抗污染中空纖維膜組件重點(diǎn)專利技術(shù)介紹

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(duì)國(guó)內(nèi)與抗污染中空纖維膜組件相關(guān)的專利申請(qǐng)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(duì)其相關(guān)申請(qǐng)量及相關(guān)技術(shù)作了重點(diǎn)介紹。

【關(guān)鍵詞】中空纖維膜；組件；抗污染；重點(diǎn)專利

膜分離技術(shù)具有較高的社會(huì)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(yùn)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(duì)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(duì)國(guó)內(nèi)與抗污染中空纖維膜組件相關(guān)的專利申請(qǐng)進(jìn)行了檢索及分析，以期了解主要申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的重點(diǎn)專利技術(shù)及申請(qǐng)現(xiàn)狀。

在國(guó)內(nèi)中空纖維膜組件領(lǐng)域中，涉及通過對(duì)膜組件結(jié)構(gòu)上的調(diào)整和設(shè)置來緩解膜污染，延長(zhǎng)膜壽命的主要申請(qǐng)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(duì)上述幾家公司的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)介紹，所述申請(qǐng)數(shù)量包含發(fā)明專利申請(qǐng)和實(shí)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(guó)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(jì)施工和運(yùn)營(yíng)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(qǐng)，且連續(xù)性較好，申請(qǐng)日橫跨2005年-2015年。其主要以曝氣形式實(shí)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(qǐng)，授權(quán)公告號(hào)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(gè)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(shí)產(chǎn)生的氣泡上升至組件頂部時(shí)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(duì)上端膜絲的沖擊，延長(zhǎng)了使用壽命，同時(shí)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(qǐng)，公開號(hào)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(gè)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(gè)集束頭時(shí)，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(dòng)。曝氣時(shí)，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(yùn)動(dòng)，增大了膜絲抖動(dòng)幅度，同時(shí)，不同集束頭之間由于受力的不同在自由移動(dòng)的過程中產(chǎn)生相對(duì)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(duì)膜組件根部的污染問題提交了10篇相關(guān)專利申請(qǐng)，其中有8篇的申請(qǐng)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(zhǎng)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(qǐng)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(qǐng)，授權(quán)公告號(hào)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?jī)蓚?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(yáng)為主要發(fā)明人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)以漂懸式中空纖維膜組件為主要研究對(duì)象，共申請(qǐng)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(qǐng)，授權(quán)公告號(hào)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(gè)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?，在所述的中空纖維多孔膜束中設(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(zhǎng)，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(guó)內(nèi)該領(lǐng)域主要申請(qǐng)人各自有各自的研究側(cè)重點(diǎn)，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(zhǎng)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(guó)家計(jì)劃對(duì)膜技術(shù)領(lǐng)域的逐漸重視，在該領(lǐng)域的研究也會(huì)更加廣泛和深入，本文對(duì)抗污染中空纖維膜組件領(lǐng)域主要申請(qǐng)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]