BE1028316B1 - Adjustable hollow fiber ultrafiltration system - Google Patents
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Abstract
Einstellbares Hohlfaser-Ultrafiltrationssystem umfassend eine Infusionspumpe (2), Hohlfasermembransäule (8) und Steuerung (20). Die Hohlfasermembransäule (8) ist mit drei Anschlüssen versehen: einem Flüssigkeitseinlassanschluss, Permeatanschluss und Retentatanschluss. Der Flüssigkeitseinlassanschluss der Hohlfasermembransäule (8) ist durch eine Rohrleitung mit einem Flüssigkeitsauslass der Infusionspumpe (2) verbunden und ein erster Druckregler (6) ist in der Mitte der Rohrleitung; ein Permeatanschluss der Hohlfasermembransäule (8) ist durch eine Rohrleitung nacheinander mit einem dritten Druckregler (15), einem zweiten Durchflussregler (16) und einer Detektionsvorrichtung (17) und dann mit einem Sammelbehälter (19) verbunden; ein Retentatanschluss der Hohlfasermembransäule (8) ist über eine Rohrleitung nacheinander mit einem zweiten Druckregler (11), einem ersten Durchflussregler (12) und einem automatischen Druckregulierventil (14) und schließlich einem Zirkulationsbehälter (1) verbunden; und die Infusionspumpe (2), der erste Druckregler (6), der zweite Druckregler (11), der dritte Druckregler (15), der erste Durchflussregler (12), der zweite Durchflussregler (16) und das automatische Druckregulierventil (14) sind jeweils mit der Steuerung (20) verbunden.Adjustable hollow fiber ultrafiltration system comprising an infusion pump (2), hollow fiber membrane column (8) and controller (20). The hollow fiber membrane column (8) is provided with three ports: a liquid inlet port, a permeate port and a retentate port. The liquid inlet port of the hollow fiber membrane column (8) is connected to a liquid outlet of the infusion pump (2) through a pipe, and a first pressure regulator (6) is in the middle of the pipe; a permeate port of the hollow fiber membrane column (8) is sequentially connected to a third pressure controller (15), a second flow controller (16) and a detection device (17) and then to a collection tank (19) through a pipeline; a retentate port of the hollow fiber membrane column (8) is sequentially connected to a second pressure regulator (11), a first flow regulator (12) and an automatic pressure regulating valve (14) and finally a circulation tank (1) via a pipeline; and the infusion pump (2), the first pressure regulator (6), the second pressure regulator (11), the third pressure regulator (15), the first flow regulator (12), the second flow regulator (16) and the automatic pressure regulating valve (14) are respectively connected to the controller (20).
Description
Einstellbares Hohlfaser-UltrafiltrationssystemAdjustable hollow fiber ultrafiltration system
TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein einstellbares Hohlfaser- Ultrafiltrationssystem und gehört zum Gebiet der Filtrationssysteme.TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to an adjustable hollow fiber ultrafiltration system and belongs to the field of filtration systems.
HINTERGRUND Die Hohlfaser-Ultrafiltration ist die ausgereifteste und fortschrittlichste Technologie in der Ultrafiltrationstechnik. Die Wand des Hohlfaserrohrs ist mit Mikroporen bedeckt, und die Porengröße kann das Molekulargewicht von Substanzen abfangen. Es kann Tausende bis Hunderttausende des abgefangenen Molekulargewichts geben. Die Ultrafiltrationstechnologie ist eine fortgeschrittene und neue Technologie, die in den Bereichen der Wasserreinigung, der Trennung und Konzentration von Lösungen, der Extraktion von nützlichen Substanzen aus Abwasser und der Abwasserreinigung und - wiederverwendung weit verbreitet ist. Sie hat die Eigenschaften, einfach in der Anwendung Zu sein, ohne Heizung zu arbeiten, energiesparend zu sein, mit niedrigem Druck zu arbeiten und geringe Fläche zu benötigen. Aktuell verwendete Hohlfaser-Ultrafiltrationssysteme können nur die Hohlfasermembransäule einer Spezifikation verwenden. Wenn die Hohlfasermembransäule durch eine Säule anderer Spezifikation und Größe ersetzt wird, kann die ursprüngliche Systemstruktur nicht mit dieser zusammen verwendet werden, und das ursprüngliche Gerät muss umgebaut oder durch ein neues Gerät ersetzt werden, um verwendet werden zu können, was zu hohen Kosten für den Umbau oder den Austausch führt. Darüber hinaus kann nicht mit konstantem Volumen oder mehrfach Ultrafiltriert werden, sonst ist die Probenrückgewinnungsrate gering und der Ultrafiltrationseffekt ist schlecht.BACKGROUND Hollow fiber ultrafiltration is the most mature and advanced technology in ultrafiltration technology. The wall of the hollow fiber tube is covered with micropores, and the pore size can capture the molecular weight of substances. There can be thousands to hundreds of thousands of molecular weight trapped. Ultrafiltration technology is an advanced and new technology that is widely used in the fields of water purification, solution separation and concentration, extraction of useful substances from waste water, and waste water purification and reuse. It has the characteristics of being easy to use, working without heating, saving energy, working with low pressure and taking up little space. Currently used hollow fiber ultrafiltration systems can only use the hollow fiber membrane column of one specification. When the hollow fiber membrane column is replaced with a column of different specification and size, the original system structure cannot be used together, and the original equipment needs to be rebuilt or replaced with a new one in order to be used, resulting in high cost for the user remodeling or replacement. In addition, it cannot be used with constant volume or multiple times of ultrafiltration, otherwise the sample recovery rate will be low and the ultrafiltration effect will be poor.
