JP6413587B2 - Multi-tube separation membrane module and liquid processing method - Google Patents

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本発明は溶液から一部の成分を分離する液体処理方法と、この方法に用いられる多管式分離膜モジュールに関する。   The present invention relates to a liquid processing method for separating a part of components from a solution, and a multitubular separation membrane module used in this method.

溶液中の成分を分離するための機器として多管式分離膜モジュールが知られている。この多管式分離膜モジュールに用いる分離膜エレメントは、分離すべき物質の分子程度の大きさの微細孔を有するゼオライト等からなる多孔質の分離膜を管状に形成したものである。溶液から特定の成分を分離する方法として、溶液の流体を分離膜エレメントの一方(外面)に接触させて、もう一方(内面)を減圧することにより、特定の成分を気化させ分離する方法が知られている。   A multi-tubular separation membrane module is known as an apparatus for separating components in a solution. The separation membrane element used in this multi-tubular separation membrane module is a tubular separation membrane made of zeolite or the like having fine pores about the size of the molecules to be separated. As a method for separating a specific component from a solution, a method is known in which a specific component is vaporized and separated by bringing the fluid of the solution into contact with one (outer surface) of the separation membrane element and depressurizing the other (inner surface). It has been.

このような、多管式分離膜モジュールにおいて、分離効率を高めるためには、分離対象となる溶液を分離膜エレメントの全長にわたって効率よく接触させることが必要とされる。   In such a multitubular separation membrane module, in order to increase the separation efficiency, it is necessary to efficiently bring the solution to be separated into contact with the entire length of the separation membrane element.

特許文献1には、筒軸心方向を水平方向とした円筒状のケーシング内に複数の分離膜エレメントを水平に設置した多管式分離膜モジュールが記載されている。   Patent Document 1 describes a multi-tubular separation membrane module in which a plurality of separation membrane elements are horizontally installed in a cylindrical casing whose horizontal direction is the cylinder axis direction.

特許文献2には、管状のゼオライト膜複合体を管軸方向が上下方向となるように被分離液中に浸漬し、ゼオライト膜複合体内を真空ポンプで減圧し、水を浸透気化させる方法が図示されている。   Patent Document 2 illustrates a method in which a tubular zeolite membrane composite is immersed in a liquid to be separated so that the tube axis direction is in the vertical direction, the zeolite membrane composite is decompressed with a vacuum pump, and water is permeated and vaporized. Has been.

特開2013−39546号公報JP 2013-39546 A 特開2013−13884号公報JP 2013-13884 A

特許文献1では、被処理液を連続的にケーシング内に供給しており、被処理液をバッチ式に処理することは記載されていない。   Patent Document 1 does not describe that the liquid to be processed is continuously supplied into the casing and the liquid to be processed is processed in a batch manner.

特許文献2のように、ゼオライト膜複合体を被処理液中に浸漬して被処理液を処理する場合、被処理液をバッチ式に処理することは可能である。しかしながら、特許文献2では、ゼオライト膜複合体を、その管軸方向が上下方向となるように設置しているため、被処理液の液面レベルが低下するとゼオライト膜複合体の上部が空気中に露呈してしまい、それ以上分離操作を続行することができない。   As in Patent Document 2, when the zeolite membrane composite is immersed in the liquid to be processed and the liquid to be processed is processed, the liquid to be processed can be processed batchwise. However, in Patent Document 2, since the zeolite membrane composite is installed so that the tube axis direction is the vertical direction, when the liquid level of the liquid to be treated is lowered, the upper portion of the zeolite membrane composite is in the air. It is exposed and the separation operation cannot continue any further.

本発明は、被処理液をバッチ式に効率よく処理することができる多管式分離膜モジュールと、この多管式分離膜モジュールを用いた液体処理方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a multitubular separation membrane module that can efficiently process a liquid to be treated in a batch manner, and a liquid processing method using the multitubular separation membrane module.

本発明の多管式分離膜モジュールは、上面に開放口を有した槽体と、該槽体内の下部において略水平方向に配列設置された複数本の管状分離膜と、を有することを特徴とする。   The multi-tubular separation membrane module of the present invention has a tank body having an opening on the upper surface, and a plurality of tubular separation membranes arranged and arranged in a substantially horizontal direction at the lower part of the tank body, To do.

