JPH02273520A - 渦巻形膜モジュールおよびシステム - Google Patents
渦巻形膜モジュールおよびシステムInfo
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- JPH02273520A JPH02273520A JP2024595A JP2459590A JPH02273520A JP H02273520 A JPH02273520 A JP H02273520A JP 2024595 A JP2024595 A JP 2024595A JP 2459590 A JP2459590 A JP 2459590A JP H02273520 A JPH02273520 A JP H02273520A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
-
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- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
- B01D63/12—Spiral-wound membrane modules comprising multiple spiral-wound assemblies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、渦巻形膜モジュールおよび該モジュールを含
む装置並びに複数の該膜モジユール装置を直列に含む渦
巻形膜システムに関する。
む装置並びに複数の該膜モジユール装置を直列に含む渦
巻形膜システムに関する。
渦巻形膜モジュールおよび該モジュールを含む装置は、
供給流を濃縮流と透過流に逆浸透および限外ｒ過分離す
ることに関して使用されてきた。
供給流を濃縮流と透過流に逆浸透および限外ｒ過分離す
ることに関して使用されてきた。
例えば、渦巻形膜モジュールは、しばしば乳漿流および
ゼラチン流のような食品の分離や果物ジエースの分離お
よび水性電着ペイントの濃縮のための限外ｒ過プロセス
に使用されると共に、逆浸透プロセスを含む他の目的に
も利用される。
ゼラチン流のような食品の分離や果物ジエースの分離お
よび水性電着ペイントの濃縮のための限外ｒ過プロセス
に使用されると共に、逆浸透プロセスを含む他の目的に
も利用される。
渦巻形膜モジュールは典型的に内部に通路を有する中心
チューブ、間に固体の透過流収集シートをはさんだ一対
の膜シートから成る渦巻形膜リーフおよび縁の回りをシ
ールされかつ中心チューブの回りに巻かれた膜シートか
ら成る。その膜リーフは中心チューブの周囲の渦巻状に
巻かれ、スペーサによって作られ中心チューブの軸方向
およびスペーサ材料を横断して作られる流路（チャンネ
ル）Ｋ供給流を導入する供給路を形成するメツシュ状ス
ペーサ材料によって分離されている。供給路スペーサ・
メツシュ材料は典型的にプラスチック材料の単フィラメ
ントが交差してダイアモンド・ネット状の模様を形成す
るところのプラスチック・メツシュから成る。
チューブ、間に固体の透過流収集シートをはさんだ一対
の膜シートから成る渦巻形膜リーフおよび縁の回りをシ
ールされかつ中心チューブの回りに巻かれた膜シートか
ら成る。その膜リーフは中心チューブの周囲の渦巻状に
巻かれ、スペーサによって作られ中心チューブの軸方向
およびスペーサ材料を横断して作られる流路（チャンネ
ル）Ｋ供給流を導入する供給路を形成するメツシュ状ス
ペーサ材料によって分離されている。供給路スペーサ・
メツシュ材料は典型的にプラスチック材料の単フィラメ
ントが交差してダイアモンド・ネット状の模様を形成す
るところのプラスチック・メツシュから成る。
操作において、摘巻形膜モジュールはノ）ウジング内に
配置され、一般に分離せんとする供給溶液がハウジング
の一端に導入される、該供給溶液は一般に軸方向にスペ
ーサ材料によって作られる供給スペーサ・チャンネル内
を流通する、そして透過流は中心チューブの透過流収集
孔を介してノ〜ウジングの一端から回収され、ノ１ウジ
ング内の渦巻形膜モジュールの他端で濃縮流が回収され
る。供給流は供給スペーサ・チャンネルを流通し、迅逼
流は膜リーフ材料内に集められて中心チューブにおける
透過流収集シートへ渦巻状および半径方向に向けられ、
一方濃縮流（又は物鵞）は渦巻形膜モジュールのノ・ウ
ジングの他端から除去される。
配置され、一般に分離せんとする供給溶液がハウジング
の一端に導入される、該供給溶液は一般に軸方向にスペ
ーサ材料によって作られる供給スペーサ・チャンネル内
を流通する、そして透過流は中心チューブの透過流収集
