一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件的利记博彩app
专利名称:一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型涉及一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件，陶瓷中空纤维膜滤芯元件包括多根陶瓷中空纤维膜管、多孔基座、多孔盖板组成。中空纤维膜管一端通过多孔盖板插入基座膜孔中，浇注密封材料。另一端与多孔盖板孔连接，制成中空纤维膜滤芯元件。将中空纤维膜滤芯元件密封固定于壳体内，构成中空纤维膜组件。本实用新型不仅维持了陶瓷中空纤维膜较高的装填面积，而且解决陶瓷中空纤维密封问题，提高中空纤维膜强度，拓展中空纤维膜应用领域。
【专利说明】
一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件，属无机膜领域。
【背景技术】
[0002]陶瓷中空纤维膜因其直径小、壁薄，具有较高的装填密度，受到人们越来越多的关注。其中，中空纤维膜因其具有更高的渗透通量，有望成为新一代的无机陶瓷膜元件产品所采用的构型，例如:陶瓷纳滤膜、陶瓷超滤膜、分子筛膜等。
[0003]其中，与传统的液相萃取、吸附、化学沉降、离子交换等分离技术相比，无机陶瓷纳滤膜分离技术有较高的体积浓缩因子，不产生二次污染物，而且与有机膜相比，陶瓷膜能耐受各种苛性条件，如耐酸碱、耐高温、耐辐射。这些特点决定了无机纳滤膜在食品、医药、饮用水、生活和工业污水的处理以及某些高温、高腐蚀领域将具有十分广阔的应用前景。但是目前的主要的陶瓷纳滤膜都是采用了单管、多通道结构式的构型，其成本高、装填面积小限制了其的应用范围。
[0004]另外，分子筛膜是由分子筛在多孔支撑体上生长而成的致密薄膜，因其孔径均一、耐高温、抗化学腐蚀等特点备受人们青睐。将分子筛膜应用于有机溶剂脱水领域，如，乙醇，异丙醇，酯类、醚类等有机溶剂体系，与传统的分离工艺(如精馏、吸附等)相比，具有显著的节能减排优势。中国专利CN 101920170A公布了一种高通量的分子筛透醇膜及其制备方法，采用YSZ(钇稳定氧化锆)材料纺制中空纤维载体，在该载体上制备MFI分子筛膜。在5wt%/95wt%乙醇水体系中，分子筛膜渗透通量高达7.4 kg/(h.m2)o
[0005]1999年日本三井造船公司建立了首套工业脱水装置，在120°C下分离含水量10wt.%的乙醇溶液，处理量达480kg/h，分离后产品含水量小于0.12wt.%。至2004年，该公司已建立了乙醇脱水等60多套膜分离装置。国内，2011年底，江苏九天高科技股份有限公司致力于分子筛膜研发、生产和应用，至今也已建立有机溶剂脱水装置70余套。目前商品化的分子筛膜主要以管式、多通道分子筛膜为主，其装填密度低，导致膜分离装置投资成本相对较尚O
[0006]然而，中空纤维膜在实际应用过程中，其抗弯强度远远小于现有单管、多通道膜，该因素成为影响中空纤维膜工业化应用进程重要障碍。此外，中空纤维膜密封问题也是中空纤维分子筛膜产业化进程中亟待解决的关键问题。目前，关于中空纤维膜组件鲜有报道，中国专利CN 100553751C公布了一种中空纤维陶瓷膜元件及其组件，主要用于微滤、超滤过滤系统，由于其将中空纤维陶瓷膜紧紧封装在一起，增加内部传质阻力，显著降低中空纤维膜利用率。因此，开发一种高强度、易密封的陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件是十分必要的。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的是提供一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件。该组件维持了中空纤维膜高装填面积的特点，而且有效解决中空纤维膜工业应用过程中强度差、难密封等瓶颈问题。
[0008]本实用新型采用以下技术方案:
[0009]一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件，包括有多孔盖板和多孔基座，多孔盖板和多孔基座之间设置有多根平行的中空纤维膜管，中空纤维膜管套接于多孔盖板和多孔基座上的膜孔中，在多孔瓷盖板和多孔基座朝向中空纤维膜管的一侧都设置有层状的密封材料，密封材料将中空纤维膜管与膜孔之间的缝隙进行密封。
[0010]所述的孔盖板和多孔基座材料为聚四氟乙烯、陶瓷或金属。
[0011]所述的中空纤维膜管是由陶瓷中空纤维载体和膜层构成。
[0012]所述的膜层是指分子筛膜或者是由陶瓷材料制备的纳滤膜。
[0013]所述的陶瓷中空纤维载体具有小于或等于7个通道。
[0014]所述的陶瓷中空纤维载体由a-Al203、YSZ(氧化钇稳定氧化锆)、Ti02中的一种或两种组成，其外径为I?5mm，平均孔径为0.2?2.Ομ??，孔隙率为25?55%。
[0015]所述的分子筛膜为孔道直径介于2.8?7.4Α之间沸石分子筛膜材料。
[0016]所述的中空纤维膜管长度介于20?10cm之间。
[0017]所述的密封材料为环氧树脂、有机硅或者陶瓷密封剂。
[0018]所述的中空纤维膜管的根数小于或等于200根，与多孔基座和多孔盖板膜孔上的膜孔的数量一致，膜管的间距为膜管外径的0.1?3倍。
[0019]多孔盖板和多孔基座朝向中空纤维膜管的一面上还开设有导流槽，导流槽内还涂覆有高分子聚合物层。
[0020]所述中空纤维膜滤芯元件两端均开孔或其中一端开孔。
[0021]包含有上述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件的膜组件。
[0022]—种膜组件，包括有壳体，陶瓷中空纤维膜滤芯元件位于壳体中，陶瓷中空纤维膜滤芯元件一端封闭，另一端与壳体上的封头相连通，在封头上设置有真空孔，封头与滤芯元件之间设置O型圈以实现封头与壳体之间的密封。
