JPH05161832A - Hollow fiber membrane module and separation method using the same - Google Patents
Hollow fiber membrane module and separation method using the sameInfo
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- JPH05161832A JPH05161832A JP33187291A JP33187291A JPH05161832A JP H05161832 A JPH05161832 A JP H05161832A JP 33187291 A JP33187291 A JP 33187291A JP 33187291 A JP33187291 A JP 33187291A JP H05161832 A JPH05161832 A JP H05161832A
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 中空糸膜モジュール内部の流体の滞留又は偏
流を防止すると共に、中空糸束内部の流体の圧力損失を
低減する。
【構成】 多数の中空糸膜1を束状に引き揃えてなる中
空糸束2の両端を盤状のポッティング材で、中空糸束2
の一端側において、中空糸膜1の先端がポッティング材
の端面に露出して開口するように、他端側において、中
空糸膜1の先端がポッティング材中に埋没して封止され
るように接着固定した中空糸膜モジュールにおいて、他
端側のポッティング材の中空糸束2の中心領域及び周辺
領域において盤厚み方向に貫通する複数の開口を設け
る。中空糸束2には、両端のポッティング材同志の間の
部分に、該開口に臨む空間部41,42,43を、中空
糸束2の長手方向に延設する。各開口のいずれか一方を
流体の導入口として、他方を抜き出し口として分離を行
なう。
(57) [Summary] (Correction) [Purpose] To prevent retention or uneven flow of the fluid inside the hollow fiber membrane module and reduce the pressure loss of the fluid inside the hollow fiber bundle. [Structure] A hollow fiber bundle 2 formed by arranging a large number of hollow fiber membranes 1 in a bundle is provided with a disk-shaped potting material at both ends.
So that the tip of the hollow fiber membrane 1 is exposed and opened at the end face of the potting material at one end side of the hollow fiber membrane, and the tip of the hollow fiber membrane 1 is buried and sealed in the potting material at the other end side. In the adhesively fixed hollow fiber membrane module, a plurality of openings penetrating in the board thickness direction are provided in the central region and the peripheral region of the hollow fiber bundle 2 of the potting material on the other end side. In the hollow fiber bundle 2, spaces 41, 42, 43 facing the opening are provided in the longitudinal direction of the hollow fiber bundle 2 in a portion between the potting materials at both ends. Separation is performed by using one of the openings as a fluid inlet and the other as an outlet.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は中空糸膜モジュール及び
それを用いた分離方法に関するものであり、詳しくは、
気−気分離、気−液分離、液−液分離又は浸透気化法、
蒸気透過法による分離操作を行なう際の、中空糸膜モジ
ュール内部の流体の滞留又は偏流に伴う分離性能の低下
を防止すると共に、供給する流体による圧力損失を低減
して、高い分離効率にて分離を行なうことを可能とする
中空糸膜モジュール及びそれを用いた分離方法に関する
ものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a hollow fiber membrane module and a separation method using the same, and more specifically,
Gas-gas separation, gas-liquid separation, liquid-liquid separation or pervaporation method,
When separating by the vapor permeation method, the separation performance is prevented from deteriorating due to the retention or uneven flow of the fluid inside the hollow fiber membrane module, and the pressure loss due to the supplied fluid is reduced to achieve high separation efficiency. The present invention relates to a hollow fiber membrane module capable of performing the above and a separation method using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、中空糸膜を利用した分離技術の開
発が進み、例えば、ガス分離用、逆浸透用、浸透気化
用、限外濾過用などの中空糸膜が提案され、実用に供さ
れている。これからの中空糸膜の一本一本は、通常、合
成樹脂によって成形された径が0.5〜2mm程度のス
トロー状の中空の糸であり、その表面に分離機能を有
し、分離すべき物質を糸の内側と外側に分離するもので
ある。2. Description of the Related Art In recent years, the development of separation technology using hollow fiber membranes has progressed, and for example, hollow fiber membranes for gas separation, reverse osmosis, pervaporation, ultrafiltration, etc. have been proposed and put to practical use. Has been done. Each of the hollow fiber membranes in the future is usually a straw-shaped hollow fiber having a diameter of about 0.5 to 2 mm formed of a synthetic resin, and has a separating function on its surface, and should be separated. It separates the substance inside and outside the thread.
【0003】中空糸膜を用いて実際に分離操作を行なう
場合には、通常、図3に示す如く、数100〜数100
00本の中空糸膜1を束ねて束体(中空糸束)2とし、
この中空糸束2の少なくとも一方の端部において中空糸
膜1の先端を開口させた状態で、両端をポッティング材
3(3A,3B)により接着固定することにより中空糸
膜モジュール4を組み立て、この中空糸膜モジュール4
をモジュール容器5に収納して使用する。When a separation operation is actually performed using a hollow fiber membrane, as shown in FIG. 3, it is usually several hundreds to several hundreds.
00 hollow fiber membranes 1 are bundled into a bundle (hollow fiber bundle) 2,
The hollow fiber membrane module 4 is assembled by adhering and fixing both ends with the potting material 3 (3A, 3B) with the end of the hollow fiber membrane 1 open at least at one end of the hollow fiber bundle 2. Hollow fiber membrane module 4
Is stored in the module container 5 for use.
【0004】なお、図3に示すものは、中空糸束の一端
(ポッティング材3A側)においてのみ中空糸膜の先端
をポッティング材3Aの端面から露出させることにより
開口させたものであり、この中空糸膜モジュール4はO
リング6によりモジュール容器5内に固定されている。The hollow fiber bundle shown in FIG. 3 is opened by exposing the end of the hollow fiber membrane from the end face of the potting material 3A only at one end (on the potting material 3A side) of the hollow fiber bundle. Thread film module 4 is O
It is fixed in the module container 5 by a ring 6.
【0005】モジュール容器5には被処理流体の導入口
5A,透過流体の抜き出し口5B及び非透過流体の抜き
出し口5Cが設けられており、導入口5Aからモジュー
ル容器5内に導入された被処理流体は、中空糸膜モジュ
ール4の中空糸膜1表面に接触して分離され、透過流体
は中空糸膜1の内部を通って抜き出し口5Bより抜き出
される。一方、非透過流体は抜き出し口5Cより抜き出
される。The module container 5 is provided with an inlet 5A for the fluid to be treated, an outlet 5B for the permeated fluid and an outlet 5C for the non-permeated fluid, and the object to be treated introduced into the module container 5 through the inlet 5A. The fluid comes into contact with the surface of the hollow fiber membrane 1 of the hollow fiber membrane module 4 to be separated, and the permeated fluid passes through the inside of the hollow fiber membrane 1 and is extracted from the outlet 5B. On the other hand, the non-permeable fluid is extracted from the extraction port 5C.
