JPH047252B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH047252B2
JPH047252B2 JP60171010A JP17101085A JPH047252B2 JP H047252 B2 JPH047252 B2 JP H047252B2 JP 60171010 A JP60171010 A JP 60171010A JP 17101085 A JP17101085 A JP 17101085A JP H047252 B2 JPH047252 B2 JP H047252B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
adhesive
spacer
membrane
support plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60171010A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6233523A (en
Inventor
Terukuni Ikuta
Sadakazu Matsubara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Priority to JP17101085A priority Critical patent/JPS6233523A/en
Publication of JPS6233523A publication Critical patent/JPS6233523A/en
Publication of JPH047252B2 publication Critical patent/JPH047252B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08Flat membrane modules
    • B01D63/081Manufacturing thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

<利用分野> 本発明は膜分離技術に関するものである。さら
に詳細には、本発明は流体混合物から特定成分の
濃度が高められた流体を分離するために利用でき
る流体分離エレメントを収納した流体分離装置を
提供するものである。特に大気から酸素濃度の高
められた酸素富化空気を得るために適した酸素富
化エレメントを収納した酸素富化装置を提供する
ものである。 <従来技術> 近年、逆浸透、限外濾過、透析等の分野で膜分
離技術の発展が著しく、その膜モジユールとして
中空糸型、平板型、スパイラル型等が用途に応じ
て用いられている。本発明は、平板型膜モジユー
ルを構成する流体分離エレメント及びそれを用い
た流体分離装置の改良を行なつたものである。 一般に平板型モジユールとしては、支持板上に
透過流体通過用のスペーサーを配し、その上に流
体分離膜を重ねたものからなる所謂流体分離エレ
メントを原料流体通過用スペーサーを介して多層
に積層したものが用いられる。ここで支持板と流
体分離膜を完全にシールして分離効率を低下させ
ないようにすることが非常に重要であり、これま
ではシール用パツキングを挿入して圧縮固定して
シールする方法や接着剤を用いて接着シールする
方法が用いられていた。しかしながら、シール用
パツキングを用いる方法ではシールの不完全が発
生しやすい欠点があり、また接着剤を用いて接着
シールする方法では挿入した透過流体通過用スペ
ーサーと共に接着するために膜裏面との接着が困
難であり且つ接着剤が広がる巾が不均一になりや
すく狭すぎるとシール不良を発生し広すぎると有
効膜面積が少なくなるという問題点があり、その
改良が強く望まれていた。 <発明の目的> 本発明は、かかる従来の平板型モジユールを用
いた流体分離装置の欠点を改良することを目的と
したものである。更に詳細にはその流体分離エレ
メントにおける支持板と分離膜の接着シールを確
実なものとすること、使用する接着剤の量を減少
せしめること、接着剤層の巾を比較的均一に且つ
狭くすること等の改良を目的としたものである。 <発明の構成> 本発明者等は、かかる目的を達成すべく鋭意研
究した結果、従来方式のように接着剤層の全面に
透過流体通過用スペーサーを配するのではなく
て、接着帯域の内側に該スペーサーの端部を挿入
した状態で接着シールすることが有効であること
を見い出し、本発明に到達した。 即ち本発明は、流体混合物から特定成分を選択
的に透過し得る選択透過膜、支持板、該選択透過
膜と支持板の間に位置した透過流体通過用スペー
サー及び透過流体取出口を具備した多数の流体分
離エレメントを圧縮性部材からなる源流流体通過
用スペーサーを介して積層状に配列せしめたモジ
ユールと、該選択透過膜面上に流体混合物を供給
する手段と、該エレメントの内側空間圧力をその
外側空間圧力よりも低くせしめる手段と、該選択
透過膜を透過した流体を該エレメント内側空間よ
り取り出す手段を有した流体分離装置において、
該流体分離エレメントの選択透過膜の周囲を接着
剤によつて該支持板に接着シールせしめた接着帯
域の内端から実質上1/4の領域内に該透過流体通
過用スペーサー端部の大部分が配されて共に接着
されており、且つ原料流体通過用スペーサーが軟
質ゴム、軟質フオーム及び軟質スポンジの群から
選ばれる軟質の圧縮性部材からなるものであるこ
とを特徴とした流体分離装置を、提供するもので
ある。 以下本発明について図面を用いて更に詳細に説
明する。まず本発明における流体分離エレメント
は、その具体例の1つとして示す第1図(エレメ
ントの平面図)及び第2図(接着部の断面図)の
ように、支持板2の上に透過流体通過用スペーサ
ー(エレメントの内側に位置することから、以下
において内側スペーサーとも記載する。)5を重
ね、さらにその上に選択透過膜1を重ねた状態で
その周囲を接着剤により接着シールせしめたもの
であつて、該接着剤の分布状態と内側スペーサー
の端部7が特定の位置関係にあることを特徴とす
るものである。即ち該エレメントにおける内側ス
ペーサーの端部と大部分は、接着剤の存在する帯
状領域6の内側に位置するものであり、更に好ま
しくは該接着剤の帯状領域の内側半分の領域に実
質上位置し、特に好ましくは該接着剤の帯状領域
の内端から1/4の領域に実質上位置するようにし
たものである。尚ここで実質上とは上記の如く特
定した領域内に内側スペーサーの外周端部7の大
部分が位置することを意味する。尚内側スペーサ
ーの外周端部7が接着部の内側端部よりも内側に
位置することのない方が、膜のめり込み等がない
ので実用上好ましい。 更に本発明の流体分離エレメントには、第1図
の透過流体取出口3に例示される如く、選択透過
膜を透過して特定成分の濃度の高められた流体を
内側スペーサーを通過せしめ、その内部空間から
取出すための外部空間へ導通せしめた透過流体取
出口が具備されている。 また本発明の流体分離エレメントの好ましい態
様は、第1,2図にも例示する如く、それを多層
に積層せしめて流体分離モジユールとする場合に
膜表面に原料流体を通過せしめるために必要とさ
れる原料流体通過用スペーサー(エレメントの外
側に位置することから、以下において外側スペー
サーとも記す。)4として、圧縮性部材を上記接
着部における選択透過膜面上の一部に付着せしめ
ることである。接着部における接着剤層の厚みが
均一であれば外部スペーサーとして非圧縮性部材
からなるものを用いることもできるが、圧縮部材
からなる外部スペーサーを用いると該接着剤層の
厚みが均一な場合は無論のこと不均一な厚みの場
合でも、そのエレメントを多層に積層したモジユ
ールにおいて安定なものが得やすい利点がある。
かかる圧縮性部材としては、例えば軟質天然ゴ
ム、シリコーンゴム、軟質のスチレン・ブタジエ
ンゴム、クロロプレンゴム等の軟質ゴム、フオー
ムラバー、ウレタンフオーム、ビニルフオーム、
ポリスチレンフオーム、ポリエチレンフオーム等
の軟質フオーム、フエノール樹脂スポンジ、尿素
樹脂スポンジ等の軟質スポーンジ、及びコルク、
フエルトなどがあげられる。なかでも本発明の圧
縮性部材として好ましく用いられるものは、クロ
ロプレンゴム、クロロプレンゴムフオーム、ポリ
スチレンフオーム、ポリエチレンフオームなどで
ある。尚、外側スペーサを膜面に付着せしめる場
合の付着形態はいかなるものであつてもよく、例
えば両面テープやシリコーン系等の接着剤(第1
図の4−a)を用いる方法があげられる。 また本発明の流体分離エレメントの好ましい態
様として、接着部6の内側スペーサ2が存在しな
い部分における接着材のみからなる層の厚みが、
該内側スペーサーの厚みの0.5〜1.5倍の範囲にあ
ること、特に好ましくは該内側スペーサーの厚み
に実質上等しいことがあげられる。かかる条件が
満たされていることによつて、接着部の内側端部
