一种压力式陶瓷膜过滤装置的制作方法

1.本实用新型具体涉及一种压力式陶瓷膜过滤装置。


背景技术：

2.膜过滤技术在处理液体和气体的大规模工业应用中必不可少，是工业化生产中实现绿色生产重要方法。目前膜过滤使用的膜主要是有机膜和无机膜两大种类，其中又可以根据不同的具体材质进行进一步细分。目前市面上应用最为广泛的是有机膜品类，而随着无机膜技术发展，特别是随着陶瓷膜技术的成熟，陶瓷膜被广泛应用在工业化生产中。
3.现有技术中，应用于实验室场合的滤膜主要是以有机膜材料为主。有机膜材料由于其为软质的特性，容易根据配套设备的形状结构进行裁剪，能够快速简便的制成各种形状适应各种过滤器，形成良好的密封。但应用于实验室场合的有机膜材料存在以下难以克服的缺陷：
4.1、有机膜材料强度低，操作压力不能过高，在安装过程中容易损坏。
5.2、有机膜自身材料特性决定了其不耐高温，不耐强酸强碱，不耐有机溶剂，必须根据实际料液情况进行膜片选型，若使用者对于膜片材质或料液性质了解不够透彻，往往会因选材错误导致实验失败。
6.3、实验室滤膜通量较低，若是过滤较多的料液，还需要更换滤膜，且在更换滤膜的过程中膜层容易损坏导致透析液污染。
7.4、对于采用过滤除菌方案的料液中，往往需要采用蒸汽灭菌对膜材质进行灭菌，而现有的有机膜灭菌基本采用厂家灭菌(伽玛射线灭菌)后，采用易撕拉纸密封包装后直接使用。这一方式在运输过程中或储存过程中容易被外界环境污染导致膜片失效。
8.5、对于过滤除菌过程中，过滤前后膜片的完整性非常重要，而有机膜强度比较低，在过滤的过程中，随着污染的加重，操作压力的升高，可能会导致膜片损坏，无法达到过滤除菌的效果。
9.6、有机膜基本都是一次性用品，很少对有机滤膜重复利用，而且重复利用的难度较大。
10.为了克服以上的缺陷，科研人员开始考虑采用无机陶瓷膜替换有机膜材料。无机陶瓷膜根据形状可分为管式陶瓷膜和平板式陶瓷膜，这两类陶瓷膜已经大规模应用户工业化生产。而对于实验室场合，现有管式陶瓷膜及平板式陶瓷膜等形状又不适用小型化设备，自身需用胶黏剂进行封端，再通过密封圈与壳体进行密封方能进行过滤，安装过于繁琐。同时管式陶瓷膜及平板式陶瓷膜的腔体内部会有大量死体积，从而形成需要大量料液进行过滤但产量少这一缺陷。