【0006】このような中空糸膜モジュールによる分離
処理において、図示の如く、中空糸膜モジュール4は多
数の中空糸膜1を束ねてなるため、処理すべき流体をそ
の膜表面に均一に分散供給することは容易ではない。こ
のため、従来の中空糸膜モジュールのうち、図3に示す
ような、中空糸膜1の一端のみを開口した状態とした片
端開口型のものでは、ストロー状の中空糸膜1の外側に
被処理流体を流すため、中空糸束2内部で流体の滞留又
は偏流を招きやすい。しかして、中空糸膜1の周囲に流
体が滞留すると、中空糸膜モジュール4の分離性能が低
下する。即ち、流体の滞留部では当初分離現象が進む
が、経時的に非透過流体の濃度は濃く、透過流体の濃度
は薄くなり、分離操作に不利な条件に移向してしまう。
また、流体の偏流により中空糸膜表面の流体流速が遅く
なる部分では、膜表面の一次側境膜が厚くなり、透過流
体の物質移動の妨げとなる。この場合、流体は中空糸束
の中空糸膜と平行方向に流れやすく、中空糸束の半径方
向には殆ど流れない。In the separation treatment by such a hollow fiber membrane module, as shown in the figure, the hollow fiber membrane module 4 is formed by bundling a large number of hollow fiber membranes 1, so that the fluid to be treated is uniformly dispersed and supplied to the membrane surface. It's not easy to do. For this reason, in the conventional hollow fiber membrane module, as shown in FIG. 3, in the one-end open type in which only one end of the hollow fiber membrane 1 is opened, the hollow fiber membrane 1 having a straw shape is covered on the outside. Since the processing fluid flows, the fluid is likely to stay or drift inside the hollow fiber bundle 2. Then, if the fluid stays around the hollow fiber membrane 1, the separation performance of the hollow fiber membrane module 4 will be deteriorated. That is, although the separation phenomenon initially progresses in the fluid retention portion, the concentration of the non-permeate fluid becomes thicker and the concentration of the permeate fluid becomes thinner with the passage of time, which leads to a disadvantageous condition for the separation operation.
Further, in the portion where the fluid flow velocity on the surface of the hollow fiber membrane is slowed due to the uneven flow of the fluid, the primary boundary film of the membrane surface becomes thick, which impedes the mass transfer of the permeated fluid. In this case, the fluid easily flows in the direction parallel to the hollow fiber membrane of the hollow fiber bundle, and hardly flows in the radial direction of the hollow fiber bundle.
【0007】そこで、流体の滞留又は偏流を防止するた
めに、中空糸膜モジュールの中空糸膜の両端を開口した
状態で、多数の中空糸膜を束ね、ストロー状の中空糸膜
の内側に流体を均一に分散させて供給する両端開口型の
ものが提供されている。しかし、この両端開口型のもの
は流体が中空糸膜の内側を流れることにより、中空糸膜
が膨潤しやすく、中空糸膜と中空糸膜との間のポッティ
ング材が希薄となった束体の端面部分において、中空糸
膜の膨潤応力による割れが発生しやすいという欠点を有
している。[0007] Therefore, in order to prevent fluid retention or uneven flow, a large number of hollow fiber membranes are bundled in a state where both ends of the hollow fiber membranes of the hollow fiber membrane module are opened, and the fluid is placed inside the straw-shaped hollow fiber membranes. There is provided a double-ended type in which is uniformly dispersed and supplied. However, in the case of the both-end open type, when the fluid flows inside the hollow fiber membranes, the hollow fiber membranes are likely to swell, and the potting material between the hollow fiber membranes becomes thin. It has a drawback that cracks are likely to occur at the end face portion due to swelling stress of the hollow fiber membrane.
【0008】このようなことから、従来、中空糸膜の間
に流体の流路を確保するため、各中空糸膜を意図的に距
離を開けて配列したり、バッフルを入れる方法が考案さ
れている(特開昭55−134068、特公昭49−4
6711)。Therefore, conventionally, in order to secure a fluid passage between the hollow fiber membranes, a method has been devised in which each hollow fiber membrane is intentionally arranged at a distance or baffles are inserted. (JP-A-55-134068, JP-B-49-4)
6711).
【0009】また、中空糸束の中心部に糸と平行に流体
を供給するための空洞を設けることが提案されている
(実公平3−8348)。これは、周辺の中空糸束の壁
が抵抗体となり、空洞表面から周辺に均一に流体が流出
し、流体の更新を容易にすることを図る方法である。It has also been proposed to provide a cavity for supplying a fluid in parallel with the yarn at the center of the hollow fiber bundle (Jpn. Pat. Appln. KOKAI No. 3-8348). This is a method in which the wall of the hollow fiber bundle in the periphery serves as a resistor, and the fluid uniformly flows out from the cavity surface to the periphery to facilitate the renewal of the fluid.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭55−134068,特公昭49−46711の方
法では各中空糸膜間に一定の距離を開けるために、モジ
ュール容積当りの中空糸膜数、即ち、膜総面積が最密充
填した場合に比べて大幅に減少し、モジュール容積当り
の分離性能が小さくなり、結果として、所要分離性能に
対する分離装置の寸法が相対的に大きなものとなるとい
う欠点がある。However, in the methods of the above-mentioned JP-A-55-134068 and JP-B-49-46711, the number of hollow fiber membranes per module volume must be set in order to open a certain distance between the hollow fiber membranes. That is, the total membrane area is greatly reduced as compared with the case of the closest packing, the separation performance per module volume is reduced, and as a result, the size of the separation device relative to the required separation performance is relatively large. There is.
【0011】また、実公平3−8348の方法では、周
辺の中空糸束の壁が抵抗体となり、流体の圧力損失が大
きい。この圧力損失に伴い、供給する流体の圧力を前記
圧力損失分だけ高く供給しなければならないため、特に
大型の中空糸束においては、中空糸自体の耐圧力を増す
ことを目的に、中空糸肉厚を厚くせざるを得ず、ひいて
は膜表面積当たりの流体透過量の低下を招くという欠点
を有している。Further, in the method of Jpn. Pat. Appln. KOKAI No. 3-8348, the wall of the peripheral hollow fiber bundle serves as a resistor, and the pressure loss of the fluid is large. Due to this pressure loss, the pressure of the fluid to be supplied must be increased by the amount of the pressure loss, so in the case of a large-sized hollow fiber bundle, the hollow fiber meat is used for the purpose of increasing the pressure resistance of the hollow fiber itself. There is a drawback that the thickness must be increased, which in turn causes a reduction in the amount of fluid permeation per membrane surface area.
【0012】本発明は上記従来の問題点を解決し、流体
の滞留又は偏流を招きやすい片端開口型中空糸膜モジュ
ールを用いる分離方法において、中空糸の束体内に流体
を均一に分散させ、かつ、供給する流体の圧力損失を低
く抑えることができる中空糸膜モジュール及びそれを用
いる分離方法を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and in a separation method using a single-ended open-type hollow fiber membrane module that tends to cause retention or uneven flow of the fluid, the fluid is uniformly dispersed in the hollow fiber bundle, and An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module capable of suppressing the pressure loss of the supplied fluid and a separation method using the same.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】請求項1の中空糸膜モジ
ュールは、多数の中空糸膜を束状に引き揃えてなる中空
糸束の両端を盤状のポッティング材で接着固定してな
り、該中空糸束の一端側において、各中空糸膜の先端は
ポッティング材の端面に露出して開口しており、該中空
糸束の他端側において、各中空糸膜の先端はポッティン
グ材中に埋没して封止されている中空糸膜モジュールに
おいて、該他端側のポッティング材には、中空糸束の中
心領域及びその周辺の領域において盤厚み方向に貫通す
る複数の開口が設けられており、これらのポッティング
材同志の間の該中空糸束の部分に、それぞれ該開口に臨
む空間部が中空糸束長手方向に延設されていることを特
徴とする。A hollow fiber membrane module according to a first aspect of the present invention comprises a hollow fiber bundle obtained by aligning a large number of hollow fiber membranes in a bundle, and adhering and fixing both ends of the hollow fiber bundle with a plate-like potting material. At the one end side of the hollow fiber bundle, the tip of each hollow fiber membrane is exposed and opened at the end face of the potting material, and at the other end side of the hollow fiber bundle, the tip of each hollow fiber membrane is placed in the potting material. In the hollow fiber membrane module which is buried and sealed, the potting material on the other end side is provided with a plurality of openings penetrating in the board thickness direction in the central region of the hollow fiber bundle and its peripheral region. In the hollow fiber bundle portion between these potting materials, a space portion facing the opening is extended in the hollow fiber bundle longitudinal direction.
