反滲透膜元件、反滲透膜元件的制備方法和濾芯與流程

本發明涉及反滲透凈水技術領域，特別涉及一種反滲透膜元件、反滲透膜元件的制備方法和濾芯。

背景技術：

反滲透膜元件又稱卷式反滲透膜元件，是水處理技術中的常用元件，它一般包括一根帶有多個孔的中心管以及卷在中心管上的交替層疊的多層反滲選膜和導流網。中心管與殼體兩端通過連接器連接。在使用時，原水從殼體一端進入殼體，在壓力的作用下一部分經過反滲透膜的作用形成濃度較低的水，進入中心管之后從中心管一端或兩端流出，這部分水可稱作產水或純水；另一部分從殼體另一端流出，可稱作廢水、濃水。

現有技術中的這種反滲透膜元件，原水經處理之后，很大一部分作為廢水排出，只有一小部分成為純水，特別是大通量的反滲透膜元件，純水量在原水量中占的比例相對更小，原水回收率低，造成了原水的浪費。

技術實現要素：

本發明的主要目的是提供一種反滲透膜元件，旨在提高原水回收率，達到節約原水的效果。

為實現上述目的，本發明提出的反滲透膜元件，包括：中心管組、多頁反滲透膜片組和兩個密封膠層，所述中心管組包括純水管以及多個相互間隔設置的廢水管，多個所述廢水管環繞所述純水管排布；每一個所述反滲透膜片組均具有位于所述中心管組內部的第一部分和位于所述中心管組外部的第二部分，每一所述廢水管和所述純水管被一個所述反滲透膜片組的第一部分隔開；多個所述反滲透膜片組的第二部分形成圍繞在所述中心管組的周圍的多層薄膜組件；兩個所述密封膠層分別設置于所述多頁反滲透膜片組在所述中心管組長度方向的兩端，并與所述多頁反滲透膜片組相粘合。

優選地，所述密封膠層的厚度為1-2mm。

優選地，所述密封膠層由AB膠涂覆形成。

優選地，所述反滲透膜元件還包括第一端蓋和第二端蓋，所述第一端蓋和第二端蓋分別套設于所述中心管組和所述多頁反滲透膜片組的兩端，并分別與對應的所述密封膠層粘合固定；其中，所述第一端蓋設有廢水排出口和純水排出口；或者，所述第一端蓋設有廢水排出口，所述第二端蓋設有純水排出口；所述廢水管連通所述廢水排出口設置，所述純水管連通所述純水排出口設置。

優選地，所述廢水排出口和所述純水排出口均設置于所述第一端蓋上。

優選地，所述第一端蓋的內側對應所述廢水管的位置和數量凸設有多個連通所述廢水排出口的第一伸入管，所述第一伸入管伸入至對應的所述廢水管中，并連通所述廢水排出口和對應的所述廢水管；所述第一端蓋的內側對應所述純水管的位置凸設有連通所述純水排出口的第二伸入管，所述第二伸入管伸入至所述純水管中，并連通所述純水排出口和所述純水管。

優選地，所述第二端蓋的內側對應所述廢水管的位置和數量凸設有多個第一定位凸起，所述第一定位凸起伸入至對應的所述廢水管中設置；所述第二端蓋的內側對應所述純水管的位置凸設有第二定位凸起，所述第二定位凸起伸入至所述純水管中設置。

優選地，所述第一端蓋或/和所述第二端蓋的所述密封膠層粘合的端面上凸設有加強結構。

優選地，所述加強結構包括沿周向設置的環形加強筋和沿徑向設置的條形加強筋。

優選地，每一個所述反滲透膜片組包括反滲透膜片、進水導流網以及純水導流網；每一個所述反滲透膜片組的反滲透膜片正面向內對折設置，多個所述反滲透膜片組的第二部分疊合并共同沿周向纏繞所述中心管組；同一所述反滲透膜片正面夾層之間形成進水流道；相鄰兩個所述反滲透膜片的反面夾層之間形成產水流道；所述進水導流網和所述廢水管位于進水流道中，所述純水導流網位于產水流道中。

