Структурная конструкция спирально-навитой мембраны, являющейся основным компонентом технологии мембранного разделения, напрямую определяет ее эффективность разделения, эксплуатационную стабильность и адаптируемость к применению. Благодаря точному сочетанию множества функциональных материалов и процесса намотки мембраны со спиральной намоткой максимизируют эффективную площадь мембраны на единицу объема при построении упорядоченных каналов для жидкости, что делает их предпочтительной конфигурацией для разделения в промышленном-масштабе.
Конструктивно спирально-навитая мембрана в основном состоит из четырех частей: разделительной мембраны, опорного слоя, сетки, направляющей поток, и центральной трубы для сбора воды. Разделительная мембрана является основным функциональным слоем. В зависимости от требований разделения могут быть выбраны различные материалы и размеры пор, такие как обратный осмос, нанофильтрация и ультрафильтрация, чтобы выборочно удерживать целевые вещества. Опорный слой, обычно изготовленный из пористых полимерных материалов, плотно прилегает к поверхности мембраны, повышая механическую прочность, предотвращая деформацию сжатия мембраны и обеспечивая равномерное напряжение на поверхности мембраны. Направляющая поток-сетка, расположенная между соседними слоями мембраны, направляет поток исходной жидкости с помощью решетчатой структуры, уменьшая поляризацию концентрации за счет увеличения турбулентности и предотвращения локализованного накопления загрязнений. Центральная труба для сбора воды проходит через сердцевину установки, собирая и отводя пермеат через мембрану. Его пористость и распределение должны соответствовать площади мембраны, чтобы обеспечить равномерное гидравлическое распределение.
Во время сборки вышеуказанные материалы попеременно укладываются в последовательность «мембрана-мембрана-мембрана», в конечном итоге спирально наматываясь в цилиндрический узел вдоль центральной трубы. Такая логика намотки позволяет исходной жидкости проникать радиально через несколько слоев мембраны под давлением, в то время как пермеат просачивается через поверхность мембраны в зазоры сетки и, наконец, течет в центральную трубу. Концентрат выгружается аксиально по сетчатым каналам, образуя режим непрерывной поперечной фильтрации. При проектировании конструкций толщина, пористость и натяжение намотки сепаратора требуют точного контроля. -слишком плотная сетка увеличивает сопротивление потоку, а слишком редкая сетка ослабляет эффект возмущения; герметичность намотки напрямую влияет на плоскостность поверхности мембраны и характеристики уплотнения, а отклонения в любом аспекте могут привести к ухудшению характеристик.
Именно эта точная структура "функционального расслоения-направления жидкости-интегрированного сбора" позволяет мембранам со спиральной намоткой достигать высокой-текучести, низкой-эффективности разделения энергии в ограниченном пространстве, а также обеспечивает структурную основу для их долгосрочной-стабильной работы в сложных условиях.