技术实现要素：

11.本实用新型目的在于克服现有技术缺陷，提供一种石脑油催化裂解制低碳烯烃催化剂及其制备方法。
12.本实用新型的技术方案如下：
13.一种压力式陶瓷膜过滤装置，包括一底座、一陶瓷膜膜片、一环状支撑垫、一内盖和一环状压盖，
14.底座，具有一基板，该基板的边缘向上延伸形成底座侧壁，且该基板的中部设有一通孔，
15.陶瓷膜膜片，其平面度小于0.05mm，具有彼此依次相连的一分离层、一过渡层和一支撑层，
16.环状支撑垫，适配上述陶瓷膜膜片的外形尺寸，且沿其边缘等间隔设有若干朝向其中部延伸且自由端不相接触的导向筋条，
17.内盖，适配上述陶瓷膜膜片的外形尺寸，其外侧壁设有上小下大的第一阶梯结构，且其下端设有一密封圈安装槽，该密封圈安装槽中设有一密封圈；该内盖具有上下贯穿的一进料通道和一浓缩液通道，其下底面具有一螺旋流道，进料通道和浓缩液通道通过该螺旋流道连通，螺旋流道内设有若干圆滑曲面凸块，该圆滑曲面凸块的高度低于螺旋流道的深度，
18.环状压盖，其内侧壁设有适配环状内盖的外侧壁的第一阶梯结构的上大下小的第二阶梯结构；
19.陶瓷膜膜片通过环状支撑垫放置于底座的基板上，且与基板、底座侧壁形成一透析液腔，陶瓷膜膜片的支撑层正对基板，环状支撑垫的导向筋条均向基板的通孔延伸，以将透析液腔中的流体导向至该通孔；内盖盖设与陶瓷膜膜片的分离层上，其下底面紧贴该分离层；环状压盖的第二阶梯结构与内盖的第一阶梯结构压紧适配，以使内盖通过密封圈分别与底座侧壁和陶瓷膜膜片密封压紧。
20.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述底座侧壁沿其周缘设有等间隔分布的若干螺纹孔，所述环状压盖沿其周缘设有等间隔分布且数量与若干螺纹孔相同的若干通孔，若干压紧螺栓贯穿若干通孔并与若干螺纹孔螺纹连接以使环状压盖的第二阶梯结构与环状内盖的第一阶梯结构压紧适配。
21.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述底座的下设有若干支撑杆。
22.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述压紧螺栓为梅花螺栓、外六角螺栓或内六角螺栓。
23.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述环状支撑垫的厚度至少为2.0mm。
24.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述陶瓷膜膜片的直径不大于100mm，厚度不大于3.0mm。
25.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述螺旋流道的深度为1-5mm，宽度为5-10mm。
26.进一步优选的，所述圆滑曲面凸块的高度为0.8-3mm。
27.本实用新型的有益效果是：
28.1、本实用新型采用无机陶瓷膜作为过滤介质，耐酸碱，耐有机溶剂，适用领域广。
29.2、本实用新型采用无机陶瓷膜作为过滤介质，强度高，操作压力高，在安装、拆卸及过滤过程能保持较高的膜片完整性。且相同膜面积和相同料液条件下，该无机陶瓷滤膜的通量会比有机滤膜通量高3-5倍。
30.3、本实用新型既可以耐受高压蒸汽灭菌，又可以耐受药剂灭菌。
31.4、本实用新型采用特定结构的无机陶瓷膜作为过滤介质可不用进行涂胶封端，直接进去安装过滤，密封方式比管式陶瓷膜密封来的简单，且死体积明显小于管式陶瓷膜，所需料液少，适合实验室操作环境。
32.5、本实用新型采用无机陶瓷膜耐酸碱耐高温特性，通量高，污染速度慢，可使用酸碱进行膜片清洗进行后再进行利用，若是污染过重，可直接进行回炉高温再生，若是无法再利用，其滤膜废弃物对环境也相对友好。
附图说明
33.图1为本发明实施例1中的压力式陶瓷膜过滤装置的结构剖视图。
34.图2为本发明实施例1中的环状支撑垫的立体结构示意图。
35.图3为本发明实施例1中的内盖的立体结构示意图。
具体实施方式
36.以下通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行进一步的说明和描述。
37.实施例1
38.如图1所示，一种压力式陶瓷膜过滤装置，包括一底座1、一陶瓷膜膜片2、一环状支撑垫3、一内盖4和一环状压盖5，
39.底座1，具有一基板10，该基板10的边缘向上延伸形成底座侧壁11，且该基板10的中部设有一透析液通孔101，底座1的下设有等间隔分布的若干支撑杆102(本实施例数量为三，且该支撑杆102为一根细圆棒折弯而成，一端与底座11螺纹连接，另外一端套有橡胶垫，从而使整体的负压式陶瓷膜过滤装置能够稳固站立)；
40.陶瓷膜膜片2，其平面度小于0.05mm，直径不大于100mm，厚度不大于3.0mm，(抗折强度为23-27mpa，过滤精度约为0.2μm，过滤纯水通量可达4300-5800lmh)，具有彼此依次相连的一分离膜层和一支撑层，
41.如图2所示，环状支撑垫3，厚度至少为2.0mm，适配上述陶瓷膜膜片2的外形尺寸，且沿其边缘等间隔设有若干(至少数量为五)朝向其中部延伸且自由端不相接触的导向筋条31；环状支撑垫3的材质为氟橡胶、硅胶、三元乙丙、丁腈或聚四氟乙烯包覆氟橡胶；