ZUSAMMENFASSUNG Um die oben genannten technischen Probleme zu lôsen, stellt die vorliegende Offenbarung ein einstelloares Hohlfaser-Ultrafiltrationssystem mit hoher Probenrückgewinnungsrate und gutem Ultrafiltrationseffekt zur Verfügung, das mit einer Vielzahl von Hohlfasermembransäulen verschiedener Spezifikationen verwendet werden kann.SUMMARY In order to solve the above technical problems, the present disclosure provides a single-stellar hollow fiber ultrafiltration system with high sample recovery rate and good ultrafiltration effect, which can be used with a variety of hollow fiber membrane columns of various specifications.
Um die oben genannte technische Lösung zu verwirklichen, wird die vorliegende Offenbarung durch das folgende technische System realisiert: ein einstellbares Hohlfaser-Ultrafiltrationssystem, das eine Infusionspumpe, eine Hohlfasermembransäule und eine Steuerung umfasst, wobei der Flüssigkeitseinlass der Infusionspumpe mit einem Zirkulationsbehälter verbunden ist; die Hohlfasermembransäule mit drei Anschlüssen versehen ist, nämlich einem Flüssigkeitseinlassanschluss, einem Permeatanschluss und einem Retentatanschluss, der Flüssigkeitseinlassanschluss der Hohlfasermembransäule durch eine Rohrleitung mit einem Flüssigkeitsauslass der Infusionspumpe verbunden ist, und ein erster Druckregler in der Mitte der Rohrleitung vorgesehen ist; der Permeatanschluss der Hohlfasermembransäule nacheinander mit einem dritten Druckregler und einer Detektionsvorrichtung durch eine Rohrleitung und dann mit einem Sammelbehälter verbunden ist; der Retentatanschluss der Hohlfasermembransäule nacheinander mit einem zweiten Druckregler und einem automatischen Druckregulierventil durch eine Rohrleitung verbunden ist und schließlich zu einem Zirkulationsbehälter zurückführt; wobei das System des Weiteren eine Rehydratationspumpe, eine Stützstruktur, ein Flüssigkeitseinlassventil, ein Permeatventil, ein Retentatventil, einen ersten Durchflussregler und einen zweiten Durchflussregler umfasst; der Flüssigkeitseinlass der Rehydratationspumpe mit einem Rehydratationsbehälter verbunden ist und der Flüssigkeitsauslass der Rehydratationsoumpe mit dem Zirkulationsbehälter verbunden ist; die Stützstruktur an dem Träger des Systemrahmens angebracht ist, das Flüssigkeitseinlassventil am Flüssigkeitseinlassanschluss der Hohlfasermembransäule angebracht ist, dos Permeatventil am Permeatanschluss der Hohlfasermembransäule angebracht ist, und das Retentatventil am Retentatanschluss der Hohlfasermembransäule angebracht ist; der erste Durchflussregler hinter dem zweiten Druckregler angebracht ist, und der zweite Durchflussregler hinter dem dritten Druckregler angebracht ist; und wobei der Zirkulationsbehälter, die Infusionspumpe, der erste Druckregler, der zweite Druckregler, der dritte Druckregler, der erste Durchflussregler, der zweite Durchflussregler und das automatische Druckregulierventil jeweils mit der Steuerung verbunden sind.In order to realize the above technical solution, the present disclosure is realized by the following technical system: an adjustable hollow fiber ultrafiltration system comprising an infusion pump, a hollow fiber membrane column and a controller, wherein the liquid inlet of the infusion pump is connected to a circulation tank; the hollow fiber membrane column is provided with three ports, namely a liquid inlet port, a permeate port and a retentate port, the liquid inlet port of the hollow fiber membrane column is connected to a liquid outlet of the infusion pump through a pipe, and a first pressure regulator is provided in the middle of the pipe; the permeate port of the hollow fiber membrane column is sequentially connected to a third pressure regulator and a detection device through a pipeline and then to a collection tank; the retentate port of the hollow fiber membrane column is sequentially connected to a second pressure regulator and an automatic pressure regulating valve through a pipeline and finally returns to a circulation tank; the system further comprising a rehydration pump, a support structure, a liquid inlet valve, a permeate valve, a retentate valve, a first flow controller, and a second flow controller; the liquid inlet of the rehydration pump is connected to a rehydration tank and the liquid outlet of the rehydration pump is connected to the circulation tank; the support structure is attached to the beam of the system frame, the liquid inlet valve is attached to the liquid inlet port of the hollow fiber membrane column, the permeate valve is attached to the permeate port of the hollow fiber membrane column, and the retentate valve is attached to the retentate port of the hollow fiber membrane column; the first flow regulator is mounted downstream of the second pressure regulator and the second flow regulator is mounted downstream of the third pressure regulator; and wherein the circulation tank, the infusion pump, the first pressure regulator, the second pressure regulator, the third pressure regulator, the first flow regulator, the second flow regulator and the automatic pressure regulating valve are connected to the controller, respectively.