本發明還提出一種反滲透膜元件的制備方法，包括：步驟S1，將多個所述反滲透膜片組的第一部分伸入所述中心管組內，使得每一所述廢水管和所述純水管被一個所述反滲透膜片組的第一部分隔開；

步驟S2，將多個所述反滲透膜片組的第二部分圍繞在所述中心管組的周圍，制得半成品組件；

步驟S3，在所述半成品組件的反滲透膜片組在所述中心管組長度方向的兩端涂覆防水膠并烘干。

本發明還提出另一種反滲透膜元件的制備方法，包括：步驟S1，將多個所述反滲透膜片組的第一部分伸入所述中心管組內，使得每一所述廢水管和所述純水管被一個所述反滲透膜片組的第一部分隔開；

步驟S2，將多個所述反滲透膜片組的第二部分圍繞在所述中心管組的周圍，制得半成品組件；

步驟S3’，在所述第一端蓋和所述第二端蓋的內側底壁涂覆防水膠，涂覆范圍避開所述純水排出口和所述廢水排出口，將所述第一端蓋和所述第二端蓋分別蓋設于所述半成品組件的兩端并烘干。

本發明還提出一種濾芯，該濾芯包括殼體、水路轉換器和反滲透膜元件；所述反滲透膜元件包括中心管組、多頁反滲透膜片組和兩個密封膠層，所述中心管組包括純水管以及多個相互間隔設置的廢水管，多個所述廢水管環繞所述純水管排布；每一個所述反滲透膜片組均具有位于所述中心管組內部的第一部分和位于所述中心管組外部的第二部分，每一所述廢水管和所述純水管被一個所述反滲透膜片組的第一部分隔開；多個所述反滲透膜片組的第二部分形成圍繞在所述中心管組的周圍的多層薄膜組件；兩個所述密封膠層分別設置于所述多頁反滲透膜片組在所述中心管組長度方向的兩端，并與所述多頁反滲透膜片組相粘合；所述反滲透膜元件容置于所述殼體內；所述水路轉換器設有兩條獨立的水路，其中一條所述水路與多個所述廢水管相連通，另一條所述水路與所述純水管相連通。

本發明技術方案的反滲透膜元件的中心管組包括純水管和多個環繞純水管的廢水管；反滲透膜元件的每一廢水管對應一頁反滲透膜片組，從而可以實現多膜頁卷取，可以增加流道數量，有利于提高原水通量，并解決反滲透膜片過長滲透壓力不足導致部分反滲透膜片并未達到過濾目的的問題；通過兩個所述密封膠層分別密封反滲透膜片組的兩端，防止水從反滲透膜片組的兩端流出或流入，可以形成多頁反滲透膜片組外側邊側流進水，中間廢水管排出廢水的原水水路；本發明的反滲透膜元件使用時，原水通過側流進水，流道變窄，進水面積減小，還可以在反滲透膜片組中采用低厚度的進水導流網，繼續減少進水面積，而流程也大大增長，因此可以增加原水與反滲透膜片接觸的時間，提高原水回收率；同時，因為減小了原水進水面積，可以加大反反滲透膜片組的滲透膜片表面水流速度，因而能夠減小反滲透膜片表面濃差極化，降低該反滲透膜元件的污染速度，有利于提高原水回收率，從而改善原水的浪費問題，達到節約原水的效果。

