CN107073400A - 过滤模块和过滤设备 - Google Patents

Abstract

在根据本发明的实施例的过滤模块中，设置有被保持以沿着一个方向排列的多个中空纤维膜和用于对所述多个中空纤维膜的两端进行固定的一对保持部件：所述保持部件中的、垂直于排列方向并且所述多个中空纤维膜被保持在其中的区域为矩形；所述多个中空纤维膜在所述保持区域的长边方向和短边方向上成行设置；并且所述保持区域中的中空纤维膜的长边方向上的平均间距与在短边方向上的平均间距的比值是1.2‑2.5。

Description

过滤模块和过滤设备

技术领域

本发明涉及一种过滤模块和一种过滤设备。

背景技术

配备有包括成束中空纤维膜的过滤模块的过滤设备已经在废水处理、生产药物的过程等中被用作固液分离处理设备。过滤模块的示例包括：外压式模块，在外压式模块中，中空纤维膜的外周侧上的压力增加，使得待处理液体将渗入到中空纤维膜的内周侧中；浸渍式模块，在浸渍式模块中，通过渗透压或者通过降低内周侧处的压力导致待处理液体渗透到内周侧中；和内压式模块，在内压式模块中，中空纤维膜的内周侧处的压力增加，使得待处理液体将朝向中空纤维膜的外周侧渗透。

在上述过滤模块中，因为待处理液体中所包含的物质由于操作而附着到中空纤维膜的表面，所以外压式过滤模块和浸渍式过滤模块受到污染，并且如果保持被污染，则其过滤能力将变差。为了解决这个问题，已经采用了清洁方法(空气洗涤)，利用该方法，从过滤模块下方供应气泡，使得气泡擦拭中空纤维膜的表面并且使中空纤维膜发生振动，以移除附着的物质(参考日本未审专利申请公开No.2010-42329)。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请公开No.2010-42329

发明内容

解决问题的方案

通常，用于清洁中空纤维膜的表面的气泡被连续供应，以保持中空纤维膜的表面的清洁。因此，如果气泡清洁中空纤维膜的表面的清洁效率变差，则供应用于清洁的气泡所需要的能量可能增加，并且过滤成本可能升高。为了降低过滤成本，已经采取了一种方案，其中多个过滤模块被沿着竖直方向连接。然而，气泡可能由于保持中空纤维膜的保持部件(联结过滤模块的构件)而扩散，在上部中的中空纤维膜的表面可能不与气泡相接触，结果清洁能力可能变差。

出于这些情况已经完成了本发明，并且本发明意在提供具有优良的中空纤维膜表面清洁效率和优良过滤能力的过滤模块和过滤设备。

解决问题的方案

根据给出以解决上述问题的本发明的一个实施例的过滤模块包括多个中空纤维膜和一对保持部件，所述多个中空纤维膜在沿着一个方向排列的同时被保持，所述一对保持部件对中空纤维膜的两端进行固定。在保持部件中，所述中空纤维膜所在的存在区域在与所述中空纤维膜的排列方向相垂直的方向上具有矩形形状。所述中空纤维膜在存在区域的长边方向和短边方向上以矩阵方式布置。在存在区域中，所述中空纤维膜在长边方向上的平均间距与所述中空纤维膜在短边方向上的平均间距的比值是1.2以上且2.5以下。

本发明的有利效果

根据本发明的实施例的过滤模块具有优良的中空纤维膜表面清洁效果和优良的过滤能力。

附图简要说明

图1是根据本发明的一个实施例的过滤模块的示意性立体图。

图2是图1所示过滤模块的保持部件的示意性端视图。

图3是图1所示过滤模块的中空纤维膜的示意性截面图。

图4是图1所示过滤模块的示意性局部截面图。

图5是示出根据本发明的一个实施例的过滤设备结构的示意图。

附图标记列表

1 过滤模块

2 中空纤维膜

2a 支撑层

2b 过滤层

3 上部保持部件

3a 中空外壳

3b 树脂组合物

4 下部保持部件

11 过滤容器

12 气泡供应单元

13 排放管道

14 抽吸泵

A 存在区域

B 气泡

La 长边方向上的平均长度

Lb 短边方向上的平均长度

Lt 平均有效长度

Pa 长边方向上的平均间距

Pb 短边方向上的平均间距

具体实施方式

[本发明实施例的说明]