【0014】請求項2の分離方法は、請求項1に記載の
中空糸膜モジュールを用いて流体の分離を行なう方法で
あって、前記他端側のポッティング材に設けられた開口
のうち、中空糸束の中心領域の開口及び周辺領域の開口
のいずれか一方を流体の導入口とし、他方を抜き出し口
として分離を行なうことを特徴とする。A separation method according to a second aspect is a method for separating a fluid by using the hollow fiber membrane module according to the first aspect, wherein a hollow of the openings provided in the potting material on the other end side is hollow. One of the openings in the central region and the openings in the peripheral region of the yarn bundle is used as a fluid inlet and the other is used as an outlet to perform separation.
【0015】[0015]
【作用】本発明者らは、流体の通過する周辺の中空糸束
の壁による流体の圧力損失を低減することができ、か
つ、流体を均一に分散させて供給することが可能な中空
糸膜モジュールを開発すべく鋭意研究を重ねた結果、中
空糸束の中心部の空洞に加えて中空糸束内の周辺部に複
数の空洞を配置し、中空糸束の中心部空洞内並びに中空
糸束の表面に流体を供給し、他の空洞から流体を抜き出
す、或いは、逆に中空糸束の中心部空洞以外の空洞内か
ら流体を供給し、中心部空洞内並びに中空糸束の表面か
ら流体を抜き出すようにすることにより、流体の圧力損
失を低減して良好な流体分散性のもとに、効率的な分離
を行なうことができることを見出し、本発明を完成させ
た。The present inventors can reduce the pressure loss of the fluid due to the wall of the hollow fiber bundle around which the fluid passes, and can evenly distribute and supply the fluid. As a result of intensive research to develop a module, in addition to the cavity at the center of the hollow fiber bundle, multiple cavities were arranged at the periphery of the hollow fiber bundle. The fluid is supplied to the surface of the hollow fiber bundle, and the fluid is extracted from the other cavity, or conversely, the fluid is supplied from the inside of the hollow fiber bundle other than the central cavity and the fluid is discharged from the inside of the central cavity and the surface of the hollow fiber bundle. The present invention has been completed based on the finding that it is possible to reduce the pressure loss of the fluid by performing the withdrawal and to perform efficient separation with good fluid dispersibility.
【0016】即ち、物質移動現象の観点から、中空糸膜
モジュールの分離性能を向上させる方法について検討す
ると、中空糸膜表面での流体の一次側境膜を薄くすると
良い。しかして、円筒状の中空糸膜表面での一次側境膜
を薄くするためには、中空糸膜表面での流体線速度の確
保が必要である。That is, considering a method for improving the separation performance of the hollow fiber membrane module from the viewpoint of the mass transfer phenomenon, it is advisable to thin the primary side boundary membrane of the fluid on the surface of the hollow fiber membrane. Therefore, in order to thin the primary boundary film on the surface of the hollow cylindrical hollow fiber membrane, it is necessary to secure the fluid linear velocity on the surface of the hollow fiber membrane.
【0017】まず、比較として、前記空間部を有してい
ない図3に示すような中空糸膜モジュールについて、流
体解析を実施したところ、中空糸束に平行に流れる速度
成分は、偏りが激しく、中空糸束外周部に存在するが、
中空糸束内部では殆ど存在しない。一方、中空糸束半径
方向の速度成分は、前記空間部を有する本発明の中空糸
膜モジュールに対して著しく小さいことが判明した。即
ち、空間部を有していない中空糸膜モジュールでは、偏
流に伴う流体更新の少ない中空糸膜領域が多く存在し、
流体の圧力損失が大きいため、中空糸膜表面での流体線
速度が確保できない。First, as a comparison, when a fluid analysis was carried out on a hollow fiber membrane module as shown in FIG. 3 which does not have the above-mentioned space portion, the velocity component flowing in parallel with the hollow fiber bundle was significantly biased. It exists on the outer periphery of the hollow fiber bundle,
It hardly exists inside the hollow fiber bundle. On the other hand, it was found that the velocity component in the radial direction of the hollow fiber bundle was significantly smaller than that of the hollow fiber membrane module of the present invention having the space. That is, in a hollow fiber membrane module that does not have a space, there are many hollow fiber membrane regions with less fluid renewal due to uneven flow,
Since the pressure loss of the fluid is large, the fluid linear velocity on the surface of the hollow fiber membrane cannot be secured.
【0018】一方、前記空間部を有する本発明の中空糸
膜モジュールについて、流体解析を実施したところ、流
体の流れは周辺の中空糸束の壁が抵抗体となっているた
め、中空糸束内部では中空糸束に平行に流れる速度成分
は小さいが、断面半径方向の速度成分を中空糸束内部で
均一に一定値以上の大きさで確保することができる。On the other hand, when a fluid analysis was carried out on the hollow fiber membrane module of the present invention having the above-mentioned space portion, the wall of the hollow fiber bundle around the wall of the fluid flow was a resistor, so that the inside of the hollow fiber bundle was In the above, the velocity component flowing in parallel with the hollow fiber bundle is small, but the velocity component in the radial direction of the cross section can be uniformly ensured within the hollow fiber bundle with a magnitude of a certain value or more.
【0019】即ち、中空糸束の内部に中空糸膜と平行に
流体の導入又は抜き出しを行なうための空間部を設ける
ことにより、周囲の中空糸束の内周壁が抵抗体となり、
空間部から周辺に均一に流体が流出する、又は、周辺か
ら均一に流体が空間部に流入し、流体の更新が容易とな
り、流体と中空糸膜との接触効率が向上し、中空糸膜モ
ジュールの分離効率が向上する。That is, by providing a space for introducing or withdrawing a fluid in parallel with the hollow fiber membrane inside the hollow fiber bundle, the inner peripheral wall of the surrounding hollow fiber bundle serves as a resistor.
The fluid uniformly flows out from the space portion to the periphery, or the fluid uniformly flows into the space portion from the periphery, the fluid is easily updated, the contact efficiency between the fluid and the hollow fiber membrane is improved, and the hollow fiber membrane module The separation efficiency of is improved.
【0020】しかも、本発明の中空糸膜モジュールにお
いては、このような空間部を複数個有し、一部の空間部
を被処理流体の導入通路とし、残部の空間部を非透過流
体の抜出通路とするため、流体の圧力損失を大幅に低減
することができる。Moreover, the hollow fiber membrane module of the present invention has a plurality of such space portions, some of which serve as the passage for introducing the fluid to be treated, and the remaining space portion for draining the non-permeable fluid. Since it serves as the outlet passage, the pressure loss of the fluid can be significantly reduced.
【0021】[0021]
【実施例】以下に本発明を図面に示す実施例を参照して
詳細に説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.
【0022】図1は本発明の中空糸膜モジュールの一実
施例を示す縦断面図、図2は図1の−線に沿う横断
面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view taken along the line − in FIG.
