包括纵向脊的管状膜、设有该膜的设备及制造该膜的方法技术

本发明专利技术涉及管状膜、膜模块、包括多个这种膜的设备以及制造这种膜的方法。根据本发明专利技术的管状膜包括：管状基底，其提供支撑并且具有内表面和外表面，其中管状基底限定用于进料流的腔；被提供在管状基底的内表面上的膜层，其中管状膜的内表面包括多个向内突出的脊，这些脊沿着管状膜的基本上纵向的方向延伸。沿着管状膜的基本上纵向的方向延伸。沿着管状膜的基本上纵向的方向延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括纵向脊的管状膜、设有该膜的设备及制造该膜的方法
[0001]本专利技术涉及管状膜。这种管状膜用于过滤流体，例如废水处理(在生物反应器中)、可再利用材料的回收、反渗透浓缩处理和进料流的浓缩。
[0002]膜并且更具体地管状聚合物膜从实践中是已知的，并且包括来自多孔支撑材料的基底。这种管状基底用作支撑管，并且能够以不同的方式制造。例如，EP 0 684 068 A2、GB 1325673 A和US 4 214 612公开了用于这种管状基底的制造方法，其中管状基底的内壁设置有膜层。
[0003]为了最小化污垢层的累积，有时提供湍流增强器以混合边界层。例如，WO 2015/108415公开了在膜内壁上提供至少一个向内突出的螺旋脊，其中该螺旋脊被膜层覆盖或形成膜层的部分。虽然这样减少积累污垢，但是沿着膜层出现的污垢仍然是一个问题。定期地化学清洗该膜是必须的。然而，如果发生严重的膜污染或严重的膜堵塞，仅化学清洗可能是不够的。因此，有时可能需要机械清洗以从管的腔侧去除严重污垢以及恢复膜的性能。这种类型的清洗可能会损坏湍流增强器从而降低其效果。例如，在清洗操作过程中,(机械)清洗可能会损坏湍流增强器，诸如螺旋脊。这导致在管状膜的寿命期间性能降低。
[0004]本专利技术旨在避免或至少减少上述的问题并且提供一种有效的管状膜，该管状膜提供膜表面扩大并且提高膜的有效性。
[0005]该目标是通过根据本专利技术的管状膜来实现的，该管状膜包括：
[0006]管状基底，其提供支撑并且具有内表面和外表面，其中管状基底限定用于进料流的腔；
[0007]膜层，该膜层设置在该管状基底的内表面上，
[0008]其中管状膜的内表面包括多个向内突出的脊，这些脊沿管状膜的基本上纵向的方向延伸。
[0009]根据本专利技术的管状聚合物膜包括作为支撑层的管状基底，该支撑层成形为支撑管。该管状基底可以通过弯曲或缠绕多孔材料的带并且将这些带密封或焊接在一起来提供，以得到形成用于进料流的腔的管状基底。该管状基底提供了管状膜的(机械)稳定性。例如，对于超滤膜，管状基底涉及双层非织造支撑。
[0010]管状基底具有内表面和外表面。内表面设有膜材料以在管状基底的内表面上提供膜层。该膜层能够以不同的方式设置在内表面上。例如，将液态聚合物(涂料)溶液浇铸到管的内表面上，随后进行刮涂处理(doctoring process)。在浇铸和刮涂过程中，聚合物溶液可以部分地侵入管状基底层。
[0011]根据本专利技术的管状膜包括多个设置在管状膜内表面的向内突出的脊，其中向内突出的脊沿着管状膜的基本上纵向的方向延伸。在这方面注意到，沿着管状膜的基本上纵向方向延伸被本领域的技术人员理解为沿着平行于膜的纵向轴线的基本上直线的方向延伸。根据本专利技术的管状膜也被称为纵向脊膜。
[0012]在本专利技术的当前优选实施例中，脊基本上由膜材料形成。此外，纵向脊的成形优选地在向管状基底的内表面提供膜材料之后在刮涂部分实现。这种脊的成形涉及一种制造工艺，该工艺能够在工业规模上以经济可行的方式相对地容易被制造，从而可以提供具有较
大膜表面积的成本效益高的管状膜。
[0013]提供纵向脊增加了总的有效膜表面积。这增加了管状膜的总容量，从而增加了管状膜模块的总容量，导致更高的模块通量。
[0014]通过为管状膜提供纵向脊实现的另一优点和效果是增加了表面湍流。这种增加的表面湍流可能是由脊引起的更高的搅拌造成的和/或由在管的中心和管状基底的内表面附近的相邻脊之间的区域之间的速度差造成的。由于污垢减少，这种增加的湍流实现更高的通量。
[0015]此外，在根据本专利技术的具有纵向脊的管状膜中能够相对直接地执行清洗，诸如机械清洗。损坏纵向脊的风险被保持到最小，使得膜模块的性能能够被恢复并且在清洁后进一步被应用，确保管状膜模块的更长寿命。换句话说，在严重污垢的情况下，具有纵向脊的膜对机械清洗耐受性强并且它们能够被(机械)清洗，使得膜的性能能够被恢复。对机械清洗的改进的耐受性(即，在机械清洗期间损坏更小)主要是因为脊在基本上沿膜的长度的直线方向上延伸的事实。通过提供平行于膜纵向轴线的纵向(即直的)脊，机械清洗装置向膜表面施加连续的力，这导致在膜壁上的应力较低，因此对膜壁的损伤较小。
[0016]此外，具有纵向脊的管状膜在该模块上具有较小的压降，从而实现用于膜模块的较低运行成本。
[0017]在本专利技术的当前优选实施例中，管状膜的内表面包括多于一个向内突出的纵向延伸脊。
[0018]通过提供多于一个向内突出的纵向延伸脊，进一步地增大膜表面积并且改善局部湍流以减少污垢。这进一步增强管状膜的性能。
[0019]优选地，管状膜的内表面包括多于4个脊，优选地多于6个脊，并且最优选地包括在7
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12个范围内的多个脊。实验示出，在4
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12范围内的多个脊进一步提高管状膜的整体性能，同时保持(基本上)恒定的管状膜压降。
[0020]在本专利技术的另一优选实施例中，脊包括垂直于通过腔的平均进料流方向的横截面，其中脊的横截面具有非圆形形状。
[0021]通过为脊提供非圆形形状进一步增大有效膜表面积。此外，非圆形形状使得能够提供额外的支撑，使得脊是坚固耐用的并且被完全地连接到管状基底。在形状类似于椭圆更具体地说是半个椭圆的情况下尤其如此。
[0022]在本专利技术的当前优选实施例中，脊的平均高度在50
