中空纖維膜模塊的制作方法
【專利摘要】公開了一種中空纖維膜模塊，其中提供至少兩類具有不同內(nèi)徑的中空纖維膜，包括中空纖維膜A和B，并且當(dāng)施加于所述中空纖維膜A和B的上部開口端的初始壓力為P0時，中空纖維膜A和B各自的下部開口端的壓力PA和PB，滿足等式|PA–P0|≥|PB–P0|，從而在所述中空纖維膜的軸向獲得均勻的過濾效率。
【專利說明】中空纖維膜模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中空纖維膜模塊。更特別地，本發(fā)明涉及一種中空纖維膜模塊，其包括至少兩類具有不同內(nèi)徑的中空纖維膜。
【背景技術(shù)】
[0002]分離膜是一種根據(jù)分子的尺寸或分子和分離膜之間的排斥力分離材料的儀器，分離的驅(qū)動力是壓力、密度、勢差等。當(dāng)用于分離過程時，分離膜具有過程自動化很方便且不需要相變化和高溫處理的優(yōu)勢，因此已被研究和使用作為一種能夠替代環(huán)境污染防治設(shè)備或化學(xué)工業(yè)中分離過程的技術(shù)。分離膜包括反滲透膜、納米過濾膜、超濾膜、微孔濾膜、離子交換膜、氣體分離膜、滲透汽化膜、等。
[0003]根據(jù)其操作方法，將中空纖維膜模塊分為加壓型和浸沒型(submerged type)。加壓型過濾裝置通過向待處理的液體施加壓力，僅允許除了固體比如雜質(zhì)、污泥等之外的液體穿過中空纖維膜的表面選擇性地滲透到空心中。
[0004]盡管加壓型過濾裝置需要用于液體循環(huán)的單獨設(shè)備，但是由于高運行壓力，其具有每單位時間滲透的水量大于浸沒型過濾裝置的優(yōu)勢。相反，在浸沒型過濾裝置中，中空纖維膜直接浸在包含待處理液體的槽中，向所述中空纖維膜內(nèi)部施加負(fù)壓，從而僅允許除了固體比如雜質(zhì)、污泥等之外的液體穿過中空纖維膜的表面選擇性地滲透到空心中。盡管浸沒型過濾裝置提供比加壓型過濾裝置更少量的單位表面積和每單位時間的滲透水量，但是浸沒型過濾裝置具有不需要用于液體循環(huán)的設(shè)備且可直接處理包含許多污染物的原水的優(yōu)勢。
[0005]加壓型和浸沒型過濾裝置都可分成兩端集水型和單端集水型，在兩端集水型裝置中，穿過中空纖維膜流入空心中的滲透水收集在所述中空纖維膜的兩端，在單端集水型裝置中，滲透水收集在其一端。
[0006]這樣的中空纖維膜模塊包括多個中空纖維膜或一束具有預(yù)定長度的中空纖維膜。然而，由于中空纖維膜具有長圓柱形，所以浸沒型模塊在該中空纖維膜的軸向必須具有壓降，即使當(dāng)向其應(yīng)用負(fù)壓時，并且加壓型模塊在該中空纖維膜的軸向也必須具有壓降，即使在其中對原水加壓且引入所述中空纖維膜的情形中。因此，在所述中空纖維膜的軸向不容易獲得均勻的過濾。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明涉及提供一種中空纖維膜模塊，其包括至少兩類具有不同內(nèi)徑的中空纖維膜，從而在所述中空纖維膜的軸向獲得過濾效率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述中空纖維膜模塊包括至少兩類中空纖維膜，其具有不同的內(nèi)徑和包括中空纖維膜A和B，并滿足等式1:
[0009][等式I]
[0010]Pa-P0 ≥ Pb-P0I,[0011]其中，P0為施加于所述中空纖維膜A和B的上部開口端的初始壓力，Pa和Pb為所述中空纖維膜A和B的各自下部開口端的壓力。
[0012]所述中空纖維膜A可具有在0.4mm至1.2mm范圍內(nèi)的內(nèi)徑DA，所述中空纖維膜B可具有大于中空纖維膜A內(nèi)徑Da的內(nèi)徑Db。
[0013]所述中空纖維膜A和B的總膜面積比例A/B為約I或更高。
[0014]所述中空纖維膜模塊可為加壓型中空纖維膜模塊，并且Ptl可大于O。
[0015]所述加壓型中空纖維膜模塊可包括外殼，所述外殼包括原水進口、濃縮水出口和已處理水出口，并且所述多個中空纖維膜A和B沿所述外殼的軸向排列在所述外殼內(nèi)。
[0016]所述中空纖維膜模塊可為浸沒型中空纖維膜模塊，并且Ptl可大于O。
[0017]所述浸沒型中空纖維膜模塊可包括頭部，并且所述多個中空纖維膜A和B在所述頭部被灌封，且以與所述頭部的軸向垂直的方向排列。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]根據(jù)下述實施方案的詳細(xì)說明，結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述及其它方面、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一個實施方案的加壓型中空纖維膜模塊的截面圖。
[0020]圖2為單元中空纖維膜A和B的透視圖。
[0021]圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二個實施方案的浸沒型中空纖維膜模塊的截面圖。
[0022]圖4顯示根據(jù)中空纖維膜長度的壓力變化。
[0023]圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的中空纖維膜模塊的中空纖維膜內(nèi)部的壓力分布。