[0023 ]所述的壳体上还设置有进料孔和出料孔。
[0024]壳体的下方还设置有排液孔。
[0025]所述的O型圈的材质为硅胶、氟胶、四氟或石墨。
[0026]—种膜组件，包括有壳体，陶瓷中空纤维膜滤芯元件位于壳体中，壳体的两端都设置有封头，陶瓷中空纤维膜滤芯元件的两端分别与两端的封头相连通，封头上分别设置有第一料液口和第二料液口，封头与滤芯元件之间设置O型圈以实现封头与壳体之间的密封。
[0027]壳体上分别设置有第一壳体出口和/或第二壳体出口。
[0028]有益效果
[0029](a)采用陶瓷基座配合密封材料密封中空纤维膜，增强膜抗酸、碱能力，拓宽膜应用领域。(b)陶瓷中空纤维膜滤芯元件设计，增强陶瓷中空纤维膜应用强度，实现了中空纤维膜应用过程中模块化组装，简单便捷。(C)与现有管式、多通道膜组件相比，陶瓷中空纤维膜组件不仅具有较高渗透通量，而且具有较高的装填面积，推动中空纤维膜工业化进程。
【附图说明】
[0030]图1为陶瓷中空纤维膜滤芯元件示意图。[0031 ]图2为陶瓷中空纤维膜滤芯元件多孔盖板俯视图。
[0032]图3为陶瓷中空纤维膜滤芯元件多孔基座俯视图。
[0033]图4为陶瓷中空纤维膜组件固定盖板俯视图。
[0034]图5为用于有机溶剂渗透汽化脱水陶瓷中空纤维膜组件示意图。
[0035]图6为陶瓷中空纤维膜滤芯元件带导流槽多孔盖板俯视图。
[0036]图7为陶瓷中空纤维膜滤芯元件带导流槽多孔基座俯视图。
[0037]图8为用于液体分离陶瓷中空纤维膜组件示意图。
[0038]其中，1、中空纤维膜管;2、多孔盖板;3、多孔基座;4、密封材料;5、膜孔;6、壳体;7、真空室;8、0型圈;9、固定盖板；10、真空孔;11、排液孔;12、进料孔;13、出料孔;14、导流槽；15、封头;16、第一料液口； 17;第二料液口； 18、第一壳体出口； 19、第二壳体出口。
【具体实施方式】
[0039]下面通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0040]本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲涵盖非排它性的包括。例如，包括列出要素的工艺、方法、物品或设备不必受限于那些要素，而是可以包括其他没有明确列出或属于这种工艺、方法、物品或设备固有的要素。
[0041]以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1 %至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度(如，I %、2%、3%和4%)和子区间(例如，0.1% 至 0.5%、1% 至 2.2%、3.3% 至 4.4%)。
[0042]本实用新型首先提供了一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其主要结构如图1?3所示。膜元件中主要是由多根中空纤维膜管I平行呈束状排列构成分离部件，另外，还包括有多孔盖板2、多孔基座3，图2和图3所示为多孔盖板2和多孔基座3的俯视或仰视图，多孔盖板2和多孔基座3均开设有膜孔5，其作用是用于插放中空纤维膜管I，多孔盖板2和多孔基座3上膜孔5位置相互一致，能够使无机中空纤维管能够呈束状、平行地安装于多孔盖板2和多孔基座3之间，多孔盖板与多孔基座材料可以为聚四氟乙烯、陶瓷或者金属。
[0043]安装过程是将中空纤维膜管I一端插入多孔盖板2的膜孔，再插入多孔基座3的膜孔中，使得中空纤维管置于多孔盖板2和多孔基座3之间，膜孔的直径最好是略微大于中空纤维膜管I的外径，膜孔直径不能过大，一方面可以较好地将载体固定其中，另一方面，方便在后续步骤注入密封材料4的过程中，密封材料4不易流入膜孔与膜管之间的缝隙。然后再在多孔基座3的表面上的中空纤维膜管I与膜孔相邻位置进行浇注密封材料4，密封材料4可以沿着平面铺展开，进而使将中空纤维膜管I与膜孔的相接触的部位全部覆盖。这里所用的密封材料4，只要具有一定的流动性以及是可固化的，即可实现本实用新型的目的，没有特别的限定，例如:环氧树脂、有机硅与陶瓷密封剂等；固化方式可以采用固化剂、光固化、加热固化等。在制作好一端之后将另一端制作同样的密封结构，使中空纤维膜管I的另一端与多孔盖板2相密封，密封后形成中空纤维膜滤芯元件，如图1中所示。
[0044]本实用新型中所述的陶瓷中空纤维膜管可以是对称膜，也可以是非对称膜；当采用对称膜时，其材料可以是选自氧化铝、氧化锆、莫来石、氧化钛、分子筛等陶瓷材料制成；当采用非对称膜时，是由陶瓷中空纤维载体和其表面的膜层，中空纤维载体可以采用常规的陶瓷材料，其膜层根据应用体系可以选择氧化铝、氧化钛、氧化锆或者分子筛所构成。
[0045]当应用于有机溶剂脱水等领域时，可以采用的是分子筛膜;而如果将本实用新型中的组件应用于液体过滤时，可以采用氧化锆、氧化钛等陶瓷材料制备膜层，可以适用的是超滤I吴、纳滤I吴等。
[0046]本实用新型中所说的陶瓷材料，能够从现有公知的陶瓷材料中适当选择。例如，可以使用氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化钇，钛酸钡等氧化物类材料；堇青石、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、硅铝氧氮陶瓷、锆石、铁酸盐等复合氧化物类材料；氮化硅，氮化铝等氮化物类材料;碳化硅等碳化物类材料;羟基磷灰石等氢氧化物类材料；碳、硅等元素类材料;或者含有它们的两种以上的无机复合材料等。还可以使用天然矿物(粘土、粘土矿物、陶渣、硅砂、陶石、长石、白砂)或高炉炉渣、飞灰等作为主体构成的陶瓷粉末。其中，这里所说的“作为主体”表示陶瓷粉末总体的50wt%以上(优选75wt%以上、更优选80wt%?100wt%)为氧化招或二氧化娃。