【0023】図1,2に示す如く、本実施例の中空糸膜
モジュール10は、多数の中空糸膜1を束状に引き揃え
てなる中空糸束2の両端を、この中空糸束2の一端側2
Aにおいては、各中空糸膜1の先端がポッティング材
(以下「開口端側ポッティング材」と称する場合があ
る。)3Aの端面に露出して開口するように、一方、中
空糸束2の他端2B側においては、各中空糸膜1の先端
がポッティング材(以下「封止端側ポッティング材」と
称する場合がある。)3B中に埋没して封止されるよう
に、盤状のポッティング材3(3A,3B)で接着固定
してなるものである。しかして、封止端側ポッティング
材3Bには、中空糸束2の中心軸位置に開口31が、そ
の周辺の領域に開口32,33,34,35(ただし、
開口34,35は図示せず。)が均等配置にて、それぞ
れ、盤厚み方向に貫通するように設けられており、ま
た、中空糸束2は、両端のポッティング材3A,3B同
志の間の部分において、これらの開口31,32,3
3,34,35に臨む空間部41,42,43,44,
45が、中空糸束2の長手方向に延設するように設けら
れている。As shown in FIGS. 1 and 2, in the hollow fiber membrane module 10 of this embodiment, both ends of a hollow fiber bundle 2 formed by aligning a large number of hollow fiber membranes 1 in a bundle are connected to each other. One end side 2
In A, the tip of each hollow fiber membrane 1 is exposed to the end face of the potting material (hereinafter, also referred to as “opening end side potting material”) 3A so as to open, while the other of the hollow fiber bundle 2 On the end 2B side, a plate-shaped potting is performed so that the tip of each hollow fiber membrane 1 is embedded and sealed in a potting material (hereinafter, also referred to as “sealing end side potting material”) 3B. The material 3 (3A, 3B) is bonded and fixed. Then, in the sealing end side potting material 3B, the opening 31 is provided at the central axis position of the hollow fiber bundle 2 and the openings 32, 33, 34, 35 (however,
The openings 34 and 35 are not shown. ) Are evenly arranged so as to pass through in the thickness direction of the board, and the hollow fiber bundle 2 has openings 31 and 32 at the portions between the potting materials 3A and 3B at both ends. , 3
Space portions 41, 42, 43, 44 facing 3, 34, 35,
45 are provided so as to extend in the longitudinal direction of the hollow fiber bundle 2.
【0024】即ち、中空糸束2は、中空糸膜1が、軸芯
部及びその周辺の計5ヶ所において、空間部41,4
2,43,44,45が形成された、筒状に束ねられた
ものである。なお、本実施例において、中空糸束2の最
外周及び各空間部41〜45に接する内周部分において
は、中空糸束の形状を維持するための支持体として、中
空糸膜1と同一の材料で形成された中実糸7よりなる簾
状の支持体が設けられている。That is, in the hollow fiber bundle 2, the hollow fiber membrane 1 is provided with space portions 41, 4 at a total of five locations around the shaft core portion and its periphery.
2, 43, 44, 45 are formed into a cylindrical bundle. In the present embodiment, the outermost periphery of the hollow fiber bundle 2 and the inner periphery contacting the spaces 41 to 45 are the same as the hollow fiber membrane 1 as a support for maintaining the shape of the hollow fiber bundle. A blind-shaped support made of a solid thread 7 made of material is provided.
【0025】本実施例においては、このような中空糸膜
モジュール10が、モジュール容器5に収納されてい
る。In this embodiment, such a hollow fiber membrane module 10 is housed in the module container 5.
【0026】このモジュール容器5は、その一端側に透
過流体の抜出口50を有し、他端側に、非透過流体の抜
出管52,53,54,55(ただし、抜出管54,5
5は図示せず。)及び被処理流体の導入管51が設けら
れたものであり、非透過流体の抜出管52,53,5
4,55は、その先端がそれぞれ空間部42,43,4
4,45内に達するように設けられており、各空間部4
2〜45と中空糸膜モジュール10外部との流体の短絡
を防止する目的で、それぞれ中空糸膜モジュール10の
封止端側ポッティング材3Bの開口32,33,34,
35にOリング62,63,64,65(ただし、Oリ
ング64,65は図示せず。)を介して密着固定されて
いる。なお、この部分はOリングを用いる他、各抜出管
と封止端側ポッティング材3Bとを接着することにより
シールしても良い。This module container 5 has a permeate fluid outlet 50 at one end thereof, and non-permeate fluid outlet pipes 52, 53, 54, 55 (provided that the outlet pipes 54, 5
5 is not shown. ) And an inlet pipe 51 for the fluid to be treated are provided, and non-permeate fluid outlet pipes 52, 53, 5 are provided.
4, 55, the tips of the space portions 42, 43, 4 respectively.
It is provided so as to reach the inside of 4, 45, and each space 4
2 to 45 and the outside of the hollow fiber membrane module 10 for the purpose of preventing a fluid short circuit, the openings 32, 33, 34 of the sealing end side potting material 3B of the hollow fiber membrane module 10, respectively.
It is tightly fixed to 35 through O-rings 62, 63, 64 and 65 (however, O-rings 64 and 65 are not shown). In addition to using an O-ring, this portion may be sealed by bonding each extraction pipe and the sealing end side potting material 3B.
【0027】また、被処理流体の導入管51は、その先
端が開口31から空間部41に達するように設けられて
いる。なお、この被処理流体の導入管51は、開口31
とOリング等を用いて密着固定すると共に、モジュール
容器5の側壁に別途被処理流体の導入口を設けるように
しても良い。The to-be-processed fluid introducing pipe 51 is provided so that its tip reaches the space 41 from the opening 31. The introduction pipe 51 for the fluid to be processed has the opening 31
It is also possible to use an O-ring or the like to closely fix the same, and to separately provide an inlet for the fluid to be processed on the side wall of the module container 5.
【0028】中空糸膜モジュール10の開口端側ポッテ
ィング材3Aは、Oリング60を介してモジュール容器
5の内壁に密着固定されている。The potting material 3A on the open end side of the hollow fiber membrane module 10 is closely fixed to the inner wall of the module container 5 via an O-ring 60.
【0029】このような中空糸膜モジュールを用いて本
発明の方法に従って流体の分離を行なうには、被処理流
体をモジュール容器5の導入管51を経て中空糸膜モジ
ュール10の空間部41及び中空糸束2の外周表面部4
0(中空糸束2とモジュール容器5との間隙)に供給す
る。空間部40及び外周表面部41に供給された被処理
流体は、いずれも周辺の空間部42〜45へ向って流
れ、その間で、中空糸膜1を透過する成分は中空糸膜1
の内部を通って抜出口50から排出される。一方、中空
糸膜1を透過しない成分は中空糸膜1間を通って空間部
42〜45に達し、抜出管52〜55から排出される。In order to perform fluid separation according to the method of the present invention using such a hollow fiber membrane module, the fluid to be treated is introduced into the space 41 and the hollow portion of the hollow fiber membrane module 10 through the introduction pipe 51 of the module container 5. Outer peripheral surface portion 4 of the yarn bundle 2
0 (gap between the hollow fiber bundle 2 and the module container 5). The fluids to be treated supplied to the space 40 and the outer peripheral surface 41 flow toward the surrounding spaces 42 to 45, and the component that permeates the hollow fiber membrane 1 between them is the hollow fiber membrane 1.
Is discharged from the outlet 50 through the inside of the. On the other hand, the components that do not pass through the hollow fiber membranes 1 reach the spaces 42 to 45 through the hollow fiber membranes 1 and are discharged from the extraction pipes 52 to 55.