孔を介してノ〜ウジングの一端から回収され、ノ１ウジ
ング内の渦巻形膜モジュールの他端で濃縮流が回収され
る。供給流は供給スペーサ・チャンネルを流通し、迅逼
流は膜リーフ材料内に集められて中心チューブにおける
透過流収集シートへ渦巻状および半径方向に向けられ、
一方濃縮流（又は物鵞）は渦巻形膜モジュールのノ・ウ
ジングの他端から除去される。
一般に、渦巻形膜装置は並列又は直列で使用される。
制御されたバイパス・シールを備えた渦巻形膜モジュー
ルは、例えば１９８１年１１月１７日付は米国特許第、
３０、０１３号に開示されている、そして環状間隙スペ
ースに熱収縮性開口形メツシュ材料を使用することによ
って、渦巻形膜モジュールおよびハウジングの外周部の
環状スペースおよびその回夛に供給流の制御バイパスが
提供されている。オープン・メツシュ材料Ｆｉａ秋晴原
スペースの周囲のバイパスの制御をさせて、使用するメ
ツシュ材料の繊維ストランドの角度を制御する。
ルは、例えば１９８１年１１月１７日付は米国特許第、
３０、０１３号に開示されている、そして環状間隙スペ
ースに熱収縮性開口形メツシュ材料を使用することによ
って、渦巻形膜モジュールおよびハウジングの外周部の
環状スペースおよびその回夛に供給流の制御バイパスが
提供されている。オープン・メツシュ材料Ｆｉａ秋晴原
スペースの周囲のバイパスの制御をさせて、使用するメ
ツシュ材料の繊維ストランドの角度を制御する。
ストランドは細流に対して一定の角度で配置される、そ
してかかるオープン・メツシュ材料は一般に渦巻形膜リ
ーフの間の流路スペーサとしてメツシュ・スペーサ材料
を形成するためにも使用される。
してかかるオープン・メツシュ材料は一般に渦巻形膜リ
ーフの間の流路スペーサとしてメツシュ・スペーサ材料
を形成するためにも使用される。
本発明は、渦巻形膜モジュール、該モジュールを含む装
置および複数の膜モジユール装置を直列に備えた渦巻形
膜システムに関する。かかるモジュール装置およびシス
テムは優れたフィード・スベーザの設計全３′む。
置および複数の膜モジユール装置を直列に備えた渦巻形
膜システムに関する。かかるモジュール装置およびシス
テムは優れたフィード・スベーザの設計全３′む。
渦巻形膜モジフ・−ルに、典型的に該モジコ、−ルを流
通−ノ゛るフィードｆｌｆ、路を提供するために個々の
膜リーフを分離するプラスデックの組織材料ま７′ｉ：
ｔはベベーシング材料を・使用する。かかるプラスチン
７り組織スベー・シング材刺（づ、典型的に、供給路ス
ペーサ材料ケ通るバルク供給流の乱流を促進させる、′
−と１ｃよって賃溌移動を促進する設３１′になってい
る。かかる従来のダイヤモンド・ネット状プラス′升ツ
ク網織拐科（・ユ、この乱流増加のために渦巻形ｌＩ！
Ｊ玉ジ、］−ル間の高圧力降下全低減す”る。伝統的理
由によって、低圧力降下フィード・スペーサでの低エネ
ルギー消費の利点は宵童移動速度の低下によって相殺”
される。従って現在の渦巻形膜モジーＩＬ−ルは晶圧力
降十と高質量移動速度を与える高乱流を促ｅ’ｌｆ＝”
ｉるネット状スペーサ材料を使用している。
通−ノ゛るフィードｆｌｆ、路を提供するために個々の
膜リーフを分離するプラスデックの組織材料ま７′ｉ：
ｔはベベーシング材料を・使用する。かかるプラスチン
７り組織スベー・シング材刺（づ、典型的に、供給路ス
ペーサ材料ケ通るバルク供給流の乱流を促進させる、′
−と１ｃよって賃溌移動を促進する設３１′になってい
る。かかる従来のダイヤモンド・ネット状プラス′升ツ
ク網織拐科（・ユ、この乱流増加のために渦巻形ｌＩ！
Ｊ玉ジ、］−ル間の高圧力降下全低減す”る。伝統的理
由によって、低圧力降下フィード・スペーサでの低エネ
ルギー消費の利点は宵童移動速度の低下によって相殺”
される。従って現在の渦巻形膜モジーＩＬ−ルは晶圧力
降十と高質量移動速度を与える高乱流を促ｅ’ｌｆ＝”
ｉるネット状スペーサ材料を使用している。
本発明ｔユ、低圧力降下スペーサ材料およびそ力、ｒ使
用した渦巻形ｇｊモジコール、装置およびシステムに関
する１、新規の低圧力降下、メツシブ−型スペーサ材料
は渦巻形膜モジュール間−−ルリテ用さハ、ているスペ
ーサ材料よシも著しい利点ケ有す２）ことがわかった。
用した渦巻形ｇｊモジコール、装置およびシステムに関
する１、新規の低圧力降下、メツシブ−型スペーサ材料
は渦巻形膜モジュール間−−ルリテ用さハ、ているスペ
ーサ材料よシも著しい利点ケ有す２）ことがわかった。
その低圧降下スペーサ材料は渦巻形膜モジュールの供流
路全通（〜てより低い流体圧力降下のためｖｒ′、龜黛
移動速度全下げろ傾向にさ什る２、しかしながら。質量
