一种平板膜过滤组件

技术领域

本发明涉及平板膜技术领域，具体而言，涉及一种平板膜过滤组件。

背景技术

常用的分离膜主要有平板膜和中空纤维膜，在生物医药的过滤、浓缩、分离、提纯领域，由于物料量一般较少，中空纤维膜组件内腔较大，料液滞留到膜组件的量较多，所以更多的是用平板膜制备成膜组件。

目前，平板膜制作成的平板膜过滤组件在使用过程中，均需要配套的夹具，拆卸过程比较繁琐，使用不便捷。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种平板膜过滤组件，以解决现有技术中的平板膜过滤组件的使用过程较为繁琐的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种平板膜过滤组件，包括：壳体，壳体具有容纳腔，壳体上开设有与容纳腔连通设置的第一进料孔、第一回流孔和第一过流孔；膜组件，膜组件安装在容纳腔内，膜组件包括多层平板膜，多层平板膜堆叠地设置，平板膜上开设有第二进料孔、第二回流孔和第二过流孔，第二进料孔与第一进料孔相对地设置，第二回流孔与第一回流孔相对地设置，第二过流孔与第一过流孔相对地设置，目标液体经平板膜过滤后从第一过流孔排出。

进一步地，平板膜为圆形结构，第二进料孔位于平板膜的中心位置处，第二回流孔和第二过流孔均靠近平板膜的周向边缘设置。

进一步地，膜组件第一端的周向边缘与壳体的内底壁连接，膜组件的第二端通过环形垫片与壳体的内顶板抵接。

进一步地，壳体包括：上壳体，上壳体上设有第一进料孔和第一回流孔；下壳体，下壳体与上壳体可拆卸地连接，下壳体与上壳体之间形成容纳腔，下壳体上设有第一过流孔。

进一步地，第一进料孔、第一回流孔和第一过流孔处均设有快接结构。

进一步地，膜组件还包括：支撑网，支撑网与平板膜相邻地设置，支撑网的周向边缘与平板膜的周向边缘相连，支撑网上开设有第三进料孔、第三回流孔和第三过流孔，第三进料孔与第二进料孔相对地设置，第三回流孔与第二回流孔相对地设置，第三过流孔与第二过流孔相对地设置。

进一步地，膜组件通过支撑网与壳体连接。

进一步地，膜组件包括至少一个堆叠单元，堆叠单元包括自下而上堆叠设置的第一支撑网、第一平板膜、第二支撑网和第二平板膜，其中，第一平板膜的支撑层与第一支撑网连接，第一平板膜的截留层与第二支撑网连接，第二平板膜的截留层与第二支撑网连接，第一平板膜上的第二进料孔与第一支撑网上第三进料孔密封连接，第一平板膜上的第二回流孔与第一支撑网上第三回流孔密封连接，第二平板膜上的第二过流孔与第二支撑网上的第三过流孔密封连接。

进一步地，壳体为圆形盒式结构。

进一步地，平板膜的高分子材料为聚醚砜和磺化聚醚砜，其中，磺化聚醚砜的占比为5%~15%。

应用本发明的技术方案，平板膜过滤组件包括壳体和膜组件，膜组件安装在壳体的容纳腔内，壳体上设置有与膜组件一一对应连通的进料孔、回流孔和过流孔，以实现料液的进料、回流和过滤。现有技术中，膜组件在使用前，膜组件的两侧均需要螺接支撑板，然后通过支撑板实现膜组件的固定，使用完成后，再将支撑板拆下来，整个操作流程不仅复杂，并且支撑板与膜组件之间各点的紧固力很难做到完全一致，膜组件容易因应力集中而出现损伤，影响过滤效果。本申请中的平板膜过滤组件通过壳体实现安装固定，无需配置额外的夹具，固定流程简单，其中，壳体与膜组件之间可以通过黏结进行固定，膜组件均匀受力，避免对膜组件造成损伤。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的壳体的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的第一支撑网的实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的第二支撑网的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、上壳体；11、下壳体；12、第一进料孔；13、第一回流孔；14、第一过流孔；

20、第一支撑网；21、第二支撑网；22、第三进料孔；23、第三回流孔；24、第三过流孔；

30、密封胶。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图3所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种平板膜过滤组件。

具体地，平板膜过滤组件包括：壳体和膜组件。壳体具有容纳腔，壳体上开设有与容纳腔连通设置的第一进料孔12、第一回流孔13和第一过流孔14。膜组件安装在容纳腔内，膜组件包括多层平板膜，多层平板膜堆叠地设置，平板膜上开设有第二进料孔、第二回流孔和第二过流孔，第二进料孔与第一进料孔12相对地设置，第二回流孔与第一回流孔13相对地设置，第二过流孔与第一过流孔14相对地设置，目标液体经平板膜过滤后从第一过流孔14排出。

需要说明的是，现有技术中膜组件的外侧不设置壳体，膜组件在使用前，需要在膜组件的两侧螺接支撑板，在安装支撑板的过程中，为了使各连接点的受力一致，需要调节各紧固件的扭矩。

在本申请的实施例中，平板膜过滤组件包括壳体和膜组件，膜组件安装在壳体的容纳腔内，壳体上设置有与膜组件一一对应连通的进料孔、回流孔和过流孔，以实现料液的进料、回流和过滤。现有技术中，膜组件在使用前，膜组件的两侧均需要螺接支撑板，然后通过支撑板实现膜组件的固定，使用完成后，再将支撑板拆下来，整个操作流程不仅复杂，并且支撑板与膜组件之间各点的紧固力很难做到完全一致，膜组件容易因应力集中而出现损伤，影响过滤效果。本申请中的平板膜过滤组件通过壳体实现安装固定，无需配置额外的夹具，固定流程简单，其中，壳体与膜组件之间可以通过黏结进行固定，膜组件均匀受力，避免对膜组件造成损伤。