【0030】本発明の方法においては、このような流体
の分離において、中空糸束2の外周表面での中空糸束半
径方向の流体線速度が0.025cm/sec以上、好
ましくは0.1cm/sec以上となるような流体流量
を確保するのが好ましい。このような流体線速度を確保
することにより、中空糸束2の内部の領域を有効に活用
して、効率的な分離を行なうことが可能とされる。In the method of the present invention, in such fluid separation, the fluid linear velocity in the radial direction of the hollow fiber bundle on the outer peripheral surface of the hollow fiber bundle 2 is 0.025 cm / sec or more, preferably 0.1 cm / sec. It is preferable to secure a fluid flow rate of not less than sec. By ensuring such a fluid linear velocity, it is possible to effectively utilize the internal region of the hollow fiber bundle 2 and perform efficient separation.
【0031】なお、本発明において、中空糸束外周表面
での中空糸束半径方向の流体線速度(以下、単に「流体
線速度」と称す。)とは、(中空糸束外径−中空糸膜外
径×中空糸束の最外周の中空糸本数)×中空糸束長=外
周表面開孔面積を算出し、中空糸膜モジュールへの流体
供給量をこの外周表面開孔面積で除した数値である。In the present invention, the fluid linear velocity in the radial direction of the hollow fiber bundle on the outer peripheral surface of the hollow fiber bundle (hereinafter simply referred to as "fluid linear velocity") is (hollow fiber bundle outer diameter-hollow fiber). Membrane outer diameter x number of outermost hollow fibers in hollow fiber bundle) x hollow fiber bundle length = outer peripheral surface open area, and numerical value obtained by dividing the amount of fluid supply to the hollow fiber membrane module by this outer peripheral surface open area Is.
【0032】上記流体線速度を確保するためには、例え
ば、図1に示す中空糸膜モジュールを用いて、一定量以
上の流体供給量で処理すれば良い。しかし、中空糸膜の
分離性能や分離目的によって、分離すべき流体の供給量
が流体線速度を確保するのに必要な供給量より少なくな
る場合が多くある。このような場合には、非透過流体又
は透過流体の一部を循環させることにより中空糸膜モジ
ュールへの必要供給量を確保すれば良い。図4に非透過
流体を循環させるプロセスの一例を示す。図4におい
て、141は混合流体加熱器、142は中空糸膜モジュ
ールを内蔵する膜モジュールユニット、143は透過流
体凝縮器、144は2次側真空ポンプ、145は混合流
体循環ポンプである。配管146より導入された被処理
流体は、加熱器141、配管147を経て膜モジュール
ユニットに供給され、透過流体はポンプ144で吸引さ
れて配管148より抜き出され、凝縮器143、配管1
49を経て系外へ排出される。一方、非透過流体は配管
150より抜き出され、その一部は配管151、ポンプ
145を経て、被処理流体導入用配管146に循環さ
れ、残部は配管152を経て系外へ排出される。In order to secure the above-mentioned fluid linear velocity, for example, the hollow fiber membrane module shown in FIG. However, the supply amount of the fluid to be separated is often smaller than the supply amount required to secure the fluid linear velocity depending on the separation performance of the hollow fiber membrane and the separation purpose. In such a case, a required amount of supply to the hollow fiber membrane module may be secured by circulating a part of the non-permeable fluid or the permeable fluid. FIG. 4 shows an example of the process of circulating the impermeable fluid. In FIG. 4, 141 is a mixed fluid heater, 142 is a membrane module unit containing a hollow fiber membrane module, 143 is a permeate fluid condenser, 144 is a secondary vacuum pump, and 145 is a mixed fluid circulation pump. The fluid to be treated introduced from the pipe 146 is supplied to the membrane module unit via the heater 141 and the pipe 147, and the permeated fluid is sucked by the pump 144 and extracted from the pipe 148, the condenser 143, the pipe 1
It is discharged to the outside of the system via 49. On the other hand, the non-permeable fluid is extracted from the pipe 150, part of which is circulated through the pipe 151, the pump 145, and the pipe 146 for introducing the fluid to be treated, and the rest is discharged through the pipe 152 to the outside of the system.
【0033】なお、図1に示す実施例においては、中空
糸膜モジュール10の封止端側ポッティング材3Bの開
口31を被処理流体の導入口として処理する例を示した
が、逆に、開口52〜55から被処理流体を導入し、中
空糸膜1を透過した透過流体を、中空糸膜1の内部を経
て抜出口50より抜き出し、非透過流体を空間部41を
経て封止端側ポッティング材3Bの開口31から抜き出
すようにしても良い。In the embodiment shown in FIG. 1, the opening 31 of the potting material 3B on the sealing end side of the hollow fiber membrane module 10 is treated as the inlet for the fluid to be treated. The fluid to be treated is introduced from 52 to 55, the permeated fluid that has permeated the hollow fiber membrane 1 is extracted from the ejection port 50 through the inside of the hollow fiber membrane 1, and the non-permeated fluid is potted on the sealed end side through the space 41. You may make it extract from the opening 31 of the material 3B.
【0034】本発明において、中空糸膜は、外径が0.
5〜2mm、内径が0.2〜1.5mm程度の合成樹脂
製の中空の糸であって、その表面に分離機能を有し、処
理すべき物質を中空糸膜の内側と外側とに分離するもの
である。In the present invention, the hollow fiber membrane has an outer diameter of 0.
A hollow fiber made of synthetic resin having a diameter of 5 to 2 mm and an inner diameter of about 0.2 to 1.5 mm, which has a separating function on its surface and separates a substance to be treated into an inside and an outside of the hollow fiber membrane. To do.
【0035】中空糸膜を形成する合成樹脂としては特に
限定されず、従来から中空糸膜の材質として用いられて
いるので良く、例えば、ポリイミド系、ポリアミド系、
ポリスルホン系、ポリアクリルニトリル系、ポリオレフ
ィン系などが挙げられる。また、中空糸膜は、これらの
樹脂よりなるものの表面に適当なコーティング剤を施し
たものであっても良い。The synthetic resin forming the hollow fiber membrane is not particularly limited, and may be any material conventionally used as a material for the hollow fiber membrane, such as polyimide-based or polyamide-based resin.
Examples thereof include polysulfone type, polyacrylonitrile type, and polyolefin type. The hollow fiber membrane may be made of any of these resins and has a surface coated with an appropriate coating agent.
【0036】ポッティング材の材質としては、通常、ポ
リウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの公
知の熱硬化性樹脂が用いられるが、場合により熱可塑性
樹脂を用いることもできる。As the material for the potting material, a known thermosetting resin such as polyurethane resin, epoxy resin or silicone resin is usually used, but a thermoplastic resin may be used depending on the case.
【0037】図1に示す中空糸膜モジュール10では、
中空糸束2の形状を維持するために中実糸7よりなる支
持体を配設しているが、この支持体は必ずしも必要とさ
れず、中空糸束2の形状維持性が良いものであればなく
ても良い。しかしながら、一般には、中空糸束2の空間
部41〜45には流体の流出・入に伴い、内・外圧が発
生し、中空糸束2の形状を維持しにくくなるので、中空
糸束2の内周部及び外周部の少なくとも一方に支持体を
配設することが望ましい。支持体は網の目状の筒などで
も良いが、新たに形状、成型法等を検討することが少な
いことから、図示の如く、中空糸膜と略同一外径で同一
の材料よりなる中実糸7からなる簾状の支持体とするの
が望ましい。この中実糸7は中空糸膜1と同一の材料で
できているため、ポッティング材3に中空糸膜と同時に
接着固定できる利点がある。In the hollow fiber membrane module 10 shown in FIG.