本発明の一態様の多管式分離膜モジュールは、前記槽体に設けられた分離膜ユニットを備えた多管式分離膜モジュールであって、該分離膜ユニットは、該開放口に着脱可能に装着された蓋板と、該蓋板に支持された前記管状分離膜と、前記蓋板に設けられた吸引口と、該吸引口と該管状分離膜内とを連通する連通手段とを有することを特徴とするものである。   The multi-tubular separation membrane module of one aspect of the present invention is a multi-tubular separation membrane module including a separation membrane unit provided in the tank body, and the separation membrane unit can be attached to and detached from the opening. A lid plate mounted; the tubular separation membrane supported by the lid plate; a suction port provided in the lid plate; and communication means for communicating the suction port and the inside of the tubular separation membrane. It is characterized by.

本発明の一態様では、前記槽体に複数の前記分離膜ユニットが設けられてもよい。また、前記蓋板の下面の一端側に支持ブロックが垂設され、前記蓋板の下面の他端側に支持プレートが垂設されており、前記管状分離膜の一端側が該支持ブロックに固定されている。前記連通手段として、該支持ブロックに通路が設けられている。また、該管状分離膜の他端側が封じられ、該支持プレートに支持されている。この場合、記支持プレートに設けられた開口に前記管状分離膜が挿入されて支持されていることが好ましい。   In one aspect of the present invention, the tank body may be provided with a plurality of the separation membrane units. Further, a support block is suspended from one end of the lower surface of the lid plate, a support plate is suspended from the other end of the lower surface of the lid plate, and one end side of the tubular separation membrane is fixed to the support block. ing. As the communication means, a passage is provided in the support block. Further, the other end side of the tubular separation membrane is sealed and supported by the support plate. In this case, it is preferable that the tubular separation membrane is inserted into and supported by an opening provided in the support plate.

本発明では、一端側が前記支持ブロックに支持され、他端側が前記支持プレートに支持された撹拌棒が設けられてもよい。この場合、該撹拌棒の一方の端部に第1のマグネットが設けられ、該第1のマグネットは前記槽体の側壁内面に対面しており、該槽体の側壁の外面に、該第1のマグネットに対面して第2のマグネットが配置され、該第2のマグネットがモータにより回転可能とされていることが好ましい。   In the present invention, an agitation bar having one end supported by the support block and the other end supported by the support plate may be provided. In this case, a first magnet is provided at one end of the stirring rod, the first magnet faces the inner surface of the side wall of the tank body, and the first magnet is disposed on the outer surface of the side wall of the tank body. It is preferable that a second magnet is disposed so as to face the magnet, and the second magnet can be rotated by a motor.

本発明の液体処理方法は、かかる本発明の多管式分離膜モジュールを用いる。   The liquid processing method of the present invention uses such a multitubular separation membrane module of the present invention.

この液体処理方法は、前記槽体内に被処理液を供給する工程と、前記管状分離膜内を減圧して被処理液を透過処理する工程と、前記槽体内の被処理液の液面レベルが所定レベルにまで低下した後、槽体内の液を排出する工程と、を有するバッチ式処理に適用するのに好適である。   The liquid processing method includes a step of supplying a liquid to be processed into the tank, a step of depressurizing the inside of the tubular separation membrane to permeate the liquid to be processed, and a liquid level of the liquid to be processed in the tank. And a step of discharging the liquid in the tank after being lowered to a predetermined level.

本発明の多管式分離膜モジュールでは、槽体内の下部に複数本の管状分離膜が略水平に設置されているので、槽体内に被処理液を収容してバッチ式に処理する場合、槽体内の被処理液の液面レベルがかなり低下しても、管状分離膜は液に浸漬された状態となっており、被処理液の分離処理を継続して行うことができる。このため、本発明によると、被処理液のバッチ式処理を効率よく行うことができる。   In the multi-tubular separation membrane module of the present invention, since a plurality of tubular separation membranes are installed substantially horizontally in the lower part of the tank body, when the liquid to be processed is accommodated in the tank body and processed in a batch manner, the tank Even if the liquid level of the liquid to be treated in the body is considerably lowered, the tubular separation membrane is immersed in the liquid, and the separation treatment of the liquid to be treated can be continued. For this reason, according to this invention, the batch type process of a to-be-processed liquid can be performed efficiently.

本発明の一態様では、槽体に対し分離膜ユニットが着脱可能となっているので、分離膜ユニットを槽体から取り外すことにより、分離膜ユニット及び槽体を入念に清掃することができる。   In one embodiment of the present invention, since the separation membrane unit is detachable from the tank body, the separation membrane unit and the tank body can be carefully cleaned by removing the separation membrane unit from the tank body.

本発明の一態様では、槽体に複数の分離膜ユニットを装着しているので、管状分離膜の本数が多いときでも、分離膜ユニットの着脱が容易である。   In one embodiment of the present invention, since a plurality of separation membrane units are attached to the tank body, the separation membrane units can be easily attached and detached even when the number of tubular separation membranes is large.

