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中空纖維膜組件及過濾方法_5

文檔序號:8451421閱讀:來源:國知局
需要說明的是,如果考慮到向中空纖維膜束的安裝,防接觸構(gòu)件優(yōu)選采用聚酰胺、 聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙 烯基醚共聚物等。另外,形成網(wǎng)的材料的線徑優(yōu)選為0.2mm以上且2mm以下。在低于0.2mm 的情況下,無法期待充分的防接觸效果,在比2mm大的情況下,網(wǎng)變得剛直,因此,防接觸構(gòu) 件本身對中空纖維膜造成損傷。
[0118] (粘接固定層)
[0119] 粘接固定層通過注入給定的粘接劑并使其固化而形成。作為該粘接劑,優(yōu)選環(huán)氧 樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、硅樹脂等高分子材料。其中,在用于超純水用途的情 況下,為了避免來自粘接固定層的離子成分、有機成分溶出至過濾水中,特別優(yōu)選溶出成分 少的環(huán)氧樹脂。
[0120] 實施例
[0121] 在以下的實施例及比較例中,作為中空纖維膜,使用了聚砜制超濾膜和組件外殼。 以下示出其特性。
[0122] [關(guān)于聚砜制超濾膜]
[0123] 內(nèi)徑/外徑:0. 6mm/l. 0mm,外表面積換算透水量:500L/m2/hr (膜有效長度為5cm 時的測定值),斷裂強度:5. 5MPa,斷裂伸長率:80%。
[0124] 中空纖維膜的外表面積換算透水量是以下述過濾水量表示的值,所述過濾水量使 用有效長度為50mm的中空纖維膜以0.1 MPa的壓力對利用RO膜過濾后的25°C的純水進行 過濾時,每單位面積(外表面積)、單位時間的過濾水量。另外,中空纖維膜的斷裂強度及斷 裂伸長率使用(株)島津制作所制造的Autograph AGS-?,以樣品的有效長度30mm、拉伸 速率50mm/分鐘進行了測定。
[0125] 斷裂強度(MPa)是通過用每1根中空纖維膜的斷裂時的負載除以拉伸前的膜的截 面積而計算出的值。斷裂伸長率(%)是達到斷裂時的拉伸后的長度與原長之比。
[0126] [用于中空纖維膜組件制作的殼體尺寸]
[0127] 作為筒狀外殼,使用了以下規(guī)格的聚砜制筒狀殼體。過濾區(qū)的圓筒部內(nèi)徑/外徑: 154mm/170mm,噴嘴部的圓筒部內(nèi)徑/外徑:162mm/183mm,噴嘴的內(nèi)徑:58mm,筒狀外殼的長 度/噴嘴的中心間距離:1050mm/872mm。
[0128] [過濾評價方法和泄漏檢查方法]
[0129] 使用圖8所示的過濾裝置,以外壓過濾進行了運轉(zhuǎn)。在實施評價前,如下所述地進 行了泄漏檢查。即,在取下兩端的配管連接用蓋后,將組件浸漬在水槽中使內(nèi)部充滿純水。 接著,封閉一側(cè)的噴嘴以形成密閉狀態(tài),其它的噴嘴與壓縮空氣配管連接。緩慢施加空氣壓 使壓力升至〇. IMPa,觀察組件兩端來確認是否有持續(xù)從中空纖維膜的中空部流出的氣泡, 在持續(xù)確認到氣泡的情況下,特定為發(fā)生了泄漏。
[0130] [實施例1]
[0131] 將線徑0. 5_的聚乙烯制網(wǎng)作為防接觸構(gòu)件對聚砜制的中空纖維膜11600根進行 包覆,并收納于聚砜制殼體內(nèi),使用兩端部用環(huán)氧樹脂固定的中空纖維膜組件進行了過濾 運轉(zhuǎn)。
[0132] 在中空纖維膜束的端部,作為偏置限制構(gòu)件,使用與形成粘結(jié)固定層的環(huán)氧樹脂 相同的環(huán)氧樹脂,插入高度7〇mm、寬度138mm、厚度5mm的十字形狀(十字板)和高度75mm、 直徑IOmm的圓筒狀的插入棒。另外,十字板避開下部噴嘴或與上部噴嘴的對面?zhèn)榷渲?于粘接固定層內(nèi)。其中,十字板和整流筒的分開距離為22mm,粘接層內(nèi)的十字板的高度 為23mm,從粘接固定層的內(nèi)端面到十字板的距離為28mm。另外,作為整流筒,使用了內(nèi)徑 140mm、高度135mm的圓筒狀的整流筒。
[0133] 將中空纖維膜組件安裝于過濾裝置的給定的配管,對作為非處理水的超純水進行 了過濾。作為超純水,使用了如下水質(zhì)的水,即,通過對河流水實施利用微濾膜和反滲透膜 及離子交換樹脂的處理、以及UV殺菌處理而制造的、其電阻率值為18. 1ΜΩ · cm,水中的 0. 1 μπι以上的微粒數(shù)為20000個/L的水質(zhì)的水。