根据本发明的一个方面的过滤模块包括多个中空纤维膜和一对保持部件，所述多个中空纤维膜在沿着一个方向排列的同时被保持，所述一对保持部件对所述中空纤维膜的两端进行固定。在所述保持部件中，所述中空纤维膜所在的存在区域在与所述中空纤维膜的排列方向相垂直的方向上具有矩形形状。所述中空纤维膜在所述存在区域的长边方向和短边方向上以矩阵方式布置。在所述存在区域中，所述中空纤维膜在长边方向上的平均间距与所述中空纤维膜在短边方向上的平均间距的比值是1.2以上且2.5以下。

因为中空纤维膜在矩形的存在区域中以矩阵方式布置，因此每单位设备面积的中空纤维膜的表面面积较大，换言之，过滤面积较大，所以该过滤模块具有相对较高的过滤能力。而且，在存在区域中，中空纤维膜在长边方向上的平均间距与中空纤维膜在短边方向上的平均间距的比值在上述范围内。因此，气泡能够在短边方向上、即成束中空纤维膜的厚度较小的方向上相对容易进入成束中空纤维膜的内部。结果，根据该过滤模块，气泡能够被供应到成束中空纤维膜的中央部分，中空纤维膜的表面能够通过空气洗涤被极有效率地清洁，并且能够维持过滤能力。

中空纤维膜在沿着短边方向延伸的一行中的数目优选地是8以上且50以下。当中空纤维膜在沿着短边方向延伸的一行中的数目在这个范围内时，气泡能够更加可靠地进入成束中空纤维膜的中央部分，同时维持中空纤维膜的表面面积。

在存在区域中的中空纤维膜的填充面积率优选地是20％以上且60％以下。当存在区域中的中空纤维膜的填充面积率位于该范围内时，能够在维持存在区域的内侧处的清洁效果的同时增加每单位设备面积的过滤流量。

中空纤维膜在短边方向上的平均间距与中空纤维膜的平均外径的比值优选地是1以上且1.5以下。当中空纤维膜在短边方向上的平均间距与平均外径的比值位于该范围内时，中空纤维膜在短边方向上的密度增加，同时维持了气泡能够由此沿着短边方向移动通过的间隙的形成效率。因此，能够过滤面积增加，并且能够增加每单位设备面积的过滤流量。

中空纤维膜的平均外径优选地是1mm以上且6mm以下。当中空纤维膜的平均外径位于该范围内时，能够在确保中空纤维膜的强度的同时，使得易于发生促进气泡进入的中空纤维膜的振动和摇动。

每个中空纤维膜都可以包括支撑层和过滤层，支撑层含有作为主要组分的聚四氟乙烯，过滤层堆叠在支撑层的表面上，并且含有作为主要组分的聚四氟乙烯。因为中空纤维膜具有均含有作为主要组分的聚四氟乙烯的支撑层和过滤层，所以中空纤维膜具有充分的机械强度。

优选地，通过围绕构成支撑层的延展的聚四氟乙烯管来卷绕延展的聚四氟乙烯片，并且执行烧结而形成过滤层。因为中空纤维膜通过围绕构成支撑层的延展的聚四氟乙烯管来卷绕延展的聚四氟乙烯片、然后执行烧结而形成，所以便于调节中空纤维膜中的气孔的形状和尺寸，并且使得支撑层和过滤层中的气孔彼此连接，以改进渗透性。

所述一对保持部件中的至少一个保持部件优选包括中空外壳，中空纤维膜的端部被插入所述中空外壳中，并且树脂组合物优选地填充在中空外壳的内侧壁表面和中空纤维膜的外周表面之间的空间，所述树脂组合物包含作为主要组分的环氧树脂或聚氨酯树脂。当包含作为主要组分的环氧树脂或聚氨酯树脂的树脂组合物以此方式填充在中空外壳的内侧壁表面和中空纤维膜的外周表面之间的空间时，能够密封中空外壳和中空纤维膜之间的间隙，并且能够确保中空纤维膜的外侧和内侧彼此隔离，并且即使当由于与气泡接触而发生较大振动时，中空纤维膜仍然能够被保持并且防止掉落。

根据本发明的实施例的过滤设备包括过滤模块、容纳过滤模块的过滤容器、和向过滤模块的下部供应气泡的气泡供应单元。

该过滤设备配备有具有优良的中空纤维膜表面清洁效率和优良过滤能力的过滤模块，并且能够使用气泡供应单元通过空气洗涤来清洁中空纤维膜；因此，能够增强过滤能力，并且能够增加利用率。

