固定，靠两侧边插入U型槽定位。用于化工脱气的平板膜元件的封装，通常是把一张平板膜夹在两块设有流体入口和出口通道的板中间形成平板膜元件起分离作用。也有气体分离平板膜采用胶合的方式封装：顺次设置的高分子分离膜层、无纺布复合层、固体胶层、无纺布复合层和高分子分离膜层。其中，无纺布复合层包括无纺布和渗透到无纺布孔隙中的液体胶；胶合所用封装胶为环氧胶或聚氨酯胶，高分子分离膜层与无纺布复合层通过物理吸附贴合在一起。但是，超声焊接的方式不是对所有材料的膜材料都适用。比如，对于硅橡胶膜材料，超声焊接的方式会融化、损坏硅橡胶膜材料本身，故不能达到硅橡胶平板膜元件封装的目的。而采用插槽固定膜片的方法，对于想要实现平板膜元件充氧曝气的目的来说，密封性和强度均是不够的。化工脱气用平板膜元件的结构形式与作用也不适用于水处理中无泡曝气。脱气用平板膜元件不仅结构复杂，需要以无纺布为基层，将高分子铸膜液涂覆在无纺布上，再通过封装胶将无纺布与高分子分离膜层粘贴，而且所用的环氧胶或聚氨酯胶均不能将聚甲基丙烯酸甲酯材料与聚甲基硅氧烷材料粘贴牢固。同时，在评价标准方面，《水处理用浸没式平板膜元件》(HY/T252-2018)针对的是用于固液分离的平板膜元件，这种平板膜元件的作用是透水。而无泡曝气平板膜元件的作用是透气，目前对于无泡曝气平板膜元件的封装效果还没有明确的评价标准。综上所述，目前用于固液分离的平板膜元件和用于化工脱气的平板膜元件的封装方法无论从元件结构、封装方式，还是从元件的密封性上均不适用于无泡曝气平板膜元件；采用环氧胶或聚氨酯胶胶合方式也有一定的局限性，不能牢固粘贴多种材料；迄今尚无专门针对无泡曝气平板元件封装效果的评价标准。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本技术的目的在于提供一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，具有无泡曝气的功能且充氧性能优异。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案如下：一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，包括框架和硅橡胶膜片，所述框架的两侧表面分别通过胶体牢固粘贴两片硅橡胶膜片，形成密闭的膜腔，在所述框架上有进气口通入所述的膜腔。优选地，所述框架的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯。优选地，所述的框架的边框宽度不小于5mm。优选地，所述框架形状和结构能够根据需要定制。优选地，所述框架形状为圆形或矩形。优选地，所述框架包括边框和横梁，在所述横梁上设有气体贯通口。优选地，所述的硅橡胶膜片厚度为50～200μm。优选地，所述的硅橡胶膜片厚度为50μm、100μm、150μm或200μm。优选地，所述胶体为硅橡胶，所述硅橡胶为经过抽真空去除了肉眼可见气泡的双组分液体硅橡胶固化形成。有益效果：相比于现有技术，本技术具有的优势为：本技术提供了一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，包括进气管、框架和硅橡胶膜片，框架上设有进气口、边框、横梁，横梁上设有气体贯通口。框架的两侧表面分别通过硅橡胶液体胶牢固粘贴两片硅橡胶膜片，两片硅橡胶膜片之间形成膜腔，所述硅橡胶液体胶为经过抽真空去除了肉眼可见气泡的双组分液体硅橡胶固化形成。本技术提供的无泡曝气平板膜元件质量可靠，在无泡曝气中充氧性能优异，充氧速率是现行管式膜元件的5.2～8.0倍；并且膜材料用量少、能耗低，结构简单，适应不同形状和大小需求，易于批量制造生产，安装使用和维护方便，具有广阔的应用前景。附图说明图1为一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件形状和结构示意图，图中，1为进气管，2为进气口，3为边框、4是横梁，5是气体贯通口；图2为一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件形状和结构示意图，图中，1为进气管，2为进气口，3为边框、4是横梁，5是气体贯通口；图3为具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件横梁上气体贯通口示意图，图中，4是横梁，5是气体贯通口；图4为平板膜元件充氧过程水中溶解氧随曝气时间变化曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步的说明。主要材料：硅橡胶膜片，为杭州包尔得新材料科技有限公司所售硅橡胶膜，厚度规格为50μm、100μm、150μm、200μm；封装胶为液体硅橡胶，是杭州包尔得新材料科技有限公司所售的BD-836双组分液体硅橡胶，粘度为80000mPa·s，其中，A组分为含乙烯基活性基团的硅油，B组分为含氢基活性基团的硅油。实施例1一种无泡曝气平板膜元件制备方法，步骤如下：...

【技术保护点】
1.一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，包括框架和硅橡胶膜片，其特征在于，所述框架的两侧表面分别通过胶体牢固粘贴两片硅橡胶膜片，形成密闭的膜腔，在所述框架上有进气口通入所述的膜腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，包括框架和硅橡胶膜片，其特征在于，所述框架的两侧表面分别通过胶体牢固粘贴两片硅橡胶膜片，形成密闭的膜腔，在所述框架上有进气口通入所述的膜腔。


2.根据权利要求1所述的具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，其特征在于，所述框架的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚对苯二甲酸乙二醇酯。


3.根据权利要求1所述的具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，其特征在于，所述的框架的边框宽度不小于5mm。


4.根据权利要求1所述的具有高充氧性能的无泡曝气平板膜元件，其特征在于，所述框架形状为圆形或矩形。

【专利技术属性】
技术研发人员：梅翔，沈文天，马梦圆，张子淼，丁洋，郭中伟，刘妍，王乔，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32