In order to maintain the shape of the hollow fiber bundle 2, a support made of the solid fibers 7 is provided, but this support is not always necessary, and the shape maintenance of the hollow fiber bundle 2 is good. You don't have to. However, in general, internal / external pressure is generated in the space portions 41 to 45 of the hollow fiber bundle 2 due to the outflow / inflow of the fluid, and it becomes difficult to maintain the shape of the hollow fiber bundle 2. It is desirable to dispose the support on at least one of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion. The support may be a net-like tube, but since it is rare to newly consider the shape, molding method, etc., as shown in the figure, the hollow fiber membrane is made of the same material with substantially the same outer diameter as the solid material. It is desirable to use a blind-shaped support made of the thread 7. Since this solid yarn 7 is made of the same material as the hollow fiber membrane 1, there is an advantage that it can be bonded and fixed to the potting material 3 at the same time as the hollow fiber membrane.
【0038】本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸束
の軸芯の領域とその周辺部の領域とに空間部が形成され
たものであるが、これらの空間部のうち、軸芯部の空間
部(以下「中心空間部」と称する場合がある。)と周辺
部の空間部(以下「周辺空間部」と称する場合があ
る。)とは、流体の供給又は抜き出しの役割が互いに逆
であることが望ましい。In the hollow fiber membrane module of the present invention, a space portion is formed in the region of the shaft core of the hollow fiber bundle and the region of the peripheral portion thereof. The space portion (hereinafter sometimes referred to as “central space portion”) and the peripheral space portion (hereinafter sometimes referred to as “peripheral space portion”) have roles of fluid supply or withdrawal, which are opposite to each other. Is desirable.
【0039】なお、中心空間部は、通常、中空糸束の軸
芯部に1個設けられるが、場合により、この軸芯部位の
領域に複数個設けても良い。Although one central space portion is usually provided in the axial core portion of the hollow fiber bundle, a plurality of central space portions may be provided in the axial core portion region.
【0040】一方、周辺空間部は、2個以上、特に3個
以上均等配置にて、例えば、中空糸束の横断面におい
て、その中心に対して点対称となるように設けるのが好
ましい。周辺空間部の個数の上限は特にないが、通常の
場合、8個以下で十分な効果が得られる。なお、周辺空
間部は、中空糸束の軸芯から、中空糸束の半径の1/3
〜4/5程度離れた位置に設けるのが好ましい。On the other hand, it is preferable that two or more, especially three or more peripheral space portions are evenly arranged so as to be point-symmetric with respect to the center of the cross section of the hollow fiber bundle. There is no particular upper limit to the number of peripheral spaces, but in the usual case, a sufficient effect can be obtained with 8 or less. The peripheral space is 1/3 of the radius of the hollow fiber bundle from the axis of the hollow fiber bundle.
It is preferable to provide them at positions separated by about 4/5.
【0041】中空糸束に形成される空間部の直径は大き
過ぎると中空糸束容積当りの中空糸膜数が少なくなり、
ひいては中空糸膜モジュール1本当りの膜総面積が減小
するため、中空糸膜モジュールの膜分離性能が低下す
る。このため、空間部の直径は、中空糸束の外径の1/
5以下とするのが好ましい。If the diameter of the space formed in the hollow fiber bundle is too large, the number of hollow fiber membranes per volume of the hollow fiber bundle will decrease,
As a result, the total membrane area per hollow fiber membrane module is reduced, so that the membrane separation performance of the hollow fiber membrane module is reduced. Therefore, the diameter of the space is 1 / the outer diameter of the hollow fiber bundle.
It is preferably 5 or less.
【0042】一方、空間部の直径は小さ過ぎても本発明
による十分な流体の滞留又は偏流防止効果及び流体の圧
力損失の低減効果が得られない。従って、空間部の直径
は中空糸束の外径の1/50以上、好ましくは1/20
以上とするのが良い。On the other hand, even if the diameter of the space is too small, the effect of preventing the retention or drift of the fluid and the effect of reducing the pressure loss of the fluid according to the present invention cannot be obtained. Therefore, the diameter of the space is 1/50 or more, preferably 1/20, of the outer diameter of the hollow fiber bundle.
The above is better.
【0043】なお、中心空間部の直径と周辺空間部の直
径は、同一であっても、異なっていても良い。The diameter of the central space and the diameter of the peripheral space may be the same or different.
【0044】また、中空糸膜は、通常の場合、数100
〜数1000本を引き揃えて中空糸束とされるが、中空
糸束への中空糸膜の配置密度は、中空糸膜モジュール1
本当りの膜面積を確保するために、(中空糸膜外径より
算出される基準断面積)×(中空糸本数)÷(中空糸膜
モジュール断面積)で算出される中空糸膜充填率が0.
5以上、特に0.75以上となるようにするのが好まし
い。The hollow fiber membrane is usually several hundreds.
˜Thousands of thousands are aligned to form a hollow fiber bundle, and the arrangement density of the hollow fiber membranes in the hollow fiber bundle depends on the hollow fiber membrane module 1.
In order to secure the membrane area per fiber, the hollow fiber membrane filling rate calculated by (reference cross-sectional area calculated from the outer diameter of the hollow fiber membrane) × (number of hollow fibers) ÷ (hollow fiber membrane module cross-sectional area) is 0.
It is preferably 5 or more, particularly 0.75 or more.
【0045】本発明の中空糸膜モジュールを製造するに
は、例えば、ポッティング材を注型する金型に、空間部
及び開口に相当する抜きテーパの付いた突起を予め配置
した上で注型を行ない、硬化後、この突起を抜き取れば
良い。In order to manufacture the hollow fiber membrane module of the present invention, for example, a mold for casting a potting material is preliminarily provided with protrusions having a draft taper corresponding to a space and an opening, and then the mold is cast. After performing and curing, this protrusion may be removed.
【0046】なお、本発明の中空糸膜モジュールの形状
や大きさ等には特に制限はなく、図1に示す直線状のも
のの他、S字形やU字形に湾曲したものとすることもで
きる。The shape, size, etc. of the hollow fiber membrane module of the present invention are not particularly limited, and in addition to the linear shape shown in FIG. 1, it may be curved in an S shape or a U shape.
【0047】本発明の中空糸膜モジュール及び分離方法
は、気−気分離、気−液分離、液−液分離又は浸透気化
法、蒸気透過法による分離のいずれにも適用できるが、
供給する流体が液体である分離方法、特に浸透気化法に
おいて極めて有効であり、とりわけ、水とアルコールの
浸透気化法による分離に好適である。The hollow fiber membrane module and the separation method of the present invention can be applied to any of gas-gas separation, gas-liquid separation, liquid-liquid separation or pervaporation, and vapor permeation.
It is extremely effective in a separation method in which a fluid to be supplied is a liquid, particularly a pervaporation method, and is particularly suitable for separation of water and alcohol by the pervaporation method.
【0048】以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて
本発明をより具体的に説明する。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to specific examples and comparative examples.