移動速度の（ｌキ下（・ま伝統的な設計よりも大きな膜
表面積を必要と（７、かつ渦巻形膜モジユール間の低圧
力降下のためにより′：４〈の渦巻形膜モジユール装置
ｌｔを最大の許容供給入口出力を越えることなく直列に
配置ｇ′″Ｃきると（。・う著しい利点を提供する。本
発明は、直列の渦巻形１漢２１綻を多くそし゛て並夕Ｉ
Ｊのものを・少なく配置させる。従って、交差流膜プロ
セス（Ｃおげろ循環体積は減少して、システムＫ 、！
：タ小型のポンプ、弁よ、・よび配管全使用する六、め
Ｖｒ、ｌ換システムの著しい経済的な利点が得られる。
路全通（〜てより低い流体圧力降下のためｖｒ′、龜黛
移動速度全下げろ傾向にさ什る２、しかしながら。質量
移動速度の（ｌキ下（・ま伝統的な設計よりも大きな膜
表面積を必要と（７、かつ渦巻形膜モジユール間の低圧
力降下のためにより′：４〈の渦巻形膜モジユール装置
ｌｔを最大の許容供給入口出力を越えることなく直列に
配置ｇ′″Ｃきると（。・う著しい利点を提供する。本
発明は、直列の渦巻形１漢２１綻を多くそし゛て並夕Ｉ
Ｊのものを・少なく配置させる。従って、交差流膜プロ
セス（Ｃおげろ循環体積は減少して、システムＫ 、！
：タ小型のポンプ、弁よ、・よび配管全使用する六、め
Ｖｒ、ｌ換システムの著しい経済的な利点が得られる。
本発明は供給流全透迦流−−副流Ｖこ分離する膜を含む
渦巻形膜モジュールから成る、そ１−２て該モジュール
は内部に通路を有する中心チューブと、第１および第２
の膜シー ）材料および透過流収集シート材料の挿入シ
ートから成る少なくとも１つの膜リーフから成り七の周
囲縁部の回りをそのう側部ｒこ沿つでシー刀・され膜デ
ユープの回りに渦巻状に巻かノ、た少なくとも１つの膜
リーフと、供給路を形成するため姓、渦巻形膜リーフ間
のスペーサ・メツシュ状Ｈ科から成り、モジュール間に
低圧７３陣化を折供しかつ２４−ブン流路を維持するた
め（て供給流をモシュー刀・に導入するバルク流の方向
に一’Ｆ行１ｃ配ＩＨさｉ 、＋ ａｌｌ長フィラメン
トと該細長フイ“７メン）・・に対して一定の間隔で供
給流のバルク流に対して典型的に′３０に配置される短
いブリッジ・ノｆノメントから成る低圧力降下のメツシ
ュ・ス〈−サ・シート月１金使用することから欣、るこ
とを特徴とする。
渦巻形膜モジュールから成る、そ１−２て該モジュール
は内部に通路を有する中心チューブと、第１および第２
の膜シー ）材料および透過流収集シート材料の挿入シ
ートから成る少なくとも１つの膜リーフから成り七の周
囲縁部の回りをそのう側部ｒこ沿つでシー刀・され膜デ
ユープの回りに渦巻状に巻かノ、た少なくとも１つの膜
リーフと、供給路を形成するため姓、渦巻形膜リーフ間
のスペーサ・メツシュ状Ｈ科から成り、モジュール間に
低圧７３陣化を折供しかつ２４−ブン流路を維持するた
め（て供給流をモシュー刀・に導入するバルク流の方向
に一’Ｆ行１ｃ配ＩＨさｉ 、＋ ａｌｌ長フィラメン
トと該細長フイ“７メン）・・に対して一定の間隔で供
給流のバルク流に対して典型的に′３０に配置される短
いブリッジ・ノｆノメントから成る低圧力降下のメツシ
ュ・ス〈−サ・シート月１金使用することから欣、るこ
とを特徴とする。
単ノイジメントが交差、Ｃネット状模様を形成し供給流
のバルク流かそハらのフィラメントに関し２″て典摩的
に約１１５の角度で向けられる渦巻形膜ｔジス、−刀・
に用いらね、る伝統的な従来のネット状スペーサ材料と
異ｔＪす、細長フ・イラメントを治する優れた低圧υ降
下設Ｅｉ−１のスペーサ＊４−．１、 ｉ、・：ｊ、バ
ルク流供給流方向圧平行に向けられるので膜リーフの隣
接層を分離することに」二・つてオープン・フィード流
路が維持さｉする。従来の渦巻形膜モジ−）、−ルに使
用される伝統的なネットま７＋：Ｆｉメツシュ状スベー
ザ材料は、例えば前記米国’％許第）冬、３０１１’５
号の第５図に開示されている。
のバルク流かそハらのフィラメントに関し２″て典摩的
に約１１５の角度で向けられる渦巻形膜ｔジス、−刀・
に用いらね、る伝統的な従来のネット状スペーサ材料と
異ｔＪす、細長フ・イラメントを治する優れた低圧υ降
下設Ｅｉ−１のスペーサ＊４−．１、 ｉ、・：ｊ、バ
ルク流供給流方向圧平行に向けられるので膜リーフの隣
接層を分離することに」二・つてオープン・フィード流
路が維持さｉする。従来の渦巻形膜モジ−）、−ルに使
用される伝統的なネットま７＋：Ｆｉメツシュ状スベー
ザ材料は、例えば前記米国’％許第）冬、３０１１’５
号の第５図に開示されている。
一実施態様における［チれＬ−借、圧力スペーサ材料１
はグラスチック材料、典型的Ｋ（づ、ポリエチレン−ま
ｆｔ、けポリプロピレンの一体連続シートとじて細長フ