や該スペーサーの外周端部における厚みの変化が
小さく、内側スペーサーの上に重ねられた選択透
過性膜が使用時において該スペーサー面に押しつ
けられた場合に膜面に凹凸が発生しにくく、該膜
性能を維持したままで長期間にわたつて安定に運
転することが可能である。 尚本発明における流体分離エレメントに用いら
れる選択透過膜1としては、液体や気体の混合物
から特定成分を選択的に透過し得るものであれば
いかなるものでもよい。その具体的な形状として
は、選択透過性能を有した平膜のみからなるも、
該選択透過性能を有した平膜を他のシート状多孔
質基材上に成型せしめたもの等があげられる。例
えば空気中から酸素を選択的に透過せしめる酸素
選択透過膜の場合の具体例として、ポリ4−メチ
ルペンテン−1又はそれと他のポリオレフインや
ビニルシラン、アリルシラン等の共重合体などの
ポリオレフイン系の極簿膜1−aを、不織布や織
布上1−cに成型せしめたポリスルホン多孔質1
−c上あるいはポリプロピレン多孔質の平膜上に
積層せしめた積層膜があげられる。 本発明の支持板とはエレメントの形態を保ち、
その内部空間を外部空間と気密あるいは液密状に
分離する機能を有するものである。尚本発明のエ
レメントは、支持板の両面に各々内部スペーサー
と選択透過膜を積層し接着成型せしめた形態のも
のであつてもよく、その場合には支持板の機能を
主にエレメントの形態保持となる。支持板の片面
に内部スペーサーと膜を積層・接着成型したもの
の場合の支持体の具体例としては、アルミ板、ジ
ユラルミン板、鉄板等の金属板、あるいはポリプ
ロピレン板、硬質塩ビ板、FR−PET板、不飽和
ポリエステル板等のプラスチツク板等があげら
れ、それ表面は平坦であつても凹凸が存在するも
のであつてもよい。支持板の両面側に積層・接着
成型したものの場合の支持体の具体例には、エレ
メントの形態を保持し得る範囲で上記支持板の内
部の少なくとも一部をくり抜いたものやステンレ
ス金網、ポリプロピレン多孔板等があげられる。 さらに本発明の内側スペーサーとしては、透過
流体が流通し得る空間が形成されるシート状部材
であれば特に限定されるものではなく、その好ま
しい形態の1例としてネツト状部材があげられ
る。かかるネツト材としては、目のあらい凹凸形
状を有するものが好ましく、材質としてはプラス
チツク製あるいは金属製のいずれでもよいが軽量
化の点からプラスチツク製が好ましい。 プラスチツク製の場合、腰のあるものが好まし
く、材料としては例えばポリプロピレン、ポリエ
チレンテレフタレート、ナイロン等をあげること
ができる。市販のネツト材を例示すればDuPont
社製のベクサー(商品名)あるいは東京ポリマー
社製のネトロン(商標名)等をあげることができ
る。尚かかる内側スペーサーの厚みとしては0.3
〜3mmが好ましく、さらに0.5〜2mmが実用上望
ましい。 また本発明の流体分離エレメントにおいて、内
側スペーサー表面の凹凸が大きくて流体分離の際
選択透過膜面に外側から加圧された場合に膜が該
凹凸に応じた形に変形し破損することを防止する
ために、必要に応じてさらに該スペーサーと膜の
間にシート状多孔質材を挿入せしめることが好ま
しい。かかるシート状多孔質材の具体例として
は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレ
ン、ナイロン等からなる不織布や、ポリプロピレ
ン、セルロースエステル、ポリテトラフルオロエ
チレン、ポリカーボネート、再生セルロール等か
らなる多孔質膜などがあげられる。 本発明におけるエレメントは、片面あるいは両
面の透過膜を透過して得られる濃縮流体をとりだ
すため取出口が設けられている。取出し口は、そ
の部分の圧損失のほとんどない断面積及び長さの
ものを選ぶことが必要であり、特に支持板の両面
を利用した場合の両サイドで共有した取出し口で
は、膜一面に対してそれぞれの取出口を設ける場
合と比較して、取出し口の数が半減できること、
さらに取出し口からの濃縮流体をまとめる集合管
も数を減らすことができ、エレメント及びモジユ
ールの構造が簡便になるという特徴がでてくる。
取出し口を除いてはエレメントの外周は、流体の
もれがないように封じられる。即ち、供給流体混
合部と膜を透過した濃縮流体の混合が起こらない
ような構造になつている。 かかる本発明のエレメントの接着部において用
いられる接着剤としては、支持板と選択透過膜の
裏面を接着シールし得るものであればいかなるも
のを使用してもよい。尚かかる接着剤の選定にあ
たつては、接着剤を調製する際の操作性、調製し
た接着剤を塗布し各部材を接着固化しシールする
際の操作性と接着性、及び得られたエレメントを
収納した流体分離装置を使用する際の接着剤の耐
久性等が重要である。特に選択透過膜が前記した
如き多孔質膜上に積層されたものである場合に、
その多孔質膜中に接着剤が浸透して接着シールを
確実に行なうことが容易な接着剤を選定する必要
がある。また支持板面での接着保持性を高めるた
めに、その支持板面上に微小な凹凸を形成せしめ
たものを用いることも有効である。 本発明の流体分離装置は、外側スペーサーを介
して前記した流体分離エレメントを多数積層せし
めたモジユールを用いたことを特徴としたもので
あり、さらに該モジユールに原料流体混合物を供
給し、さらに使用済流体混合物を排出する手段、
該エレメントの内側圧力を外側圧力より低く維持
する手段、膜を透過した流体を透過後流体取出口
を通してエレメント内部より取り出し収集し使用
に供する導管手段を有している。 例えば気体分離装置で、空気中から酸素富化空
気を分離するための膜型酸素富化装置の場合に
は、第3図に例示される如く膜表面に大気が流通
し得る流路を設けるためにエレメント20間に外
部スペーサー4をはさんだ状態で多数のエレメン
トを積層して配列せしめたモジユールと、外部か
ら大気Cを取込み該モジユールにおけるエレメン
トの外部空間に大気を供給して膜面に大気を通過
せしめさらに酸素濃度の低下した使用済みの大気
Dを装置外に排出する送風手段18と、該エレメ
ントの内側空間を減圧状態に維持し膜に酸素富化
空気を透過せしめさらにその酸素富化空気をエレ
メント内から取り出すための真空ポンプ手段1
0、及び各エレメント内からの酸素富化空気を収
集し該装置における酸素富化空気Aの流出口に流
通せしめる導管手段を有する。 また該酸素富化装置には、膜透過の際に水分も
濃縮される場合に酸素富化空気を冷却せしめる冷
却手段12、その冷却により酸素富化空気中に生
じた水滴を分離する手段13、該冷却手段をより
有効に機能せしめるためのオリフイス等の減圧手
段14、水分離手段13からの水分を導管17を
経て冷却手段表面上で保水し気化せしめる保水手
段11、使用に供する酸素富化空気Aの流量を調
節する手段15及び流量測定手段16を具備せし
めることが好ましい。尚、Bは余剰の酸素富化空
気を示している。 かかる酸素富化装置において、モジユールを構
成した各エレメントの膜面において濃度分極をで
きるだけ小さくして分離効率を本来の膜性能に近
く維持するために、各膜面に送る大気の流量が酸
素富化空気量の5倍以上、好ましくは10倍以上、
さらに好ましくは30倍以上である。すなわち該モ
ジユールにおけるエレメント間の各通路にかなり
の空気をできるだけ均一に流通させることが必要
である。それ故エレメント間に具備させる外側ス
ペーサー4によつて形成される各エレメント間の
間隔をできるだけ均一にすることが望ましい。本
発明では、前記した如き改良された接着シール形
態に加えて圧縮性を有した外側スペーサーを用い
ることによつて、各エレメント間の間隔の均一性
を適度に維持した状態で該モジユールを組みたて
ることが極めて容易になつた。尚第3図では、便
宜上外側スペーサー4がエレメント20の内側に
おける酸素富化空気の流れに対して直角の方向に
位置する場合を記載しているが、第1図の如く酸
素富化空気の流れと平行に外部スペーサー4を配
したものの方が、大気を酸素富化空気の流れと向
流的に流して分離効率を高めることができるので
望ましい。 本発明の流体分離エレメント及び流体分離装置
は、上記した如く酸素富化において有利に用いら
れるものであるが、それ以外にも選択透過膜の性
能を適宜選ぶことによつてヘリウムガス、水素ガ
ス等の気体の濃縮分離や逆浸透、限外濾過、パー
ベーパーレーシヨン等の液体混合物の分離に用い
ることもできる。 以下に実施例をあげてさらに詳細に説明する。
但し本発明はこの実施例によつて何ら限定される
ものではない。 実施例1、2比較例1、2 第2図に示す如くアルミ板2(厚さ1mm、250mm
×500mm)、上に第1表に記載する寸法に裁断した
ポリプロピレンネツト5(厚さ0.5mm、14メツシ
ユ)をセツトし、第1表に示す位置関係となるよ
うにエポキシ系接着剤6を塗布巾約10mm、厚さ約
0.5mmで帯状に塗布した後、別途にポリエチレン
テレフタレート不織布1−c(厚さ230μ、目付量