这里，“存在区域”指的是：当沿着中空纤维膜的排列方向观察时，在包含所有中空纤维膜的假想凸多边形(所有的内角均小于180°的多边形)中面积最小的区域。术语“矩形”指的是具有不等邻边的四边形，并且不包括正方形。“填充面积率”指的是中空纤维膜的外周表面的内侧的面积分数，并且是包括中空纤维膜的内腔的面积的占有率。

[本发明实施例的细节]

现在将参考附图详细地描述本发明的各个实施例。

[过滤模块]

图1所示的过滤模块1包括中空纤维膜2和一对保持部件，即，上部保持部件3和下部保持部件4，所述中空纤维膜2通过沿着一个方向排列而被保持，所述一对保持部件对中空纤维膜2的两端进行固定。

<中空纤维膜>

中空纤维膜2通过形成多孔膜而制成，该多孔膜允许待处理液体中所包含的水穿透到管中，而不允许待处理液体中所包含的颗粒穿透到管中。

中空纤维膜2可以含有作为主要组分的热塑性树脂。热塑性树脂的示例包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚砜、聚乙烯醇、聚苯醚、聚苯硫醚、醋酸纤维素、聚丙烯腈，和聚四氟乙烯(PTFE)。在这些之中，优选具有优良的耐化学性、耐热性、耐气候性和阻燃性并且是多孔的PTFE，并且更加优选单轴地或者双轴延展的PTFE。用于形成中空纤维膜的材料可以含有其它聚合物和添加剂，诸如润滑剂等。

如图2所示，中空纤维膜2所在的上部保持部件3(和下部保持部件4)中的存在区域A在与排列方向相垂直的方向上具有矩形形状。优选地，中空纤维膜2在存在区域A的长边方向和短边方向上以矩阵方式布置。

存在区域A在长边方向上的平均长度La与在短边方向上的平均长度Lb的比值(La/Lb)的下限优选地是10，更加优选地是15，并且进而更加优选地是20。存在区域A在长边方向上的平均长度La与在短边方向上的平均长度Lb的比值的上限优选地是50，更加优选地是45，并且进而更加优选地是40。当在长边方向上的平均长度La与在短边方向上的平均长度Lb的比值低于下限时，短边方向上的长度过大，并且气泡可能无法被供应到成束中空纤维膜2的中央部分，并且存在区域A的面积可能变得过小，以至无法获得足够的过滤面积。相比之下，当存在区域A在长边方向上的平均长度La与在短边方向上的平均长度Lb的比值超过上限时，过滤模块1沿着长边方向过于细长，从而可能难以操纵。

中空纤维膜2在长边方向上的平均间距Pa与在短边方向上的平均间距Pb的比值(Pa/Pb)的下限是1.2，并且优选地是1.5。中空纤维膜2在长边方向上的平均间距Pa与在短边方向上的平均间距Pb的比值的上限是2.5，并且优选地是2。当中空纤维膜2在长边方向上的平均间距Pa与在短边方向上的平均间距Pb的比值低于下限时，无法在存在区域A的短边方向上将足够量的气泡供应到中空纤维膜2之间的间隙。相反，当中空纤维膜2在长边方向上的平均间距Pa与在短边方向上的平均间距Pb的比值超过上限时，中空纤维膜2在长边方向上的密度降低，并且过滤能力可能变得不足。

中空纤维膜2的平均有效长度Lt与存在区域A在短边方向上的平均长度Lb的比值(Lt/Lb)的下限优选地是40，更加优选地是50，并且进而更加优选地是60。中空纤维膜2的平均有效长度Lt与存在区域A在短边方向上的平均长度Lb的比值的上限优选地是200，更加优选地是150，并且进而更加优选地是120。当中空纤维膜2的平均有效长度Lt与存在区域A在短边方向上的平均长度Lb的比值低于下限时，中空纤维膜2的弯曲过小，从而由于气泡擦拭引起的中空纤维膜2的颤动变得不足，并且不能将气泡供应到位于存在区域A的中心处的中空纤维膜2。相反，当中空纤维膜2的平均有效长度Lt与存在区域A在短边方向上的平均长度Lb的比值超过上限时，中空纤维膜2过度弯曲，并且过滤效率和清洁效率可能由于中空纤维膜2的缠结而变差。中空纤维膜2的平均有效长度Lt指的是中空纤维膜2的、在上部保持部件3和下部保持部件4之间暴露的部分的长度的平均值。