イラメン）・から成り、該細長フ・イラメントは９才し
くは一定の間隔をもつ′ｆｔ−，著（〜ぐ小さい直径の
フィラメント（典型的に（づ２５％〜″）０％小さい）
ｉ／Ｃよって一緒に結合さ第１、る、そしてその小面ｔ
’＋のブリッジ・フィラメントは一般に矩形のスベ・−
スを形成するように配列さ１１−１その知い方のフィラ
メント（−１供給流バルク流路全若干鈍角で−Ａｌ・・
才知小面に横断し、ている１、ブリッジ仰フィラメント
の機能は単に、スペーサが簡巻形膜モジュールの供給１
Ｍ路内のΦ一連続シー１・・スペーサ材料と、て作用す
るように流れ方向に対して平行に走る細長フィラメント
とスペーサを形成することである。−般に、低圧力降下
用スペーサ材料は種々の設計および形状にすることがで
き、通常繊維材料の単層又は２Ｎｍを重複させることに
よって形成された一般に均一なオープン・スペースから
成る。それらのフィラメントは全太さがｌＯ〜１００
ｍ１ｌａ（０，２５１１−Ｚ５４■）の範囲、例えばα
３８〜ＬＯ２ｍ（１５〜ｌｌ０ｍ１ｌｓ）の太さの範囲
である。
はグラスチック材料、典型的Ｋ（づ、ポリエチレン−ま
ｆｔ、けポリプロピレンの一体連続シートとじて細長フ
イラメン）・から成り、該細長フ・イラメントは９才し
くは一定の間隔をもつ′ｆｔ−，著（〜ぐ小さい直径の
フィラメント（典型的に（づ２５％〜″）０％小さい）
ｉ／Ｃよって一緒に結合さ第１、る、そしてその小面ｔ
’＋のブリッジ・フィラメントは一般に矩形のスベ・−
スを形成するように配列さ１１−１その知い方のフィラ
メント（−１供給流バルク流路全若干鈍角で−Ａｌ・・
才知小面に横断し、ている１、ブリッジ仰フィラメント
の機能は単に、スペーサが簡巻形膜モジュールの供給１
Ｍ路内のΦ一連続シー１・・スペーサ材料と、て作用す
るように流れ方向に対して平行に走る細長フィラメント
とスペーサを形成することである。−般に、低圧力降下
用スペーサ材料は種々の設計および形状にすることがで
き、通常繊維材料の単層又は２Ｎｍを重複させることに
よって形成された一般に均一なオープン・スペースから
成る。それらのフィラメントは全太さがｌＯ〜１００
ｍ１ｌａ（０，２５１１−Ｚ５４■）の範囲、例えばα
３８〜ＬＯ２ｍ（１５〜ｌｌ０ｍ１ｌｓ）の太さの範囲
である。
フィラメントは、渦巻形膜モジュールのフィード入口と
濃縮流出口間に低圧力降下を生じさせるように設計する
必要がある、そしてスペーサ・チャンネルへの供給流に
対して一般に平行に、すなわち中心チューブの軸に沿っ
て配列される。一般に、かかるスペーサ材料は、いずれ
の材料からも作れるけれども一体または押出しポリマー
材料、例えばナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリカーボネート、炭化水素または他の一般に不活性
のポリマー材料で作られる。
濃縮流出口間に低圧力降下を生じさせるように設計する
必要がある、そしてスペーサ・チャンネルへの供給流に
対して一般に平行に、すなわち中心チューブの軸に沿っ
て配列される。一般に、かかるスペーサ材料は、いずれ
の材料からも作れるけれども一体または押出しポリマー
材料、例えばナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリカーボネート、炭化水素または他の一般に不活性
のポリマー材料で作られる。
優れた低圧カスペーサ・シート材料を用いる渦巻形膜モ
ジュールはハウジング内に挿入して渦巻形膜装置を形成
するように設計される、そしてそのハウジングは供給流
が渦巻形膜モジュールの一端で導入されて中心チニーブ
の軸に対して平行に流れるように供給流導入用入口を含
むと共に、ハウジングから濃縮流を除去するため九ノ・
ウジングの他端に出口を含む、一方膜リーフの膜シート
材料を通る透過流は一般に渦巻状に中心チューブの方向
に半径方向へそして中心チューブの通路から流れて、ハ
ウジング内の中心チューブの１つまたは両方の出口から
除去される。
ジュールはハウジング内に挿入して渦巻形膜装置を形成
するように設計される、そしてそのハウジングは供給流
が渦巻形膜モジュールの一端で導入されて中心チニーブ
の軸に対して平行に流れるように供給流導入用入口を含
むと共に、ハウジングから濃縮流を除去するため九ノ・
ウジングの他端に出口を含む、一方膜リーフの膜シート
材料を通る透過流は一般に渦巻状に中心チューブの方向
に半径方向へそして中心チューブの通路から流れて、ハ
ウジング内の中心チューブの１つまたは両方の出口から
除去される。
優れた渦巻形膜装置は、低圧力降下スペーサ設計の目的
が供給流に対する許容最大圧力内で従来のものよシ多く