180g/m2)上に製膜したポリスルホン多孔膜1
−bを基材としてその表面にポリ4−メチルペン
テン−1の極簿膜1−a(酸素選択透過性あり)
具備せしめた酸素選択透過膜1を接着塗布部に張
付け圧着しながら接着剤をポリ4−メチルペンテ
ン−1極簿膜の裏面まで浸透させるようにして接
着固化せしめて酸素富化エレメントを得た。尚各
エレメントの接着帯域の1ケ所に細管状の富化空
気の取出し口を挿入した状態で前記接着固化を行
なつた。かくして得られた各エレメントの接着後
の状態を調べた結果を第1表に合せて示す。 即ち、実施例1、2の方法を実施した場合透過
膜と接着剤との接着性が良好で、境界層間の気体
の洩れがなく、内側スペーサー端部と接着剤帯域
との重なり部分の透過膜表面での凹凸もなく滑ら
かで良好であつた。比較例1では内側スペーサー
(ネツト)に接着剤が引き取られた接着剤の巾が
拡がり接着剤が透過膜に充分接着されない部分が
所々発生し安定した接着状態が得られなかつた。
比較例2では接着状態は良好であつたが、内側ス
ペーサー端部と接着剤帯域との間に必然的に溝部
が出来るため透過膜表面が凹み気体の吸引作用
(気体透過)時透過膜を傷つけ気体の洩れの原因
となつた。また内側スペーサーを接着剤で固定す
る作用がないため内側スペーサーがずれて膜面の
凹みが大きくなることがあつた。上述の如く実施
例1、2が最適な方法であつた。
<Field of Application> The present invention relates to membrane separation technology. More particularly, the present invention provides a fluid separation device containing a fluid separation element that can be used to separate a fluid enriched in a particular component from a fluid mixture. In particular, an oxygen enrichment device housing an oxygen enrichment element suitable for obtaining oxygen-enriched air with increased oxygen concentration from the atmosphere is provided. <Prior Art> In recent years, membrane separation technology has made remarkable progress in the fields of reverse osmosis, ultrafiltration, dialysis, etc., and membrane modules of hollow fiber type, flat plate type, spiral type, etc. are used depending on the purpose. The present invention is an improvement of a fluid separation element constituting a flat membrane module and a fluid separation device using the same. In general, a flat plate module has a so-called fluid separation element, which consists of a support plate with a spacer for passing the permeated fluid and a fluid separation membrane layered on top of the spacer, stacked in multiple layers with a spacer for passing the raw material fluid interposed therebetween. things are used. Here, it is very important to completely seal the support plate and the fluid separation membrane so as not to reduce the separation efficiency. A method of adhesive sealing was used. However, the method using packing for sealing has the disadvantage that the seal is likely to be incomplete, and the method of adhesive sealing using adhesive has the disadvantage that it adheres with the inserted spacer for passage of permeate fluid, so it is difficult to adhere to the back side of the membrane. It is difficult and the width of the adhesive tends to spread unevenly, and if it is too narrow, a sealing failure will occur, and if it is too wide, the effective membrane area will be reduced.Therefore, there has been a strong desire for improvement. <Object of the Invention> The object of the present invention is to improve the drawbacks of the conventional fluid separation device using the flat module. More specifically, to ensure the adhesive seal between the support plate and the separation membrane in the fluid separation element, to reduce the amount of adhesive used, and to make the width of the adhesive layer relatively uniform and narrow. The purpose is to improve the following. <Structure of the Invention> As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have discovered that, instead of arranging a spacer for passing the permeated fluid over the entire surface of the adhesive layer as in the conventional method, the spacer is placed inside the adhesive zone. It has been found that it is effective to adhesively seal the end of the spacer with the end inserted into the spacer, and has arrived at the present invention. That is, the present invention provides a permselective membrane capable of selectively permeating a specific component from a fluid mixture, a support plate, a spacer for passing a permeate located between the permselective membrane and the support plate, and a permeate outlet for a large number of fluids. A module in which separation elements are arranged in a stacked manner through a source fluid passage spacer made of a compressible member, means for supplying a fluid mixture onto the selectively permeable membrane surface, and a means for supplying a fluid mixture onto the selectively permeable membrane surface; In a fluid separation device having a means for lowering the pressure to a value lower than the pressure, and a means for taking out the fluid that has passed through the selectively permeable membrane from the inner space of the element,