存在区域A中的中空纤维膜2的填充面积率的下限优选地是20％，并且更加优选地是30％。存在区域A中的中空纤维膜2的填充面积率的上限优选地是60％，并且更加优选地是55％。当中空纤维膜2的填充面积率低于下限时，每单位面积中的空纤维膜2的数目降低，并且无法获得足够的过滤效率。相比之下，当中空纤维膜2的填充面积率超过上限时，中空纤维膜2之间的间隙变得过小，并且气泡无法被供应到存在区域A的内侧上的中空纤维膜2。

在存在区域A中沿着短边方向布置的中空纤维膜2的数目(在沿着短边方向延伸的一行中的中空纤维膜的数目)的下限优选地是8，并且更加优选地是12。沿着短边方向布置的中空纤维膜2的上限优选地是50，并且更加优选地是40。当沿着短边方向布置的中空纤维膜2的数目低于下限时，无法足够地获得每单位设备面积过滤面积。相比之下，当沿着短边方向布置的中空纤维膜2的数目超过上限时，变得难以向成束中空纤维膜2的短边方向上的中央部分供应气泡，并且无法获得充分的清洁效果。

短边方向上的平均间距Pb与中空纤维膜2的平均外径的比值的下限优选地是1。短边方向上的平均间距Pb与中空纤维膜2的平均外径的比值的上限优选地是1.5，并且更加优选地是1.4。当短边方向上的平均间距Pb与中空纤维膜2的平均外径的比值低于下限时，中空纤维膜2被布置成沿着径向方向处于压扁的状态中，由此使得制造困难。相比之下，当短边方向上的平均间距Pb与中空纤维膜2的平均外径的比值超过上限时，中空纤维膜2在长边方向上的密度降低，因此过滤能力可能变得不足。

中空纤维膜2的平均外径的下限优选地是1mm，更加优选地是1.5mm，并且进而更加优选地是2mm。中空纤维膜2的平均外径的上限优选地是6mm，更加优选地是5mm，并且进而更加优选地是4mm。当中空纤维膜2的平均外径低于下限时，中空纤维膜2的机械强度可能变得不足。相反，当中空纤维膜2的平均外径超过上限时，中空纤维膜2的挠性变得不足，并且通过与气泡接触引起的中空纤维膜2的振动或者颤动可能变得不足。此外，无法扩大中空纤维膜2之间的间隙，并且气泡无法被引入位于存在区域A的内侧上的中空纤维膜2。还存在表面面积与中空纤维膜2的截面面积的比值可能变小、并且过滤效率由此可能变差的可能性。

中空纤维膜2的平均内径的下限优选地是0.3mm，更加优选地是0.5mm，并且进而更加优选地是0.9mm。中空纤维膜2的平均内径的上限优选地是4mm，并且更加优选地是3mm。当中空纤维膜2的平均内径低于下限时，在排放中空纤维膜2内侧的被过滤液体的过程期间的压降可能增加。相比之下，当中空纤维膜2的平均内径超过上限时，中空纤维膜2的厚度降低，并且机械强度和杂质渗透防止效果可能变得不足。

中空纤维膜2的平均内径与平均外径的比值的下限优选地是0.3，并且更加优选地是0.4。中空纤维膜2的平均内径与平均外径的比值的上限优选地是0.8，并且更加优选地是0.6。当中空纤维膜2的平均内径与平均外径的比值低于下限时，中空纤维膜2的厚度过度地增加，并且中空纤维膜2的渗透性可能变差。相比之下，当中空纤维膜2的平均内径与平均外径的比值超过上限时，中空纤维膜2的厚度降低，并且机械强度和杂质渗透防止效果可能变得不足。

中空纤维膜2的平均有效长度Lt的下限优选地是1m，并且更加优选地是2m。中空纤维膜2的平均有效长度Lt的上限优选地是6m，并且更加优选地是5m。当中空纤维膜2的平均有效长度Lt低于下限时，通过与气泡擦拭引起的中空纤维膜2的颤动不足，并且在中空纤维膜2之间的间隙无法扩大，以允许气泡到达位于存在区域A的内侧上的中空纤维膜2。相比之下，当中空纤维膜2的平均有效长度Lt超过上限时，中空纤维膜2可能由于其自身重量而受到过度弯曲，并且安装过滤模块1等的操纵方便性可能变差。