42.如图3所示，内盖4，适配上述陶瓷膜膜片2的外形尺寸，其外侧壁设有上小下大的第一阶梯结构40，且其下端设有一密封圈安装槽41，该密封圈安装槽41中设有一密封圈42，密封圈42的材质为氟橡胶、硅胶、三元乙丙、丁腈或聚四氟乙烯包覆氟橡胶；该内盖4具有上下贯穿的一进料通道43和一浓缩液通道44，其下底面具有一螺旋流道45，进料通道43和浓缩液通道44通过该螺旋流道45连通，螺旋流道45的深度为1-5mm，宽度为5-10mm；如图3所示，所述螺旋流道45内设有若干圆滑曲面凸块450，该圆滑曲面凸块450的高度低于所述螺旋流道45的深度，优选的，该圆滑曲面凸块450的高度为0.8-3mm。圆滑曲面最高点低于螺旋流道45的侧壁1-3mm，圆滑曲面最高处为料液的最窄通道。通过这一设计有利于料液在螺旋流道45内的湍流流动，有效减少污染物堆积问题；
43.环状压盖5，其内侧壁设有适配环状内盖4的外侧壁的第一阶梯结构40的上大下小的第二阶梯结构50；
44.陶瓷膜膜片2通过环状支撑垫3放置于底座1的基板10上，且与基板10、底座侧壁11形成一透析液腔，陶瓷膜膜片2的支撑层正对基板10，环状支撑垫3的导向筋条31均向基板10的通孔延伸，以将透析液腔中的流体导向至该透析液通孔101；内盖4盖设与陶瓷膜膜片2的分离膜层上，其下底面紧贴该分离膜层；环状压盖5的第二阶梯结构50与内盖4的第一阶梯结构40压紧适配，以使内盖4通过密封圈42分别与底座侧壁11和陶瓷膜膜片2密封压紧(密封圈42形变量为10-30％，且为内盖4所受挤压力来控制形变)；
45.具体的，所述底座侧壁11沿其周缘设有等间隔分布的若干螺纹孔110，所述环状压盖5沿其周缘设有等间隔分布且数量与若干螺纹孔110相同的若干通孔52，若干压紧螺栓6(梅花螺栓、外六角螺栓或内六角螺栓)贯穿若干通孔52并与若干螺纹孔110螺纹连接以使环状压盖5的第二阶梯结构50与环状内盖4的第一阶梯结构40压紧适配(在压紧螺栓6未拧紧的状态下，环状压盖5的下端不予底座侧壁11的上端直接接触，留有一定间隙；压紧螺栓6拧紧后，该间隙也仅是缩小而非消失)。
46.本实施例中的陶瓷膜膜片2的制备方法包括：
47.1)将平均粒径为8μm的氧化铝粉按照体积比70％与2升去离子水混合，并添加1ml浓度为65％的硝酸，充分搅拌后测得料液的ph值为4.0；按照0.1mol/l的离子浓度添加nh4no3；用行星式球磨机球磨混合0.5h制成浆料；将浆料在60℃水浴加热15min后，依次注入多个常温、直径为95mm、高度为3.0mm的圆柱形、上端开口的模具中，模具材质为pmma；在空气中放置2h后脱模；将生坯放置在65℃烘箱中24h烘干后进行烧结：先以2℃/min的速率升温至1200℃保温2小时，再以1℃/min的速率升温至1550℃保温2小时，得到支撑层；
48.2)称取平均粒径为0.5μm的氧化铝粉100份、分子量2000的聚乙烯醇5份、粘度为4000cps的羟丙基甲基纤维素15份，然后加入去离子水，并放入行星式球磨机中，以氧化铝球为研磨介质，高速研磨1小时得涂膜液，涂膜液的固含量为15％；用防水双面胶封住支撑层的其中一整面，然后拉住双面胶的一边，将支撑层浸泡至涂膜液中，浸泡1min后取出支撑层并平放5h，缓慢升温至100℃烘3h后，剥去双面胶进行烧结：以2℃/min的速率升温至1300℃保温2小时，即制成分离膜层，得到所述陶瓷膜膜片2。
49.一种实验室级别陶瓷膜压力式过滤设备，包括一本实施例中的压力式陶瓷膜过滤装置、一压力泵71、一料液容器72、一阀门73和一透析液容器74；
50.具体来说，透析液容器74通过软管连通基板10的透析液通孔101，料液容器72通过压力泵71经软管连通内盖4的进料通道43，内盖4的浓缩液通道44通过阀门73经软管连通料液容器72。以上压力泵71优选为蠕动泵或者磁力泵，该压力泵71流量为100ml/min以上，扬程为10-40m。阀门73可为球阀或针阀，优选针阀，针阀能够精细调控压力。整个实验室级别陶瓷膜压力式过滤设备的压力不超过6.0bar
51.针对料液量较大(＞300ml)、料液制备简单、容易污染膜片的料液或所需透过液量大的场合，可采用本实施例的实验室级别陶瓷膜压力式过滤设备，该过滤方式需在软管3和主体设备4的内盖4内的螺旋流道45形成回流来减少膜污染，因为该设备需要最少料液量进行循环(最少需要100ml料液)，料液过少不适用该过滤方式，且该设备可通过提高过滤压力和膜面流速来减缓膜污染，有利于产生更多透析液。
52.一种实验室级别陶瓷膜压力式过滤设备，包括一本实施例中的压力式陶瓷膜过滤装置、一压力泵、一料液容器、一阀门和一透析液容器。
53.具体来说，透析液容器通过软管连通基板10的透析液通孔101，料液容器通过压力泵经软管连通内盖4的进料通道43，内盖4的浓缩液通道44通过阀门经软管连通料液容器。以上压力泵优选为蠕动泵或者磁力泵，该压力泵流量为100ml/min以上，扬程为10-40m。阀门可为球阀或针阀，优选针阀，针阀能够精细调控压力。整个实验室级别陶瓷膜压力式过滤设备的压力不超过6.0bar。
54.针对料液量较大(＞300ml)、料液制备简单、容易污染膜片的料液或所需透过液量大的场合，可采用本实施例的实验室级别陶瓷膜压力式过滤设备，该过滤方式需在软管3和内盖4内的螺旋流道45形成回流来减少膜污染，因为该设备需要最少料液量进行循环(最少需要100ml料液)，料液过少不适用该过滤方式，且该设备可通过提高过滤压力和膜面流速来减缓膜污染，有利于产生更多透析液。
55.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

