苗小郁
【摘 要】本文著眼于如何通過膜組件的結(jié)構(gòu)設(shè)置來緩解中空纖維膜的污染問題,對國內(nèi)與抗污染中空纖維膜組件相關(guān)的專利申請進(jìn)行了檢索及分析,選取了膜天膜、漢青天朗、碧水源和浙江歐美四家公司,對其相關(guān)申請量及相關(guān)技術(shù)作了重點介紹。
【關(guān)鍵詞】中空纖維膜;組件;抗污染;重點專利
膜分離技術(shù)具有較高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,是最具發(fā)展前景的高效、節(jié)能、環(huán)保的高新技術(shù)之一。膜組件是膜分離技術(shù)的基本單元,在諸多類型的膜組件中,中空纖維膜組件單位體積有效面積大、體積小、填密度大,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、食品、水處理等領(lǐng)域[1]。但在中空纖維膜組件的應(yīng)用中,膜污染是影響其使用壽命重要因素,也關(guān)系著膜的清洗成本、運行成本及更換成本等經(jīng)濟(jì)因素,因此如何減輕和控制膜污染是業(yè)界非常關(guān)注的技術(shù)問題。除了研發(fā)抗污染膜材料或?qū)ΜF(xiàn)有膜材料進(jìn)行改性處理外,對膜組件結(jié)構(gòu)上的調(diào)整和設(shè)置也是緩解膜污染的有效方法。本文以佰騰網(wǎng)專利檢索系統(tǒng)為數(shù)據(jù)源,對國內(nèi)與抗污染中空纖維膜組件相關(guān)的專利申請進(jìn)行了檢索及分析,以期了解主要申請人在該領(lǐng)域的重點專利技術(shù)及申請現(xiàn)狀。
在國內(nèi)中空纖維膜組件領(lǐng)域中,涉及通過對膜組件結(jié)構(gòu)上的調(diào)整和設(shè)置來緩解膜污染,延長膜壽命的主要申請人包括天津膜天膜科技有限公司、北京漢青天朗水處理科技有限公司、北京碧水源膜科技有限公司、浙江歐美環(huán)境工程有限公司等,下面對上述幾家公司的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行重點介紹,所述申請數(shù)量包含發(fā)明專利申請和實用新型。
1 天津膜天膜科技有限公司
天津膜天膜科技有限公司是國內(nèi)知名的以膜材料和膜過程研發(fā)、膜產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)、膜設(shè)備制造以及膜工程設(shè)計施工和運營服務(wù)為產(chǎn)業(yè)鏈的高科技企業(yè)。其在抗污染中空纖維膜組件領(lǐng)域的研究較多,共有13件相關(guān)專利申請,且連續(xù)性較好,申請日橫跨2005年-2015年。其主要以曝氣形式實現(xiàn)膜絲沖刷清洗,減輕膜絲的污染程度。
在2008年4月1日,提交了題為“帶有導(dǎo)氣孔的浸沒式中空纖維膜組件”的專利申請,授權(quán)公告號為CN101549902B。在該組件中,多根中空纖維膜絲束通過分別澆注在兩端螺筒內(nèi)的兩樹脂固定層固定,膜絲的下端開口于下端樹脂固定層的外端面上,下端的螺筒與螺蓋連接,下端螺筒與螺蓋之間形成產(chǎn)水室,在下端的樹脂固定層處設(shè)置有曝氣裝置,膜絲的上端被上端的樹脂固定層密封,在上端的樹脂固定層內(nèi)設(shè)置有多個貫通上端樹脂固定層的導(dǎo)氣孔;在兩樹脂固定層之間設(shè)置有集水管,所述集水管下端開口于下端樹脂固定層的外端面上,所述集水管的上端穿過上端樹脂固定層與產(chǎn)水管道連接。膜組件在曝氣時產(chǎn)生的氣泡上升至組件頂部時大部分氣泡可通過組件上端的導(dǎo)氣孔排出,減輕了氣泡對上端膜絲的沖擊,延長了使用壽命,同時能減輕膜絲上端污染(示意圖見圖1)。