中空纤维膜2的平均有效长度Lt与平均外径的比值(纵横比)的下限优选地是150，并且更加优选地是1000。中空纤维膜2的纵横比的上限优选地是6000，并且更加优选地是5000。当中空纤维膜2的纵横比低于下限时，成束的中空纤维膜2在短边方向上的厚度增加，并且由中空纤维膜2的颤动引起的、沿着短边方向将气泡引入到成束中空纤维膜2的内侧中的效果可能变得不足。相比之下，当中空纤维膜2的纵横比超过上限时，当中空纤维膜2沿着竖直方向保持拉紧时，中空纤维膜2过于细长，因此机械强度可能降低。

中空纤维膜2的孔隙度的下限优选地是70％，并且更加优选地是75％。中空纤维膜2的孔隙度的上限优选地是90％，并且更加优选地是85％。当中空纤维膜2的孔隙度低于下限时，渗透性变差，并且过滤模块1的过滤能力可能变差。相比之下，当中空纤维膜2的孔隙度超过上限时，中空纤维膜2的机械强度和抗磨性可能变得不足。孔隙度指的是气孔的总体积与中空纤维膜2的体积的比值，并且能够通过根据ASTM-D-792测量中空纤维膜2的密度而被确定。

中空纤维膜2中的气孔的面积占有率的下限优选地是40％。中空纤维膜2中的气孔的面积占有率的上限优选地是60％。当气孔的面积占有率低于下限时，渗透性可能变差，并且过滤模块1的过滤能力可能变差。相比之下，当气孔的面积占有率超过上限时，中空纤维膜2的表面强度可能不足，并且可能由于与气泡擦拭而发生中空纤维膜2的破裂等。面积占有率指的是中空纤维膜2的外周表面(过滤层表面)中的气孔的总面积相对于中空纤维膜2的表面面积的比值，并且能够通过分析中空纤维膜2的外周表面的电子显微图像而被确定。

中空纤维膜2的气孔的平均直径的下限优选地是0.01μm。中空纤维膜2的气孔的平均直径的上限优选地是0.45μm，并且更加优选地是0.1μm。当中空纤维膜2的气孔的平均直径低于下限时，渗透性可能变差。当中空纤维膜2的气孔的平均直径超过上限时，可能无法防止待处理液体中所包含的杂质渗透到中空纤维膜2的内部。气孔的平均直径指的是中空纤维膜2的外周表面(过滤层的表面)中的气孔的平均直径，并且能够利用气孔尺寸分布分析器来测量(例如，可从多孔材料公司(Porous Materials Incorporated)获得的多孔材料自动气孔尺寸分布测量系统)。

中空纤维膜2的抗拉强度的下限优选地是50N，并且更加优选地是60N。当中空纤维膜2的抗拉强度低于下限时，对于利用气泡进行表面清洁的耐久性可能变差。中空纤维膜2的抗拉强度的上限一般是150N。抗拉强度指的是在100mm的标距长度和100mm/min的测试速度下根据JIS K 7161(1994)执行的拉伸试验中观察到的最大拉伸应力。

中空纤维膜2优选具有多层结构。例如，如图3中所示，中空纤维膜2可以包括管状支撑层2a和堆叠在支撑层2a的表面上的过滤层2b。当中空纤维膜2具有这种多层结构时，能够实现渗透性以及机械强度，并且能够增强利用气泡实现的表面清洁效果。

构成支撑层2a和过滤层2b的材料可以含有作为主要组分的聚四氟乙烯(PTFE)。当构成支撑层2a和过滤层2b的材料的主要组分是PTFE时，中空纤维膜2具有优良的机械强度，并且减轻由于与气泡的擦拭引起的在中空纤维膜的表面上的损坏等。

支撑层2a和过滤层2b中使用的PTFE的数均分子量的下限优选是500,000，并且更加优选地是2,000,000。支撑层2a和过滤层2b中使用的PTFE的数均分子量的上限优选是20,000,000。当PTFE的数均分子量低于下限时，中空纤维膜2的表面可能由于与气泡擦拭而受损，并且中空纤维膜2的机械强度可能变差。当PTFE的数均分子量超过上限时，可能变得难以在中空纤维膜2中形成气孔。

支撑层2a可以是例如通过挤压模制PTFE来制备的管。当挤压模制的管被用作支撑层2a时，支撑层2a具有机械强度，并且能够易于形成气孔。该管优选地以沿着轴向方向50％以上且700％以下和沿着周向方向5％以上且100％以下的延展率延展。