の数の渦巻形膜モジュールを直列に使用させるので、直
列に用いる場合に特に有用である。低圧カスペーサ材料
の使用は、質量移動速度を少し低下させるためによシ大
きな膜表面積を要するが、直列のモジュールを多くし並
列のモジュールを少なく用いることによって交差流膜プ
ロセスにおける循環体積が減少し、従って著しく経済的
な利点を与える。本発明の優れた渦巻形膜装置は種々の
限外Ｐｉおよび逆浸透プロセス用の各種システムで改良
され、かつ羞列及び直列の両方で使用することができる
。
が供給流に対する許容最大圧力内で従来のものよシ多く
の数の渦巻形膜モジュールを直列に使用させるので、直
列に用いる場合に特に有用である。低圧カスペーサ材料
の使用は、質量移動速度を少し低下させるためによシ大
きな膜表面積を要するが、直列のモジュールを多くし並
列のモジュールを少なく用いることによって交差流膜プ
ロセスにおける循環体積が減少し、従って著しく経済的
な利点を与える。本発明の優れた渦巻形膜装置は種々の
限外Ｐｉおよび逆浸透プロセス用の各種システムで改良
され、かつ羞列及び直列の両方で使用することができる
。
以下実施例において、本発明ＩＩ′１２．５の望ましい
実施態様に関して説明のためのみに記載されるが、本発
明の範囲および意図の範囲内で種々の変化、改良、付加
および改善がありうることが認識される。
実施態様に関して説明のためのみに記載されるが、本発
明の範囲および意図の範囲内で種々の変化、改良、付加
および改善がありうることが認識される。
第１図は従来の渦巻形膜モジュール１０の部分断面斜視
図であって、該モジュールは内部に透過流を集めるため
の通路１１１を有する中心チューブ１２を含む、そして
中心チューブ１２はモジュールから透過流を回収するた
めの出口を有する。モジュール１０は透過物スペーサ材
料１ｇ（例えば、トリコット）の介在シートを間に有す
る２枚の膜シート１６と２１１から成る論巻形膜リーフ
から成る、該膜リーフは中に介在スペーサ１８をはさん
だ膜１６と２１＋から成り周囲の縁部を接着剤ゾーン２
２でシールされている、そして膜リーフ１６と２４は膜
モジュール１０の一端で軸方向に供給流を導入する供給
路を形成し他端から濃縮流を除去する従来技術のネット
材料によって分離されている。ネット材料２０は単フィ
ラメントが交差してネット状ダイヤモンド模様を形成し
ている伝統的メツシュまたはネット状の材料で示されて
いる、そして図示のように大量の供給流がネット材料２
０のフィラメントに関して約Ｌ１５°の角度で流される
。
図であって、該モジュールは内部に透過流を集めるため
の通路１１１を有する中心チューブ１２を含む、そして
中心チューブ１２はモジュールから透過流を回収するた
めの出口を有する。モジュール１０は透過物スペーサ材
料１ｇ（例えば、トリコット）の介在シートを間に有す
る２枚の膜シート１６と２１１から成る論巻形膜リーフ
から成る、該膜リーフは中に介在スペーサ１８をはさん
だ膜１６と２１＋から成り周囲の縁部を接着剤ゾーン２
２でシールされている、そして膜リーフ１６と２４は膜
モジュール１０の一端で軸方向に供給流を導入する供給
路を形成し他端から濃縮流を除去する従来技術のネット
材料によって分離されている。ネット材料２０は単フィ
ラメントが交差してネット状ダイヤモンド模様を形成し
ている伝統的メツシュまたはネット状の材料で示されて
いる、そして図示のように大量の供給流がネット材料２
０のフィラメントに関して約Ｌ１５°の角度で流される
。
かかる従来技術の配列は大量の流れと乱流を提供するが
、膜モジュールに大きな圧力低下ももたらす。膜モジュ
ール１０はハウジング２６に包まれている。該モジュー
ルは供給流を透過流と濃縮流に分離するために単一、直
列または並列で使用される。
、膜モジュールに大きな圧力低下ももたらす。膜モジュ
ール１０はハウジング２６に包まれている。該モジュー
ルは供給流を透過流と濃縮流に分離するために単一、直
列または並列で使用される。
第２図は第１図に類似するが、第１図に示した通常の交
差、アングル型ダイヤモンド模様のフィラメント・ネッ
ト材料の代９に、膜リーフ２４の間のスペーサ材料２０
として低圧オープン・スペーサ材料５０が使用されてい
る。低圧スペーサ材料３０は第５図に５ら（（詳し２〈
示されており、導入される併給流の方向は矢印でスペー
サ材料の左側に示さハ、ている１、低圧スペーサ材料３
０は約０．２５〜Ｐ−５’１１ｍ（１０〜・−１（ｌｏ
ｍｌｌｓ）の直径をもった細長ノイラメン］・５２を有
して、一般に併給流の導入線合流、ノＬ方向に平行に配
置される、すなわち縦方向中心チューブと軸方向に整列