Most of the end of the spacer for passing the permeate fluid is located within a region substantially 1/4 from the inner end of the adhesive zone that is adhesively sealed around the selectively permeable membrane of the fluid separation element to the support plate using an adhesive. are arranged and bonded together, and the spacer for passage of raw material fluid is made of a soft compressible member selected from the group of soft rubber, soft foam, and soft sponge, This is what we provide. The present invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. First, the fluid separation element of the present invention has a structure in which a permeated fluid passes through a support plate 2, as shown in FIG. 1 (plan view of the element) and FIG. spacer (hereinafter also referred to as inner spacer because it is located inside the element) 5 is stacked, and the selectively permeable membrane 1 is stacked on top of it, and its surroundings are adhesively sealed with adhesive. It is characterized in that the distribution state of the adhesive and the end 7 of the inner spacer have a specific positional relationship. That is, the end and most of the inner spacer in the element is located inside the band-like region 6 where the adhesive is present, and more preferably substantially in the inner half region of the band-like region of the adhesive. Particularly preferably, it is located substantially in a 1/4 area from the inner end of the band-shaped area of the adhesive. Here, "substantially" means that most of the outer circumferential end 7 of the inner spacer is located within the region specified as above. Note that it is practically preferable that the outer circumferential end 7 of the inner spacer is not located inside the inner end of the bonded portion, since this prevents the membrane from sinking. Further, in the fluid separation element of the present invention, as exemplified by the permeated fluid outlet 3 in FIG. A permeate outlet is provided which communicates with the external space for removal from the space. Further, as illustrated in FIGS. 1 and 2, a preferred embodiment of the fluid separation element of the present invention is such that when the fluid separation element is laminated in multiple layers to form a fluid separation module, it is necessary to allow the raw material fluid to pass through the membrane surface. A compressible member is attached to a part of the permselective membrane surface at the adhesive part as a raw material fluid passage spacer (hereinafter also referred to as an outer spacer because it is located outside the element) 4. If the thickness of the adhesive layer at the bonding part is uniform, an external spacer made of a non-compressible material can be used, but if an external spacer made of a compressible material is used, if the thickness of the adhesive layer is uniform, Needless to say, even in the case of non-uniform thickness, there is an advantage that it is easy to obtain a stable module in which the elements are laminated in multiple layers.
Examples of such compressible members include soft natural rubber, silicone rubber, soft styrene-butadiene rubber, soft rubber such as chloroprene rubber, foam rubber, urethane foam, vinyl foam,
Soft foams such as polystyrene foam and polyethylene foam, soft sponges such as phenol resin sponges and urea resin sponges, and cork,