在2015年4月24日,提交了題為“一種中空纖維膜組件”的專利申請,公開號為CN104815558 A。該組件包括多根中空纖維膜絲,其特征在于,所述多根 中空纖維膜絲上端固定在密封層內(nèi),每根所述中空纖維膜絲上端開口于所述密 封層的外端面,所述多根中空纖維膜絲下端為自由端并通過至少一個集束頭集 束,多根所述中空纖維膜絲的下端封閉于所述集束頭內(nèi),當(dāng)采用多個集束頭時,不同集束頭懸垂位置可以相同或不同,所述集束頭與所述多根中空纖維膜絲下 端一同在所述中空纖維膜組件內(nèi)部沿軸向自由移動。曝氣時,氣體由集束頭之間間隙、集束頭與組件外殼之間間隙進(jìn)入,集束頭在氣水浮力作用下沿組件內(nèi)部軸向運動,增大了膜絲抖動幅度,同時,不同集束頭之間由于受力的不同在自由移動的過程中產(chǎn)生相對位移,增大了膜絲之間相互擦洗的頻率,提高了曝氣清洗的效果。
2 北京漢青天朗水處理科技有限公司
以孫友峰為主要發(fā)明人的北京漢青天朗水處理科技有限公司針對膜組件根部的污染問題提交了10篇相關(guān)專利申請,其中有8篇的申請日集中在2007和2008兩年(如CN101250003A、CN101254410A、CN101254977A、CN101254978A等),它們?nèi)际抢脦в胁細(xì)饪椎牟細(xì)庋b置,使布?xì)饪椎目湛诔蛑锌绽w維膜膜絲的根部布?xì)?,從而提高了中空纖維膜組件的抗污染性能,尤其是中空纖維膜根部的抗污染性能,保證了中空纖維膜絲過濾的有效面積,延長了中空纖維膜組件的使用壽命。上述中空纖維膜組件中膜束端頭的形狀,以及布?xì)饪椎奈恢糜兴煌ㄊ疽鈭D見圖2)。
3 北京碧水源膜科技有限公司
北京碧水源膜科技有限公司具有相關(guān)專利申請6件,主要集中在2011和2012兩年,其中在2012年8月28日,提交了題為“一種集束可拆卸型簾式膜盒體”的專利申請,授權(quán)公告號為CN102784561B。所述膜盒體包括矩形外殼,所述矩形外殼的頂部均勻分布有若干高精度光滑的單元束定位孔,單元束定位孔的頂部兩側(cè)均設(shè)有單元束鑲嵌槽,單元束鑲嵌槽內(nèi)設(shè)單元束固定孔,單元束定位孔的底部均連通集水流道,矩形外殼的側(cè)壁上設(shè)有與集水流道連通的產(chǎn)水管定位孔。上述集束可拆卸型簾式膜盒體區(qū)別于整體澆注的中空纖維膜絲,能使污染淤積量減少,方便清洗與恢復(fù)。
4 浙江歐美環(huán)境工程有限公司
浙江歐美環(huán)境工程有限公司以吳揚為主要發(fā)明人的研發(fā)團(tuán)隊以漂懸式中空纖維膜組件為主要研究對象,共申請相關(guān)專利4件。在2005年3月9日提交了題為“一種漂懸式中空纖維多孔膜過濾組件”的專利申請,授權(quán)公告號為CN100518907C。該組件包括分布于兩端的端頭和曝氣頭,以及設(shè)置于其間的若干個中空纖維膜束,端頭上設(shè)有進(jìn)氣管和產(chǎn)水管,端頭和曝氣頭間通過中心管聯(lián)成一體,中空纖維多孔膜束由中空纖維多孔膜絲組成,其特征在于:固定中空纖維多孔膜束的至少一端是軟連接的,中空纖維膜束布置在中心管的周圍,曝氣頭上分布有若干布?xì)饪祝谒龅闹锌绽w維多孔膜束中設(shè)有產(chǎn)水軟管。該專利提供了一種能有效去除粘結(jié)在膜絲表面的污染物,且膜絲不易斷裂,膜組件使用壽命長,產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定的膜過濾組件(示意圖見圖3)。
5 結(jié)束語
國內(nèi)該領(lǐng)域主要申請人各自有各自的研究側(cè)重點,但總體來說是以曝氣沖刷為主,通過改進(jìn)膜絲端頭的連接方式、曝氣孔的設(shè)置位置、膜束的設(shè)置方式以及氣水通道等來減少污染物的淤積,改善膜清洗效果,從而延長膜的使用壽命,降低處理成本。隨著越來越嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定,以及國家計劃對膜技術(shù)領(lǐng)域的逐漸重視,在該領(lǐng)域的研究也會更加廣泛和深入,本文對抗污染中空纖維膜組件領(lǐng)域主要申請人的專利技術(shù)進(jìn)行介紹,為相關(guān)技術(shù)的研究者提供借鑒。
【參考文獻(xiàn)】
[1]王華,劉艷飛,彭東明,等.膜分離技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用展望發(fā)[J].應(yīng)用化工,2013,42(3):532-534.
[責(zé)任編輯:楊玉潔]