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Stützstruktur einen Führungsschaft, eine Führungsschafthalterung und eine bewegliche Halterung umfasst. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Führungsschaft am Träger des Systemrahmens befestigt ist, die Führungsschafthalterung mit der beweglichen Halterung verbunden ist und die Führungsschafthalterung über den Führungsschaft mit dem Träger des Systemrahmens verbunden ist. Alternativ kann die Führungsschafthalterung am Träger des Systemrahmens befestigt sein, wobei der Führungsschaft mit der beweglichen Halterung verbunden ist und der Führungsschaft über die Führungsschafthalterung mit dem Träger des Systemrahmens verbunden ist.An advantage of the present invention is that the support structure includes a guide shaft, a guide shaft mount, and a movable mount. Another advantage of the present invention is that the guide shaft is fixed to the support of the system frame, the guide shaft mount is connected to the movable mount, and the guide shaft mount is connected to the support of the system frame via the guide shaft. Alternatively, the guide shaft mount can be attached to the carrier of the system frame, with the guide shaft being connected to the movable mount and the guide shaft being connected to the carrier of the system frame via the guide shaft mount.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Retentatventil, das Permeatventil, der zweite Druckregler, der dritte Druckregler, der erste Durchflussregler, der zweite Durchflussregler, die Detektionsvorrichtung und das automatische Druckregulierventil mit der beweglichen Halterung verbunden sind.Another aspect of the present invention is that the retentate valve, the permeate valve, the second pressure regulator, the third pressure regulator, the first flow regulator, the second flow regulator, the detection device and the automatic pressure regulating valve are connected to the movable support.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Detektionsvorrichtung und die Steuerung jeweils mit einem Computer verbunden sind. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine Hohlfasermembransäule vorhanden.Another aspect of the present invention is that the detection device and the controller are each connected to a computer. According to another aspect of the present invention, there is at least one hollow fiber membrane column.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Infusionspumpe und dem ersten Druckregler ein Sammelventil für die konzentrierte Lösung vorgesehen.According to another aspect of the present invention, a concentrated solution collection valve is provided between the infusion pump and the first pressure regulator.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Integritätstestventil nach dem ersten Durchflussregler vorgesehen. Verglichen mit dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile: (1) Verglichen mit der traditionellen Plattenmembranfiltration, hat die in der vorliegenden Offenbarung vorgesehene Hohlfasermembransäule einen breiteren Auswahlbereich in der Membranfläche. Die Fläche einer einzelnen Membransäule kannAccording to another aspect of the present invention, an integrity test valve is provided after the first flow regulator. Compared with the prior art, the present invention has the following advantages: (1) Compared with the traditional plate membrane filtration, the hollow fiber membrane column provided in the present disclosure has a wider selection range in membrane area. The area of a single membrane column can
12 m? erreichen, und das Vorsehen eines höheren Wasserflusses verbessert die Effizienz erheblich. (2) Das einstellbare Hohlfaserultrafiltrationssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Anzahl und Spezifikation der Hohlfasermembransäulen nach Bedarf ändern, ohne die Vorrichtung zu ersetzen oder zu aktualisieren, und weist eine einfache Bedienung, einen breiten Anwendungsbereich und einen guten Ultrafiltrationseffekt auf. (3) Das einstellbare Hohlfaser-Ultrafiltrationssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung realisiert das Waschen und Filtrieren mit konstantem Volumen mehrfach durch eine Rehydratationspumpe, so dass der Prozess gründlicher durchgeführt wird.12m? achieve, and providing higher water flow greatly improves efficiency. (2) The adjustable hollow fiber ultrafiltration system according to the present disclosure can change the number and specification of hollow fiber membrane columns as needed without replacing or upgrading the device, and has simple operation, wide application range, and good ultrafiltration effect. (3) The adjustable hollow fiber ultrafiltration system according to the present disclosure realizes the constant volume washing and filtration multiple times by a rehydration pump, so that the process is carried out more thoroughly.