[0047]所述的陶瓷中空纤维载体具有小于或等于7个通道;材质由a-Al203、YSZ(氧化钇稳定氧化锆)、Ti02中的一种或两种组成，载体外径为I?5_，平均孔径为0.2?2.0μπι，孔隙率为25?55%。
[0048]上述的膜元件中，所述的多孔基座和多孔盖板均为圆形，厚度为I?3cm;多孔基座和多孔盖板为聚四氟乙烯、陶瓷或者金属材料。
[0049]当膜层为纳滤规格时，可以理解为截留分子量是100?200000的膜，由于纳滤膜的孔径过小而难以用电子显微镜等来测定膜表面的孔径，所以用称为截留分子量的值代替平均孔径作为孔径大小的指标。关于截留分子量，如在本领域教科书中所记载的将以溶质分子量为横轴、阻止率为纵轴，对数据进行绘制而成的曲线称为截留分子量曲线。而且将阻止率为90%的分子量称为膜的截留分子量”，截留分子量作为表示纳滤膜的膜性能的指标，为本领域技术人员所熟知。
[0050]当采用分子筛膜时，所述的分子筛膜为孔道直径介于2.8?7.4A之间的沸石分子筛膜材料，优选分子筛膜类型为NaA型、MFI型、T型、FAU型、M0RT型、CHA型、DDR型。
[0051]所述的多根陶瓷中空纤维膜管根数小于或等于200根，与多孔盖板和多孔基座膜孔数目相一致，膜管间距为膜管外径0.1-3倍。
[0052]本实用新型中的膜元件可以应用于液体过滤、分离过程，如纳滤膜除二价盐、纳滤脱除小分子有机物、纳滤浓缩等。
[0053]另外，本实用新型提供的膜元件主要可以应用于分子筛膜渗透汽化脱水等领域，会有较高的温度的蒸汽与膜元件的表面接触，蒸汽中的水会透过膜层进入至分子筛膜管内部，因此，在较高温度下时，密封材料4的高低或密度不均匀会导致其受热膨胀的不均匀，而本实用新型主要是采用的直径较细的中空纤维分子筛膜，当分子筛膜位于上下两端处的密封材料4膨胀量存在差别时，容易导致中空纤维分子筛膜受到上下两侧不均匀的作用力，会导致在高温条件下因为受力不均而断裂。因此，在本实用新型的一个改进的实施方式中，如图6所示，多孔基座3或者多孔盖板2朝向分子筛膜一侧的表面上还开设有导流槽14，导流槽14的作用是使注入密封材料时，能够使外部的密封材料胶水能够受到导流槽14更快速地向内部流动，避免了密封材料需要在许多根分子筛膜之间穿插绕行，又因此密封材料注入后会存在着一定的固化时间，所以加快其流动后，可以缩短因为外层密封材料先固化而导致的内外分布不均匀的问题，进而使分子筛膜上下两端最终固化后的密封材料保持平整一致，不会出现受热后应力不同的问题。在另外的一个实施方式中，在导流槽14中涂覆有高分子聚合物层，由于大部分的密封材料是疏水性质，在陶瓷片的表面的接触角较大，不容易铺展，而将层流槽14内部涂上聚合物导层之后，密封材料在聚合物层上的相容性好、接触角小，能够更快地铺展，进而提高了密封材料在膜片上的铺展速度。
[0054]基于上述的膜元件，本实用新型还提供了一种安装了这种膜元件的组件。该组件可以采用本领域惯用的膜元件安装方式将其安装于膜组件当中，主要是将膜元件中中空纤维膜管的内部通道与外部相隔开，将内部通道与膜管外壁侧分别作为一个管程，例如中空纤维膜管的内部通道与封头15连通，用于将其中得到的渗透液引出，而中空纤维膜管的外壁侧与壳体相连通，在壳体上设置进料口，用于向中空纤维膜管外部一侧的管程送入原料蒸汽。图5所示为陶瓷中空纤维分子筛膜组件，该组件主要用于有机溶剂渗透汽化脱水。
[0055]该组件中，通过封头15安装于多孔基座3的一端并密封，使封头与多孔基座3之间形成真空室7，而封头上设置有真空孔10，使用过程中，通过在真空孔10上抽真空，使分子筛膜的内管产生负压，形成传质推动力。封头与多孔基座3之间的密封固定是通过在封头15内部设置固定盖板9(其平面如图4所示)，并将固定盖板9按压于多孔基座3的边缘，两者之间通过O型圈密封(O型圈材质为硅胶、氟胶、四氟或石墨)，而多孔基座3的外径稍宽，将其按压于壳体6内部的凸椽上，进而使膜元件在组件中固定。在壳体6上还开设排液孔11、进料孔12和出料孔13，使得原料液可以从壳体6外部进入，与膜元件表面接触，在图5这种实施方式中，可以将膜元件的另外一端(图中的下端)的分子筛膜的孔道全部密封，使渗透液只能从与真空室7—端流出；但是，也可以不将这一端的分子筛膜孔道密封，即依照同样的方式，将多孔盖板2这一端也与一个封头相连接固定，并在这一侧的封头上也设置负压口，也就能够使渗透液从两端都可以流出。固定盖板9和壳体6材质是具有一定强度的塑性材料，如聚四氟乙稀、金属等。
[0056]另外，如果采用本实用新型中的膜元件进行液体过滤、分离处理时，可以采用如图8中所示的组件，组件安装于壳体6中，并且在壳体6的两端都设置有封头15，封头15中通过O型圈8将该组件密封，使中空纤维管的两端的通道都与封头15相连通，中空纤维管的外壁与壳体6连通，封头15上分别设置第一料液口 16和第二料液口 17;壳体6上设置第一壳体出口18和/或第二壳体出口 19。在使用时，可以将原料液从第一料液口 16中流入并从第二料液口17流出，在压力驱动下渗透液从管壁渗出，从第一壳体出口 18和/或第二壳体出口 19中排出。
[0057]实施例1
[0058]如图1所示，陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件包括58根NaA单通道的中空纤维分子筛膜1、多孔基座3、多孔盖板2组成。中空纤维NaA分子筛膜管长20cm，载体由Ct-Al2O3组成，其外径为3mm，平均孔径为0.8 Mi，孔隙率为35%。多孔基座和多孔盖板均为圆形，厚度为2cm，包含58个膜孔，其材料为陶瓷氧化铝陶瓷。中空纤维分子筛膜管一端通过陶瓷盖板插入陶瓷基座膜孔中，浇注陶瓷胶密封，且膜盖板开孔。另一端闭孔与多孔盖板膜孔密封制成中空纤维分子筛膜滤芯元件，膜管间距为3mm，如图1所示。
[0059]陶瓷中空纤维分子筛膜组件由陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件、固定盖板9以及壳体组成。将陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件装入壳体内，采用固定盖板固定，固定盖板为圆形，如图4所示。盖板与滤芯之间通过硅胶O型圈8密封，制成中空纤维分子筛膜组件。