【具體實施方式】
[0024]此后，將參照附圖對本發(fā)明的實施方案作出詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于下述實施方案，可以不同方式實施，并且給出下述實施方案以提供本發(fā)明的完全公開和向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供對本發(fā)明的徹底理解。同樣，應(yīng)當(dāng)注意到，附圖不是精確地按比例的，為了在附圖中清楚地說明，夸大了一些尺寸比如寬度、長度、厚度等。盡管為了說明的方便起見，在附圖中圖解了一些元件，但是其它元件將是本領(lǐng)域那些技術(shù)人員容易理解的。應(yīng)當(dāng)注意到，全部附圖都是從觀察者的視角描述的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個元件被認(rèn)為是在另一個元件“上”或“下”時，所述元件可在其它元件之上或之下，或者二者之間也可存在居間元件。另夕卜，應(yīng)當(dāng)理解，在沒有背離本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明可由本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同方式實施。在整個附圖中，用相似的附圖標(biāo)記表示相似的模塊。
[0025]本文中，指示空間定向的表述比如“上端(部分)”和“下端(部分)”應(yīng)當(dāng)被看作是相對定向以代替絕對定向。
[0026]現(xiàn)在，將如下描述根據(jù)本發(fā)明的第一個實施方案的加壓型中空纖維膜模塊。
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一個實施方案的加壓型中空纖維膜模塊的截面圖。加壓型中空纖維膜模塊100包括外殼10和沿外殼10的軸向排列在外殼10內(nèi)部的中空纖維膜。所述外殼10包括在其外壁的下端形成的原水進口 11、在其側(cè)壁的上端形成的濃縮水出口 14、及在其上端形成的已處理水出口 12，使得過濾穿過中空纖維膜的處理水借此排出。至少兩類具有不同內(nèi)徑且包括中空纖維膜A和B的中空纖維膜可灌封在外殼10的內(nèi)部。[0028]對于包括一類具有相同內(nèi)徑的中空纖維膜的中空纖維膜模塊而言，無論是加壓型或浸沒型，由于壓降其都不易于在中空纖維膜的軸向獲得對原水的均勻過濾。例如，在具有2m長度的中空纖維膜模塊中，過濾效率隨著所述模塊和集水單元之間的距離減小而增加。特別地，在距集水單元的距離為Im至1.5m之內(nèi)，中空纖維膜模塊具有高過濾效率，當(dāng)距集水單元的放置距離超過約1.5m時，其過濾效率顯著變差，從而使中空纖維膜模塊的整體過濾效率變差。
[0029]理論上，已知當(dāng)流體流入任何類型的包括中空纖維膜的空心管中，所述管軸向的壓力變化由等式2，Hagen-Poiseuille等式給出:
[0030][等式2]
【權(quán)利要求】
1.中空纖維膜模塊，包括: 至少兩類具有不同內(nèi)徑的中空纖維膜，包括中空纖維膜A和B， 其中滿足等式1: 等式I
IPa-P0I ≥ IPb-P0 此處，Po為施加于所述中空纖維膜A和B的上部開口端的初始壓力，且Pa和Pb為中空纖維膜A和B各自的下部開口端的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜模塊，其中所述中空纖維膜A具有在0.4mm至1.2mm范圍內(nèi)的內(nèi)徑Da，且所述中空纖維膜B具有大于所述中空纖維膜A的內(nèi)徑Da的內(nèi)徑Db。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜模塊，其中所述中空纖維膜A和B的總膜面積比例A/B為I或更高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜模塊，其中所述中空纖維膜模塊為加壓型中空纖維膜模塊，并且Ptl大于O。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中空纖維膜模塊，其中所述加壓型中空纖維膜模塊包括外殼，所述外殼包括原水進口、濃縮水出口和已處理水出口，并且多個中空纖維膜A和B沿所述外殼的軸向排列在所述外殼內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的中空纖維膜模塊，其中所述中空纖維膜模塊為浸沒型中空纖維膜模塊，并且Pd小于O。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的中空纖維膜模塊，其中所述浸沒型中空纖維膜模塊包括: 頭部；和 多個中空纖維膜A和B，所述中空纖維膜A和B在所述頭部被灌封，并且以與所述頭部的軸向垂直的方向排列。
【文檔編號】B01D63/02GK103908895SQ201310743677
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月29日
【發(fā)明者】閔奎泓, 查富芳 申請人:第一毛織株式會社