【0049】実施例1 図1に示す中空糸膜モジュールを作製し、図5に示す装
置にて水選択性膜による浸透気化法により分離テストを
実施した。なお、図5において、21は原料タンク、2
2は原料ポンプ、23は予熱器、24は流量計、25は
中空糸膜モジュールを内蔵した容器、26は凝縮器、2
7は凝縮液タンク、28は凝縮ポンプであり、原料タン
ク21内の被処理流体20は配管11より原料ポンプ2
2、予熱器23、流量計24を経て中空糸膜モジュール
容器25に導入され、透過流体は配管12より抜き出さ
れ、凝縮器26、凝縮液タンク27、凝縮ポンプ28を
経て、配管13により原料タンク21に返送される。ま
た、中空糸膜モジュールの非透過流体は配管14より原
料タンク21に返送される。Example 1 A hollow fiber membrane module shown in FIG. 1 was produced and a separation test was carried out by a pervaporation method using a water selective membrane in the apparatus shown in FIG. In FIG. 5, 21 is a raw material tank, 2 is
2 is a raw material pump, 23 is a preheater, 24 is a flow meter, 25 is a container containing a hollow fiber membrane module, 26 is a condenser, 2
Reference numeral 7 is a condensate tank, 28 is a condensing pump, and the treated fluid 20 in the raw material tank 21 is supplied from the pipe 11 to the raw material pump 2
2, introduced into the hollow fiber membrane module container 25 through the preheater 23 and the flow meter 24, the permeated fluid is extracted from the pipe 12, passes through the condenser 26, the condensate tank 27, the condensation pump 28, and the raw material through the pipe 13. It is returned to the tank 21. Further, the non-permeable fluid of the hollow fiber membrane module is returned to the raw material tank 21 through the pipe 14.
【0050】各部の仕様及び条件は次の通りである。 中空糸膜;大きさ=外径1.3×内径1.0mm 素材=ポリイミド樹脂 膜性能=透過水量 550g/m2 hr 重量分率ベース分離比 10000以上 中空糸束;中空糸膜数=3000本 外径=86mm 空間部直径=8mm 空間部配置:軸芯部に1個、周辺部に4個 ポッティング剤;エポキシ樹脂 流れ方向;空間部41に被処理流体供給,空間部42〜
45から非透過流体抜出 分離方法;水選択性膜による浸透気化法 分離対象流体;液体でイソプロピルアルコール/水=8
7/13重量% 液供給温度;80℃一定 二次側真空度;12Torr 分離対象流体の流量とモジュール効率との関係を図6に
示す。なお、モジュール効率は下記式で定義される値で
ある。The specifications and conditions of each part are as follows. Hollow fiber membrane; size = outer diameter 1.3 × inner diameter 1.0 mm Material = polyimide resin Membrane performance = permeated water amount 550 g / m 2 hr Weight fraction base separation ratio 10,000 or more Hollow fiber bundles; number of hollow fiber membranes = 3000 Outer diameter = 86 mm Space portion diameter = 8 mm Space portion arrangement: 1 in the axial core portion, 4 in the peripheral portion Potting agent; Epoxy resin Flow direction; Process fluid supply to the space portion 41, space portion 42-
Extraction of non-permeable fluid from 45 Separation method; Pervaporation method with water-selective membrane Separation target fluid; Isopropyl alcohol / water as liquid = 8
7/13 wt% Liquid supply temperature; 80 ° C constant Secondary vacuum degree; 12 Torr The relationship between the flow rate of the fluid to be separated and the module efficiency is shown in FIG. The module efficiency is a value defined by the following formula.
【0051】モジュール効率=(モジュール透過水量/
膜性能透過水量)×100 また、流体解析(解析プログラム名;Fluent)を
使用して、中空糸束内での流体の流速分布を解析し、中
空糸束半径方向の速度成分及び中空糸束に平行に流れる
速度成分とモジュール効率の相関について検討した。中
空糸束半径方向の速度成分の解析結果を図7に示す。Module efficiency = (module permeated water amount /
Membrane performance permeated water amount) × 100 In addition, using fluid analysis (analysis program name: Fluent), the flow velocity distribution of the fluid in the hollow fiber bundle is analyzed to determine the velocity component in the radial direction of the hollow fiber bundle and the hollow fiber bundle. The correlation between parallel velocity components and module efficiency was investigated. FIG. 7 shows the analysis result of the velocity component in the radial direction of the hollow fiber bundle.
【0052】実施例2 実施例1において、中空糸膜モジュールへの流体の流入
方向を逆とし、封止端側ポッティング材3Bの開口31
から非透過流体を抜き出すようにしたこと以外は同様に
して分離テストを行ない、分離対象流体の流量とモジュ
ール効率との関係を図6に示した。Example 2 In Example 1, the flow direction of the fluid into the hollow fiber membrane module is reversed, and the opening 31 of the potting material 3B on the sealing end side is reversed.
A separation test was conducted in the same manner except that the non-permeable fluid was extracted from the column, and the relationship between the flow rate of the separation target fluid and the module efficiency is shown in FIG.
【0053】比較例1 図9に示す中空糸膜モジュールを用いて分離テストを行
ない、分離対象流体の流量とモジュール効率との関係を
図6に示した。また、同様に流体解析を行ない、中空糸
束半径方向の速度成分の解析結果を図8に示した。Comparative Example 1 A separation test was conducted using the hollow fiber membrane module shown in FIG. 9, and the relationship between the flow rate of the fluid to be separated and the module efficiency is shown in FIG. In addition, the same fluid analysis was performed, and the analysis result of the velocity component in the radial direction of the hollow fiber bundle is shown in FIG.
【0054】なお、図9において、図1に示す部材と同
一機能を奏する部材には同一符号を付してある。即ち、
図9の中空糸膜モジュールは、周辺空間部を設けず、1
個の中心空間部41のみ設けたものであって、被処理流
体をこの中心空間部41を経て供給し、非透過流体をモ
ジュール容器5の側壁に設けた抜出口5Cから抜き出
し、透過流体を抜出口5Bから抜き出すようにしたもの
である。図中、6はOリングである。In FIG. 9, members having the same functions as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. That is,
The hollow fiber membrane module of FIG.
Only the individual central space portions 41 are provided, and the to-be-processed fluid is supplied through this central space portion 41, and the non-permeate fluid is extracted from the outlet 5C provided on the side wall of the module container 5 to remove the permeate fluid. It is designed to be pulled out from the outlet 5B. In the figure, 6 is an O-ring.
【0055】空間部41の直径は12mmであり、その
他の中空糸束の構成等は実施例1と同様である。The diameter of the space 41 is 12 mm, and the other constructions of the hollow fiber bundle are the same as in the first embodiment.
【0056】図6より次のことが明らかである。即ち、
分離対象流体の流量(供給液量)によって実施例1では
モジュール効率50〜100%、実施例2ではモジュー
ル効率45〜95%、比較例1ではモジュール効率25
〜75%となり、複数の空間部を有する本発明の中空糸
膜モジュールによれば、1個の空間部を有する中空糸膜
モジュールよりも1.3〜2倍も大きい透過水量を確保
できる。特に、供給液量の少ない場合に、モジュール効
率の差が著しく、本発明の中空糸膜モジュールの優位性
が明確に表れる。The following is clear from FIG. That is,
The module efficiency is 50 to 100% in the first embodiment, the module efficiency is 45 to 95% in the second embodiment, and the module efficiency is 25 in the first comparative example depending on the flow rate of the separation target fluid (supply liquid amount).
According to the hollow fiber membrane module of the present invention having a plurality of spaces, the amount of permeated water is 1.3 to 2 times larger than that of the hollow fiber membrane module having a single space. In particular, when the supplied liquid amount is small, the difference in module efficiency is remarkable, and the superiority of the hollow fiber membrane module of the present invention is clearly shown.