[0060]实施例2
[0061]陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件包括89根T型单通道的陶瓷中空纤维分子筛膜1、多孔基座、多孔盖板组成。中空纤维T型分子筛膜管长30cm，载体由YSZ组成，其外径为3.6mm，平均孔径为0.6μπι，孔隙率为45%。多孔基座和多孔盖板均为圆形，厚度为1.5cm，包含89个膜孔，其材料为聚四氟乙烯。中空纤维分子筛膜管一端通过聚四氟乙烯盖板插入聚四氟乙烯基座膜孔中，浇注环氧树脂胶密封，且膜基座开孔。另一端闭孔与多孔盖板膜孔密封制成中空纤维分子筛膜滤芯元件，膜管间距为4mm。
[0062]将陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件装入壳体内，采用固定盖板固定，固定盖板为圆形。盖板与滤芯之间通过石墨O型圈密封，制成中空纤维分子筛膜组件。
[0063]实施例3
[0064]陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件包括126根单通道陶瓷中空纤维MFI分子筛膜管、多孔基座、多孔盖板。中空纤维MFI分子筛膜管长40cm，载体由T12组成，其外径为2mm，平均孔径为1.0ym，孔隙率为50%。多孔基座和多孔盖板均为圆形，厚度为1.5cm，包含126个膜孔。中空纤维MFI分子筛膜管一端通过陶瓷盖板插入陶瓷基座膜孔中，浇注环氧树脂密封，且膜盖板开孔。另一端闭孔与多孔盖板膜孔密封制成中空纤维分子筛膜滤芯元件，膜管间距为4mm ο
[0065]将陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件装入壳体内，采用固定盖板固定，固定盖板为圆形。盖板与滤芯之间通过四氟O型圈密封，制成中空纤维分子筛膜组件。
[0066]实施例4
[0067]与实施例3的区别在于:多孔基座4和多孔盖板3朝向分子筛膜一侧的表面上还开设有导流槽16，导流槽16宽度1mm，其中涂覆有高分子聚合物层。
【主权项】
1.一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:包括有多孔盖板(2)和多孔基座(3)，多孔盖板(2)和多孔基座(3)之间设置有多根平行的中空纤维膜管(1)，中空纤维膜管(I)套接于多孔盖板(2)和多孔基座(3)上的膜孔(5)中，在多孔盖板(2)和多孔基座(3)朝向中空纤维膜管(I)的一侧都设置有层状的密封材料(4)，密封材料(4)将中空纤维膜管(I)与膜孔(5)之间的缝隙进行密封。2.根据权利要求1所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述的多孔盖板(2)材料为聚四氟乙烯、陶瓷或金属;多孔基座(3)材料为聚四氟乙烯、陶瓷或金属。3.根据权利要求1所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述的中空纤维膜管(I)是由陶瓷中空纤维载体和膜层构成;所述的陶瓷中空纤维载体具有小于或等于7个通道;所述的膜层是指分子筛膜或者是由陶瓷材料制备的纳滤膜。4.根据权利要求3所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述的陶瓷中空纤维载体由a-Al203、YSZ、Ti02中的一种或两种组成，其外径为I?5mm，平均孔径为0.2?2.0μπι，孔隙率为25?55%;所述的分子筛膜为孔道直径介于2.8?7.4Α之间沸石分子筛膜材料;所述的中空纤维膜管(I)长度介于20?10cm之间。5.根据权利要求1所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述中空纤维膜滤芯元件两端均开孔或其中一端开孔。6.根据权利要求1所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述的密封材料为环氧树脂、有机硅或者陶瓷密封剂;所述的中空纤维膜管(I)的根数小于或等于200根，与多孔基座和多孔盖板膜孔上的膜孔(5)的数量一致，膜管的间距为膜管外径的0.1?3倍;多孔盖板(2)和多孔基座(3)朝向中空纤维膜管(I)的一面上还开设有导流槽(14)，导流槽(14)内还涂覆有高分子聚合物层。7.—种膜组件，其特征在于，其中包含有权利要求1?6中任一项所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件。8.根据权利要求7所述的膜组件，其特征在于:膜组件包括有壳体(6)，陶瓷中空纤维膜滤芯元件位于壳体(6)中，陶瓷中空纤维膜滤芯元件一端封闭，另一端与壳体(6)上的封头(15)相连通，在封头(15)上设置有真空孔(10)，封头(15)与滤芯元件之间设置O型圈(8)以实现封头(15)与壳体(6)之间的密封。9.根据权利要求8所述的膜组件，其特征在于:所述的壳体(6)上还设置有进料孔(12)和出料孔(13);壳体(6)的下方还设置有排液孔(11)，所述的O型圈(8)的材质为硅胶、氟胶、四氟或石墨。10.根据权利要求8所述的膜组件，其特征在于:膜组件包括有壳体(6)，陶瓷中空纤维膜滤芯元件位于壳体(6)中，壳体(6)的两端都设置有封头(15)，陶瓷中空纤维膜滤芯元件两端开孔，通道与封头(15)相连通，封头上分别设置有第一料液口(16)和第二料液口(17)，封头(15)与滤芯元件之间设置O型圈(8)以实现封头(15)与壳体(6)之间的密封;壳体上分别设置有第一壳体出口( 18)和/或第二壳体出口( 19)。
【文档编号】B01D63/02GK205700169SQ201620359117