Examples include felt. Among them, those preferably used as the compressible member of the present invention include chloroprene rubber, chloroprene rubber foam, polystyrene foam, and polyethylene foam. Note that when attaching the outer spacer to the membrane surface, any form of attachment may be used; for example, double-sided tape or silicone-based adhesive (first
An example is a method using 4-a) in the figure. Further, in a preferred embodiment of the fluid separation element of the present invention, the thickness of the layer made only of the adhesive material in the portion of the adhesive portion 6 where the inner spacer 2 is not present is as follows:
It is preferably in the range of 0.5 to 1.5 times the thickness of the inner spacer, particularly preferably substantially equal to the thickness of the inner spacer. By satisfying these conditions, the change in thickness at the inner end of the adhesive part and the outer circumferential end of the spacer is small, and the permselective membrane layered on the inner spacer is able to maintain the thickness of the spacer during use. When pressed against a surface, unevenness is unlikely to occur on the membrane surface, and it is possible to operate stably over a long period of time while maintaining the membrane performance. The selectively permeable membrane 1 used in the fluid separation element of the present invention may be any membrane as long as it can selectively permeate a specific component from a mixture of liquids and gases. Its specific shape consists of only a flat membrane with selective permeation performance,
Examples include those in which a flat membrane having the selective permeability is molded on another sheet-like porous substrate. For example, in the case of an oxygen selectively permeable membrane that selectively permeates oxygen from the air, a polyolefin-based membrane such as poly4-methylpentene-1 or a copolymer of it with other polyolefins, vinylsilane, allylsilane, etc. Polysulfone porous material 1 in which membrane 1-a is molded onto non-woven fabric or woven fabric 1-c.
-c or a laminated film laminated on a porous polypropylene flat film. The support plate of the present invention maintains the form of the element,
It has the function of separating the internal space from the external space in an air-tight or liquid-tight manner. The element of the present invention may have a structure in which an internal spacer and a permselective membrane are laminated and adhesively molded on both sides of a support plate, in which case the function of the support plate is mainly to maintain the shape of the element. becomes. In the case of a support plate in which an internal spacer and a membrane are laminated and adhesively molded on one side, examples of the support include aluminum plates, duralumin plates, metal plates such as iron plates, polypropylene plates, hard PVC plates, and FR-PET plates. , a plastic plate such as an unsaturated polyester plate, etc., and the surface thereof may be flat or uneven. Specific examples of supports that are laminated and adhesively molded on both sides of a support plate include those in which at least a portion of the inside of the support plate is hollowed out to the extent that the shape of the element can be maintained, stainless steel wire mesh, and polypropylene porous. Examples include boards. Furthermore, the inner spacer of the present invention is not particularly limited as long as it is a sheet-like member in which a space through which a permeating fluid can flow is formed, and a net-like member is a preferable example thereof. Such a net material preferably has a rough, uneven shape, and may be made of either plastic or metal, but plastic is preferred from the viewpoint of weight reduction. If it is made of plastic, it is preferably stiff, and examples of the material include polypropylene, polyethylene terephthalate, and nylon. An example of a commercially available net material is DuPont.