本発明の一態様では、分離膜ユニットに撹拌棒が設けられているので、槽体内の液を容易に撹拌することができる。また、分離膜ユニットと一体的に撹拌機構を槽体内に出し入れすることができる。   In one embodiment of the present invention, since the separation membrane unit is provided with the stirring rod, the liquid in the tank can be easily stirred. Further, the stirring mechanism can be taken into and out of the tank integrally with the separation membrane unit.

この撹拌棒をマグネットカップリング機構によって回転駆動するよう構成することにより、槽体に撹拌棒用の軸封装置を設けることが不要となる。   By configuring the stirring rod to be rotationally driven by the magnet coupling mechanism, it is not necessary to provide a shaft seal device for the stirring rod in the tank body.

実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの斜視図である。1 is a perspective view of a multitubular separation membrane module according to an embodiment. 図1の多管式分離膜モジュールの分解図である。FIG. 2 is an exploded view of the multitubular separation membrane module of FIG. 1. 図1の多管式分離膜モジュールの側面図である。It is a side view of the multi-tubular separation membrane module of FIG. 図3のIV−IV線断面図である。It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 図3のV−V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of FIG. 図5のVI−VI線断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5. 図6のVII部分の拡大縦断面図である。It is an enlarged vertical sectional view of the VII part of FIG. 管状分離膜の先端側の構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the front end side of a tubular separation membrane. 別の実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの斜視図である。It is a perspective view of the multi-tubular separation membrane module which concerns on another embodiment. 図9の槽体の側面図である。It is a side view of the tank body of FIG.

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図1〜8は第1の実施の形態に係る多管式分離膜モジュールを示すものである。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. 1 to 8 show a multi-tubular separation membrane module according to the first embodiment.

図1,2の通り、この実施の形態に係る多管式分離膜モジュール1は、上面が開放した直方体形状の槽体2と、該槽体2に着脱可能に装着された分離膜ユニット3と、モータユニット4とを有する。   As shown in FIGS. 1 and 2, a multi-tubular separation membrane module 1 according to this embodiment includes a rectangular parallelepiped tank body 2 having an open top surface, and a separation membrane unit 3 detachably attached to the tank body 2. And a motor unit 4.

モータユニット4内には、モータ4aと、該モータ4aによって回転駆動されるマグネット板4bとが設置されている。   In the motor unit 4, a motor 4a and a magnet plate 4b that is rotationally driven by the motor 4a are installed.

分離膜ユニット3は、槽体2の上面に被さる蓋板5と、該蓋板5の長手方向の両端側の上面に設けられたグリップ6と、蓋板5の長手方向の一端側から上方に突出するノズル7と、蓋板5の下面から下方に垂下するように設けられた支持プレート8及び支持ブロック10と、該支持プレート8と支持ブロック10との下部同士の間に架け渡されるように設けられた管状分離膜20及び撹拌棒30等を有する。図示は省略するが、ノズル7に耐圧ホース及びコールドトラップを介して真空ポンプ等の減圧装置が接続される。   The separation membrane unit 3 includes a cover plate 5 covering the upper surface of the tank body 2, grips 6 provided on the upper surfaces of both ends in the longitudinal direction of the cover plate 5, and upward from one end side of the cover plate 5 in the longitudinal direction. It is bridged between the protruding nozzle 7, the support plate 8 and the support block 10 provided so as to hang downward from the lower surface of the cover plate 5, and the lower portions of the support plate 8 and the support block 10. It has a tubular separation membrane 20 and a stirring rod 30 provided. Although not shown, a decompression device such as a vacuum pump is connected to the nozzle 7 via a pressure-resistant hose and a cold trap.

支持ブロック10は、蓋板5の長手方向の一端側に位置し、支持プレート8は、蓋板5の長手方向の他端側に位置している。   The support block 10 is located on one end side in the longitudinal direction of the lid plate 5, and the support plate 8 is located on the other end side in the longitudinal direction of the lid plate 5.

支持ブロック10は、槽体2の短手幅方向に延在した厚板状であり、図5,6の通り、メインブロック11と、該メインブロック11の上面に重なるトップブロック12とからなる。トップブロック12がボルト(図示略)によって蓋板5の下面に固定されている。トップブロック12はメインブロック11に対しボルト(図示略)によって固定されている。   The support block 10 has a thick plate shape extending in the short width direction of the tank body 2, and includes a main block 11 and a top block 12 overlapping the upper surface of the main block 11 as shown in FIGS. The top block 12 is fixed to the lower surface of the lid plate 5 with bolts (not shown). The top block 12 is fixed to the main block 11 with bolts (not shown).