用于延展的温度优选不高于管材料的熔点，例如0℃以上且300℃以下。为了获得包括具有相对较大直径的气孔的多孔材料，优选低温延展。为了获得包括具有相对较小直径的气孔的多孔材料，优选高温延展。延展的多孔材料在两端均被固定以保持延展状态的同时在200℃以上且300℃以下的温度下被热处理例如1到30分钟；结果，获得了较高的尺寸稳定性。能够根据诸如延展温度、延展率等的条件的组合来调节多孔材料的气孔的尺寸。

形成支撑层2a的管能够例如通过如下方式获得：将诸如石脑油这样的液体润滑剂添加到PTFE精细粉末，将所形成的混合物挤压模制成管，并且对该管进行延展。当在加热熔炉中、将所述管在例如350℃以上且550℃以下这样的不低于PTFE精细粉末的熔点的温度下保持数十秒到几分钟以进行烧结时，能够改进尺寸稳定性。

支撑层2a的平均厚度优选地是0.1mm以上且3mm以下。当支撑层2a的平均厚度在这个范围内时，中空纤维膜2实现了在机械强度和渗透性之间的良好平衡。

过滤层2b能够通过例如将PTFE片卷绕在支撑层2a上并且执行烧结而形成。当该片材被用作用于形成过滤层2b的材料时，能够促进延展，能够易于调节气孔的形状和尺寸，并且能够降低过滤层2b的厚度。因为该片材被卷绕并且烧结，所以支撑层2a和过滤层2b成为一体，并且能够使得这些层中的气孔相互连接，以改进渗透性。烧结温度优选不低于形成支撑层2a的管和形成过滤层2b的片材的熔点。

能够例如利用以下方法来获得形成过滤层2b的片材：(1)在不高于熔化温度的温度下，对通过挤压树脂来获得的未被烧结的模制本体进行延展，然后进行烧结；或者(2)对被烧结的树脂模制本体进行缓慢冷却，以增加结晶度，并且对所形成的被冷却的烧结模制本体进行延展。该片材优选地以沿着纵向方向50％以上且1000％以下和沿着横向方向50％以上且2500％以下的延展率延展。特别地，当横向方向上的延展率位于该范围内时，能够改进在片材被卷绕时的周向方向上的机械强度，并且能够改进对于利用气泡实现的表面清洁的耐久性。

当通过将片材卷绕在形成支撑层2a的管上来制成过滤层2b时，优选在管的外周表面上形成精细不规则体。当不规则体形成在管的外周表面上时，能够防止与片材的不对准，能够改进管和片材之间的附着，并且能够防止由于气泡清洁引起的、过滤层2b从支撑层2a的脱离。能够根据片材的厚度来调节片材被卷绕的次数。该次数可以是一次或者多于一次。可以将多于一个的片材卷绕在管上。用于卷绕片材的方法不被特别地限制。片材可以沿着管的周向方向卷绕或者可以螺旋地卷绕。

精细不规则体中的高度(高差)优选地是20μm以上且200μm以下。精细不规则体优选形成在管的外周表面的所有部分中，但是可以仅仅形成在某些部分中或者间歇形成。用于在管外周表面上形成精细不规则体的方法的示例包括使用火焰、激光照射、等离子体照射和氟树脂的分散涂覆等表面处理。优选使用火焰的表面处理，这是因为能够易于形成不规则体而不影响管的物理性质。

可替代地，可以使用未被烧结的管和未被烧结的片材，并且可以在将片材卷绕在管上之后执行烧结，从而增加管和片材之间的附着。

过滤层2b的平均厚度优选地是5μm以上且100μm以下。当过滤层2b的平均厚度位于该范围内时，能够容易并且可靠地使得中空纤维膜2具有高过滤能力。

<上部保持部件>

上部保持部件3是保持中空纤维膜2的上端的部件，并且具有与中空纤维膜2的内腔连通并且收集被过滤液体的排放部(集水联箱)。排放管道被连接到这个排放部，从而渗透到中空纤维膜2的内部中的被过滤的液体得以排放。上部保持部件3的外形可以是任何形状。例如，截面形状可以是多边形或者圆形。

如图4中所示，上部保持部件3包括中空外壳3a，该中空外壳3a的下部敞开，并且中空纤维膜2的上端被从下方插入中空外壳3a。上部保持部件3包括树脂组合物3b，该树脂组合物3b填充在中空外壳3a的内侧壁表面和中空纤维膜2的外周表面之间，以留出形成排放部的内部空间。具体地，上端预先与树脂组合物3b结合到一起的成束中空纤维膜2被插入到中空外壳3a中，并且另外地供应树脂组合物3b，以填充树脂组合物3b中的间隙和中空外壳3a的内壁和树脂组合物3b之间的间隙。结果，中空纤维膜2相对于中空外壳3a被固定。成束的中空纤维膜2可以被分成两个部分或者更多个部分。