附圖說明

圖1為本發明反滲透膜元件一實施例的結構示意圖；

圖2為圖1所示反滲透膜元件沿A-A’的剖視圖；

圖3為圖1所示反滲透膜元件的中心管組的結構示意圖；

圖4為本發明反滲透膜元件另一實施例的結構示意圖；

圖5為圖4所示反滲透膜元件沿B-B’的剖視圖；

圖6為圖5中C處的局部放大圖；

圖7為圖5中D處的局部放大圖；

圖8為圖4所示反滲透膜元件的第一端蓋的結構示意圖；

圖9為本發明反滲透膜元件的制備方法一實施例的流程圖；

圖10為本發明反滲透膜元件的制備方法另一實施例的流程圖；

圖11為本發明濾芯一實施例的分解結構示意圖。

附圖標號說明：

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

需要說明，若本發明實施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)，則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，若本發明實施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護范圍之內。

本發明提出一種反滲透膜元件。

請參閱圖1至圖3，在本發明實施例中，該反滲透膜元件700包括中心管組100、多頁反滲透膜片組200和兩個密封膠層300，所述中心管組100包括純水管110以及多個相互間隔設置的廢水管120，多個所述廢水管120環繞所述純水管110排布；每一個所述反滲透膜片組200均具有位于所述中心管組100內部的第一部分和位于所述中心管組100外部的第二部分，每一所述廢水管120和所述純水管110被一個所述反滲透膜片組200的第一部分隔開；多個所述反滲透膜片組200的第二部分形成圍繞在所述中心管組100的周圍的多層薄膜組件；兩個所述密封膠層300分別設置于所述多頁反滲透膜片組200在所述中心管組100長度方向的兩端，并與所述多頁反滲透膜片組200相粘合。

本發明技術方案的反滲透膜元件700的中心管組100包括純水管110和多個環繞純水管110的廢水管120；反滲透膜元件700的每一廢水管120對應一頁反滲透膜片組200，從而可以實現多膜頁卷取，可以增加流道數量，有利于提高原水通量，并解決反滲透膜片過長滲透壓力不足導致部分反滲透膜片并未達到過濾目的的問題；通過兩個所述密封膠層300分別密封反滲透膜片組200的兩端(需要注意的是，密封膠層300不能封堵純水管110或廢水管120的內部管口)，防止水從反滲透膜片組200的兩端流出或流入，可以形成多頁反滲透膜片組200外側邊側流進水，中間廢水管120排出廢水的原水水路；本發明的反滲透膜元件700使用時，原水通過側流進水，流道變窄，進水面積減小，還可以在反滲透膜片組200中采用低厚度的進水導流網，繼續減少進水面積，而流程也大大增長，因此可以增加原水與反滲透膜片接觸的時間，提高原水回收率；同時，因為減小了原水進水面積，可以加大反反滲透膜片組200的滲透膜片表面水流速度(在進水通量一定時，進水通量Q與水流速度V之間的關系是V＝Q/S；其中，S為進水面積，具體的，S＝Ld；L為進水端膜片長度，d為截面厚度，側流主要是減小了L，另外用小的進水導流網自然減小了厚度d)，因而能夠減小反滲透膜片表面濃差極化，降低該反滲透膜元件700的污染速度，有利于提高原水回收率，從而改善原水的浪費問題，達到節約原水的效果。

其中，請參閱圖3，該中心管組100中，所述純水管110的周壁上開設有連通所述純水管110的內部通道的純水入水孔(未圖示)；每一所述廢水管120的周壁上開設有連通所述廢水管120的內部通道的廢水入水孔121。純水和廢水分別通過純水入水孔和廢水入水孔121進入相應的通道中。其中，廢水管120的具體數量決定了反滲透膜片組200的頁數，也決定了純水管110的尺寸，具體的，一頁反滲透膜片組200對應一個廢水管120設置，廢水管120越多則反滲透膜片組200的頁數越多，對應的反滲透膜元件700的通量也越大，而純水管110的尺寸也相應越大。廢水管120的具體數量、形狀以及對應純水管110的形狀可以參照本發明的具體實施例，并根據實際情況設置。