メインブロック11の上面には、浅い凹溝13が設けられている。この凹溝13は、メインブロック11の上面に周縁に達しないように、槽体2の幅方向に延在している。   A shallow concave groove 13 is provided on the upper surface of the main block 11. The concave groove 13 extends in the width direction of the tank body 2 so as not to reach the peripheral edge on the upper surface of the main block 11.

凹溝13の底面から下方に複数本(この実施の形態では4本)の縦孔14がメインブロック11の底部近傍まで穿設されている。縦孔14の下部からは、槽体2の長手方向中央側に向って横孔15が穿設されている。   A plurality of (four in this embodiment) vertical holes 14 are formed from the bottom surface of the concave groove 13 to the vicinity of the bottom of the main block 11. From the lower part of the vertical hole 14, a horizontal hole 15 is bored toward the center in the longitudinal direction of the tank body 2.

この横孔15は、上下方向の位置を異ならせて複数個(この実施の形態では各縦孔14に2個)設けられている。横孔15は、メインブロック11の槽体2の長手方向中央側の板面にまで貫通している。   The horizontal holes 15 are provided in a plurality (two in each vertical hole 14 in this embodiment) with different vertical positions. The horizontal hole 15 penetrates to the plate surface of the main block 11 on the center side in the longitudinal direction of the tank body 2.

横孔15の該板面側の内周面に雌螺子15aが刻設されている。この雌螺子15aに、管状分離膜20の基端側が螺着されている。   A female screw 15 a is engraved on the inner peripheral surface of the horizontal hole 15 on the plate surface side. The proximal end side of the tubular separation membrane 20 is screwed to the female screw 15a.

トップブロック12をメインブロック11の上面に固着することにより、凹溝13内が、各縦孔14に通じた室となる。この室にノズル孔7aの下端が開口している。ノズル孔7aの上端は、ノズル7の先端に開口している。   By fixing the top block 12 to the upper surface of the main block 11, the inside of the groove 13 becomes a chamber communicating with each vertical hole 14. The lower end of the nozzle hole 7a is opened in this chamber. The upper end of the nozzle hole 7 a opens at the tip of the nozzle 7.

図1に記載の態様では蓋板と支持ブロックが一体となっているが、一体となっていなくてもよく、蓋板と支持ブロックが別に、それぞれ槽体から着脱できるものであってもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, the lid plate and the support block are integrated. However, the lid plate and the support block may not be integrated, and the lid plate and the support block may be separately detachable from the tank body.

図7,8の通り、管状分離膜20は、管状の多孔質支持体21と、該多孔質支持板21の外周面に形成されたゼオライト膜22と、該多孔質支持体21の基端に同軸状に連設されたボスピース23と、多孔質支持体21の先端に同軸状に連設されたエンドピース24とを有する。   As shown in FIGS. 7 and 8, the tubular separation membrane 20 includes a tubular porous support 21, a zeolite membrane 22 formed on the outer peripheral surface of the porous support plate 21, and a base end of the porous support 21. It has a boss piece 23 provided coaxially and an end piece 24 provided coaxially at the tip of the porous support 21.

ボスピース23は筒状であり、管状分離膜20内を横孔15に連通させている。エンドピース24は、管状分離膜20の先端を封止している。ボスピース23及びエンドピース24は熱収縮フィルム25,26によってゼオライト膜付きの多孔質支持体21に連結されている。なお、エンドピース24は、重量軽減のために、多孔質支持体21側から空洞部24aが凹設されている。   The boss piece 23 has a cylindrical shape, and the inside of the tubular separation membrane 20 communicates with the lateral hole 15. The end piece 24 seals the tip of the tubular separation membrane 20. The boss piece 23 and the end piece 24 are connected to a porous support 21 with a zeolite membrane by heat shrink films 25 and 26. The end piece 24 has a hollow portion 24a recessed from the porous support 21 side in order to reduce weight.

ボスピース23の長手方向の途中に、工具係合用の六角形のフランジ23aが設けられている。このフランジ23aよりもメインブロック11側の外周面に、横孔15の雌螺子15aに螺合する雄螺子23bが刻設されている。   In the middle of the boss piece 23 in the longitudinal direction, a hexagonal flange 23a for tool engagement is provided. A male screw 23b that is screwed into the female screw 15a of the lateral hole 15 is formed on the outer peripheral surface on the main block 11 side of the flange 23a.

フランジ23aのメインブロック11側の側面にはOリング27が設置されている。   An O-ring 27 is installed on the side surface of the flange 23a on the main block 11 side.

管状分離膜20のボスピース23を横孔15に締め込むと、フランジ23aとメインブロック11との間でOリング27が挟圧されることにより、槽体2内と横孔15内とが封隔される。   When the boss piece 23 of the tubular separation membrane 20 is tightened into the horizontal hole 15, the O-ring 27 is sandwiched between the flange 23 a and the main block 11, thereby sealing the inside of the tank body 2 and the horizontal hole 15. Is done.