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】顾学红, 洪周, 宋瑛
【申请人】南京工业大学, 南京膜材料产业技术研究院有限公司
【专利摘要】本实用新型涉及一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件，陶瓷中空纤维膜滤芯元件包括多根陶瓷中空纤维膜管、多孔基座、多孔盖板组成。中空纤维膜管一端通过多孔盖板插入基座膜孔中，浇注密封材料。另一端与多孔盖板孔连接，制成中空纤维膜滤芯元件。将中空纤维膜滤芯元件密封固定于壳体内，构成中空纤维膜组件。本实用新型不仅维持了陶瓷中空纤维膜较高的装填面积，而且解决陶瓷中空纤维密封问题，提高中空纤维膜强度，拓展中空纤维膜应用领域。
【专利说明】
一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件，属无机膜领域。
【背景技术】
[0002]陶瓷中空纤维膜因其直径小、壁薄，具有较高的装填密度，受到人们越来越多的关注。其中，中空纤维膜因其具有更高的渗透通量，有望成为新一代的无机陶瓷膜元件产品所采用的构型，例如:陶瓷纳滤膜、陶瓷超滤膜、分子筛膜等。
[0003]其中，与传统的液相萃取、吸附、化学沉降、离子交换等分离技术相比，无机陶瓷纳滤膜分离技术有较高的体积浓缩因子，不产生二次污染物，而且与有机膜相比，陶瓷膜能耐受各种苛性条件，如耐酸碱、耐高温、耐辐射。这些特点决定了无机纳滤膜在食品、医药、饮用水、生活和工业污水的处理以及某些高温、高腐蚀领域将具有十分广阔的应用前景。但是目前的主要的陶瓷纳滤膜都是采用了单管、多通道结构式的构型，其成本高、装填面积小限制了其的应用范围。
[0004]另外，分子筛膜是由分子筛在多孔支撑体上生长而成的致密薄膜，因其孔径均一、耐高温、抗化学腐蚀等特点备受人们青睐。将分子筛膜应用于有机溶剂脱水领域，如，乙醇，异丙醇，酯类、醚类等有机溶剂体系，与传统的分离工艺(如精馏、吸附等)相比，具有显著的节能减排优势。中国专利CN 101920170A公布了一种高通量的分子筛透醇膜及其制备方法，采用YSZ(钇稳定氧化锆)材料纺制中空纤维载体，在该载体上制备MFI分子筛膜。在5wt%/95wt%乙醇水体系中，分子筛膜渗透通量高达7.4 kg/(h.m2)o
[0005]1999年日本三井造船公司建立了首套工业脱水装置，在120°C下分离含水量10wt.%的乙醇溶液，处理量达480kg/h，分离后产品含水量小于0.12wt.%。至2004年，该公司已建立了乙醇脱水等60多套膜分离装置。国内，2011年底，江苏九天高科技股份有限公司致力于分子筛膜研发、生产和应用，至今也已建立有机溶剂脱水装置70余套。目前商品化的分子筛膜主要以管式、多通道分子筛膜为主，其装填密度低，导致膜分离装置投资成本相对较尚O
[0006]然而，中空纤维膜在实际应用过程中，其抗弯强度远远小于现有单管、多通道膜，该因素成为影响中空纤维膜工业化应用进程重要障碍。此外，中空纤维膜密封问题也是中空纤维分子筛膜产业化进程中亟待解决的关键问题。目前，关于中空纤维膜组件鲜有报道，中国专利CN 100553751C公布了一种中空纤维陶瓷膜元件及其组件，主要用于微滤、超滤过滤系统，由于其将中空纤维陶瓷膜紧紧封装在一起，增加内部传质阻力，显著降低中空纤维膜利用率。因此，开发一种高强度、易密封的陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件是十分必要的。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的是提供一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件及其组件。该组件维持了中空纤维膜高装填面积的特点，而且有效解决中空纤维膜工业应用过程中强度差、难密封等瓶颈问题。
[0008]本实用新型采用以下技术方案:
[0009]一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件，包括有多孔盖板和多孔基座，多孔盖板和多孔基座之间设置有多根平行的中空纤维膜管，中空纤维膜管套接于多孔盖板和多孔基座上的膜孔中，在多孔瓷盖板和多孔基座朝向中空纤维膜管的一侧都设置有层状的密封材料，密封材料将中空纤维膜管与膜孔之间的缝隙进行密封。
[0010]所述的孔盖板和多孔基座材料为聚四氟乙烯、陶瓷或金属。
[0011]所述的中空纤维膜管是由陶瓷中空纤维载体和膜层构成。
[0012]所述的膜层是指分子筛膜或者是由陶瓷材料制备的纳滤膜。
[0013]所述的陶瓷中空纤维载体具有小于或等于7个通道。
[0014]所述的陶瓷中空纤维载体由a-Al203、YSZ(氧化钇稳定氧化锆)、Ti02中的一种或两种组成，其外径为I?5mm，平均孔径为0.2?2.Ομ??，孔隙率为25?55%。
[0015]所述的分子筛膜为孔道直径介于2.8?7.4Α之间沸石分子筛膜材料。
[0016]所述的中空纤维膜管长度介于20?10cm之间。
[0017]所述的密封材料为环氧树脂、有机硅或者陶瓷密封剂。
[0018]所述的中空纤维膜管的根数小于或等于200根，与多孔基座和多孔盖板膜孔上的膜孔的数量一致，膜管的间距为膜管外径的0.1?3倍。
[0019]多孔盖板和多孔基座朝向中空纤维膜管的一面上还开设有导流槽，导流槽内还涂覆有高分子聚合物层。
[0020]所述中空纤维膜滤芯元件两端均开孔或其中一端开孔。
[0021]包含有上述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件的膜组件。
[0022]—种膜组件，包括有壳体，陶瓷中空纤维膜滤芯元件位于壳体中，陶瓷中空纤维膜滤芯元件一端封闭，另一端与壳体上的封头相连通，在封头上设置有真空孔，封头与滤芯元件之间设置O型圈以实现封头与壳体之间的密封。
[0023 ]所述的壳体上还设置有进料孔和出料孔。
[0024]壳体的下方还设置有排液孔。