每一個所述反滲透膜片組200包括反滲透膜片(未圖示)、進水導流網(未圖示)以及純水導流網(未圖示)；進水導流網和純水導流網可以分別設置在所述反滲透膜片的正反兩面，原水在反滲透膜片的正面流動，并在滲透壓力的作用下，從反滲透膜片的正面向反滲透膜片的反面滲透純水，純水產生在反滲透膜片的反面并在純水導流網的導流作用下向純水管110流動。其中，反滲透膜片可以通過對折使得正面與正面鄰接，反面與反面鄰接，避免不必要的接觸，從而防止純水被污染；實際操作時，反滲透膜片的對折時可以是正面向內對折也可以是反面向內對折，根據實際情況進行合理選取即可。在本實施例中，每一個所述反滲透膜片組200的反滲透膜片正面向內對折設置，多個所述反滲透膜片組200的第二部分疊合并共同沿周向纏繞所述中心管組100；同一所述反滲透膜片正面夾層之間形成進水流道；相鄰兩個所述反滲透膜片的反面夾層之間形成產水流道；所述進水導流網和所述廢水管120位于進水流道中，所述純水導流網位于產水流道中。此時，進水流道與產水流道之間相互獨立，并徹底隔離，能夠有效的保證每一個所述反滲透膜片組200的進水導流網不與所述純水管110和其他的所述反滲透膜片組200的反滲透膜片的反面接觸；每一個所述反滲透膜片組200的純水導流網不與所述廢水管120和其他的所述反滲透膜片組200的反滲透膜片的正面接觸；原水只在進水流道中流動最后由廢水管120排出，純水只在產水流道中流動最后由純水管110排出，從而避免純水污染，保證凈化效果。為了能夠順利的將純水導出，在本實施例中，可以設置所述產水流道除靠近所述純水管110的側邊以外的其他側邊均閉合密封，以使得所述產水流道僅具有朝向所述純水管110的純水出口；此時產水流道形成一個三側密封一側開口的膜袋，膜袋口對著純水管110，限定膜袋內的純水只能朝純水管110流動；原水在反滲透膜片的作用后產生純水，純水形成在膜袋內并流動到袋口進入純水管110中。實際操作時，可以通過卷膜操作時進行實現密封，同時兩端的密封位置還可以利用兩個密封膠層300進行第二次密封，進而實現更好的密封效果。

密封膠層300的主要作用就是對膜袋兩端進行二次密封，避免水從反滲透膜元件700的長度方向兩端進入反滲透膜片組200，為此，所述密封膠層300的厚度不能太薄，在本實施例中，優選所述密封膠層300的厚度為1-2mm，此時能夠達到較好的密封效果，又不會造成不必要的浪費。密封膠層300由防水膠涂覆形成，防水膠可以是反滲透膜元件700制備中常用的AB膠；其中AB膠的起到粘合密封的主要成分包括環氧樹脂、丙烯酸改性環氧樹脂或聚氨酯中的至少一種，其能夠達到良好的粘合效果和防水效果。