【0057】また、流体解析の結果から、図7に示す実
施例1の中空糸膜モジュールでは、中空糸束2内部では
中空糸束断面半径方向の速度成分が中空糸束内部で均一
に一定値以上の大きさで与え得ることが判明した。例え
ば、流量750リットル/hにて0.13cm/sec
が中空糸束外周表面での中空糸束半径方向の流体線速度
であり、モジュール効率100%である。一方、図8に
示す比較例1の中空糸膜モジュールでは、中空糸束断面
半径方向の速度成分が十分確保できない。例えば、流量
750リットル/hにて0.05〜0.15cm/se
cである領域が27%を占め、モジュール効率75%で
ある。なお、流体流量を100リットル/hに絞ってい
った場合、実施例1の中空糸膜モジュールについてはモ
ジュール効率50%、比較例1の中空糸膜モジュールに
ついてはモジュール効率25%に低下し、差が広がる。
実施例2の中空糸膜モジュールについては、実施例1の
中空糸膜モジュールと流線の絶対値が同じで、方向が逆
になるので、実施例1の解析結果と同様である。また、
実施例1,2共に、小流量時にも流速が確保できるの
で、モジュール効率を上げることができる。Further, from the results of the fluid analysis, in the hollow fiber membrane module of Example 1 shown in FIG. 7, the velocity component in the radial direction of the hollow fiber bundle cross section in the hollow fiber bundle 2 has a uniform constant value inside the hollow fiber bundle. It turned out that it can be given in the above size. For example, 0.13 cm / sec at a flow rate of 750 l / h
Is the fluid linear velocity in the radial direction of the hollow fiber bundle on the outer peripheral surface of the hollow fiber bundle, and the module efficiency is 100%. On the other hand, in the hollow fiber membrane module of Comparative Example 1 shown in FIG. 8, a sufficient velocity component in the radial direction of the hollow fiber bundle cross section cannot be secured. For example, 0.05 to 0.15 cm / se at a flow rate of 750 l / h
The area c is 27%, and the module efficiency is 75%. When the fluid flow rate was reduced to 100 liter / h, the module efficiency of the hollow fiber membrane module of Example 1 was reduced to 50% and the module efficiency of the hollow fiber membrane module of Comparative Example 1 was reduced to 25%. Spreads.
The hollow fiber membrane module of Example 2 has the same absolute value of streamline as that of the hollow fiber membrane module of Example 1, but the directions are opposite to each other. Therefore, the analysis result of Example 1 is similar. Also,
In both Embodiments 1 and 2, since the flow velocity can be secured even when the flow rate is small, the module efficiency can be increased.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の中空糸膜モ
ジュール及びそれを用いた分離方法によれば、気−気分
離、気−液分離、液−液分離又は浸透気化法、蒸気透過
法による流体の分離操作を行なう際に、中空糸束内部の
流体の滞留又は偏流に伴う分離性能の低下を防止すると
共に、中空糸束内部の流体の圧力損失を低減して、高い
分離効率にて流体の分離を行なうことが可能とされる。As described above in detail, according to the hollow fiber membrane module of the present invention and the separation method using the same, gas-gas separation, gas-liquid separation, liquid-liquid separation or pervaporation method, vapor permeation method When separating the fluid by the method, the separation performance is prevented from being deteriorated due to the retention or uneven flow of the fluid inside the hollow fiber bundle, and the pressure loss of the fluid inside the hollow fiber bundle is reduced to achieve high separation efficiency. It is possible to separate the fluids.
【図1】本発明の中空糸膜モジュールの一実施例を示す
縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a hollow fiber membrane module of the present invention.
【図2】図1の−線に沿う横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line − in FIG.
【図3】従来の中空糸膜モジュールを示す断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional hollow fiber membrane module.
【図4】本発明の一実施方法を示す系統図である。FIG. 4 is a system diagram showing an implementation method of the present invention.
【図5】実施例1,2及び比較例1で採用した分離装置
の構成を示す系統図である。FIG. 5 is a system diagram showing a configuration of a separation device adopted in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
【図6】実施例1,2及び比較例1で得られた結果を示
すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
【図7】実施例1における流体解析による中空糸束半径
方向の速度成分を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing velocity components in a radial direction of a hollow fiber bundle by fluid analysis in Example 1.
【図8】比較例1における流体解析による中空糸束半径
方向の速度成分を示す模式図である。8 is a schematic diagram showing velocity components in a radial direction of a hollow fiber bundle by fluid analysis in Comparative Example 1. FIG.
【図9】比較例1で用いた中空糸膜モジュールを示す縦
断面図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a hollow fiber membrane module used in Comparative Example 1.
【符号の説明】 1 中空糸膜 2 中空糸束 3,3A,3B ポッティング材 5 モジュール容器 7 中実糸 10 中空糸膜モジュール 31,32,33,34,35 開口 41,42,43,44,45 空間部[Explanation of Codes] 1 hollow fiber membrane 2 hollow fiber bundle 3, 3A, 3B potting material 5 module container 7 solid fiber 10 hollow fiber membrane module 31, 32, 33, 34, 35 opening 41, 42, 43, 44, 45 Space
Claims (2)
中空糸束の両端を盤状のポッティング材で接着固定して
なり、該中空糸束の一端側において、各中空糸膜の先端
はポッティング材の端面に露出して開口しており、該中
空糸束の他端側において、各中空糸膜の先端はポッティ
ング材中に埋没して封止されている中空糸膜モジュール
において、 該他端側のポッティング材には、中空糸束の中心領域及
びその周辺の領域において盤厚み方向に貫通する複数の
開口が設けられており、 これらのポッティング材同志の間の該中空糸束の部分
に、それぞれ該開口に臨む空間部が中空糸束長手方向に
延設されていることを特徴とする中空糸膜モジュール。1. A hollow fiber bundle formed by aligning a large number of hollow fiber membranes in a bundle, and both ends of which are adhered and fixed by a plate-like potting material. The tip is exposed at the end face of the potting material and opened, and at the other end of the hollow fiber bundle, the tip of each hollow fiber membrane is embedded in the potting material and sealed in a hollow fiber membrane module, The potting material on the other end side is provided with a plurality of openings penetrating in the board thickness direction in the central region of the hollow fiber bundle and in the peripheral region thereof. A hollow fiber membrane module, wherein a space portion facing each opening is provided in each of the portions in the longitudinal direction of the hollow fiber bundle.
用いて流体の分離を行なう方法であって、前記他端側の
ポッティング材に設けられた開口のうち、中空糸束の中
心領域の開口及び周辺領域の開口のいずれか一方を流体
の導入口とし、他方を抜き出し口として分離を行なうこ
とを特徴とする分離方法。2. A method for separating a fluid using the hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the opening of the potting material on the other end side is located in the central region of the hollow fiber bundle. A separation method, wherein one of the opening and the opening in the peripheral region is used as a fluid inlet and the other is used as an outlet.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33187291A JPH05161832A (en) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Hollow fiber membrane module and separation method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33187291A JPH05161832A (en) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Hollow fiber membrane module and separation method using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05161832A true JPH05161832A (en) | 1993-06-29 |
Family
ID=18248588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33187291A Pending JPH05161832A (en) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | Hollow fiber membrane module and separation method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05161832A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-12-16 JP JP33187291A patent/JPH05161832A/en active Pending
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