中空纤维膜模块的制作方法
【专利摘要】公开了一种中空纤维膜模块，其中提供至少两类具有不同内径的中空纤维膜，包括中空纤维膜A和B，并且当施加于所述中空纤维膜A和B的上部开口端的初始压力为P0时，中空纤维膜A和B各自的下部开口端的压力PA和PB，满足等式|PA–P0|≥|PB–P0|，从而在所述中空纤维膜的轴向获得均匀的过滤效率。
【专利说明】中空纤维膜模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种中空纤维膜模块。更特别地，本发明涉及一种中空纤维膜模块，其包括至少两类具有不同内径的中空纤维膜。
【背景技术】
[0002]分离膜是一种根据分子的尺寸或分子和分离膜之间的排斥力分离材料的仪器，分离的驱动力是压力、密度、势差等。当用于分离过程时，分离膜具有过程自动化很方便且不需要相变化和高温处理的优势，因此已被研究和使用作为一种能够替代环境污染防治设备或化学工业中分离过程的技术。分离膜包括反渗透膜、纳米过滤膜、超滤膜、微孔滤膜、离子交换膜、气体分离膜、渗透汽化膜、等。
[0003]根据其操作方法，将中空纤维膜模块分为加压型和浸没型(submerged type)。加压型过滤装置通过向待处理的液体施加压力，仅允许除了固体比如杂质、污泥等之外的液体穿过中空纤维膜的表面选择性地渗透到空心中。
[0004]尽管加压型过滤装置需要用于液体循环的单独设备，但是由于高运行压力，其具有每单位时间渗透的水量大于浸没型过滤装置的优势。相反，在浸没型过滤装置中，中空纤维膜直接浸在包含待处理液体的槽中，向所述中空纤维膜内部施加负压，从而仅允许除了固体比如杂质、污泥等之外的液体穿过中空纤维膜的表面选择性地渗透到空心中。尽管浸没型过滤装置提供比加压型过滤装置更少量的单位表面积和每单位时间的渗透水量，但是浸没型过滤装置具有不需要用于液体循环的设备且可直接处理包含许多污染物的原水的优势。
[0005]加压型和浸没型过滤装置都可分成两端集水型和单端集水型，在两端集水型装置中，穿过中空纤维膜流入空心中的渗透水收集在所述中空纤维膜的两端，在单端集水型装置中，渗透水收集在其一端。
[0006]这样的中空纤维膜模块包括多个中空纤维膜或一束具有预定长度的中空纤维膜。然而，由于中空纤维膜具有长圆柱形，所以浸没型模块在该中空纤维膜的轴向必须具有压降，即使当向其应用负压时，并且加压型模块在该中空纤维膜的轴向也必须具有压降，即使在其中对原水加压且引入所述中空纤维膜的情形中。因此，在所述中空纤维膜的轴向不容易获得均匀的过滤。
【发明内容】
[0007]本发明涉及提供一种中空纤维膜模块，其包括至少两类具有不同内径的中空纤维膜，从而在所述中空纤维膜的轴向获得过滤效率。
[0008]根据本发明的一个方面，所述中空纤维膜模块包括至少两类中空纤维膜，其具有不同的内径和包括中空纤维膜A和B，并满足等式1:
[0009][等式I]
[0010]Pa-P0 ≥ Pb-P0I,[0011]其中，P0为施加于所述中空纤维膜A和B的上部开口端的初始压力，Pa和Pb为所述中空纤维膜A和B的各自下部开口端的压力。
[0012]所述中空纤维膜A可具有在0.4mm至1.2mm范围内的内径DA，所述中空纤维膜B可具有大于中空纤维膜A内径Da的内径Db。
[0013]所述中空纤维膜A和B的总膜面积比例A/B为约I或更高。
[0014]所述中空纤维膜模块可为加压型中空纤维膜模块，并且Ptl可大于O。
[0015]所述加压型中空纤维膜模块可包括外壳，所述外壳包括原水进口、浓缩水出口和已处理水出口，并且所述多个中空纤维膜A和B沿所述外壳的轴向排列在所述外壳内。
[0016]所述中空纤维膜模块可为浸没型中空纤维膜模块，并且Ptl可大于O。
[0017]所述浸没型中空纤维膜模块可包括头部，并且所述多个中空纤维膜A和B在所述头部被灌封，且以与所述头部的轴向垂直的方向排列。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]根据下述实施方案的详细说明，结合附图，本发明的上述及其它方面、特征和优点将变得显而易见。
[0019]图1为根据本发明的第一个实施方案的加压型中空纤维膜模块的截面图。
[0020]图2为单元中空纤维膜A和B的透视图。