[0134] 此時,對于向中空纖維膜組件供給被處理水的供給流量,調(diào)整泵出口閥的開度使 流量達到25m 3/h,其中,使過濾水量為24. 5m3/h、濃縮水量為0. 5m3/h。
[0135] 運轉(zhuǎn)開始兩個月之后,測量該過濾水中的0.1 ym以上的微粒數(shù),結(jié)果為0個/L。 在該時刻停止運轉(zhuǎn),使用空氣以外壓實施泄漏檢查(保持〇. lMPa/2分鐘),但未觀察到從組 件切割端面的空氣泄漏。
[0136] 拆卸該組件并取出中空纖維膜,作為中空纖維膜性能的評價,測定了外表面換算 透水量,結(jié)果為490L/m 2/hr,基本無變化。另外,除去粘接固定層的內(nèi)端面附近的中空纖維 膜束,觀察內(nèi)端面,確認到:在中空纖維膜束、中空纖維膜束和整流筒之間沒有中空纖維膜 的外徑的3倍以上大小的間隙。
[0137] 另外,沿著中空纖維膜的長度方向?qū)⒄辰庸潭▽訉Π敕指?,測定粘接固定層的厚 度及偏置限制構(gòu)件的長度,結(jié)果,粘接固定層的厚度為55_,粘接固定層內(nèi)的十字板的高度 為30mm,粘接固定層內(nèi)的插入棒的高度為35mm。由此算出偏置限制構(gòu)件高度/粘接固定層 厚度,結(jié)果,就十字板而言,為30/55 = 0. 55倍,就插入棒而言,為35/55 = 0. 64倍。另外, 距粘接固定層的內(nèi)端面的高度為125mm,與整流筒的內(nèi)徑140mm的比率為0. 89。
[0138] [實施例2]
[0139] 除了使用內(nèi)徑140mm、高度185mm的圓筒狀整流筒作為整流筒以外,與實施例1同 樣地制作中空纖維膜組件,并進行了過濾運轉(zhuǎn)。
[0140] 運轉(zhuǎn)開始兩個月之后,測量該過濾水中0.1 ym以上的微粒數(shù),結(jié)果為70個/L。在 該時刻停止運轉(zhuǎn),并使用空氣以外壓實施泄漏檢查(保持0. lMPa/2分鐘)。泄漏檢查的結(jié) 果,觀察到了從組件切割端面的空氣泄漏,但僅為兩個部位。
[0141] 拆卸該組件并取出中空纖維膜,作為中空纖維膜性能的評價,測定了外表面換算 透水量,結(jié)果為490L/m 2/hr,基本無變化。另外,除去粘接固定層的內(nèi)端面附近的中空纖維 膜束,觀察內(nèi)端面,確認到:在中空纖維膜束、中空纖維膜束和整流筒之間沒有中空纖維膜 的外徑的3倍以上大小的間隙。
[0142] 另外,沿著中空纖維膜的長度方向?qū)⒄辰庸潭▽訉Π敕指?,測定粘接固定層的厚 度、偏置限制構(gòu)件的長度,結(jié)果,粘接固定層的厚度為55mm,粘接固定層內(nèi)的十字板的高度 為30mm,粘接固定層內(nèi)的插入棒的高度為35mm。由此算出偏置限制構(gòu)件高度/粘接固定層 厚度,結(jié)果,就十字板而言,為30/55 = 0. 55倍,就插入棒而言,為35/55 = 0. 64倍。另外, 距粘接固定層的內(nèi)端面的高度為125mm,與整流筒的內(nèi)徑140mm的比率為0.89。另外,距粘 接固定層的內(nèi)端面的高度為175mm,與整流筒的內(nèi)徑140mm的比率為L 25〇
[0143] [實施例3]
[0144] 除了使用高度78mm、寬度138mm、厚度5mm的十字形狀(十字板)、和高度83mm、直 徑IOmm的圓筒狀的插入棒作為偏置限制構(gòu)件以外,與實施例1同樣地制作中空纖維膜組 件,并進行了過濾運轉(zhuǎn)。
[0145] 運轉(zhuǎn)開始兩個月之后,測量該過濾水中的0.1 y m以上的微粒數(shù),結(jié)果為100個/L。 在該時刻停止運轉(zhuǎn),并使用空氣以外壓實施泄漏檢查(保持〇. lMPa/2分鐘)。泄漏檢查的 結(jié)果,觀察到了從組件切割端面的空氣泄漏,但僅為3個部位。
[0146] 拆卸該組件并取出中空纖維膜,作為中空纖維膜性能的評價,測定了外表面換算 透水量,結(jié)果為490L/m 2/hr,基本無變化。另外,除去粘接固定層的內(nèi)端面附近的中空纖維 膜束,觀察內(nèi)端面,確認到:在中空纖維膜束、中空纖維膜束和整流筒之間沒有中空纖維膜 的外徑的3倍以上大小的間隙。