管状分離膜20のうちエンドピース24が支持プレート8の挿通孔8aに挿通され、支持されている。   The end piece 24 of the tubular separation membrane 20 is inserted into and supported by the insertion hole 8a of the support plate 8.

上記管状の多孔質支持体21の材質としては、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体の無機多孔質支持体が挙げられる。   As the material of the tubular porous support 21, an inorganic porous support of a ceramic sintered body containing silica, α-alumina, γ-alumina, mullite, zirconia, titania, yttria, silicon nitride, silicon carbide and the like. Can be mentioned.

ゼオライト膜22は、好ましくは、多孔質支持体21の表面においてゼオライトを結晶化させて形成されたものである。   The zeolite membrane 22 is preferably formed by crystallizing zeolite on the surface of the porous support 21.

ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、通常、酸素6−10員環構造を有するゼオライトを含み、好ましくは酸素6−8員環構造を有するゼオライトを含む。   The main zeolite constituting the zeolite membrane usually contains a zeolite having an oxygen 6-10 membered ring structure, and preferably contains a zeolite having an oxygen 6-8 membered ring structure.

ゼオライト膜は、ゼオライトが単独で膜となったものでも、前記ゼオライトの粉末をポリマーなどのバインダー中に分散させて膜の形状にしたものでも、各種支持体上にゼオライトを膜状に固着させたゼオライト膜複合体でもよい。ゼオライト膜は、一部アモルファス成分などが含有されていてもよい。   The zeolite membrane may be a single membrane of the zeolite, or the zeolite powder is dispersed in a binder such as a polymer to form a membrane, and the zeolite is fixed in a film form on various supports. A zeolite membrane composite may be used. The zeolite membrane may partially contain an amorphous component or the like.

ただし、本発明はゼオライト膜以外の分離膜を有した管状分離膜を用いてもよい。   However, the present invention may use a tubular separation membrane having a separation membrane other than the zeolite membrane.

撹拌棒30は、両端側を除き、四角柱形状となっている。撹拌棒30の先端は支持プレート8に回転可能に支持されている。撹拌棒30の基端側は軸棒31となっており、支持ブロック10に回転可能に支持されている。この軸棒31の先端にマグネット板32が固着されている。このマグネット板32は、槽体2の側壁に対面しており、この側壁を挟んでモータユニット4のマグネット板4bと対峙し、マグネットカップリング機構を構成している。   The stirring rod 30 has a quadrangular prism shape except for both end sides. The tip of the stirring bar 30 is rotatably supported by the support plate 8. The base end side of the stirring rod 30 is a shaft rod 31 that is rotatably supported by the support block 10. A magnet plate 32 is fixed to the tip of the shaft 31. The magnet plate 32 faces the side wall of the tank body 2 and faces the magnet plate 4b of the motor unit 4 across the side wall to constitute a magnet coupling mechanism.

このように構成された多管式分離膜モジュール1を用いて液体を処理するには、図2のように、槽体2内に被処理液を収容しておき、分離膜ユニット3を槽体2に装着する。この場合、グリップ6を手又は作業ロボットにて把持し、管状分離膜20が被処理液中に浸漬されるように静かに下降させ、蓋板5を槽体2の上縁に当接させる。なお、槽体2の上縁や蓋板5の周縁部下面にパッキンや緩衝材を設けておいてもよい。   In order to process a liquid using the multi-tubular separation membrane module 1 configured in this way, as shown in FIG. 2, the liquid to be treated is accommodated in the tank body 2, and the separation membrane unit 3 is placed in the tank body. Attach to 2. In this case, the grip 6 is gripped by a hand or a working robot, and the tubular separation membrane 20 is gently lowered so as to be immersed in the liquid to be treated, and the cover plate 5 is brought into contact with the upper edge of the tank body 2. In addition, you may provide packing and a shock absorbing material in the upper edge of the tank body 2, or the peripheral part lower surface of the cover board 5. FIG.

次いで、ノズル7に接続された減圧装置(図示略)を作動させて管状分離膜20内を減圧する。また、必要に応じ、モータユニット4によって撹拌棒を回転させる。これにより、被処理液中の特定成分(例えば水)が分離膜を透過し、管状分離膜20内で気化し、横孔15、縦孔14及びノズル7を通って排出され、分離操作が行われる。   Next, the decompression device (not shown) connected to the nozzle 7 is operated to decompress the inside of the tubular separation membrane 20. Further, the stirring bar is rotated by the motor unit 4 as necessary. As a result, a specific component (for example, water) in the liquid to be treated permeates the separation membrane, is vaporized in the tubular separation membrane 20, and is discharged through the horizontal hole 15, the vertical hole 14, and the nozzle 7, and the separation operation is performed. Is called.