Examples include Vexar (trade name) manufactured by Co., Ltd. and Netron (trade name) manufactured by Tokyo Polymer Co., Ltd. The thickness of this inner spacer is 0.3
-3 mm is preferable, and 0.5 - 2 mm is more practically desirable. Furthermore, in the fluid separation element of the present invention, when the surface of the inner spacer has large irregularities and pressure is applied from the outside to the selectively permeable membrane surface during fluid separation, the membrane is prevented from deforming into a shape corresponding to the irregularities and being damaged. In order to achieve this, it is preferable to further insert a sheet-like porous material between the spacer and the membrane as necessary. Specific examples of such sheet-like porous materials include nonwoven fabrics made of polyethylene terephthalate, polypropylene, nylon, etc., and porous membranes made of polypropylene, cellulose ester, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, recycled cellulose, etc. The element in the present invention is provided with an outlet for taking out the concentrated fluid obtained by passing through the permeable membrane on one or both sides. It is necessary to select an outlet with a cross-sectional area and length that causes almost no pressure loss at that part.Especially when using both sides of the support plate, the outlet that is shared by both sides should be The number of outlets can be halved compared to the case where each outlet is provided separately.
Furthermore, the number of collecting pipes that collect the concentrated fluid from the outlet can be reduced, and the structure of the elements and modules can be simplified.
The outer periphery of the element, except for the outlet, is sealed to prevent fluid leakage. That is, the structure is such that mixing of the feed fluid mixing section and the concentrated fluid that has passed through the membrane does not occur. As the adhesive used in the adhesive portion of the element of the present invention, any adhesive may be used as long as it can adhesively seal the back surface of the support plate and the selectively permeable membrane. When selecting such an adhesive, consider the operability when preparing the adhesive, the operability and adhesion when applying the prepared adhesive, adhering and solidifying each member, and sealing, and the resulting element. The durability of the adhesive is important when using a fluid separation device containing a fluid separator. Particularly when the permselective membrane is laminated on a porous membrane as described above,
It is necessary to select an adhesive that can easily penetrate into the porous membrane to ensure adhesive sealing. Furthermore, in order to improve the adhesion retention on the support plate surface, it is also effective to use a support plate with minute irregularities formed on the support plate surface. The fluid separation device of the present invention is characterized by using a module in which a large number of the above-mentioned fluid separation elements are stacked together with an outer spacer interposed therebetween. means for discharging the fluid mixture;
It has means for maintaining the internal pressure of the element lower than the external pressure, and conduit means for removing the fluid that has permeated through the membrane from the interior of the element through a fluid outlet and collecting it for use. For example, in the case of a membrane-type oxygen enrichment device for separating oxygen-enriched air from air in a gas separation device, a flow path through which the atmosphere can flow is provided on the membrane surface, as illustrated in Fig. 3. The module has a module in which a large number of elements are stacked and arranged with an external spacer 4 sandwiched between the elements 20, and the module takes in atmospheric air C from the outside and supplies the atmospheric air to the external space of the elements in the module to supply the atmospheric air to the membrane surface. A blowing means 18 for discharging the spent atmosphere D with a reduced oxygen concentration to the outside of the device; Vacuum pump means 1 for taking out from inside the element
0, and conduit means for collecting oxygen-enriched air from within each element and communicating it to an outlet for oxygen-enriched air A in the device. The oxygen enrichment device also includes a cooling means 12 for cooling the oxygen-enriched air when water is also concentrated during membrane permeation, a means 13 for separating water droplets generated in the oxygen-enriched air by the cooling, A decompression means 14 such as an orifice for making the cooling means function more effectively, a water retention means 11 that retains and vaporizes the water from the water separation means 13 on the surface of the cooling means through a conduit 17, and oxygen-enriched air for use. Preferably, means 15 for adjusting the flow rate of A and flow rate measuring means 16 are provided. Note that B indicates surplus oxygen-enriched air. In such an oxygen enrichment device, in order to minimize concentration polarization at the membrane surface of each element that makes up the module and maintain separation efficiency close to the original membrane performance, the flow rate of atmospheric air sent to each membrane surface is oxygen enriched. At least 5 times the amount of air, preferably at least 10 times,
More preferably, it is 30 times or more. That is, it is necessary to have a significant amount of air flowing through each passage between the elements in the module as uniformly as possible. Therefore, it is desirable that the spacing between each element formed by the outer spacer 4 provided between the elements be as uniform as possible. In the present invention, by using a compressible outer spacer in addition to the above-mentioned improved adhesive seal form, the module is assembled while maintaining appropriate uniformity of the spacing between each element. It has become extremely easy to do so. For convenience, FIG. 3 shows a case where the outer spacer 4 is located in a direction perpendicular to the flow of oxygen-enriched air inside the element 20, but the flow of oxygen-enriched air as shown in FIG. It is preferable to arrange the external spacer 4 in parallel with the oxygen-enriched air because it allows the atmosphere to flow countercurrently with the flow of oxygen-enriched air and improves the separation efficiency. The fluid separation element and fluid separation device of the present invention are advantageously used for oxygen enrichment as described above, but can also be used to enrich helium gas, hydrogen gas, etc. by appropriately selecting the performance of the selectively permeable membrane. It can also be used to concentrate and separate gases, and to separate liquid mixtures such as reverse osmosis, ultrafiltration, and pervaporation. A more detailed explanation will be given below with reference to examples.
