抗污染中空纤维膜组件重点专利技术介绍

苗小郁

【摘 要】本文着眼于如何通过膜组件的结构设置来缓解中空纤维膜的污染问题，对国内与抗污染中空纤维膜组件相关的专利申请进行了检索及分析，选取了膜天膜、汉青天朗、碧水源和浙江欧美四家公司，对其相关申请量及相关技术作了重点介绍。

【关键词】中空纤维膜；组件；抗污染；重点专利

膜分离技术具有较高的社会效益和经济效益，是最具发展前景的高效、节能、环保的高新技术之一。膜组件是膜分离技术的基本单元，在诸多类型的膜组件中，中空纤维膜组件单位体积有效面积大、体积小、填密度大，广泛应用于医药、化工、食品、水处理等领域[1]。但在中空纤维膜组件的应用中，膜污染是影响其使用寿命重要因素，也关系着膜的清洗成本、运行成本及更换成本等经济因素，因此如何减轻和控制膜污染是业界非常关注的技术问题。除了研发抗污染膜材料或对现有膜材料进行改性处理外，对膜组件结构上的调整和设置也是缓解膜污染的有效方法。本文以佰腾网专利检索系统为数据源，对国内与抗污染中空纤维膜组件相关的专利申请进行了检索及分析，以期了解主要申请人在该领域的重点专利技术及申请现状。

在国内中空纤维膜组件领域中，涉及通过对膜组件结构上的调整和设置来缓解膜污染，延长膜寿命的主要申请人包括天津膜天膜科技有限公司、北京汉青天朗水处理科技有限公司、北京碧水源膜科技有限公司、浙江欧美环境工程有限公司等，下面对上述几家公司的相关技术进行重点介绍，所述申请数量包含发明专利申请和实用新型。

1 天津膜天膜科技有限公司

天津膜天膜科技有限公司是国内知名的以膜材料和膜过程研发、膜产品规模化生产、膜设备制造以及膜工程设计施工和运营服务为产业链的高科技企业。其在抗污染中空纤维膜组件领域的研究较多，共有13件相关专利申请，且连续性较好，申请日横跨2005年-2015年。其主要以曝气形式实现膜丝冲刷清洗，减轻膜丝的污染程度。

在2008年4月1日，提交了题为“带有导气孔的浸没式中空纤维膜组件”的专利申请，授权公告号为CN101549902B。在该组件中，多根中空纤维膜丝束通过分别浇注在两端螺筒内的两树脂固定层固定，膜丝的下端开口于下端树脂固定层的外端面上，下端的螺筒与螺盖连接，下端螺筒与螺盖之间形成产水室，在下端的树脂固定层处设置有曝气装置，膜丝的上端被上端的树脂固定层密封，在上端的树脂固定层内设置有多个贯通上端树脂固定层的导气孔；在两树脂固定层之间设置有集水管，所述集水管下端开口于下端树脂固定层的外端面上，所述集水管的上端穿过上端树脂固定层与产水管道连接。膜组件在曝气时产生的气泡上升至组件顶部时大部分气泡可通过组件上端的导气孔排出，减轻了气泡对上端膜丝的冲击，延长了使用寿命，同时能减轻膜丝上端污染（示意图见图1）。

在2015年4月24日，提交了题为“一种中空纤维膜组件”的专利申请，公开号为CN104815558 A。该组件包括多根中空纤维膜丝，其特征在于，所述多根 中空纤维膜丝上端固定在密封层内，每根所述中空纤维膜丝上端开口于所述密 封层的外端面，所述多根中空纤维膜丝下端为自由端并通过至少一个集束头集 束，多根所述中空纤维膜丝的下端封闭于所述集束头内，当采用多个集束头时，不同集束头悬垂位置可以相同或不同，所述集束头与所述多根中空纤维膜丝下 端一同在所述中空纤维膜组件内部沿轴向自由移动。曝气时，气体由集束头之间间隙、集束头与组件外壳之间间隙进入，集束头在气水浮力作用下沿组件内部轴向运动，增大了膜丝抖动幅度，同时，不同集束头之间由于受力的不同在自由移动的过程中产生相对位移，增大了膜丝之间相互擦洗的频率，提高了曝气清洗的效果。

2 北京汉青天朗水处理科技有限公司

以孙友峰为主要发明人的北京汉青天朗水处理科技有限公司针对膜组件根部的污染问题提交了10篇相关专利申请，其中有8篇的申请日集中在2007和2008两年（如CN101250003A、CN101254410A、CN101254977A、CN101254978A等），它们全都是利用带有布气孔的布气装置，使布气孔的空口朝向中空纤维膜膜丝的根部布气，从而提高了中空纤维膜组件的抗污染性能，尤其是中空纤维膜根部的抗污染性能，保证了中空纤维膜丝过滤的有效面积，延长了中空纤维膜组件的使用寿命。上述中空纤维膜组件中膜束端头的形状，以及布气孔的位置有所不同（示意图见图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关专利申请6件，主要集中在2011和2012两年，其中在2012年8月28日，提交了题为“一种集束可拆卸型帘式膜盒体”的专利申请，授权公告号为CN102784561B。所述膜盒体包括矩形外壳，所述矩形外壳的顶部均匀分布有若干高精度光滑的单元束定位孔，单元束定位孔的顶部两侧均设有单元束镶嵌槽，单元束镶嵌槽内设单元束固定孔，单元束定位孔的底部均连通集水流道，矩形外壳的侧壁上设有与集水流道连通的产水管定位孔。上述集束可拆卸型帘式膜盒体区别于整体浇注的中空纤维膜丝，能使污染淤积量减少，方便清洗与恢复。

4 浙江欧美环境工程有限公司

浙江欧美环境工程有限公司以吴扬为主要发明人的研发团队以漂悬式中空纤维膜组件为主要研究对象，共申请相关专利4件。在2005年3月9日提交了题为“一种漂悬式中空纤维多孔膜过滤组件”的专利申请，授权公告号为CN100518907C。该组件包括分布于两端的端头和曝气头，以及设置于其间的若干个中空纤维膜束，端头上设有进气管和产水管，端头和曝气头间通过中心管联成一体，中空纤维多孔膜束由中空纤维多孔膜丝组成，其特征在于：固定中空纤维多孔膜束的至少一端是软连接的，中空纤维膜束布置在中心管的周围，曝气头上分布有若干布气孔，在所述的中空纤维多孔膜束中设有产水软管。该专利提供了一种能有效去除粘结在膜丝表面的污染物，且膜丝不易断裂，膜组件使用寿命长，产水水质稳定的膜过滤组件（示意图见图3）。

5 结束语

国内该领域主要申请人各自有各自的研究侧重点，但总体来说是以曝气冲刷为主，通过改进膜丝端头的连接方式、曝气孔的设置位置、膜束的设置方式以及气水通道等来减少污染物的淤积，改善膜清洗效果，从而延长膜的使用寿命，降低处理成本。随着越来越严格的环境标准的制定，以及国家计划对膜技术领域的逐渐重视，在该领域的研究也会更加广泛和深入，本文对抗污染中空纤维膜组件领域主要申请人的专利技术进行介绍，为相关技术的研究者提供借鉴。

【参考文献】

[1]王华，刘艳飞，彭东明，等.膜分离技术的研究进展及应用展望发[J].应用化工，2013，42（3）：532-534.

[责任编辑：杨玉洁]