槽体2内の液面レベルが、管状分離膜20の最上面よりも上方の規定レベルまで低下したならば、減圧を停止し、分離膜ユニット3を槽体2から引き上げ、槽体2内の濃縮液を取り出す。なお、槽体2に排液口を設けておき、この排液口から液を排出してもよく、送液パイプを用いて液を汲み出してもよく、槽体2を傾けて液を流出させてもよい。   If the liquid level in the tank body 2 is lowered to a specified level above the uppermost surface of the tubular separation membrane 20, the decompression is stopped, the separation membrane unit 3 is pulled up from the tank body 2, and the inside of the tank body 2 is Remove the concentrate. The tank body 2 may be provided with a drainage port, the liquid may be discharged from the drainage port, the liquid may be pumped out using a liquid feed pipe, and the tank body 2 is tilted to cause the liquid to flow out. May be.

その後、槽体2内に新たな被処理液を収容し、上記手順によって分離処理を行う。   Thereafter, a new liquid to be treated is accommodated in the tank body 2, and the separation process is performed according to the above procedure.

この多管式分離膜モジュール1では、管状分離膜20が槽体2内の下部に水平に設置されているので、槽体2内の液を高濃縮する場合であっても、管状分離膜20が気相に露呈せず、効率よくバッチ式に濃縮処理を行うことができる。   In this multi-tubular separation membrane module 1, the tubular separation membrane 20 is horizontally installed at the lower part in the tank body 2, so that even when the liquid in the tank body 2 is highly concentrated, the tubular separation membrane 20 Is not exposed to the gas phase and can be efficiently concentrated in a batch manner.

この多管式分離膜モジュール1では、撹拌棒30を設けているので、分離効率を向上させることができる。また、この撹拌棒30は、モータユニット4によってマグネットカップリング機構を介して回転駆動される。このため、撹拌棒30の軸棒31は、槽体2の側壁を貫通しておらず、液封軸受が不要である。そのため、グリース等によって被処理液が汚染されることもない。   In this multitubular separation membrane module 1, since the stirring rod 30 is provided, the separation efficiency can be improved. The stirring rod 30 is rotationally driven by the motor unit 4 via a magnet coupling mechanism. For this reason, the shaft bar 31 of the stirring rod 30 does not penetrate the side wall of the tank body 2 and does not require a liquid seal bearing. Therefore, the liquid to be treated is not contaminated by grease or the like.

この多管式分離膜モジュール1では、分離膜ユニット3を槽体2から取り出すことが容易であり、分離膜ユニット3や槽体2の清掃も容易に行うことができる。   In this multitubular separation membrane module 1, the separation membrane unit 3 can be easily taken out from the tank body 2, and the separation membrane unit 3 and the tank body 2 can be easily cleaned.

なお、分離または濃縮の対象となる被体としては、分離膜によって分離または濃縮が可能な複数の成分からなる液体の混合物であれば特に制限はなく、如何なる混合物であってもよい。被処理液は、果汁であってもよく、エタノール等の有機化合物と水との混合物、例えば醸造液であってもよい。   The subject to be separated or concentrated is not particularly limited as long as it is a liquid mixture composed of a plurality of components that can be separated or concentrated by a separation membrane, and may be any mixture. The liquid to be treated may be fruit juice or a mixture of an organic compound such as ethanol and water, for example, a brewing liquid.

上記実施の形態では、槽体2に1個の分離膜ユニット3を設置しているが、複数の分離膜ユニットを設置してもよい。また、分離膜ユニット3は撹拌棒を有しない構成とされてもよい。   In the embodiment described above, one separation membrane unit 3 is installed in the tank body 2, but a plurality of separation membrane units may be installed. Moreover, the separation membrane unit 3 may be configured not to have a stirring bar.

かかる多管式分離膜モジュール1Aの一例を図9,10に示す。この多管式分離膜モジュール1Aでは、槽体2Aに3個の分離膜ユニット3Aが設置されている。分離膜ユニット3Aは、撹拌棒30が設けられておらず、また管状分離膜20の配列及び本数が異なると共に、支持プレート8の上部に透口8bが設けられていることを除き、分離膜ユニット3と同一構造を有している。   An example of such a multitubular separation membrane module 1A is shown in FIGS. In this multitubular separation membrane module 1A, three separation membrane units 3A are installed in the tank body 2A. The separation membrane unit 3A is not provided with the stirring rod 30, is different in the arrangement and number of the tubular separation membranes 20, and has a through-hole 8b in the upper part of the support plate 8, except for the separation membrane unit 3A. 3 has the same structure.