However, the present invention is not limited to this example in any way. Examples 1 and 2 Comparative Examples 1 and 2 As shown in Fig. 2, aluminum plate 2 (thickness 1 mm, 250 mm
x 500 mm), set the polypropylene net 5 (thickness 0.5 mm, 14 meshes) cut to the dimensions listed in Table 1 on top, and apply epoxy adhesive 6 so that the positional relationship shown in Table 1 is achieved. Width approx. 10mm, thickness approx.
After applying a strip of 0.5mm, separate polyethylene terephthalate nonwoven fabric 1-c (thickness 230μ, basis weight
Polysulfone porous membrane 1 formed on 180g/m 2 )
-b as a base material and a polar film 1-a of poly-4-methylpentene-1 on the surface (with oxygen selective permeability)
The provided oxygen selectively permeable membrane 1 was pasted onto the adhesive coated area and pressed while allowing the adhesive to permeate to the back surface of the poly-4-methylpentene-1 polar membrane to solidify the adhesive to obtain an oxygen-enriching element. The adhesive solidification was performed with a thin tube-shaped enriched air outlet inserted at one location in the adhesive zone of each element. Table 1 shows the results of examining the state of each element thus obtained after adhesion. That is, when the methods of Examples 1 and 2 were carried out, the adhesion between the permeable membrane and the adhesive was good, there was no leakage of gas between the boundary layers, and the permeable membrane in the overlapping part of the inner spacer end and the adhesive zone was The surface was smooth and good with no unevenness. In Comparative Example 1, the width of the adhesive taken up by the inner spacer (net) expanded, and there were some areas where the adhesive was not sufficiently adhered to the permeable membrane, making it impossible to obtain a stable adhesive state.
In Comparative Example 2, the adhesive condition was good, but because a groove was inevitably formed between the inner spacer end and the adhesive zone, the permeable membrane surface was depressed and the permeable membrane was damaged during gas suction action (gas permeation). This caused a gas leak. Furthermore, since there is no effect of fixing the inner spacer with an adhesive, the inner spacer may be displaced, resulting in a large dent in the film surface. As mentioned above, Examples 1 and 2 were the optimal methods.

【表】 実施例 3 実施例1で得られたエレメントの長手方向に沿
つた相対する2辺における接着帯域の膜表面上
に、外側スペーサーとしてクロロプレンフオーム
の圧縮性がスケツト(巾10mm、厚さ5mm)をシリ
コーン系接着剤により付着せしめたものを30枚重
ね合わせることによつて酸素富化モジユール作成
し、第3図に示す如き酸素富化装置を組み立て
た。この装置におけるモジユール内での空気の流
れは良好であり、また各エレメントにおける接着
シール長期管保持され、膜面も破損されることが
なかつた。 <発明の効果> 本発明における流体分離エレメントを用いた流
体分離装置は、特定の接着シール形態をとること
によつて、より確実なシールが確保され、特に接
着剤帯部の巾を比較的均一に且つ狭くすることが
容易であり、さらには使用する接着剤の量を減少
せしめ、有効な膜面積を出来るだけ大きくできる
利点がある。また圧縮性の外側スペーサーと組み
合せた場合には、多数のエレメントを積層してモ
ジユールを形成する際に各エレメント間の間隔を
比較的均一に保持した状態で容易に組み立てるこ
とが出来る長所もある。さらに本発明では接着シ
ール部近傍での膜面の損傷が少なく長期間の耐久
性を保持することができる。
[Table] Example 3 On the membrane surface of the adhesive zone on two opposite sides along the longitudinal direction of the element obtained in Example 1, compressible chloroprene foam was added as an outer spacer (width 10 mm, thickness 5 mm). ) was adhered with a silicone adhesive, and an oxygen enrichment module was prepared by stacking 30 sheets of the same, and an oxygen enrichment device as shown in FIG. 3 was assembled. Air flow within the module in this device was good, and the adhesive seals in each element were maintained for a long period of time, with no damage to the membrane surface. <Effects of the Invention> The fluid separation device using the fluid separation element of the present invention can ensure a more reliable seal by adopting a specific adhesive seal form, and in particular, the width of the adhesive band can be made relatively uniform. It has the advantage that it is easy to make the membrane narrow and the amount of adhesive used can be reduced, and the effective membrane area can be made as large as possible. In addition, when combined with a compressible outer spacer, there is an advantage that when a module is formed by laminating a large number of elements, it can be easily assembled while keeping the spacing between each element relatively uniform. Furthermore, in the present invention, there is little damage to the membrane surface near the adhesive seal portion, and long-term durability can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に係る流体分離エレメントの
平面図を概略的に示したものであり、第2図は第
1図におけるα−α′面における該エレメント端部
(接着部)近傍を断面図で示したものである。ま
た第3図は本発明の流体分離エレメントを用いた
流体分離装置の実施態様例として、酸素富化装置
を示したものである。
FIG. 1 schematically shows a plan view of a fluid separation element according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of the end (adhesive portion) of the element in the α-α′ plane in FIG. This is shown in the figure. Further, FIG. 3 shows an oxygen enrichment device as an embodiment of a fluid separation device using the fluid separation element of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 流体混合物から特定成分を選択的に透過し得
