专利名称：包括具不同渗透率区域的膜片的螺旋卷组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及螺旋卷组件及其制造和使用方法。相关技术描述众所周知，螺旋卷组件(也称为螺旋卷“元件”)可用于各种流体分离、包括超滤(hyperfiltration)中。“超滤”是一种基于膜的分离方法,其中向半渗透膜一侧上的进料溶液施加压力。所施加的压力使“溶剂”(例如水)通过膜(即形成透过液溶液)，而“溶质”(例如盐类)被排斥并保留在进料溶液中。为了克服溶剂从低浓度向高浓度的自然驱动力，所施加的进料压力必须超过渗透压。因此，术语“超滤”通常可以与“反渗透”互换使用。出于本说明书的目的，术语“超滤”涵盖反渗透(RO)和纳滤(NF)两者。并且还应该认识到，含有超滤膜的组件也可以用于正向或直接渗透方法中。超滤膜的溶剂通量(Js)与跨膜压力差减去进料与透过液溶液之间的渗透压差成正比。参见Mulder,《膜技术基本原理》(第二版)(Basic Principles of MembraneTechnology, 2nd Ed. (Kluwer Academic Publishers (1996))。对于水性进料来说，水通量(Jw)可以被定义为
权利要求
1.一种螺旋卷组件，其包括 透过液收集管， 至少一个被膜，其围绕收集管缠绕并限定了第一和第二辊轴面， 其中所述被膜包括膜片区段，所述膜片区段具有对应于所述第一和第二辊轴面之间的距离的长度，垂直于所述长度的方向上延伸的宽度，沿着所述膜片的长度延伸并将所述膜片分成内部和外部区域的至少一个纵轴，其中所述内部区域被定位成与所述透过液收集管相邻，以及沿着所述膜片的宽度延伸并将所述膜片分成入口和出口区域的至少一个横轴，其中所述入口区域被定位成与所述第一辊轴面相邻， 其中所述膜片包括半渗透膜层和支撑层，并且 其中所述螺旋卷组件的特征在于所述膜片在i)所述内部和外部区域和ii)所述入口和出口区域中的至少一组区域之间，具有相差至少10%的平均水渗透率或平均溶质渗透率。
2.权利要求1的螺旋卷组件，其特征还在于所述膜片在i)所述内部和外部区域和ii)所述入口和出口区域中的至少一组区域之间，具有相差至少25%的平均水渗透率。
3.权利要求1的螺旋卷组件，其特征还在于所述膜片在i)所述内部和外部区域和ii)所述入口和出口区域中的至少一组区域之间，具有相差至少40%的平均水渗透率。
4.权利要求1的螺旋卷组件，其中所述膜片的外部区域的平均水渗透率比所述内部区域的平均水渗透率高至少25%。
5.权利要求1的螺旋卷组件，其中所述膜片的出口区域的平均水渗透率比所述入口区域的平均水渗透率高至少25%。
6.权利要求1的螺旋卷组件，其中所述膜片区段具有一定面积，其中所述内部和外部区域各自占所述面积的25%，并且其中所述外部区域具有比所述内部区域的平均水渗透率高至少10%的平均水渗透率。
7.权利要求1的螺旋卷组件，其中所述膜片区段具有一定面积，其中所述入口和出口区域各自占所述面积的25%，并且其中所述出口区域具有比所述入口区域的平均水渗透率高至少25 %的平均水渗透率。
8.一种用于制造螺旋卷组件的方法，所述方法包括 提供透过液收集管； 提供至少一卷膜片， 其中所述膜片包含在卷绕方向卷起的半渗透膜层和支撑层； 从至少一个卷取下第一和第二矩形膜片区段， 其中每个区段包括四条边，包括膜侧面和支撑物侧面的两个相反侧面，卷绕方向上的长度，与所述长度垂直的方向上延伸的宽度，沿着所述区段的长度延伸并将所述膜片分成内部和外部区域的至少一个纵轴，以及沿着所述宽度延伸并将所述膜片分成入口和出口区域的至少一个横轴， 其中每个区段在i)所述内部和外部区域和ii)所述入口和出口区域中的至少一组区域之间，具有相差至少10%的平均水渗透率； 通过下述步骤形成被膜 将所述第一膜片区段重叠在所述第二区段上，使得两个区段的卷绕方向彼此平行，并且 每个膜片区段的所述内部、外部、入口和出口区域彼此直接相对； 将两个膜片区段的边彼此对齐； 将两个膜片区段沿着三条对齐的边密封在一起，使得未密封的第四条边与两个区段的卷绕方向平行并限定近侧边；以及 将所述被膜围绕所述透过液收集管同心缠绕，使得所述被膜的近侧边沿着所述透过液收集管处于近侧位置。
9.权利要求8的方法，其特征还在于每个膜片区段在i)所述内部和外部区域和ii)所述入口和出口区域中的至少一组区域之间，具有相差至少25%的平均水渗透率。
10.权利要求8的方法，其中每个膜片区段的所述外部区域的平均水渗透率比所述内部区域的平均水渗透率高至少25%。
11.权利要求8的方法，其中每个膜片区段的所述出口区域的平均水渗透率比所述入口区域的平均水渗透率高至少25%。
12.权利要求8的方法，其中所述半渗透膜层包含超滤膜。
13.权利要求8的方法，其中每个膜片区段具有一定弹性模量，并且其中在所述卷绕方向上的弹性模量比在与所述卷绕方向垂直的方向上的弹性模量大至少1. 5倍。
14.权利要求8的方法，其中所述透过液收集管具有一定长度，所述膜片卷具有一定宽度，并且其中从所述卷取下矩形膜片区段的步骤包括 展开至少一个膜卷并从其上取下矩形膜片区段，其中每个区段具有在所述卷绕方向上延伸的长度，该长度对应于所述透过液收集管的长度，并且每个区段具有对应于所述膜卷的宽度的宽度；并且 其中所述膜片区段的长度至少为宽度的两倍。
15.权利要求8的方法，其中所述螺旋卷组件为至少1.75米长。
全文摘要
本发明涉及螺旋卷组件，其包括具不同渗透率区域(70、72)的膜片。所述区域轴向或径向或以这两种方式排列。
文档编号B01D63/10GK103068472SQ201180040928
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月17日 优先权日2010年10月26日
发明者S·D·琼斯, A·R·玛施三世 申请人:陶氏环球技术有限责任公司