(4) Das einstellbare Hohlfaser-Ultrafiltrationssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung führt die Bearbeitung der Prozessmethode und die Parametereinstellung, einschließlich der Steuerung des Durchflusses, des Transmembrandrucks und anderer wichtiger technologischer Parameter durch die eingebaute Software der Steuerung durch, erreicht so eine automatische Steuerung des gesamten Ultrafiltrationsprozesses und verbessert die Ultrafiltrationseffizienz erheblich, wobei die Effizienz im Vergleich zur bestehenden Ultrafiltrationsmethode mehr als verdoppelt wird.(4) The adjustable hollow fiber ultrafiltration system according to the present disclosure carries out the processing of the process method and the parameter setting, including the control of the flow rate, transmembrane pressure and other important technological parameters, through the built-in software of the controller, thus achieving automatic control of the whole ultrafiltration process and greatly improves ultrafiltration efficiency, more than doubling the efficiency compared to the existing ultrafiltration method.
(5) Das einstellbare Hohlfaser-Ultrafiltrationssystem der vorliegenden Offenbarung nimmt ein kompaktes Design an, das das Totvolumen des Systems unter Berücksichtigung einer bequemen Wartung so weit wie möglich reduziert. Das minimale zirkulierende Volumen kann dem Ultrafiltrationsprozess von Proben unterschiedlicher Größenordnung besser gerecht werden.(5) The adjustable hollow fiber ultrafiltration system of the present disclosure adopts a compact design that reduces the dead volume of the system as much as possible in consideration of convenient maintenance. The minimum circulating volume can better meet the ultrafiltration process of samples of different sizes.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Fig. 1 ist ein schematisches Strukturdiagramm der vorliegenden Offenbarung. Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung einer Ausführung der Stützstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic structural diagram of the present disclosure. 2 is a schematic drawing of an embodiment of the support structure according to the present disclosure.
Bezugszeichen in den Figuren: 1 ZirkulationsbehälterReference numbers in the figures: 1 circulation tank
2 Infusionspumpe 3 Rehydratationspumpe 4 Rehydratationsbehälter 5 Sammelentil für die konzentrierte Lösung 5 6 erster Druckregler 7 FlUssigkeitseinlassventil 8 Hohlfasermembransäule 9 Permeatventil Retentatventil 10 11 zweiter Druckregler 12 erster Durchflussregler 13 Integritätstestventil 14 automatisches Druckregulierventil dritter Druckregler 15 16 zweiter Durchflussregler 17 Detektionsvorrichtung 18 Auffangventil 19 Sammelbehälter2 infusion pump 3 rehydration pump 4 rehydration reservoir 5 concentrated solution collection valve 5 6 first pressure regulator 7 liquid inlet valve 8 hollow fiber membrane column 9 permeate valve retentate valve 10 11 second pressure regulator 12 first flow regulator 13 integrity test valve 14 automatic pressure regulating valve third pressure regulator 15 16 second flow regulator 17 detection device 18 collection valve 19 collection vessel
20 Steuerung 21 Computer 22 Stützstruktur 23 Systemrahmen 24 Träger 25 Führungsschaft 26 Führungsschafthalterung 27 bewegliche Halterung.20 controller 21 computer 22 support structure 23 system frame 24 carrier 25 guide shaft 26 guide shaft mount 27 movable mount.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG Das obige Schema wird im Zusammenhang mit spezifischen Beispielen im Folgenden näher erläutert. Ein einstellbares Hohlfaser-Ultrafiltrationssystem umfasst einen Zirkulationsbehälter 1, eine Infusionsoumpe 2, eine Rehydratationspumpe 3, einen Rehydratationsbehälter 4, eine Hohlfasermembransäule 8, ein Flüssigkeitseinlassventil 7, ein Permeatventil 9, ein Retentatventil 10, einen ersten Druckregler 6, einen zweiten Druckregler 11, einen dritten Druckregler 15, ein automatisches Druckregulierventil 14, eine Steuerung 20, einen Computer 21, eine Detektionsvorrichtung 17, einen ersten Durchflussregler 12, einen zweiten Durchflussregler 16, ein Sammelventil für die konzentrierte Lösung 5, ein Integritätstestventil 13, eine Stützstruktur 22, einen Führungsschaft 25, eine FÜhrungsschafthalterung 26 und eine bewegliche Halterung 27. