JP2008507392A - 膜モジュールとその形成方法 - Google Patents

Abstract

この発明の膜モジュールはコンクリートフランジを有している。膜モジュールの形成においては、まづ膜モジュール５の束３を一端において粘性シーラントによりシールし、ついで成型形中のコンクリート４７流体中に押し込む。コンクリート４７が硬化された後、束３の他端についてプロセスを繰り返す。最後に繊維膜５の端部がフランジのスライスを切断することにより開口される。

Description

この発明は1束の少なくとも一端にセラミックフランジを具えたセラミック中空繊維膜を有した膜モジュールに関するものである。該繊維膜を有した膜モジュールは例えば気体と液体を分離・濃縮するプロセスにおいて使用されるものである。面積/体積比が比較的大きいので、濃縮・分離・プロセスの効率が高い。繊維膜の両端にはフランジがある。

そのような膜モジュールはＥＰ０４９１７５９Ａにより既知である。ここでフランジは焼結セラミックペーストから形成されている。
ＥＰ０４９１７５９Ａ号公報

焼結プロセスは比較的高価・複雑であり、その結果この方法で形成される膜モジュールも比較的高価である。

この発明の目的は、上記のタイプであってより安価でかつ従来の膜モジュールより簡単に形成される膜モジュールを提供することにある。

この発明の膜モジュールにおいてはフランジがコンクリートより形成され、コンクリートはセラミック材料であって取扱いが容易でありかつ安価である。コンクリートからなるフランジを有する膜モジュールは高温における応用に適しており、化学物質に対して高い抵抗性を有し、機械的にも強い。

コンクリートについては原理的に市販のいかなるコンクリートも使用可能である。フランジは好ましくは耐火コンクリートから形成されている。この故に、高温度における応用が可能である。

一実施例においては、フランジが気密コーテイング、好ましくはセラミックまたは艶出しコーテイングにより覆われている。

この発明はまた膜モジュールを形成する方法に関するものであって、膜モジュールは少なくとも一端にフランジを具えたセラミック中空繊維膜から構成されている。そのような方法はＥＰ０９４１７５９Ａから既知である。

該方法においては、繊維膜はまづ少なくとも一端においてシールされ、ついでコンクリートフランジが成型形中で繊維膜のシール端部近くに形成され、コンクリートが硬化するまで待機し、最後に繊維膜の端部が開口される。

フランジを形成するには、好ましくは流体コンクリートが成型形に注入され、ついで繊維膜の束が流体コンクリートの一端に配置される。例えば粘土やエポキシがシーラントとして使用できる。フランジ材料（コンクリート）もシーラントとして使用できる。通常、コンクリートが硬化した後で、第２のフランジが繊維膜束の他端に同様な方法で形成される。

繊維膜間の空間がコンクリートでよく充填された（膜モジュールが良く機能するのに必要である）のを確かめるべく、他の実施例においては、成型形中に置くときに繊維膜が相互に距離を保たれるようにする。これには例えば、繊維膜を孔のある板に挿入してやる。ここで板は繊維膜の端部から距離を置いて保持され、コンクリート中入らないようにする。

水がコンクリートから繊維膜により吸収されてコンクリートの品質が低下するのを防ぐべく一実施例においては、端部をコンクリートと接触させる前に、繊維膜をある期間液体好ましくは水中に配置してやる。

膜モジュールの寸法と形状の正確さに対する要求は高い。高度の精密さを有する膜モジュールを得るべく、他の実施例においては、繊維膜束を成型形中に配置する前に、まづ管の中に入れ、爾後管を密嵌合成型形中に配置する。成型形の壁は低部に対して垂直である。かくして繊維膜はフランジに対して垂直となり、膜モジュールは形状正確度が高くなる。

他の実施例においては、フランジを硬化時に水中に配置し、爾後乾燥する。

他の実施例においては、硬化後繊維膜を端部で開口させかつ正しい長さに切断し、爾後少なくとも１０００℃、好ましくは１２００〜１４００℃まで加熱する。

他の実施例においては、コンクリートの硬化時において、コンクリート中の繊維膜を振動してやる。これにより繊維膜間の空間がコンクリートでよりよく充填される。さらに硬化を促進する触媒を膜モジュールに添加しおよび／またはＨＤ中に温度を上げてやる。

好ましくは、膜モジュールの形成後、気密コーテイング、例えば艶出しコーテイングが少なくともフランジに施されて、気密にされる。

さらに艶出しの前に、膜モジュールを熱処理プロセスに掛けて、膜モジュールをストレスから解放する。膜モジュールの形成後、繊維膜をコーテイングしてもよい。

応用の範囲が高く、膜モジュールの寿命も高い。

図１，２において膜モジュール１は端部に耐火コンクリートのフランジ７，９を具えたセラミック中空繊維膜５の束３からなっている。コンクリートについては、例えばオランダＧｏｕｄｋａｄｅ１６、２８０２ＡＡＧｏｕｄａ のＧｏｕｄａ Ｖｕｕｒｖａｓｔ社により製造される耐火コンクリートフランジｕｃｏｎ１８０ＴＦＦを用いる。繊維膜はコーテイングされてもされなくてもよく、フランジはセラミックまたは艶出しコーテイングをしてもしなくてもよい。図３〜６に該膜モジュールの製造方法の一実施例を示す。

図３において、装置１１は膜モジュールを形成するものであって、各部を離して示してある。図４の下部に成型形１３の平面図を示す。該装置１１は成型形１３と管１５を有しており、該管は密嵌合成型形中に滑り込んでいる。管の端部１７，１９において、内径がある距離拡大されて、リング２１またはリング２３を配置できるようになっている。