槽体2Aの上面は、3個の分離膜ユニット3Aの蓋板5と、蓋プレート40とによって覆われている。槽体2A内は、この蓋プレート40の下側に循環用スペース41が形成されている。このスペース41の底面部にバルブ43付きの排液パイプ42が接続されている。槽体2Aは架台44上に設置されている。   The upper surface of the tank body 2A is covered with the lid plate 5 and the lid plate 40 of the three separation membrane units 3A. In the tank body 2 </ b> A, a circulation space 41 is formed below the lid plate 40. A drainage pipe 42 with a valve 43 is connected to the bottom of the space 41. The tank body 2 </ b> A is installed on the gantry 44.

スペース41内には、槽体2A内の液を循環させるための回転翼や液中ポンプが設けられてもよい。槽体2A内にはヒータや熱交換器が設けられてもよい。   In the space 41, a rotary blade or a submerged pump for circulating the liquid in the tank body 2A may be provided. A heater or a heat exchanger may be provided in the tank body 2A.

この多管式分離膜モジュール1Aによっても、被処理液を効率よく処理することができる。この多管式分離膜モジュール1Aにあっては、多数本の管状分離膜20を設けているので、被処理液を大量に処理することができる。この多管式分離膜モジュール1Aでは、複数の分離膜ユニット3Aを設けているので、各分離膜ユニット3Aの重量が小さく、着脱が容易である。   This multi-tubular separation membrane module 1A can also efficiently process the liquid to be processed. In this multitubular separation membrane module 1A, since a large number of tubular separation membranes 20 are provided, a large amount of liquid to be treated can be processed. In this multi-tubular separation membrane module 1A, since a plurality of separation membrane units 3A are provided, the weight of each separation membrane unit 3A is small and easy to attach and detach.

上記実施の形態は、本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。   The above embodiment is an example of the present invention, and the present invention may be other than the above.

本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。   Examples The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the description of the following examples unless it exceeds the gist.

(実施例)
図1に示す多管式分離膜モジュールを使用し、被処理液として葡萄ジュースの脱水処理を行った。多管式分離膜モジュールのノズル(透過蒸気抜出口)には、真空チューブを介してガラストラップを接続し、その後段に真空ポンプを配置して真空ラインを形成させた。
(Example)
The multi-tubular separation membrane module shown in FIG. 1 was used to dehydrate the koji juice as the liquid to be treated. A glass trap was connected to the nozzle (permeate vapor outlet) of the multi-tubular separation membrane module via a vacuum tube, and a vacuum pump was disposed at the subsequent stage to form a vacuum line.

分離膜ユニットには、直径12mm、長さ40cmの管状分離膜(ゼオライト分離膜、有効膜面積:0.1023m2、MSM−1、三菱化学社製)を8本装着した。葡萄ジュース(100%濃縮還元葡萄ジュース、商品名:ウエルチ100, カルピス社製)4Lを入れたPET製の槽体内に、上記管状分離膜を装着した分離膜ユニットを投入し、撹拌棒を用いて被処理液を撹拌した。 Eight tubular separation membranes having a diameter of 12 mm and a length of 40 cm (zeolite separation membrane, effective membrane area: 0.1023 m 2 , MSM-1, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) were attached to the separation membrane unit. A separation membrane unit equipped with the above tubular separation membrane is put into a PET tank containing 4 L of persimmon juice (100% concentrated reduced persimmon juice, trade name: Welch 100, manufactured by Calpis Co., Ltd.) using a stirring rod. The liquid to be treated was stirred.

10,15,30℃の各温度で脱水処理を行った。10, 15℃の場合は、冷却コイルを上記槽体内の葡萄ジュースの表面に接触させて温度を制御した。30℃の場合は、別途30℃に加熱された葡萄ジュースを上記槽体内に投入し、この槽体の下部にラバーヒータを敷いて温度を制御した。また、透過側圧力は試験温度により変化するが、0.3〜0.9kPaAであった。   Dehydration was performed at temperatures of 10, 15, and 30 ° C. In the case of 10 and 15 ° C., the temperature was controlled by bringing the cooling coil into contact with the surface of the koji juice in the tank. In the case of 30 ° C., the koji juice separately heated to 30 ° C. was put into the tank, and a rubber heater was placed under the tank to control the temperature. Further, the permeation side pressure varied depending on the test temperature, but was 0.3 to 0.9 kPaA.