[0025]所述的O型圈的材质为硅胶、氟胶、四氟或石墨。
[0026]—种膜组件，包括有壳体，陶瓷中空纤维膜滤芯元件位于壳体中，壳体的两端都设置有封头，陶瓷中空纤维膜滤芯元件的两端分别与两端的封头相连通，封头上分别设置有第一料液口和第二料液口，封头与滤芯元件之间设置O型圈以实现封头与壳体之间的密封。
[0027]壳体上分别设置有第一壳体出口和/或第二壳体出口。
[0028]有益效果
[0029](a)采用陶瓷基座配合密封材料密封中空纤维膜，增强膜抗酸、碱能力，拓宽膜应用领域。(b)陶瓷中空纤维膜滤芯元件设计，增强陶瓷中空纤维膜应用强度，实现了中空纤维膜应用过程中模块化组装，简单便捷。(C)与现有管式、多通道膜组件相比，陶瓷中空纤维膜组件不仅具有较高渗透通量，而且具有较高的装填面积，推动中空纤维膜工业化进程。
【附图说明】
[0030]图1为陶瓷中空纤维膜滤芯元件示意图。[0031 ]图2为陶瓷中空纤维膜滤芯元件多孔盖板俯视图。
[0032]图3为陶瓷中空纤维膜滤芯元件多孔基座俯视图。
[0033]图4为陶瓷中空纤维膜组件固定盖板俯视图。
[0034]图5为用于有机溶剂渗透汽化脱水陶瓷中空纤维膜组件示意图。
[0035]图6为陶瓷中空纤维膜滤芯元件带导流槽多孔盖板俯视图。
[0036]图7为陶瓷中空纤维膜滤芯元件带导流槽多孔基座俯视图。
[0037]图8为用于液体分离陶瓷中空纤维膜组件示意图。
[0038]其中，1、中空纤维膜管;2、多孔盖板;3、多孔基座;4、密封材料;5、膜孔;6、壳体;7、真空室;8、0型圈;9、固定盖板；10、真空孔;11、排液孔;12、进料孔;13、出料孔;14、导流槽；15、封头;16、第一料液口； 17;第二料液口； 18、第一壳体出口； 19、第二壳体出口。
【具体实施方式】
[0039]下面通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0040]本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲涵盖非排它性的包括。例如，包括列出要素的工艺、方法、物品或设备不必受限于那些要素，而是可以包括其他没有明确列出或属于这种工艺、方法、物品或设备固有的要素。
[0041]以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1 %至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度(如，I %、2%、3%和4%)和子区间(例如，0.1% 至 0.5%、1% 至 2.2%、3.3% 至 4.4%)。
[0042]本实用新型首先提供了一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其主要结构如图1?3所示。膜元件中主要是由多根中空纤维膜管I平行呈束状排列构成分离部件，另外，还包括有多孔盖板2、多孔基座3，图2和图3所示为多孔盖板2和多孔基座3的俯视或仰视图，多孔盖板2和多孔基座3均开设有膜孔5，其作用是用于插放中空纤维膜管I，多孔盖板2和多孔基座3上膜孔5位置相互一致，能够使无机中空纤维管能够呈束状、平行地安装于多孔盖板2和多孔基座3之间，多孔盖板与多孔基座材料可以为聚四氟乙烯、陶瓷或者金属。
[0043]安装过程是将中空纤维膜管I一端插入多孔盖板2的膜孔，再插入多孔基座3的膜孔中，使得中空纤维管置于多孔盖板2和多孔基座3之间，膜孔的直径最好是略微大于中空纤维膜管I的外径，膜孔直径不能过大，一方面可以较好地将载体固定其中，另一方面，方便在后续步骤注入密封材料4的过程中，密封材料4不易流入膜孔与膜管之间的缝隙。然后再在多孔基座3的表面上的中空纤维膜管I与膜孔相邻位置进行浇注密封材料4，密封材料4可以沿着平面铺展开，进而使将中空纤维膜管I与膜孔的相接触的部位全部覆盖。这里所用的密封材料4，只要具有一定的流动性以及是可固化的，即可实现本实用新型的目的，没有特别的限定，例如:环氧树脂、有机硅与陶瓷密封剂等；固化方式可以采用固化剂、光固化、加热固化等。在制作好一端之后将另一端制作同样的密封结构，使中空纤维膜管I的另一端与多孔盖板2相密封，密封后形成中空纤维膜滤芯元件，如图1中所示。
[0044]本实用新型中所述的陶瓷中空纤维膜管可以是对称膜，也可以是非对称膜；当采用对称膜时，其材料可以是选自氧化铝、氧化锆、莫来石、氧化钛、分子筛等陶瓷材料制成；当采用非对称膜时，是由陶瓷中空纤维载体和其表面的膜层，中空纤维载体可以采用常规的陶瓷材料，其膜层根据应用体系可以选择氧化铝、氧化钛、氧化锆或者分子筛所构成。
[0045]当应用于有机溶剂脱水等领域时，可以采用的是分子筛膜;而如果将本实用新型中的组件应用于液体过滤时，可以采用氧化锆、氧化钛等陶瓷材料制备膜层，可以适用的是超滤I吴、纳滤I吴等。
[0046]本实用新型中所说的陶瓷材料，能够从现有公知的陶瓷材料中适当选择。例如，可以使用氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化钇，钛酸钡等氧化物类材料；堇青石、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、硅铝氧氮陶瓷、锆石、铁酸盐等复合氧化物类材料；氮化硅，氮化铝等氮化物类材料;碳化硅等碳化物类材料;羟基磷灰石等氢氧化物类材料；碳、硅等元素类材料;或者含有它们的两种以上的无机复合材料等。还可以使用天然矿物(粘土、粘土矿物、陶渣、硅砂、陶石、长石、白砂)或高炉炉渣、飞灰等作为主体构成的陶瓷粉末。其中，这里所说的“作为主体”表示陶瓷粉末总体的50wt%以上(优选75wt%以上、更优选80wt%?100wt%)为氧化招或二氧化娃。
[0047]所述的陶瓷中空纤维载体具有小于或等于7个通道;材质由a-Al203、YSZ(氧化钇稳定氧化锆)、Ti02中的一种或两种组成，载体外径为I?5_，平均孔径为0.2?2.0μπι，孔隙率为25?55%。
