一种双螺旋型中空纤维膜器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种双螺旋式中空纤维膜器，包括壳体和中空纤维丝，壳体为螺旋型，螺旋上升角α为１０°～４０°，螺旋直径与壳体外径之比为Ｄ∶ｄ＝３～１０；中空纤维丝置于壳体内，并随壳体成相同的螺旋状。上述膜器中的中空纤维丝的装填密度可达到２０～６０％，以提高传质效率和处理量。本实用新型专利技术设计的双螺旋式中空纤维膜器，具有传质效率高，处理料液量大，制备简单等优点。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种双螺旋型中空纤维膜器，用双螺旋型中空纤维膜器强化传质的新技术，属于膜分离(特别是中空纤维膜萃取)领域。中空纤维膜器是膜萃取研究中最常用的装置。由于中空纤维膜器装填的非均匀性造成了流体流动的非理想性，使得传质系数大大下降。利用螺旋管技术强化传热和传质是简单有效的方法之一。流体在螺旋管内流动的时候，由于向心力的作用，会存在二次流，加剧流体径向之间的混合。Moulin(膜科学杂志(Journal ofMembrane Science)114235～244)在研究螺旋管膜器中氧的解吸过程时，发现螺旋管的传质系数是直管的2～4倍。螺旋管式中空纤维膜器虽然实现了传质强化，但仍然存在一些缺点，一是所用膜器装填密度较低，基本上均为单根装填(如附图说明图1所示)，使得膜器处理量很小；二是装在直管内的螺旋状中空纤维丝只能强化管程的传质，而对壳程的强化作用不大。本技术设计的双螺旋式中空纤维膜器，包括壳体和中空纤维丝，壳体为螺旋型，螺旋上升角α为10°～40°，螺旋直径与壳体外径之比为D∶d＝3～10；中空纤维丝置于壳体内，并随壳体成相同的螺旋状。上述膜器中的中空纤维丝的装填密度可达到20～60％，以提高传质效率和处理量。本技术设计的双螺旋式中空纤维膜器，具有传质效率高，处理料液量大，制备简单等优点。图2为膜器中的中空纤维的横截面图。图3为本技术设计的双螺旋型中空纤维膜器的结构示意图。图1至图3中，1为管程进口，2为壳体，3为壳程入口，4为管程出口，5为螺旋管式中空纤维丝，6为壳程出口，7为螺旋式壳体，8为螺旋管式中空纤维丝。如图1所示，本专利技术设计的双螺旋式中空纤维膜器，包括壳体7和中空纤维丝8，壳体为螺旋型，螺旋上升角α为10°～40°，螺旋直径D与壳体外径d之比为D∶d＝3～10；中空纤维丝8置于壳体7内，并随壳体成相同的螺旋状。上述膜器中的中空纤维丝的装填密度可达到20～60％，以提高传质效率和处理量。本专利技术提出的双螺旋型中空纤维膜器制作步骤如下1、取长为0.8～1.2m，内径为1.0～1.5cm的薄皮直铜管，在距离两端出口3～5cm处打孔，并焊接外径为4～8mm、长为3～5cm的铜管作为壳程流体的进出口。2、在步骤1所制得的铜管两端，套取长度为1.0～1.5cm、螺距为1.0～1.5mm的螺纹，并制作与其相匹配的封盖，在封盖中央打孔，孔径为4～9mm，并焊接外径为4～8mm、长为3～5cm的铜管作为管程流体的进出口。3、摘下两端封盖，取30～50根长度为1.2～1.5m、外径为1.0～1.4mm、内径为0.8～1.0mm的聚砜中空纤维丝置于薄皮直铜管内，将直管弯成有一定螺纹内径和螺距的螺旋状膜器。4、用环氧胶涂于两端纤维间隙，放置20～30小时使其完全固化。剪去多余纤维丝，套上封盖，即可获得本专利技术的用于强化管程和壳程传质的双螺旋型中空纤维膜器。下面介绍本专利技术的实施例1、首先取长为1.0m，内径为1.2cm的薄皮直铜管，在距离两端出口3cm处打孔，并焊接外径为5mm、长为4cm的铜管作为壳程流体的进出口。2、在步骤(1)所制得的铜管两端，套取长度为1.2cm、螺距为1.0mm的螺纹，并制作与其相匹配的封盖，在封盖中央打孔，孔径为6mm，并焊接外径为5mm、长为4cm的铜管作为管程流体的进出口。3、摘下两端封盖，取30根长度为1.4m、外径为1.1mm、内径为0.8mm的聚砜中空纤维丝置于薄皮直铜管内，将直管弯成螺旋直径D为4.8cm、螺距为24cm的螺旋状膜器。4、用环氧胶涂于两端纤维间隙，放置20小时使其完全固化。剪去多余纤维丝，套上封盖。5、以30％TBP+煤油为萃取剂，醋酸为待萃物质，利用步骤(4)所得双螺旋管型中空纤维膜器进行萃取分离实验，当水相流速为15.0ml/min、有机相流速为16.0ml/min时，基于水相的传质系数比相同长度的直管型膜器提高了42％。权利要求1.一种双螺旋式中空纤维膜器，其特征在于该膜器包括壳体和中空纤维丝，壳体为螺旋型，螺旋上升角α为10°～40°，螺旋直径与壳体外径之比为D∶d＝3～10；中空纤维丝置于壳体内，并随壳体成相同的螺旋状。2.如权利要求1所述的膜器，其特征在于膜器中中空纤维丝的装填密度为20～60％。专利摘要本技术涉及一种双螺旋式中空纤维膜器,包括壳体和中空纤维丝,壳体为螺旋型,螺旋上升角α为10°～40°,螺旋直径与壳体外径之比为D∶d=3～10;中空纤维丝置于壳体内,并随壳体成相同的螺旋状。上述膜器中的中空纤维丝的装填密度可达到20～60%,以提高传质效率和处理量。本技术设计的双螺旋式中空纤维膜器,具有传质效率高,处理料液量大,制备简单等优点。文档编号B01D63/02GK2520204SQ0220061公开日2002年11月13日 申请日期2002年1月11日 优先权日2002年1月11日专利技术者王玉军, 骆广生, 戴猷元 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双螺旋式中空纤维膜器，其特征在于该膜器包括壳体和中空纤维丝，壳体为螺旋型，螺旋上升角α为１０°～４０°，螺旋直径与壳体外径之比为Ｄ∶ｄ＝３～１０；中空纤维丝置于壳体内，并随壳体成相同的螺旋状。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉军，骆广生，戴猷元，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]