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Zirkulationsbehälter 1 mit dem Flüssigkeitsauslass der Rehydratationspumpe 3 und dem Flüssigkeitseinlass der Infusionspumpe 2 verbunden, und der Flüssigkeitseinlass der Rehydratationspumpe 3 ist mit demDETAILED DESCRIPTION The above scheme is further explained below in the context of specific examples. An adjustable hollow fiber ultrafiltration system comprises a circulation tank 1, an infusion pump 2, a rehydration pump 3, a rehydration tank 4, a hollow fiber membrane column 8, a liquid inlet valve 7, a permeate valve 9, a retentate valve 10, a first pressure regulator 6, a second pressure regulator 11, a third Pressure regulator 15, an automatic pressure regulating valve 14, a controller 20, a computer 21, a detection device 17, a first flow regulator 12, a second flow regulator 16, a concentrated solution collection valve 5, an integrity test valve 13, a support structure 22, a guide shaft 25, a guide shaft bracket 26 and a movable bracket 27. As shown in Fig. 1, the circulation tank 1 is connected to the liquid outlet of the rehydration pump 3 and the liquid inlet of the infusion pump 2, and the liquid inlet of the rehydration pump 3 is connected to the
Rehydratationsbehälter 4 verbunden. Die Hohlfasermembransäule 8 ist mit drei Anschlüssen versehen: dem Flüssigkeitseinlassanschluss, dem Permeatanschluss und dem Retentatanschluss. Das Flüssigkeitseinlassventil 7 ist am Flüssigkeitseinlassanschluss angebracht, das Retentatventil 10 ist am Retentatanschluss angebracht und das Permeatventil 9 ist am Permeatanschluss angebracht. Die Vielfalt der Hohlfasermembransäulen 8 wird durch die Erhöhung der Anzahl der Flüssigkeitseinlassventile 7, der Flüssigkeitsauslassventile 9 und der Retentatventile 10 gewährleistet. Der Flüssigkeitseinlassanschluss der Hohlfasermembransäule 8 ist durch eine Rohrleitung mit dem Flüssigkeitsauslassanschluss der Infusionspumpe 2 verbunden, undin der Mitte ist ein erster Druckregler 6 vorgesehen. Zwischen dem ersten Druckregler 6 und der Infusionspumpe 2 ist ein Sammelventil 5 für die konzentrierte Lösung vorgesehen. Die konzentrierte Lösung im Zirkulationsbehälter 1 wird durch die Infusionspumpe 2 und das Konzentrat-Sammelventil 5 gesammelt, nachdem die mehrfache Retentat-Ultrafiltration abgeschlossen ist. Der Permeatanschluss der Hohlfasermembransäule 8 ist Über eine Rohrleitung nacheinander mit dem dritten Druckregler 15, dem zweiten Durchflussregler 16 und der Detektionsvorrichtung 17 verbunden und wird dann mit dem Sammelbehälter 19 verbunden. Der Retentatanschluss der Hohlfasermembransäule 8 ist Über eine Rohrleitung nacheinander mit dem zweiten Druckregler 11, dem ersten Durchflussregler 12 und dem automatischen Druckregulierventil 14 verbunden und mündet schließlich zurück im ZirkulationsbehälterRehydration tank 4 connected. The hollow fiber membrane column 8 is provided with three ports: the liquid inlet port, the permeate port and the retentate port. Liquid inlet valve 7 is attached to the liquid inlet port, retentate valve 10 is attached to the retentate port, and permeate valve 9 is attached to the permeate port. The variety of hollow-fiber membrane columns 8 is ensured by increasing the number of liquid inlet valves 7 , liquid outlet valves 9 and retentate valves 10 . The liquid inlet port of the hollow fiber membrane column 8 is connected to the liquid outlet port of the infusion pump 2 by piping, and a first pressure regulator 6 is provided in the middle. Between the first pressure regulator 6 and the infusion pump 2, a concentrated solution collection valve 5 is provided. The concentrated solution in the circulation tank 1 is collected by the infusion pump 2 and the concentrate collection valve 5 after the multiple retentate ultrafiltration is completed. The permeate port of the hollow fiber membrane column 8 is connected to the third pressure controller 15 , the second flow controller 16 and the detection device 17 in sequence via a pipeline and is then connected to the collection tank 19 . The retentate connection of the hollow-fiber membrane column 8 is successively connected via a pipeline to the second pressure regulator 11, the first flow regulator 12 and the automatic pressure-regulating valve 14 and finally flows back into the circulation tank