[0048]上述的膜元件中，所述的多孔基座和多孔盖板均为圆形，厚度为I?3cm;多孔基座和多孔盖板为聚四氟乙烯、陶瓷或者金属材料。
[0049]当膜层为纳滤规格时，可以理解为截留分子量是100?200000的膜，由于纳滤膜的孔径过小而难以用电子显微镜等来测定膜表面的孔径，所以用称为截留分子量的值代替平均孔径作为孔径大小的指标。关于截留分子量，如在本领域教科书中所记载的将以溶质分子量为横轴、阻止率为纵轴，对数据进行绘制而成的曲线称为截留分子量曲线。而且将阻止率为90%的分子量称为膜的截留分子量”，截留分子量作为表示纳滤膜的膜性能的指标，为本领域技术人员所熟知。
[0050]当采用分子筛膜时，所述的分子筛膜为孔道直径介于2.8?7.4A之间的沸石分子筛膜材料，优选分子筛膜类型为NaA型、MFI型、T型、FAU型、M0RT型、CHA型、DDR型。
[0051]所述的多根陶瓷中空纤维膜管根数小于或等于200根，与多孔盖板和多孔基座膜孔数目相一致，膜管间距为膜管外径0.1-3倍。
[0052]本实用新型中的膜元件可以应用于液体过滤、分离过程，如纳滤膜除二价盐、纳滤脱除小分子有机物、纳滤浓缩等。
[0053]另外，本实用新型提供的膜元件主要可以应用于分子筛膜渗透汽化脱水等领域，会有较高的温度的蒸汽与膜元件的表面接触，蒸汽中的水会透过膜层进入至分子筛膜管内部，因此，在较高温度下时，密封材料4的高低或密度不均匀会导致其受热膨胀的不均匀，而本实用新型主要是采用的直径较细的中空纤维分子筛膜，当分子筛膜位于上下两端处的密封材料4膨胀量存在差别时，容易导致中空纤维分子筛膜受到上下两侧不均匀的作用力，会导致在高温条件下因为受力不均而断裂。因此，在本实用新型的一个改进的实施方式中，如图6所示，多孔基座3或者多孔盖板2朝向分子筛膜一侧的表面上还开设有导流槽14，导流槽14的作用是使注入密封材料时，能够使外部的密封材料胶水能够受到导流槽14更快速地向内部流动，避免了密封材料需要在许多根分子筛膜之间穿插绕行，又因此密封材料注入后会存在着一定的固化时间，所以加快其流动后，可以缩短因为外层密封材料先固化而导致的内外分布不均匀的问题，进而使分子筛膜上下两端最终固化后的密封材料保持平整一致，不会出现受热后应力不同的问题。在另外的一个实施方式中，在导流槽14中涂覆有高分子聚合物层，由于大部分的密封材料是疏水性质，在陶瓷片的表面的接触角较大，不容易铺展，而将层流槽14内部涂上聚合物导层之后，密封材料在聚合物层上的相容性好、接触角小，能够更快地铺展，进而提高了密封材料在膜片上的铺展速度。
[0054]基于上述的膜元件，本实用新型还提供了一种安装了这种膜元件的组件。该组件可以采用本领域惯用的膜元件安装方式将其安装于膜组件当中，主要是将膜元件中中空纤维膜管的内部通道与外部相隔开，将内部通道与膜管外壁侧分别作为一个管程，例如中空纤维膜管的内部通道与封头15连通，用于将其中得到的渗透液引出，而中空纤维膜管的外壁侧与壳体相连通，在壳体上设置进料口，用于向中空纤维膜管外部一侧的管程送入原料蒸汽。图5所示为陶瓷中空纤维分子筛膜组件，该组件主要用于有机溶剂渗透汽化脱水。
[0055]该组件中，通过封头15安装于多孔基座3的一端并密封，使封头与多孔基座3之间形成真空室7，而封头上设置有真空孔10，使用过程中，通过在真空孔10上抽真空，使分子筛膜的内管产生负压，形成传质推动力。封头与多孔基座3之间的密封固定是通过在封头15内部设置固定盖板9(其平面如图4所示)，并将固定盖板9按压于多孔基座3的边缘，两者之间通过O型圈密封(O型圈材质为硅胶、氟胶、四氟或石墨)，而多孔基座3的外径稍宽，将其按压于壳体6内部的凸椽上，进而使膜元件在组件中固定。在壳体6上还开设排液孔11、进料孔12和出料孔13，使得原料液可以从壳体6外部进入，与膜元件表面接触，在图5这种实施方式中，可以将膜元件的另外一端(图中的下端)的分子筛膜的孔道全部密封，使渗透液只能从与真空室7—端流出；但是，也可以不将这一端的分子筛膜孔道密封，即依照同样的方式，将多孔盖板2这一端也与一个封头相连接固定，并在这一侧的封头上也设置负压口，也就能够使渗透液从两端都可以流出。固定盖板9和壳体6材质是具有一定强度的塑性材料，如聚四氟乙稀、金属等。
[0056]另外，如果采用本实用新型中的膜元件进行液体过滤、分离处理时，可以采用如图8中所示的组件，组件安装于壳体6中，并且在壳体6的两端都设置有封头15，封头15中通过O型圈8将该组件密封，使中空纤维管的两端的通道都与封头15相连通，中空纤维管的外壁与壳体6连通，封头15上分别设置第一料液口 16和第二料液口 17;壳体6上设置第一壳体出口18和/或第二壳体出口 19。在使用时，可以将原料液从第一料液口 16中流入并从第二料液口17流出，在压力驱动下渗透液从管壁渗出，从第一壳体出口 18和/或第二壳体出口 19中排出。
[0057]实施例1
[0058]如图1所示，陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件包括58根NaA单通道的中空纤维分子筛膜1、多孔基座3、多孔盖板2组成。中空纤维NaA分子筛膜管长20cm，载体由Ct-Al2O3组成，其外径为3mm，平均孔径为0.8 Mi，孔隙率为35%。多孔基座和多孔盖板均为圆形，厚度为2cm，包含58个膜孔，其材料为陶瓷氧化铝陶瓷。中空纤维分子筛膜管一端通过陶瓷盖板插入陶瓷基座膜孔中，浇注陶瓷胶密封，且膜盖板开孔。另一端闭孔与多孔盖板膜孔密封制成中空纤维分子筛膜滤芯元件，膜管间距为3mm，如图1所示。
[0059]陶瓷中空纤维分子筛膜组件由陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件、固定盖板9以及壳体组成。将陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件装入壳体内，采用固定盖板固定，固定盖板为圆形，如图4所示。盖板与滤芯之间通过硅胶O型圈8密封，制成中空纤维分子筛膜组件。