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2000微米的范围内，优选地在100
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500微米的范围内，更优选地在150
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400微米的范围内，并且最优选地在200
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350微米的范围内。
[0023]优选地，脊的宽度在0.1
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10毫米的范围内，优选地在0.5
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5毫米的范围内，更优选地在1
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4毫米的范围内，并且最优选地在1.5
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3毫米的范围内。将会理解，前述宽度与平均宽度相关，并且脊之间的偏差可能发生，偶尔宽度会落在期望的范围之外。
[0024]脊的平均高度和宽度的这些范围是当前对于具有大约8毫米(内部)直径的管状膜是优选的。将会理解，根据本专利技术的其他管状膜也可以具有其他(内部)直径，例如直径在5
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14毫米的范围内，具有大约15.7
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44.0毫米的周长。或者，脊高度与膜内径相关，使得脊高度在膜内径的0.4％
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40％的范围内，并且优选地为膜内径的1％
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10％，更优选地为膜内径的1.5％
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8％，并且最优选地为膜内径的2％
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7％。类似地，脊宽度与膜内周长相关，使得宽度
在膜内周长的0.2％
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63.7％的范围内，优选地在膜内周长的1.6％
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31.8％的范围内，更优选地在膜内周长的3.2％
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25.5％的范围内，并且最优选地在膜内周长的4.8％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种管状膜，包括：管状基底，其提供支撑并且具有内表面和外表面，其中所述管状基底限定用于进料流的腔；被提供在所述管状基底的所述内表面上的膜层，其中所述管状膜的内表面包括多个向内突出的脊，所述脊沿着所述管状膜的基本上纵向方向延伸。2.根据权利要求1所述的管状膜，其中所述脊包括膜材料。3.根据权利要求1或2所述的管状膜，其中所述管状膜的所述内表面包括多于一个向内突出的纵向延伸脊。4.根据权利要求3所述的管状膜，其中所述管状膜的所述内表面包括多于4个脊，优选地多于6个脊，并且最优选地包括在7
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12个范围内的多个脊。5.根据前述权利要求之一所述的管状膜，其中所述脊包括横截面，所述横截面垂直于通过所述腔的平均进料流方向，其中所述横截面具有非圆形形状，诸如椭圆形。6.根据前述权利要求之一所述的管状膜，其中所述脊的平均高度在50
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2000微米的范围内，优选地在100
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500微米的范围内，更优选地在150
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400微米的范围内，并且最优选地在200
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350微米的范围内。7.根据前述权利要求之一所述的管状膜，其中所述脊的宽度在0.1
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10毫米的范围内，优选地在0.5
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5毫米的范围内，更优选地在1
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4毫米的范围内，并且最优选地在1.5
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4毫米的范围内。8.根据前述权利要求之一所述的管状膜，其中所述脊的脊高度与膜内径相关，使得所述脊高度在...

【专利技术属性】
技术研发人员：金伯尔，
申请(专利权)人：贝高福膜技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：