1. Zwischen dem ersten Durchflussregler 12 und dem automatischen Druckregulierventil 14 ist ein Integritätstestventil 13 vorgesehen. Wenn eine der mehreren angeschlossenen Hohlfasermembransäulen 8 beschädigt ist, kann dies durch das Integritätstestventil 13 erkannt werden. Der Zirkulationsbehälter 1, die Infusionspumpe 2, der erste Druckregler 6, der zweite Druckregler 11, der dritte Druckregler 15, das automatische Druckregulierventil 14, der erste Durchflussregler 12 und der zweite Durchflussregler 16 sind jeweils mit der Steuerung 20 verbunden. Die Detektionsvorrichtung 17 und die Steuerung 20 sind jeweils mit dem Computer 21 verbunden. Der gesamte Ultrafiltrationsprozess kann durch den Computer 21 in Echtzeit überwacht werden. Der erste Durchflussregler 12 am Retentatanschluss und der zweite Durchflussregler 16 am Permeatanschluss können eine genaue Durchflussregelung erzielen und eine Prozesssteverung mit konstantem Durchfluss erreichen. Entsprechend den Druckwerten des ersten Druckreglers 6 am Flüssigkeitseinlassanschluss, des zweiten Druckreglers 11 am Retentatanschluss und des dritten Druckreglers 15 am Permeatanschluss wird der Transmembrandruckwert berechnet, und die Öffnung des automatischen Druckregulierventils 14 wird so eingestellt, dass ein konstanter Transmembrandruck realisiert wird.1. An integrity test valve 13 is provided between the first flow controller 12 and the automatic pressure regulating valve 14 . If one of the several connected hollow fiber membrane columns 8 is damaged, this can be detected by the integrity test valve 13. The circulation tank 1, the infusion pump 2, the first pressure regulator 6, the second pressure regulator 11, the third pressure regulator 15, the automatic pressure regulating valve 14, the first flow regulator 12 and the second flow regulator 16 are connected to the controller 20, respectively. The detection device 17 and the controller 20 are each connected to the computer 21 . The entire ultrafiltration process can be monitored by the computer 21 in real time. The first flow controller 12 on the retentate port and the second flow controller 16 on the permeate port can achieve accurate flow control and achieve constant flow process control. According to the pressure values of the first pressure regulator 6 at the liquid inlet port, the second pressure regulator 11 at the retentate port and the third pressure regulator 15 at the permeate port, the transmembrane pressure value is calculated, and the opening of the automatic pressure regulating valve 14 is adjusted so that a constant transmembrane pressure is realized.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Stützstruktur 22 am Träger 24 des Systemrahmens 23 angebracht.As shown in FIG. 2 , the support structure 22 is attached to the carrier 24 of the system frame 23 .
Die Stützstruktur 22 beinhaltet einen Führungsschaft 25, eine Führungsschafthalterung 26 und eine bewegliche Halterung 27. Es bestehen zwei Verbindungsmethoden wie folgt: Bei der ersten Methode ist der Führungsschaft 25 am Träger 24 des Systemrahmens 23 befestigt, die Führungsschafthalterung 26 ist mit der beweglichen Halterung 27 verbunden, und die Führungsschafthalterung 26 ist über den Führungsschaft mit dem Träger 24 des Systemrahmens 23 verbunden; bei der zweiten Methode ist die Führungsschafthalterung 26 am Träger 24 des Systemrahmens 23 befestigt, der Führungsschaft 25 ist mit der beweglichen Halterung 27 verbunden und der Führungsschaft 25 ist über die Führungsschafthalterung 26 mit dem Träger 24 des Systemrahmens 23 verbunden.The support structure 22 includes a guide shaft 25, a guide shaft mount 26 and a movable mount 27. There are two connection methods as follows: In the first method, the guide shaft 25 is fixed to the beam 24 of the system frame 23, the guide shaft mount 26 is connected to the movable mount 27 , and the guide shaft holder 26 is connected to the bracket 24 of the system frame 23 via the guide shaft; in the second method, the guide shaft mount 26 is fixed to the bracket 24 of the system frame 23, the guide shaft 25 is connected to the movable bracket 27, and the guide shaft 25 is connected to the bracket 24 of the system frame 23 via the guide shaft mount 26.