処理後の透過液は無色透明であった。この透過液の重量を計測し、透過流束に変換した結果を表1に示す。10,15℃と比較して30℃の透過流束が急激に大きくなるのは、15℃を超えると水分圧が急激に大きくなるためである。ドライビングフォース(供給側水分圧―透過側圧力)で整理すると、透過流束はドライビングフォースに比例することを確認した。   The treated permeate was colorless and transparent. Table 1 shows the results of measuring the weight of this permeate and converting it to permeate flux. The reason why the permeation flux at 30 ° C. suddenly increases as compared to 10,15 ° C. is that the water pressure increases rapidly above 15 ° C. It was confirmed that the permeation flux was proportional to the driving force when organized by driving force (water pressure on the supply side-pressure on the permeation side).

Figure 0006413587
Figure 0006413587

1,1A 多管式分離膜モジュール
2,2A 槽体
3,3A 分離膜ユニット
4 モータユニット
8 支持プレート
10 支持ブロック
20 管状分離膜
30 撹拌棒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A Multitubular separation membrane module 2,2A Tank body 3,3A Separation membrane unit 4 Motor unit 8 Support plate 10 Support block 20 Tubular separation membrane 30 Stirring rod

Claims (7)

上面に開放口を有した槽体と、
該槽体内の下部において略水平方向に配列設置された複数本の管状分離膜と、
を有し、該槽体に設けられた分離膜ユニットを備えた多管式分離膜モジュールであって、
該分離膜ユニットは、
該開放口に着脱可能に装着された蓋板と、
該蓋板に支持された前記管状分離膜と、
前記蓋板に設けられた吸引口と、
該吸引口と該管状分離膜内とを連通する連通手段と
を有することを特徴とする多管式分離膜モジュール。
A tank body having an opening on the upper surface;
A plurality of tubular separation membranes arranged in a substantially horizontal direction at the bottom of the tank;
Have a, a multi-tubular separation membrane module with a separation membrane unit provided cistern body,
The separation membrane unit is
A lid plate removably attached to the opening;
The tubular separation membrane supported by the lid plate;
A suction port provided in the lid plate;
Communicating means for communicating between the suction port and the inside of the tubular separation membrane;
Multitubular separation membrane module, characterized in that the have a.
請求項において、前記槽体に複数の前記分離膜ユニットが設けられていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。 The multitubular separation membrane module according to claim 1 , wherein the tank body is provided with a plurality of the separation membrane units. 請求項1又は2において、
前記管状分離膜の一端側が支持ブロックに固定され、
該管状分離膜の他端側が封じられ、支持プレートに支持されており、
該管状分離膜内を吸引するために、該支持ブロックに通路が設けられていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。
In claim 1 or 2 ,
One end side of the tubular separation membrane is fixed to a support block,
The other end of the tubular separation membrane is sealed and supported by a support plate;
A multi-tubular separation membrane module, wherein a passage is provided in the support block for sucking the inside of the tubular separation membrane.
請求項において、前記支持プレートに設けられた開口に前記管状分離膜が挿入されて支持されていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。 4. The multi-tubular separation membrane module according to claim 3 , wherein the tubular separation membrane is inserted into and supported by an opening provided in the support plate. 請求項又はにおいて、一端側が前記支持ブロックに支持され、他端側が前記支持プレートに支持された撹拌棒が設けられており、
該撹拌棒の一方の端部に第1のマグネットが設けられ、該第1のマグネットは前記槽体の側壁内面に対面しており、
該槽体の側壁の外面に、該第1のマグネットに対面して第2のマグネットが配置され、該第2のマグネットがモータにより回転可能とされていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。
In Claim 3 or 4 , a stirring rod having one end supported by the support block and the other end supported by the support plate is provided.
A first magnet is provided at one end of the stirring bar, the first magnet faces the inner surface of the side wall of the tank body,
A multi-tubular separation membrane characterized in that a second magnet is arranged on the outer surface of the side wall of the tank body so as to face the first magnet, and the second magnet can be rotated by a motor. module.
請求項1ないしのいずれか1項に記載の多管式分離膜モジュールを用いた液体処理方法。 A liquid processing method using the multi-tubular separation membrane module according to any one of claims 1 to 5 . 請求項において、
前記槽体内に被処理液を供給する工程と、
前記管状分離膜内を減圧して被処理液を透過処理する工程と、
前記槽体内の被処理液の液面レベルが所定レベルにまで低下した後、槽体内の液を排出する工程と、
を有することを特徴とする液体処理方法。
In claim 6 ,
Supplying a liquid to be treated into the tank;
Depressurizing the inside of the tubular separation membrane to permeate the liquid to be treated;
A step of discharging the liquid in the tank after the liquid level of the liquid to be treated in the tank is lowered to a predetermined level;
The liquid processing method characterized by having.
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