る選択透過膜、支持板、該選択透過膜と支持板の
間に位置した透過流体通過用スペーサー及び透過
流体取出口を具備した多数の流体分離エレメント
を圧縮性部材からなる原料流体通過用スペーサー
を介して積層状に配列せしめたモジユールと、該
選択透過膜面上に流体混合物供給する手段と、該
エレメントの内側空間圧力をその外側空間圧力よ
りも低くせしめる手段と、該選択透過膜を透過し
た流体を該エレメント内側空間より取り出す手段
を有した流体分離装置において、該流体分離エレ
メントの選択透過膜の周囲を接着剤によつて該支
持板に接着シールせしめた接着帯域の内端から実
質上1/4の領域内に該透過流体通過用スペーサー
端部の大部分が配されて共に接着されており、且
つ原料流体通過用スペーサーが軟質ゴム、軟質フ
オーム及び軟質スポンジの群から選ばれる軟質の
圧縮性部材からなるものであることを特徴とした
流体分離装置。
1 Compressing a large number of fluid separation elements each including a permselective membrane capable of selectively permeating a specific component from a fluid mixture, a support plate, a spacer for passing the permeate located between the permselective membrane and the support plate, and a permeate outlet. modules arranged in a layered manner through spacers for passage of raw material fluid made of a flexible material; means for supplying a fluid mixture onto the selectively permeable membrane surface; and a means for taking out the fluid that has passed through the selectively permeable membrane from the inner space of the element, wherein the periphery of the selectively permeable membrane of the fluid separation element is adhesively sealed to the support plate with an adhesive. Most of the ends of the spacer for passing the permeate fluid are arranged and bonded together within a region substantially 1/4 from the inner end of the adhesive zone, and the spacer for passing the raw material fluid is made of soft rubber, soft foam, or A fluid separation device comprising a soft compressible member selected from the group of soft sponges.
JP17101085A 1985-08-05 1985-08-05 Fluid separating element and fluid separator using said element Granted JPS6233523A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17101085A JPS6233523A (en) 1985-08-05 1985-08-05 Fluid separating element and fluid separator using said element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17101085A JPS6233523A (en) 1985-08-05 1985-08-05 Fluid separating element and fluid separator using said element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6233523A JPS6233523A (en) 1987-02-13
JPH047252B2 true JPH047252B2 (en) 1992-02-10

Family

ID=15915421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17101085A Granted JPS6233523A (en) 1985-08-05 1985-08-05 Fluid separating element and fluid separator using said element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6233523A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0650450U (en) * 1991-08-27 1994-07-12 芳明 吉田 Automatic feeding device
US5772831A (en) * 1995-04-03 1998-06-30 Kubota Corporation Filter membrane element and method of manufacturing same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57194006A (en) * 1981-05-26 1982-11-29 Matsushita Seiko Co Ltd Selective permeable membrane module
JPS61278328A (en) * 1985-06-04 1986-12-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gas permeable membrane module

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58119830U (en) * 1982-02-09 1983-08-15 松下電器産業株式会社 Selective gas permeable membrane module

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57194006A (en) * 1981-05-26 1982-11-29 Matsushita Seiko Co Ltd Selective permeable membrane module
JPS61278328A (en) * 1985-06-04 1986-12-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Gas permeable membrane module

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6233523A (en) 1987-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4750918A (en) Selective-permeation gas-separation process and apparatus
US4187086A (en) Packaged membrane system and replenishment method
US7371322B2 (en) Filtration system and dynamic fluid separation method
US3757955A (en) Multi-layer membrane type mass transfer device and process
JPS58104604A (en) Film for separating liquid or gaseous multi-component system and production thereof and production of membrane separation apparatus
CA2158417A1 (en) Humidifier
JPH047252B2 (en)
US3862031A (en) Multi-layer membrane type mass transfer device and process
JPH08942A (en) Dehumidifying hollow fiber membrane model
JP5619755B2 (en) Membrane element, gas separation device and internal combustion engine
JPS5962326A (en) Gas separation module
JPS5946643B2 (en) Spiral type liquid separation element
JP2534050B2 (en) Sheet-like composite membrane
WO2023210275A1 (en) Separation membrane element and separation device
JP3275613B2 (en) Humidifier
JPS5924323Y2 (en) Semi-permeable membrane module
JPS6242737Y2 (en)
JPH06262026A (en) Air separation membrane module
JPH0372328B2 (en)
JPH01288303A (en) Fluid separation element
JPH01148325A (en) Gas separating membrane cell
JP3278953B2 (en) Method for producing gas separation composite membrane
JPS63205118A (en) Gas separating membrane cell
JP2607174Y2 (en) Spiral type membrane module
JPS6247803B2 (en)