在本申请的实施例中，平板膜为圆形结构，第二进料孔位于平板膜的中心位置处，第二回流孔和第二过流孔均靠近平板膜的周向边缘设置。圆形结构的平板膜的周向圆滑、不存在尖角，利用料液布满整个膜面积，增大平板膜的有效使用面积，提高过滤效率。此外，在相同周长的长方形、正方形和圆形中，圆形的面积最大，将平板膜设计为圆形结构，在一定程度上节省膜用料。

需要说明的是，现有技术中平板膜的形状一般为长方形和正方形，此类膜组件在使用过程中，不利于料液布满整个膜面积，料液分布有死角，膜片的使用效率偏低。长时间重复使用过程中，死角部分容易出现脆裂或干裂，最终导致膜组件的失效。

其中，膜组件第一端的周向边缘与壳体的内底壁连接，膜组件的第二端通过环形垫片与壳体的内顶板抵接。具体地，膜组件第一端的周向边缘通过密封胶30与壳体的内底壁连接，通过密封胶30连接，使膜组件的周向均匀受力，避免因应力集中造成膜组件的损伤。

为了方便膜组件与壳体的安装，壳体为分体结构，具体地，壳体包括上壳体10和下壳体11，上壳体10上设有第一进料孔12和第一回流孔13，下壳体11与上壳体10可拆卸地连接，下壳体11与上壳体10之间形成容纳腔，下壳体11上设有第一过流孔14。示例性地，上壳体10的周向设置有卡扣，下壳体11的周向设置有环形凸起，卡扣与所述环形凸起扣接，实现上壳体10与下壳体11的连接。

进一步地，为了实现壳体的密封，上壳体10的内侧壁上设有密封圈，通过密封圈与下壳体11的周向密封贴合。

其中，壳体的第一进料孔12、第一回流孔13和第一过流孔14处均设有快接结构，具体地，快接结构可以选用快插接头或者螺纹接头，通过快接结构能够实现与管路的快速连接，且密封性好。

进一步地，膜组件还包括支撑网，支撑网与平板膜相邻地设置，支撑网的周向边缘与平板膜的周向边缘相连，支撑网上开设有第三进料孔22、第三回流孔23和第三过流孔24，第三进料孔22与第二进料孔相对地设置，第三回流孔23与第二回流孔相对地设置，第三过流孔24与第二过流孔相对地设置。支撑网对平板膜起到支撑作用，在过滤过程中，平板膜具有多个支撑点，使平板膜各处的受力更加均匀。其中，料液可以均匀地通过支撑网，支撑网在一定程度上起到导向作用，有助于料液均匀布满平板膜。

其中，膜组件通过支撑网与壳体连接，具体地，膜组件通过支撑网的周向通过密封胶30与壳体的内底壁连接。通过支撑网与壳体连接，能够在一定程度上增加连接的稳定性，避免平板膜发生形变。

进一步地，膜组件包括至少一个堆叠单元，堆叠单元包括自下而上堆叠设置的第一支撑网20、第一平板膜、第二支撑网21和第二平板膜，其中，第一平板膜的支撑层与第一支撑网20连接，第一平板膜的截留层与第二支撑网21连接，第二平板膜的截留层与第二支撑网21连接，第一平板膜上的第二进料孔与第一支撑网20上第三进料孔22密封连接，第一平板膜上的第二回流孔与第一支撑网20上第三回流孔23密封连接，第二平板膜上的第二过流孔与第二支撑网21上的第三过流孔24密封连接。具体地，料液通过第二平板膜和第一平板膜进行过滤，其中，第二进料孔的孔边缘与第三进料孔22的孔边缘通过密封胶30进行连接，第二回流孔的孔边缘与第三回流孔23的孔边缘通过密封胶30进行连接，第二过流孔的孔边缘与第三过流孔24的孔边缘通过密封胶30进行连接。

具体地，在本实施例中，堆叠单元具有八个，八个堆叠单元自下而上一次层叠胶接形成膜组件，待密封胶30充分固化后，将膜组件放置在壳体内进行连接。进一步地，为了提升密封性，可在壳体的内顶壁和内底壁上设置硅胶垫片，通过硅胶垫片与膜组件进行连接。

进一步地，为了适应平板膜的形状，可将支撑网设计为圆形结构，壳体为圆形盒式结构。将壳体设置为圆形盒式结构，能够使过滤组件整体的结构更加紧凑。

在本申请的实施例中，平板膜的高分子材料为聚醚砜和磺化聚醚砜，其中，磺化聚醚砜的占比为5%~15%。共混一定量的磺化聚醚砜有助于提高平板膜的亲水性，有利于提升过滤效率。

具体地，在平板膜的制备过程中，高分子材料采用聚醚砜和磺化聚醚砜共混，磺化聚醚砜共混的比例为5%-15%，溶剂使用N-N二甲基乙酰胺，致孔剂采用聚乙二醇400、聚乙二醇1000、聚乙烯吡咯烷酮、氯化锂中的一种或者几种。上述的各成分按一定的比例投加到反应釜后，先静置溶解2个小时后；再升温到65℃~85℃，在该温度下，搅拌6~8个小时后，停止搅拌，脱泡6~8个小时，形成具有亚稳状态的注膜液。以无纺布为基层，将注膜液涂敷到无纺布上，放入凝固浴中，凝固浴温度控制在35℃~45℃之间，发生相分离，溶剂扩散到凝固浴中，高分子聚合物粘接在无纺布支撑层上，制备形成共混平板膜。其中，平板膜的基层侧为支撑层，与基层侧相对的另一侧为截留层。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。