し２ている。かかる平行なうイン・フィラメントの唯一
の機能は膜リーフの隣接層を分離することＶｌ−よって
Ａ゛−ブン・７０− ・チャンネル（開ｎ流路）を維持
″することである１、そ力、らの細長膜フィラメントＩ
・ま所やの長さおよび特定の設計にすることがてきる。
差、アングル型ダイヤモンド模様のフィラメント・ネッ
ト材料の代９に、膜リーフ２４の間のスペーサ材料２０
として低圧オープン・スペーサ材料５０が使用されてい
る。低圧スペーサ材料３０は第５図に５ら（（詳し２〈
示されており、導入される併給流の方向は矢印でスペー
サ材料の左側に示さハ、ている１、低圧スペーサ材料３
０は約０．２５〜Ｐ−５’１１ｍ（１０〜・−１（ｌｏ
ｍｌｌｓ）の直径をもった細長ノイラメン］・５２を有
して、一般に併給流の導入線合流、ノＬ方向に平行に配
置される、すなわち縦方向中心チューブと軸方向に整列
し２ている。かかる平行なうイン・フィラメントの唯一
の機能は膜リーフの隣接層を分離することＶｌ−よって
Ａ゛−ブン・７０− ・チャンネル（開ｎ流路）を維持
″することである１、そ力、らの細長膜フィラメントＩ
・ま所やの長さおよび特定の設計にすることがてきる。
図示のように、＃Ｉ最の平行フィラメント３２＃′ｉよ
り小径、すなわヤ〕約Ｑ、 ｌ ２７ ＝ １２７ ｍ
（５−５０ｎ１ｌｓ）の直径金もった短いブリッジ・
フイラメン） ５１＋によって一緒に結合され、一般に
約０、１５９− Ｌ ２７ｃｍ（’１ｉｅ−′Ａｉｎ）
の定間隔で離れ″Ｃ均一な形の矩形スペーサ材料を提供
し、ている。
り小径、すなわヤ〕約Ｑ、 ｌ ２７ ＝ １２７ ｍ
（５−５０ｎ１ｌｓ）の直径金もった短いブリッジ・
フイラメン） ５１＋によって一緒に結合され、一般に
約０、１５９− Ｌ ２７ｃｍ（’１ｉｅ−′Ａｉｎ）
の定間隔で離れ″Ｃ均一な形の矩形スペーサ材料を提供
し、ている。
ブリッジ・フィラメント５１１の機能は、スペーサ材料
５０が供給チーヤンネル内で単一・の連続シード・スペ
ーサ材料とじに作用するようにハｔ１に六→■１長フィ
ラメント３２にソリッドの結合ブリッジ７提４１ｔする
ことである。必須ではないが、一般に１を力但、１′：
を少なくすＺ）ために細長フィラメントより手直イＹ・
のブリッジ・フィラメント全治することが１ｐ−攻Ｉ、
いが、該フィラメントは同一の直径止たｉ＝、：ｉ長さ
７例えば０，２５繕〜Ｌ２７’ｓ＋（ｉ０〜５０ ｍｊ
ｌ、＋弔）げ゛することができるし、或いはａ ２５１
４ Ｄ Ｉ！： 、、２７簡の差を有しうＺ）。
５０が供給チーヤンネル内で単一・の連続シード・スペ
ーサ材料とじに作用するようにハｔ１に六→■１長フィ
ラメント３２にソリッドの結合ブリッジ７提４１ｔする
ことである。必須ではないが、一般に１を力但、１′：
を少なくすＺ）ために細長フィラメントより手直イＹ・
のブリッジ・フィラメント全治することが１ｐ−攻Ｉ、
いが、該フィラメントは同一の直径止たｉ＝、：ｉ長さ
７例えば０，２５繕〜Ｌ２７’ｓ＋（ｉ０〜５０ ｍｊ
ｌ、＋弔）げ゛することができるし、或いはａ ２５１
４ Ｄ Ｉ！： 、、２７簡の差を有しうＺ）。
不発り１１の実施において、Ｗ壕）−いスベーザ制−％
）の１つは米国ミネソタ州ミネアポリスにあるＣｏｎｗ
ｅｄ Ｐｌａ／１ｔｉｏｓ社製の商品名ｒＣＯｎＷｌ’
ｌｄ ｍａｉｅｒｌａｌ＃Ｔ３３５０Ｊ （こ九はポ
リプログレンから成り、樹脂は約１６１℃で融解する）
である。一般（に、１０、１６０ｍ （＋４ ｉｎ）
ｉｌｉ （、％の従来の渦巻膜モジュールで１１５．６
１ （５０ガロン）７分の供給流の場合、従来のダイヤ
壬ンド・ネット・スベーザ材イパ」を用いたときの圧力
低下（・ま０．７−・−２，１ｈ、／ｒｙｄ （１０〜
５０ ｐｓｉ ）の範囲であるが、本発明のスペーサＨ
料１例えばｌ−Ｃ０ｒｌｌｙｅａ ｍａ ｔｅｒ ｉａ
ｌ Ｔ ５う５０」全使用すると、同一・のモジュー
ルおよび流量で５０％膣下の圧力降Ｆ、例えばα３５〜
Ｌ ０５ ｈ／ ａ！（５〜１５ ｐａｉ ）となる。
）の１つは米国ミネソタ州ミネアポリスにあるＣｏｎｗ
ｅｄ Ｐｌａ／１ｔｉｏｓ社製の商品名ｒＣＯｎＷｌ’
ｌｄ ｍａｉｅｒｌａｌ＃Ｔ３３５０Ｊ （こ九はポ
リプログレンから成り、樹脂は約１６１℃で融解する）
である。一般（に、１０、１６０ｍ （＋４ ｉｎ）
ｉｌｉ （、％の従来の渦巻膜モジュールで１１５．６
１ （５０ガロン）７分の供給流の場合、従来のダイヤ
壬ンド・ネット・スベーザ材イパ」を用いたときの圧力
低下（・ま０．７−・−２，１ｈ、／ｒｙｄ （１０〜
５０ ｐｓｉ ）の範囲であるが、本発明のスペーサＨ
料１例えばｌ−Ｃ０ｒｌｌｙｅａ ｍａ ｔｅｒ ｉａ
ｌ Ｔ ５う５０」全使用すると、同一・のモジュー