成型形１３は底部２５と壁２７を有しており、例えばポリプロピレン、テフロン、テフロンコーテイングアルミなどから形成されている。コーテイング材料はフランジが干渉したり粘着しないように施すものである。壁２７の下部３３は内壁３５において若干円錐状であって、内部に形成されるフランジの除去を容易にしている。成型形からのフランジの除去をさらに容易にすべく、成型形１３の底部２５に小板３６を配置し、硬化が起きた後で、底部２５中にネジを有する孔３８を通してボルト３７を回して板を押圧する。

壁の上部２９の内側３９は段付きであり、上段の内径は管１５の外径と同じか若干大である。

リング２１の内壁４１は一端において円錐状であり、リング２３の内壁４３は円錐状で成型形１３の壁２７の下部３３の内壁３５と同じ形状である。管１５、リング２１，２３は好ましくは成型形１３と同じ材料で形成されている。

まず初めに、すでに加熱されたセラミック繊維膜５の端部をある時間水に入れ、後刻コンクリートの流体物から水を吸収しないようにする。この結果コンクリートの品質が低減されることはない。

ついで繊維膜５の端部が例えば粘土またはエポキシなどの粘性シーラントによりシールされる。流体コンクリート（３２ｍｌの水と混合した４００ｇのコンクリート粉）が成型形１３中に注入される。コンクリートの注入前に小板３８が成型形１３中に配置される。

フランジが繊維膜に対して垂直であるのを見るべく、繊維膜５が最初リング２１中に保持される。リング２１が前以って成型形１３中に滑り込んだ管１５中に配置される。繊維膜５の束がコンクリート４７中に押し入れられる。

コンクリート４７は硬化する。硬化中、コンクリートは好ましくは水中に２４時間保持される。必要なら、全体のユニットを振動するかおよび／または触媒を添加して硬化を加速する。爾後ボルト３７が孔３８にネジ込まれ、小板３６がフランジを押圧する。管１５がリング２１とともに繊維膜の束３から滑り出し、リング２１が管１５から除去される。

ついでフランジが室温で乾燥され、または必要なら、より高温例えば６０℃で乾燥される。ついでリング２３が管１５の一端中に挿入され、繊維膜が再び管中に挿入される。フランジがリング２３によりクランプされる（図６）。他のフランジが同じ方法で形成され、管１５がリング２３とともに繊維膜の束３から滑り出す。

この時点で、繊維膜のシールされた端部が中にあるフランジの端部４５を切断することにより、繊維膜５の端部は開口する。膜モジュールを形成した後熱処理に掛けて、膜モジュールを強化するとともにストレスを除き収縮抵抗を与える。このため膜モジュールが２２時間加熱され、そのうち２時間は最大温度１２００〜１４００℃にする。最後にセラミックまたは艶出しコーテイングがフランジに施されて気密にされ、コーテイングは繊維膜にも施される。

気体と液体を分離・濃縮する産業分野において広く使用される。

この発明の方法により形成された膜モジュールの側面図である。 膜モジュールの平面図である。 膜モジュールを形成する装置を示す図である。 装置の成型形の平面図である。 第１ステップ中の繊維膜を配置した装置を示す図である。 第２ステップ中の装置を示す図である。

符号の説明

１ 膜モジュール
５ 繊維膜
７，９ フランジ
１１ 装置
１３ 成型形
１５ 管
２１，２３ リング
４７ コンクリート

Claims (14)

1. 少なくとも一端にセラミックフランジを具えた１束のセラミック中空繊維膜を有しており、フランジがコンクリートからなることを特徴とする膜モジュール。
2. フランジが耐火コンクリートからなることを特徴とする請求項１に記載の膜モジュール。
3. フランジが気密コーテイングにより被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の膜モジュール。
4. 気密コーテイングがセラミックまたは艶出しコーテイングであることを特徴とする請求項３に記載の膜モジュール。
5. 少なくとも一端にフランジを具えた１束のセラミック中空繊維膜からなる膜モジュールを形成する方法であって、繊維膜が少なくとも一端においてシールされ、ついで成型形中においてコンクリートフランジが繊維膜のシール端にコーテイングフランジが形成され、爾後コンクリートが硬化するまで待機し、最終的に繊維膜の端部が開口されることを特徴とする方法。
6. フランジを作るべく、第１の流体コンクリートが成型形に注入され、爾後１束の繊維膜が一端において流体コンクリート中に配置されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 繊維膜が成型形中に置かれ、相互に距離を保たれることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
8. 繊維膜がコンクリートと一端において接触する前に、液体、好ましくはある期間水中に配置されることを特徴とする請求項５〜７のいずれかひとつに記載の方法。
9. １束の繊維膜が成型形中に配置される前に、束が管中に配置され、爾後管がその壁が底部に対して垂直な密嵌合成型形中に配置されることを特徴とする請求項５〜８のいずれかひとつに記載の方法。
10. コンクリートフランジが水面下に置かれ、爾後硬化・乾燥されることを特徴とする請求項５〜９のいずれかひとつに記載の方法。
11. 硬化後、フランジの端部と繊維膜とが切断されて繊維膜を一端において開口させ、正しい長さに切断し、爾後膜モジュールが少なくとも１０００℃まで過熱されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. コンクリートが硬化されている間、成型形とコンクリート中の繊維膜とが振動されることを特徴とする請求項５〜１１のいずれかひとつに記載の方法。
13. 膜モジュールの形成後気密コーテイングが少なくともフランジに施されることを特徴とする請求項５〜１２のいずれかひとつに記載の方法。
14. 膜モジュールの形成後、繊維膜がコーテイングされることを特徴とする請求項３〜１３のいずれかひとつに記載の方法。

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