[0147] 另外,沿著中空纖維膜的長度方向?qū)⒄辰庸潭▽訉Π敕指?,測定粘接固定層的厚 度、偏置限制構(gòu)件的長度,結(jié)果,粘接固定層的厚度為55mm,粘接固定層內(nèi)的十字板的高度 為38mm,粘接固定層內(nèi)的插入棒的高度為43mm。由此算出偏置限制構(gòu)件高度/粘接固定層 厚度,結(jié)果,就十字板而言,為38/55 = 0. 69倍,就插入棒而言,為43/55 = 0. 78倍。另外, 距粘接固定層的內(nèi)端面的高度為125mm,與整流筒的內(nèi)徑140mm的比率為0. 89。
[0148] [比較例1]
[0149] 將線徑0. 5mm的聚乙烯制網(wǎng)作為防接觸構(gòu)件對聚砜制的中空纖維膜11600根進行 包覆,并收納于聚砜制殼體內(nèi),使用兩端部用環(huán)氧樹脂固定的中空纖維膜組件進行過濾運 轉(zhuǎn)。
[0150] 在中空纖維膜束的端部,作為偏置限制構(gòu)件,使用與形成粘結(jié)固定層的環(huán)氧樹脂 相同的環(huán)氧樹脂,僅插入高度85mm、寬度138mm、厚度5mm的十字形狀(十字板),除此以外, 與實施例1同樣。
[0151] 將中空纖維膜組件安裝于過濾裝置的給定的配管,對作為非處理水的超純水進行 過濾。作為超純水,使用如下水質(zhì)的水,即,通過對河流水實施利用微濾膜和反滲透膜及離 子交換樹脂的處理、以及UV殺菌處理而制造的、其電阻率值為18. 1ΜΩ ·_,水中的0. Ιμπι 以上的微粒數(shù)為20000個/L的水質(zhì)的水。
[0152] 此時,對于向中空纖維膜組件供給被處理水的供給流量,調(diào)整泵出口閥的開度使 流量達到25m 3/h,其中,使過濾水量為24. 5m3/h、濃縮水量為0. 5m3/h。
[0153] 運轉(zhuǎn)開始兩個月之后,測量該過濾水中的0.1 ym以上的微粒數(shù),結(jié)果為1400個/ L。在該時刻停止運轉(zhuǎn),使用空氣以外壓實施泄漏檢查(保持0. lMPa/2分鐘),觀察到了非 常多的從組件切割端面的空氣泄漏,具體而言,觀察到35個部位的空氣泄漏。
[0154] 拆卸該組件并取出中空纖維膜,作為中空纖維膜性能的評價,測定了外表面換算 透水量,結(jié)果為490L/m 2/hr,基本無變化。另外,除去粘接固定層的內(nèi)端面附近的中空纖維 膜束,觀察內(nèi)端面,結(jié)果確認到,在中空纖維膜束之間產(chǎn)生了中空纖維膜的外徑的3倍以上 大小的間隙,且在其附近,多個中空纖維膜發(fā)生斷裂。
[0155] 另外,沿著中空纖維膜的長度方向?qū)⒄辰庸潭▽訉Π敕指?,測定偏置限制構(gòu)件高 度/粘接固定層厚度,結(jié)果為45/55 = 0.82倍。另外,距粘接固定層的內(nèi)端面的高度為 125mm,與整流筒的內(nèi)徑140mm的比率為0· 89。
[0156] [比較例2]
[0157] 將線徑0. 5mm的聚乙烯制網(wǎng)作為防接觸構(gòu)件對聚砜制的中空纖維膜11600根進行 包覆,并收納于聚砜制殼體內(nèi),使用兩端部用環(huán)氧樹脂固定的中空纖維膜組件進行過濾運 轉(zhuǎn)。
[0158] 在中空纖維膜束的端部,作為偏置限制構(gòu)件,使用與形成粘結(jié)固定層的環(huán)氧樹脂 相同的環(huán)氧樹脂,僅插入高度63mm、寬度138mm、厚度5mm的十字形狀(十字板),除此以外, 與實施例1同樣。
[0159] 將中空纖維膜組件安裝于過濾裝置的給定的配管,對作為非處理水的超純水進行 過濾。作為超純水,使用如下水質(zhì)的水,即,通過對河流水實施利用微濾膜和反滲透膜及離 子交換樹脂的處理、以及UV殺菌處理而制造的、其電阻率值為18. 1ΜΩ ·_、水中的0. Ιμπι 以上的微粒數(shù)為20000個/L的水質(zhì)的水。
[0160] 此時,對于向中空纖維膜組件供給被處理水的供給流量,調(diào)整泵出口閥的開度使 流量達到25m 3/h,其中,使過濾水量為24. 5m3/h、濃縮水量為0. 5m3/h。
[0161] 運轉(zhuǎn)開始兩個月之后,測量該過濾水中的0.1 ym以上的微粒數(shù),結(jié)果為800個/ L。在該時刻停止運轉(zhuǎn),使用空氣以外壓實施泄漏檢查(保持0. lMPa/2分鐘),觀察到了非 常多的從組件切割端面的空氣泄漏,具體而言,觀察到20個部位的空氣泄漏。
[0162] 拆卸該組件并取出中空纖維膜,作為中空纖維膜性能的
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