為了對反滲透膜片組200和中心管組100進行更好的定位，請參閱圖4和圖5，在本發明另一實施例中，所述反滲透膜元件700’還包括第一端蓋400和第二端蓋500，所述第一端蓋400和第二端蓋500分別套設于所述中心管組100和所述多頁反滲透膜片組200的兩端，并分別與對應的所述密封膠層300粘合固定；其中，所述第一端蓋400設有廢水排出口和純水排出口；或者，所述第一端蓋400設有廢水排出口，所述第二端蓋500設有純水排出口；所述廢水管120連通所述廢水排出口設置，所述純水管110連通所述純水排出口設置。通過第一端蓋400和第二端蓋500分別夾緊中心管組100和反滲透膜片組200的兩端以進行定位，同時在第一端蓋400/第二端蓋500上設置純水排出口和廢水排出口，形成與中心管組100對應管路連通的流道，方便水流的收集和排出。所述廢水排出口和所述純水排出口的設置位置可以根據需要設置在第一端蓋400或第二端蓋500上，在本實施例中，為了便于水路的設置。請進一步參閱圖5至圖7，在本實施例中，為了簡化水路，第二端蓋500并沒有設置出水口，所述廢水排出口和所述純水排出口均設置于所述第一端蓋400上，第二端蓋500與中心管組100密封配合時，純水內的純水和廢水管120中廢水不會朝第二端蓋500流動以排出，但是當第二端蓋500與中心管之間的密封效果不佳時，純水和廢水還是有可能向第二端蓋500流動以排出到濾芯的殼體中，從而影響凈化效率；為了避免這種情況，在本實施例中，所述純水管110的遠離所述第一端蓋400的一端管口被封堵，以使得純水向所述第一端蓋400的純水排出口流動；所述廢水管120的遠離所述第一端蓋400的一端管口被封堵，以使得廢水向所述第一端蓋400流動。此時，純水流動方向一定，能夠可靠的收集純水，封堵后，廢水流動方向一定，能夠可靠的收集廢水。在實際使用時，反滲透膜元件700’一般是豎直放置的，此時，對應的所述純水管110和多個所述廢水管120也沿豎直方向擺放，第一端蓋400在上方，第二端蓋500在下方，設置所述純水管110的下端口被封堵，多個所述廢水管120的下端口均被封堵，從上端收集純水和廢水，水流均勻，且便于管路的設計。

請參閱圖5和圖6，為了實現廢水管120與廢水出水口的對接，所述第一端蓋400的內側對應所述廢水管120的位置和數量凸設有多個連通所述廢水排出口的第一伸入管410，所述第一伸入管410伸入對應所述廢水管120中以連通所述廢水排出口和所述廢水管120；具體的，第一伸入管410的一端伸入廢水管120中與廢水管120連通，第一伸入管410的另一端連通廢水排出口，可靠的實現了水路的連通，同時第一伸入管410還具有定位功能，能夠輔助第一端蓋400與中心管組100的對準，提高反滲透膜元件700’的結構緊湊性和可靠性。為了實現純水管110與純水排出口的對接，所述第一端蓋400的內側對應所述純水管110的位置凸設有連通所述純水排出口的第二伸入管420，所述第二伸入管420伸入所述純水管110中以連通所述純水排出口和所述純水管110。第二伸入管420的作用和效果可以類比第一伸入管410，在此不再贅述。

為了方便第二端蓋500安裝；請參閱圖5和圖7，在本實施例中，所述第二端蓋500的內側對應所述廢水管120的位置和數量凸設有多個第一定位凸起510，所述第一定位凸起510伸入對應所述廢水管120中；所述第二端蓋500的內側對應所述純水管110的位置凸設有第二定位凸起520，所述第二定位凸起520伸入所述純水管110中。通過第一定位凸起510與廢水管120配合、第二定位凸起520與純水管110配合，能夠簡化第二端蓋500的對準操作，同時中心管組100與第二端蓋500通過第一定位凸起510和第二定位凸起520連接，可以進一步提高整個反滲透膜元件700’的結構緊湊性和可靠性。

為了第一端蓋400或/和第二端蓋500與對應的密封膠層300粘合更緊密，請參閱圖8，在本實施例中，所述第一端蓋400或/和所述第二端蓋500的所述密封膠層300粘合的端面上凸設有加強結構430。加強結構430一方面加強第一端蓋400或/和第二端蓋500的強度，另一方面，增加第一端蓋400或/和第二端蓋500與對應的密封膠層300的接觸面積，同時伸入密封膠層300中，從而提高粘合緊密性，防止第一端蓋400或/和第二端蓋500與對應的密封膠層300脫離。在本實施例中，以第一端蓋400為例，該加強結構430包括沿所述第一端蓋400周向設置的環形加強筋431和沿第一端蓋400徑向設置的條形加強筋432。環形加強筋431的數量可以是多個，多個環形加強筋431呈同心環狀排布，條形加強筋432的數量也可以是多個，多個條形加強筋432呈放射狀排布，在徑向和周向上對第一端蓋400進行補強，同時增加第一端蓋400與對應的密封膠層300的粘合可靠性。