In der konkreten Anwendung sind das Permeatventil 9, das Retentatventil 10, der zweite Druckregler 11, der dritte Druckregler 15, der erste Durchflussregler 12, der zweite Durchflussregler 16, die Detektionsvorrichtung 17 und das automatische Druckregulierventil 14 mit der beweglichen Halterung 27 durch Verbindungselemente verbunden.In the specific application, the permeate valve 9, the retentate valve 10, the second pressure regulator 11, the third pressure regulator 15, the first flow regulator 12, the second flow regulator 16, the detection device 17 and the automatic pressure regulating valve 14 are connected to the movable support 27 by connecting elements.
Wenn die Hohlfasermembransäulen verschiedener Spezifikationen ausgetauscht werden müssen, kann die Höhe der beweglichen Halterung durch Auf- und Abschieben der beweglichen Halterung eingestellt werden, so dass die Positionen der verschiedenen Komponenten auf der beweglichen Halterung geändert werden können, und die bewegliche Halterung kann mit der ausgetauschten Hohlfasermembransäule verbunden werden, die von den Hohlfasermembransäulen verschiedener Spezifikationen verwendet werden kann.When the hollow fiber membrane columns of different specifications need to be replaced, the height of the movable bracket can be adjusted by sliding the movable bracket up and down, so that the positions of various components on the movable bracket can be changed, and the movable bracket can be used with the replaced hollow fiber membrane column be connected, which can be used by the hollow fiber membrane columns of various specifications.
Das einstellbare Hohlfaser-Ultrafiltrationssystem der vorliegenden Offenbarung führt das Waschen und Filtrieren mit konstantem Volumen mehrfach an Proben unter konstantem Transmembrandruck durch und umfasst die folgenden Schritte. (1) Die zirkulierende Flussrate der Infusionspumpe 2 wird am Computer 21 eingestellt.The tunable hollow fiber ultrafiltration system of the present disclosure performs constant volume washing and filtration multiple times on samples under constant transmembrane pressure and includes the following steps. (1) The circulating flow rate of the infusion pump 2 is set on the computer 21.
Das Flüssigkeitseinlassventil 7, das Retentatventil 10, das Permeatventil 9 und das Sammelventil 18 werden eingeschaltet.The liquid inlet valve 7, the retentate valve 10, the permeate valve 9 and the collection valve 18 are switched on.
Der anfängliche Öffnungsgrad des automatischen Druckregulierventils 14 in der Retentatleitung beträgt 100 %. Das System ist in Betrieb, und die Infusionspumpe 2 füllt die Hohlfasermembransäule 8 entsprechend der festgelegten Zirkulationsdurchflussrate und führt zum Zirkulationsbehälter 1 zurück. (2) Die Flussrate der Infusionspumpe 2 bleibt unverändert.The initial degree of opening of the automatic pressure regulating valve 14 in the retentate line is 100%. The system is in operation, and the infusion pump 2 fills the hollow fiber membrane column 8 according to the set circulation flow rate and returns to the circulation tank 1. (2) The flow rate of infusion pump 2 remains unchanged.
Die Steuerung 20 überträgt die Überwachungsdaten des ersten Druckreglers 6, des zweiten Druckreglers 11 und des dritten Druckreglers 15 in Echtzeit an den Computer 21, zeigt sie auf dem Bildschirm an,The controller 20 transmits the monitoring data of the first pressure regulator 6, the second pressure regulator 11 and the third pressure regulator 15 to the computer 21 in real time, displays them on the screen,
berechnet den aktuellen Transmembrandruck in Echtzeit und stellt den Soll- Transmembrandruck entsprechend dem Probenfiltrationsprozess ein.calculates the current transmembrane pressure in real time and sets the target transmembrane pressure according to the sample filtration process.
(3) Nach dem Einstellen des Soll-Transmembrandrucks bleibt die Umwälzflussrate der Infusionsoumpe 2 unverändert. Der Öffnungsgrad des automatischen Druckregulierventils 14 wird automatisch eingestellt. Während der Öffnungsgrad verringert wird, ändern sich die Werte des ersten Druckreglers 6, des zweiten Druckreglers 11 und des dritten Druckreglers 15. Der Transmembrandruck steigt allmählich an, bis der Echtzeit-Transmembrandruck den eingestellten Sollwert erreicht, wobei der Öffnungsgrad des automatischen Druckregulierventils 14 konstant bleibt.(3) After setting the target transmembrane pressure, the circulation flow rate of the infusion pump 2 remains unchanged. The opening degree of the automatic pressure regulating valve 14 is automatically adjusted. As the opening degree is reduced, the values of the first pressure regulator 6, the second pressure regulator 11 and the third pressure regulator 15 change. The transmembrane pressure gradually increases until the real-time transmembrane pressure reaches the set point, with the opening degree of the automatic pressure regulating valve 14 remaining constant .