ルおよび流量で５０％膣下の圧力降Ｆ、例えばα３５〜
Ｌ ０５ ｈ／ ａ！（５〜１５ ｐａｉ ）となる。
第１図は従来の渦巻形膜モジュールの部分斜視図であっ
て、モジコ、−ルにおける従来のスペーサ’ｊＡＮｋ示
す、第２図は本発明の低圧力降下スペーサ材料を使用し
た渦巻形膜モジュールの部分斜視図、そして第′５図は
本発明の低圧力降下スペーサ材料の平面ｔｒであＺｌ Ａ−またメ呻木５．−べ。 ＦＩｏ、１ １２−一中心ヂ↓−ブ、ｌ）喜−一通路、１６，２１１
−一膜、１８−一スベーヤ、２０−−ネット、２２−一
接着剤ゾーン、２Ｇ−−ハウシング％３０−一オーブン
・スベー・す、５２−一細長フィラメント、５１１−−
ブリッジ・フイラメン！・。
て、モジコ、−ルにおける従来のスペーサ’ｊＡＮｋ示
す、第２図は本発明の低圧力降下スペーサ材料を使用し
た渦巻形膜モジュールの部分斜視図、そして第′５図は
本発明の低圧力降下スペーサ材料の平面ｔｒであＺｌ Ａ−またメ呻木５．−べ。 ＦＩｏ、１ １２−一中心ヂ↓−ブ、ｌ）喜−一通路、１６，２１１
−一膜、１８−一スベーヤ、２０−−ネット、２２−一
接着剤ゾーン、２Ｇ−−ハウシング％３０−一オーブン
・スベー・す、５２−一細長フィラメント、５１１−−
ブリッジ・フイラメン！・。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、供給流を透過流と濃縮流に分離する渦巻形膜モジュ
ールにおいて、 （ａ）該モジュール用ハウジング； （ｂ）中に通路を有し前記ハウジングに配置された中心
チューブ； （ｃ）第１と第２の膜シート材料から成り該膜シート材
料の間の透過流収集シート材料をはさみ、該膜シート材
料がそれらの周辺の縁をシールされて中心チューブの回
りに渦巻形膜リーフを形成した膜リーフ； （ｄ）供給流用の渦巻流路を形成するために渦巻状に巻
かれて前記膜リーフの隣接膜シート材料の間に配置され
たオープン・メッシュ・スペーサ材料であつて、 （１）前記モジュールを通る供給流の低圧力降下を含む
圧力降下を最小にする手段、流路における供給流の流れ
に平行に配置され供給流の流れに対して一定の角度で配
置されたブリッジ・フィラメントによつて結合された細
長フィラメントから成り前記流路を形成するオープン・
メッシュ型スペーサ・シート材料から成ることを特徴と
するオープン・メッシュ・スペーサ材料； （ｅ）ハウジングの一端にあつて分離せんとする供給流
を導入する入口； （ｆ）ハウジングの他端にあつてハウジングから濃縮流
を回収する出口；および （ｇ）中心チューブにあつて透過流を回収する透過流の
出口、 から成り、供給流が流路における一端から他端へと軸方
向に流れ、透過流が膜リーフ内の中心チューブ方向へ半
径方向内側え流れることを特徴とする渦巻形膜モジュー
ル。 ２、モジュールの圧力降下が、従来技術のダイヤモンド
・ネット・スペーサ材料から成る同一のモジュールおよ
び流量で比較して約５０％以下である請求項１記載のモ
ジュール。 ３、スペーサ材料の細長フィラメントがスペーサ材料の
ブリッジ・フィラメントの長さより約２倍以上である請
求項１記載のモジュール。 ４、スペーサ材料における細長フィラメントの直径がブ
リッジ・フィラメントの直径より大である請求項１記載
のモジュール。 ５、ブリッジ・フィラメントの長さが細長フィラメント
より短くかつ均一に配置される請求項１記載のモジュー
ル。 ６、ブリッジ・フィラメントが一般に供給流の流れに対
して垂直に配置される請求項１記載のモジュール。 ７、細長フィラメント・スペーサ材料が、矩形の均一な
オープン・スペースと、細長フィラメントおよびブリッ
ジ・フィラメントの直径が約０．２５４〜２．５４ｍｍ
（１０〜１００ｍｉｌｓ）の範囲の直径を有することを
特徴とする請求項１記載のモジュール。 ８、請求項１の複数の渦巻形膜装置から成り、該渦巻形
膜装置が、第１および後続のモジュールの濃縮流または
透過流が次のモジュールの供給流となるように直列に結
合されることを特徴とする渦巻形膜システム。 ９、供給流を透過流と濃縮流に分離する渦巻形膜モジュ
ールおいて、 （ａ）該モジュール用ハウジング； （ｂ）中に通路を有し前記ハウジングに配置された中心
チューブ； （ｃ）第１と第２の膜シート材料から成り該膜シート材
料の間に透過物収集シート材料をはさみ、該膜シート材
料がそれらの周辺の縁をシールされて中心チューブの回
りに渦巻形膜リーフを形成した膜リーフ； （ｄ）供給流用の渦巻流路を形成するために渦巻状に巻
かれて前記膜リーフの隣接膜シート材料の間に配置され
たオープン・メッシュ・スペーサ材料であつて、前記モ