用于中空外壳3a的材料的示例包括树脂组合物，所述树脂组合物含有作为主要组分的PTFE、氯乙烯、聚乙烯、ABS树脂等。

树脂组合物3b可以是对中空纤维膜2和中空外壳3a具有高附着性并且能够在中空外壳3a内固化的任何树脂组合物。特别地，当使用由PTFE构成的中空纤维膜2时，树脂组合物3b的主要组分优选是能够可靠防止中空纤维膜2的脱离并且对PTFE具有高附着性的环氧树脂或者聚氨酯树脂。当中空外壳3a填充有树脂组合物3b时，能够对中空纤维膜2和中空外壳3a的侧壁之间的空间进行气密性密封。结果，上部保持部件3内侧的排放部和中空纤维膜2的外侧能够被可靠地分离，因此能够防止未被过滤的待处理液体污染已被过滤的液体。

树脂组合物3b在中空纤维膜2的排列方向上的平均填充厚度的下限优选地是20mm，并且更加优选地是30mm。树脂组合物3b的平均填充厚度的上限优选地是60mm，并且更加优选地是50mm。当树脂组合物3b的平均填充厚度低于下限时，可能无法充分密封中空纤维膜2和中空外壳3a的侧壁之间的间隙，并且中空纤维膜2可能从树脂组合物3b的层脱落。相比之下，当树脂组合物3b的平均填充厚度超过上限时，可能不必要地增加上部保持部件3的尺寸和重量。

下部保持部件4是保持中空纤维膜2的下端的保持部件。下部保持部件4可以具有与上部保持部件3类似的结构，或者可以不具有对中空纤维膜2的下端进行密封的排放部。用于下部保持部件4的材料可以与用于上部保持部件3的材料相同。

下部保持部件4可以具有这样的结构：一个中空纤维膜2被弯曲成U形。在这种情形中，上部保持部件3保持中空纤维膜2的两端。

为了便于过滤模块1的操纵(输送、安装、更换等)，上部保持部件3和下部保持部件4可以与联结部件联结到一起。联结部件的示例包括金属支撑杆和树脂壳(外部筒体)。

[优点]

过滤模块1包括在矩形的存在区域A中以矩阵方式布置的中空纤维膜2，并且中空纤维膜2在长边方向上的平均间距Pb与在短边方向上的平均间距Pa的比值是1.2以上且1.5以下。因此，每单位设备面积的过滤面积较大，并且过滤能力优良。根据过滤模块1，气泡能够相对容易地进入成束中空纤维膜2的内侧，并且能够通过空气洗涤有效地清洁中空纤维膜2的表面。结果，过滤模块1具有用于清洁中空纤维膜2的表面的优良效率和优良的过滤能力。

[过滤设备]

现在将描述配备有图1所示过滤模块1的过滤设备。

图5所示过滤设备包括多个上述过滤模块1、容纳这些过滤模块1的过滤容器11、和从过滤模块1下方供应气泡的气泡供应单元12。该过滤设备还配备有抽吸泵14，该抽吸泵14通过连接到每个过滤模块1的排放部的排放管道13来抽吸通过中空纤维膜2过滤的已处理液体。

在该过滤设备中，所述多个过滤模块1在沿着短边方向相互间隔开的同时并排地布置。换言之，图5示出了沿着过滤模块1的长边方向观察的过滤设备。

<过滤容器>

过滤容器11存储待处理液体，从而使过滤模块1浸没在待处理液体中。

由金属等形成的框架可以被放置在过滤容器11中，以支撑过滤模块1和气泡供应单元12。过滤容器11的材料的示例包括树脂、金属和混凝土。

<气泡供应单元>

气泡供应单元12从过滤模块1下方供应气泡B，所述气泡B清洁中空纤维膜2的表面。这些气泡B在其向上移动从而擦拭中空纤维膜2的表面时清洁中空纤维膜2的表面。

气泡供应单元12与过滤模块1一起浸没在存储在过滤容器11中的待处理液体中，并且通过连续地或者间歇地排放通过供应管道(未示出)从压缩机等供应的气体而供应气泡B。

气泡供应单元12可以是任何已知的通气设备。通气设备的示例包括使用其中大量的气孔形成在树脂或陶瓷板或管中的多孔板或多孔管的通气设备、从扩散器或者分布器喷出气体的喷射式通气设备、间歇地喷出气泡的间歇气泡喷射通气设备、和喷出与气泡混合的水流的鼓泡喷嘴。