(4) Die Steuerung 20 meldet den Wert des Wägemoduls des Zirkulationsbehälters 1 in Echtzeit an die Schnittstelle des Computers 21 zurück, das Wasch- und Filtervolumen sowie die Wasch- und Filterzeiten werden am Computer 21 eingestellt, und das System startet automatisch die Rehydratationspumpe 3.(4) The controller 20 feeds back the value of the weighing module of the circulation tank 1 to the computer 21 interface in real time, the washing and filtering volume and washing and filtering times are set on the computer 21, and the system will automatically start the rehydration pump 3.
(5) Die Rehydratationspumpe 3 füllt kontinuierlich den Zirkulationsbehälter 1 mit Pufferlösung auf. Ein Teil der Probenlösung im Zirkulationsbehälter 1 fließt durch Einschalten des Retentatventils 10 der Hohlfasermembransäule 8 zur Rezirkulations- Ultrafiltration in den Zirkulationsbehälter 1 zurück, und der andere Teil der Probenlösung wird durch Einschalten des Permeatventils 9 und des Auffangventils 18 der Hohlfasermembransäule 8 im Sammelbehälter 19 gesammelt. Die Flüssigkeit im gesamten Zirkulationsbehälter 1 behält ein konstantes Gewicht, und das System überwacht den Wasch- und Filterzustand durch die Detektionsvorichtung 17 am Permeatanschluss.(5) The rehydration pump 3 continuously fills up the circulation tank 1 with buffer solution. A part of the sample solution in the circulation tank 1 flows back into the circulation tank 1 by turning on the retentate valve 10 of the hollow fiber membrane column 8 for recirculation ultrafiltration, and the other part of the sample solution is collected in the collection tank 19 by turning on the permeate valve 9 and the collecting valve 18 of the hollow fiber membrane column 8. The liquid in the entire circulation tank 1 keeps a constant weight, and the system monitors the washing and filtering status through the detection device 17 at the permeate connection.
(6) Das Volumen der am Permeatanschluss gesammelten Flüssigkeit nimmt allmählich zu. Wenn das Volumen am Permeatanschluss das eingestellte Wasch- und Filtrierwolumen erreicht, ist das Waschen und Filtreren der gesamten Probe beendet. Zu diesem Zeitpunkt wird die konzentrierte Lösung im Umlaufbehälter 1 durch Einschalten des Sammelentils für die konzentrierte Lösung 5 gesammelt.(6) The volume of liquid collected at the permeate port gradually increases. When the volume at the permeate port reaches the set washing and filtering volume, the washing and filtering of the entire sample is complete. At this time, the concentrated solution is collected in the circulation tank 1 by turning on the concentrated solution collecting valve 5 .
GemäB der vorliegenden Offenbarung werden die Bearbeitung der Prozessmethode und die Einstellung der Parameter, einschließlich der Steuerung des Durchflusses, des Transmembrandrucks und anderer wichtiger technologischer Parameter, durch die eingebaute Software der Steuerung 20 durchgeführt, die automatische Steuerung des gesamten Ultrafiltrationsprozesses wird erreicht, die Ultrafiltrationseffizienz wird stark verbessert, und das System ist für den Einsatz im Pilotmaßstab und im Produktionsmaßstab geeignet.According to the present disclosure, the editing of the process method and the adjustment of the parameters, including the control of the flow rate, transmembrane pressure and other important technological parameters, are carried out by the built-in software of the controller 20, the automatic control of the entire ultrafiltration process is achieved, the ultrafiltration efficiency is increased greatly improved and the system is suitable for pilot and production scale deployment.
Die obigen Ausführungsformen veranschaulichen nur die technische Idee der vorliegenden Offenbarung und schränken den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht ein. Alle Änderungen, die auf der Grundlage des technischen Schemas gemäß der durch die vorliegende Offenbarung vorgeschlagenen technischen Idee vorgenommen werden, fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung.The above embodiments only illustrate the technical idea of the present disclosure and do not limit the scope of the present disclosure. Any changes made based on the technical scheme according to the technical idea proposed by the present disclosure fall within the scope of the present disclosure.
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