技术特征：
1.一种压力式陶瓷膜过滤装置，其特征在于：包括一底座、一陶瓷膜膜片、一环状支撑垫、一内盖和一环状压盖，底座，具有一基板，该基板的边缘向上延伸形成底座侧壁，且该基板的中部设有一通孔，陶瓷膜膜片，其平面度小于0.05mm，具有彼此依次相连的一分离层、一过渡层和一支撑层，环状支撑垫，适配上述陶瓷膜膜片的外形尺寸，且沿其边缘等间隔设有若干朝向其中部延伸且自由端不相接触的导向筋条，内盖，适配上述陶瓷膜膜片的外形尺寸，其外侧壁设有上小下大的第一阶梯结构，且其下端设有一密封圈安装槽，该密封圈安装槽中设有一密封圈；该内盖具有上下贯穿的一进料通道和一浓缩液通道，其下底面具有一螺旋流道，进料通道和浓缩液通道通过该螺旋流道连通，螺旋流道内设有若干圆滑曲面凸块，该圆滑曲面凸块的高度低于螺旋流道的深度，环状压盖，其内侧壁设有适配环状内盖的外侧壁的第一阶梯结构的上大下小的第二阶梯结构；陶瓷膜膜片通过环状支撑垫放置于底座的基板上，且与基板、底座侧壁形成一透析液腔，陶瓷膜膜片的支撑层正对基板，环状支撑垫的导向筋条均向基板的通孔延伸，以将透析液腔中的流体导向至该通孔；内盖盖设与陶瓷膜膜片的分离层上，其下底面紧贴该分离层；环状压盖的第二阶梯结构与内盖的第一阶梯结构压紧适配，以使内盖通过密封圈分别与底座侧壁和陶瓷膜膜片密封压紧。2.如权利要求1所述的一种压力式陶瓷膜过滤装置，其特征在于：所述底座侧壁沿其周缘设有等间隔分布的若干螺纹孔，所述环状压盖沿其周缘设有等间隔分布且数量与若干螺纹孔相同的若干通孔，若干压紧螺栓贯穿若干通孔并与若干螺纹孔螺纹连接以使环状压盖的第二阶梯结构与环状内盖的第一阶梯结构压紧适配。3.如权利要求1所述的一种压力式陶瓷膜过滤装置，其特征在于：所述底座的下设有若干支撑杆。4.如权利要求2所述的一种压力式陶瓷膜过滤装置，其特征在于：所述压紧螺栓为梅花螺栓、外六角螺栓或内六角螺栓。5.如权利要求1所述的一种压力式陶瓷膜过滤装置，其特征在于：所述环状支撑垫的厚度至少为2.0mm。6.如权利要求1所述的一种压力式陶瓷膜过滤装置，其特征在于：所述陶瓷膜膜片的直径不大于100mm，厚度不大于3.0mm。7.如权利要求1所述的一种压力式陶瓷膜过滤装置，其特征在于：所述螺旋流道的深度为1-5mm，宽度为5-10mm。8.如权利要求7所述的一种压力式陶瓷膜过滤装置，其特征在于：所述圆滑曲面凸块的高度为0.8-3mm。

技术总结
本实用新型公开了一种压力式陶瓷膜过滤装置，包括一底座、一陶瓷膜膜片、一环状支撑垫、一内盖和一环状压盖，陶瓷膜膜片通过环状支撑垫放置于底座的基板上，且与基板、底座侧壁形成一透析液腔，陶瓷膜膜片的支撑层正对基板，环状支撑垫的导向筋条均向基板的通孔延伸，以将透析液腔中的流体导向至该通孔；内盖盖设与陶瓷膜膜片的分离层上，其下底面紧贴该分离层；环状压盖的第二阶梯结构与内盖的第一阶梯结构压紧适配，以使内盖通过密封圈分别与底座侧壁和陶瓷膜膜片密封压紧。本实用新型在安装、拆卸及过滤过程能保持较高的膜片完整性，运行通量高，回收率高，既耐受高压蒸汽灭菌，又可以耐受药剂灭菌，死体积明显小于管式陶瓷膜。陶瓷膜。陶瓷膜。


技术研发人员：洪昱斌 陈柏义 吴进陵 李贵祥 姚萌 方富林 蓝伟光
受保护的技术使用者：三达膜科技（厦门）有限公司
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/8/13