间歇气泡喷射通气设备的示例是存储通过气体供应管道(未示意)从压缩机等连续地供应的气体、并且在达到特定体积之后间歇地排放该气体以供应气泡的装置和诸如网这样分解所供应的气泡的构件的组合。

形成从气泡供应单元12供应的气泡的气体可以是任何惰性气体，从操作成本的角度来看，优选是空气。

[优点]

该过滤设备包括过滤模块1、容纳过滤模块1的过滤容器11、和从过滤模块1下方供应气泡的气泡供应单元12。因此，能够通过使用过滤模块1来过滤过滤容器11中的待处理液体。因为气泡被从气泡供应单元12供应到过滤模块1，所以过滤模块1中的中空纤维膜2被空气洗涤并且维持过滤能力。特别地，因为气泡对过滤模块1的清洁效果较高，所以过滤能力也较高，且能够提高利用率。

[其它实施例]

这里公开的实施例在所有的方面仅是示例，不应该被视为限制。本发明的范围不限于上述实施例的结构，而是由权利要求限制，并且旨在包括权利要求和其等价形式的含义和范围内的所有的改型。

该过滤模块不仅能够应用于上述浸没抽吸式过滤设备，而且还能够应用于诸如加压错流过滤设备这样的各种过滤设备。

在该过滤模块中，上部保持部件可以密封中空纤维膜，下部保持部件可以具有排放部。

在该过滤设备中，过滤模块的数目可以是包括1的任何数目。当过滤设备配备有多个过滤模块时，可以在每个过滤模块的下方设置一个气泡供应单元，或者可以设置能够向该多个过滤模块供应气泡的一个气泡供应单元。

工业适用性

该过滤模块和该过滤设备适合于在各种领域中用作固体液体分离处理设备。

Claims (9)

1.一种过滤模块，所述过滤模块包括多个中空纤维膜和一对保持部件，所述多个中空纤维膜在沿着一个方向排列的同时被保持，所述一对保持部件对所述多个中空纤维膜的两端进行固定，

其中，在所述保持部件中，所述多个中空纤维膜所在的存在区域在与所述多个中空纤维膜的排列方向相垂直的方向上具有矩形形状，

所述多个中空纤维膜在所述存在区域的长边方向和短边方向上以矩阵方式布置，并且

在所述存在区域中，所述多个中空纤维膜在所述长边方向上的平均间距与所述多个中空纤维膜在所述短边方向上的平均间距的比值是1.2以上且2.5以下。

2.根据权利要求1所述的过滤模块，其中，所述多个中空纤维膜在沿着所述短边方向延伸的一行中的数目是8以上且50以下。

3.根据权利要求1或2所述的过滤模块，其中，所述存在区域中的所述多个中空纤维膜的填充面积率是20％以上且60％以下。

4.根据权利要求1、2或3所述的过滤模块，其中，所述多个中空纤维膜在所述短边方向上的平均间距与所述多个中空纤维膜的平均外径的比值是1以上且1.5以下。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的过滤模块，其中，所述多个中空纤维膜的平均外径是1mm以上且6mm以下。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的过滤模块，其中，每个所述中空纤维膜包括支撑层和过滤层，所述支撑层含有作为主要组分的聚四氟乙烯，所述过滤层堆叠在所述支撑层的表面上，并且含有作为主要组分的聚四氟乙烯。

7.根据权利要求6所述的过滤模块，其中，所述过滤层通过如下方式形成：围绕着构成所述支撑层的延展的聚四氟乙烯管来卷绕延展的聚四氟乙烯片，并进行烧结。

8.根据权利要求6或者7所述的过滤模块，其中，所述一对保持部件中的至少一个保持部件包括中空壳体，所述多个中空纤维膜的端部插入到所述中空壳体中，并且所述中空壳体的内侧壁表面与所述多个中空纤维膜的外周表面之间填充有树脂组合物，所述树脂组合物包含作为主要组分的环氧树脂或聚氨酯树脂。

9.一种过滤设备，包括根据权利要求1所述的过滤模块、容纳所述过滤模块的过滤容器、以及从所述过滤模块的下方供应气泡的气泡供应单元。