[0060]实施例2
[0061]陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件包括89根T型单通道的陶瓷中空纤维分子筛膜1、多孔基座、多孔盖板组成。中空纤维T型分子筛膜管长30cm，载体由YSZ组成，其外径为3.6mm，平均孔径为0.6μπι，孔隙率为45%。多孔基座和多孔盖板均为圆形，厚度为1.5cm，包含89个膜孔，其材料为聚四氟乙烯。中空纤维分子筛膜管一端通过聚四氟乙烯盖板插入聚四氟乙烯基座膜孔中，浇注环氧树脂胶密封，且膜基座开孔。另一端闭孔与多孔盖板膜孔密封制成中空纤维分子筛膜滤芯元件，膜管间距为4mm。
[0062]将陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件装入壳体内，采用固定盖板固定，固定盖板为圆形。盖板与滤芯之间通过石墨O型圈密封，制成中空纤维分子筛膜组件。
[0063]实施例3
[0064]陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件包括126根单通道陶瓷中空纤维MFI分子筛膜管、多孔基座、多孔盖板。中空纤维MFI分子筛膜管长40cm，载体由T12组成，其外径为2mm，平均孔径为1.0ym，孔隙率为50%。多孔基座和多孔盖板均为圆形，厚度为1.5cm，包含126个膜孔。中空纤维MFI分子筛膜管一端通过陶瓷盖板插入陶瓷基座膜孔中，浇注环氧树脂密封，且膜盖板开孔。另一端闭孔与多孔盖板膜孔密封制成中空纤维分子筛膜滤芯元件，膜管间距为4mm ο
[0065]将陶瓷中空纤维分子筛膜滤芯元件装入壳体内，采用固定盖板固定，固定盖板为圆形。盖板与滤芯之间通过四氟O型圈密封，制成中空纤维分子筛膜组件。
[0066]实施例4
[0067]与实施例3的区别在于:多孔基座4和多孔盖板3朝向分子筛膜一侧的表面上还开设有导流槽16，导流槽16宽度1mm，其中涂覆有高分子聚合物层。
【主权项】
1.一种陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:包括有多孔盖板(2)和多孔基座(3)，多孔盖板(2)和多孔基座(3)之间设置有多根平行的中空纤维膜管(1)，中空纤维膜管(I)套接于多孔盖板(2)和多孔基座(3)上的膜孔(5)中，在多孔盖板(2)和多孔基座(3)朝向中空纤维膜管(I)的一侧都设置有层状的密封材料(4)，密封材料(4)将中空纤维膜管(I)与膜孔(5)之间的缝隙进行密封。2.根据权利要求1所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述的多孔盖板(2)材料为聚四氟乙烯、陶瓷或金属;多孔基座(3)材料为聚四氟乙烯、陶瓷或金属。3.根据权利要求1所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述的中空纤维膜管(I)是由陶瓷中空纤维载体和膜层构成;所述的陶瓷中空纤维载体具有小于或等于7个通道;所述的膜层是指分子筛膜或者是由陶瓷材料制备的纳滤膜。4.根据权利要求3所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述的陶瓷中空纤维载体由a-Al203、YSZ、Ti02中的一种或两种组成，其外径为I?5mm，平均孔径为0.2?2.0μπι，孔隙率为25?55%;所述的分子筛膜为孔道直径介于2.8?7.4Α之间沸石分子筛膜材料;所述的中空纤维膜管(I)长度介于20?10cm之间。5.根据权利要求1所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述中空纤维膜滤芯元件两端均开孔或其中一端开孔。6.根据权利要求1所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件，其特征在于:所述的密封材料为环氧树脂、有机硅或者陶瓷密封剂;所述的中空纤维膜管(I)的根数小于或等于200根，与多孔基座和多孔盖板膜孔上的膜孔(5)的数量一致，膜管的间距为膜管外径的0.1?3倍;多孔盖板(2)和多孔基座(3)朝向中空纤维膜管(I)的一面上还开设有导流槽(14)，导流槽(14)内还涂覆有高分子聚合物层。7.—种膜组件，其特征在于，其中包含有权利要求1?6中任一项所述的陶瓷中空纤维膜滤芯元件。8.根据权利要求7所述的膜组件，其特征在于:膜组件包括有壳体(6)，陶瓷中空纤维膜滤芯元件位于壳体(6)中，陶瓷中空纤维膜滤芯元件一端封闭，另一端与壳体(6)上的封头(15)相连通，在封头(15)上设置有真空孔(10)，封头(15)与滤芯元件之间设置O型圈(8)以实现封头(15)与壳体(6)之间的密封。9.根据权利要求8所述的膜组件，其特征在于:所述的壳体(6)上还设置有进料孔(12)和出料孔(13);壳体(6)的下方还设置有排液孔(11)，所述的O型圈(8)的材质为硅胶、氟胶、四氟或石墨。10.根据权利要求8所述的膜组件，其特征在于:膜组件包括有壳体(6)，陶瓷中空纤维膜滤芯元件位于壳体(6)中，壳体(6)的两端都设置有封头(15)，陶瓷中空纤维膜滤芯元件两端开孔，通道与封头(15)相连通，封头上分别设置有第一料液口(16)和第二料液口(17)，封头(15)与滤芯元件之间设置O型圈(8)以实现封头(15)与壳体(6)之间的密封;壳体上分别设置有第一壳体出口( 18)和/或第二壳体出口( 19)。
【文档编号】B01D63/02GK205700169SQ201620359117
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】顾学红, 洪周, 宋瑛
【申请人】南京工业大学, 南京膜材料产业技术研究院有限公司
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