[0021]图3为根据本发明的第二个实施方案的浸没型中空纤维膜模块的截面图。
[0022]图4显示根据中空纤维膜长度的压力变化。
[0023]图5显示根据本发明的中空纤维膜模块的中空纤维膜内部的压力分布。
【具体实施方式】
[0024]此后，将参照附图对本发明的实施方案作出详细说明。应当理解，本发明不限于下述实施方案，可以不同方式实施，并且给出下述实施方案以提供本发明的完全公开和向本领域技术人员提供对本发明的彻底理解。同样，应当注意到，附图不是精确地按比例的，为了在附图中清楚地说明，夸大了一些尺寸比如宽度、长度、厚度等。尽管为了说明的方便起见，在附图中图解了一些元件，但是其它元件将是本领域那些技术人员容易理解的。应当注意到，全部附图都是从观察者的视角描述的。应当理解，当一个元件被认为是在另一个元件“上”或“下”时，所述元件可在其它元件之上或之下，或者二者之间也可存在居间元件。另夕卜，应当理解，在没有背离本发明的范围内，本发明可由本领域技术人员以不同方式实施。在整个附图中，用相似的附图标记表示相似的模块。
[0025]本文中，指示空间定向的表述比如“上端(部分)”和“下端(部分)”应当被看作是相对定向以代替绝对定向。
[0026]现在，将如下描述根据本发明的第一个实施方案的加压型中空纤维膜模块。
[0027]图1为根据本发明的第一个实施方案的加压型中空纤维膜模块的截面图。加压型中空纤维膜模块100包括外壳10和沿外壳10的轴向排列在外壳10内部的中空纤维膜。所述外壳10包括在其外壁的下端形成的原水进口 11、在其侧壁的上端形成的浓缩水出口 14、及在其上端形成的已处理水出口 12，使得过滤穿过中空纤维膜的处理水借此排出。至少两类具有不同内径且包括中空纤维膜A和B的中空纤维膜可灌封在外壳10的内部。[0028]对于包括一类具有相同内径的中空纤维膜的中空纤维膜模块而言，无论是加压型或浸没型，由于压降其都不易于在中空纤维膜的轴向获得对原水的均匀过滤。例如，在具有2m长度的中空纤维膜模块中，过滤效率随着所述模块和集水单元之间的距离减小而增加。特别地，在距集水单元的距离为Im至1.5m之内，中空纤维膜模块具有高过滤效率，当距集水单元的放置距离超过约1.5m时，其过滤效率显著变差，从而使中空纤维膜模块的整体过滤效率变差。
[0029]理论上，已知当流体流入任何类型的包括中空纤维膜的空心管中，所述管轴向的压力变化由等式2，Hagen-Poiseuille等式给出:
[0030][等式2]
【权利要求】
1.中空纤维膜模块，包括: 至少两类具有不同内径的中空纤维膜，包括中空纤维膜A和B， 其中满足等式1: 等式I
IPa-P0I ≥ IPb-P0 此处，Po为施加于所述中空纤维膜A和B的上部开口端的初始压力，且Pa和Pb为中空纤维膜A和B各自的下部开口端的压力。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜模块，其中所述中空纤维膜A具有在0.4mm至1.2mm范围内的内径Da，且所述中空纤维膜B具有大于所述中空纤维膜A的内径Da的内径Db。
3.根据权利要求1所述的中空纤维膜模块，其中所述中空纤维膜A和B的总膜面积比例A/B为I或更高。
4.根据权利要求1所述的中空纤维膜模块，其中所述中空纤维膜模块为加压型中空纤维膜模块，并且Ptl大于O。
5.根据权利要求4所述的中空纤维膜模块，其中所述加压型中空纤维膜模块包括外壳，所述外壳包括原水进口、浓缩水出口和已处理水出口，并且多个中空纤维膜A和B沿所述外壳的轴向排列在所述外壳内。
6.根据权利要求1的中空纤维膜模块，其中所述中空纤维膜模块为浸没型中空纤维膜模块，并且Pd小于O。
7.根据权利要求6的中空纤维膜模块，其中所述浸没型中空纤维膜模块包括: 头部；和 多个中空纤维膜A和B，所述中空纤维膜A和B在所述头部被灌封，并且以与所述头部的轴向垂直的方向排列。
【文档编号】B01D63/02GK103908895SQ201310743677
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2012年12月29日
【发明者】闵奎泓, 查富芳 申请人:第一毛织株式会社