請參閱圖9，并結合圖1至圖3進行理解，本發明還提出一種反滲透膜元件700的制備方法，制備本發明的反滲透膜元件700，該方法包括：

步驟S1，將多個所述反滲透膜片組200的第一部分伸入所述中心管組100內，使得每一所述廢水管120和所述純水管110被一個所述反滲透膜片組200的第一部分隔開。通過將每一頁反滲透膜片組200的第一部分伸入到所述中心管組100內的純水管110與廢水管120之間，利用反滲透膜片的正反兩面進行流道的區分，產生純水的反滲透膜片的反面與純水管110相鄰接，而產生廢水的反滲透膜片的正面與廢水管120相連接，實現純水與原水的隔離。在本步驟中，一般會經過一次打膠形成膜袋，通過設置密封膠層300的二次密封，使得本次打膠的精確性要求減小，可以允許此次打膠的膠線外擴，從而大幅提升有效膜面積。

步驟S2，將多個所述反滲透膜片組200的第二部分圍繞在所述中心管組100的周圍，制得半成品組件。將多頁所述反滲透膜片組200的第二部分以中心管組100為中心，通過纏繞、來回彎折等方式圍繞在中心管組100的周圍，自中心管組100周圍形成多條流道，為原水和純水的流動提供流道；當然圍繞排布時，需要注意相應的進水流道和產水流道的隔離。

步驟S3，在所述半成品組件的反滲透膜片組200在所述中心管組100長度方向的兩端涂覆防水膠并烘干。與傳統的制備方法相比，本方法中，最大的特點就是在步驟S2的卷膜操作完成后，需要在反滲透膜片組200的再次涂覆防水膠，以形成密封膠層300，對流道進行限制，實現膜袋的二次密封。

對于設置了端蓋的反滲透膜元件700’而言，可以在步驟S3之后，將第一端蓋400和第二端蓋500蓋設到對應位置，制得對應反滲透膜元件700’；請參閱圖10，并結合圖4至圖8進行理解，在另一實施例中也可以，在步驟S2之后，進行如下操作：步驟S3’，在所述第一端蓋400和所述第二端蓋500的內側底壁涂覆防水膠，涂覆范圍避開所述純水排出口和所述廢水排出口，將所述第一端蓋400和所述第二端蓋500分別蓋設于所述半成品組件的兩端并烘干；制得相應的反滲透膜元件700’。由于，對于有端蓋的反滲透膜元件700’而言，利用步驟S3’的操作涂覆防水膠時，涂覆范圍比較容易確定，防水膠與第一端蓋400和第二端蓋500的粘合比較緊密；因此，在本實施例中，優選在步驟S2之后，按照步驟S3’操作，制得反滲透膜元件700’。

請參閱圖11，本發明還提出一種濾芯，該濾芯包括殼體800、水路轉換器900和反滲透膜元件700’(本實施例中的反滲透膜元件700’具有第一端蓋400和第二端蓋500的膜元件)，該反滲透膜元件700’的具體結構參照上述實施例，由于本濾芯采用了上述所有實施例的全部技術方案，因此同樣具有上述實施例的技術方案所帶來的所有有益效果，在此不再一一贅述。其中，殼體800包括本體810和蓋設于本體810上的蓋體820，所述反滲透膜元件700容置于所述殼體800內；所述水路轉換器900設有兩條獨立的水路，其中一條所述水路與多個所述廢水管120相連通，另一條所述水路與所述純水管110相連通。

應當說明的是，本發明的各個實施例的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域的技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當人認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護范圍之內。

以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。