ジュールを通る供給流の低圧力降下を含む圧力降下を最
小にする手段と、前記流路における一端から他端への供
給流の流れに対して平行に配置された複数の平行な細長
フィラメントから成り、該細長フィラメントが複数のよ
り短くかつ小直径で所定の間隔を有するブリッジ・フィ
ラメントによつて結合されて均一な矩形オープン・メッ
シュ・スペーサ材料を形成し、該ブリッジ・フィラメン
トが供給流の流れに対して垂直に配置されて、低圧力降
下を有する膜モジュールを提供することを特徴とするオ
ープン・メッシュ・スペーサ材料； （ｅ）ハウジングの一端にあつて分離される供給流を導
入する入口； （ｆ）ハウジングの他端にあつてハウジングから濃縮流
を回収する出口；および （ｇ）中心チューブにあつて透過流を回収する透過流出
口、 から成り、供給流が流路における一端から他端へと軸方
向に流れ、透過流が膜リーフ内の中心チューブ方向へ半
径方向内側え流れることを特徴とする渦巻形膜モジュー
ル。 １０、請求項９の複数の渦巻形膜装置から成り、該渦巻
形膜装置が第１および後続のモジュールの濃縮流または
透過流が次のモジュールの供給流となるように直列に結
合されることを特徴とする渦巻形膜システム。 １１、流路を形成するためにメッシュ状スペーサ材料に
よつて分離された渦巻形膜リーフから成る渦巻形限界濾
過膜モジュールで供給流を濃縮流と透過流とに分離する
方法において、（ａ）該渦巻形膜モジュールの流路の一
端から他端へと軸方向に供給流を流がし； （ｂ）流路の他端から濃縮流を回収し； （ｃ）膜リーフ内のモジュールの中心半径方向へ流れる
透過流をモジュールから回収する工程から成り、 （ｉ）前記流路を形成するスペーサ材料として、ブリッ
ジ・フィラメントと結合され該ブリッジ・フィラメント
より長く前記流路における供給流の流れに対して平行に
配置された細長フィラメントから成るオープン・メッシ
ュ状スペーサ材料を配置し、 （ｉｉ）供給流を細長フィラメントに対して平行に一端
から他端へと流動させて膜モジュールに低圧力降下を提
供することによつて、該膜モジュールを介した圧力降下
を最小にさせることから成る ことを特徴とする供給流の濃縮流と透過流への分離方法
。 １２、（ａ）複数の膜モジュールを直列に配置し； （ｂ）第１のモジュールおよび後続のモジュールの濃縮
流または透過流を次のモジュールの供給流として導入す
ることを含み、 それによつて許容される圧力降下を越える前により多数
のモジュールを直列に使用する請求項１１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US308147 | 1989-02-08 | ||
| US07/308,147 US4861487A (en) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | Spiral wound membrane modules and systems with improved feed spacer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02273520A true JPH02273520A (ja) | 1990-11-08 |
Family
ID=23192756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024595A Pending JPH02273520A (ja) | 1989-02-08 | 1990-02-05 | 渦巻形膜モジュールおよびシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4861487A (ja) |
| EP (1) | EP0382488A3 (ja) |
| JP (1) | JPH02273520A (ja) |
| CA (1) | CA2009362A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005305422A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-11-04 | Nitto Denko Corp | スパイラル型分離膜エレメント |
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1989
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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