JPH07113601B2 - 膜の性能評価方法 - Google Patents
膜の性能評価方法Info
- Publication number
- JPH07113601B2 JPH07113601B2 JP6453190A JP6453190A JPH07113601B2 JP H07113601 B2 JPH07113601 B2 JP H07113601B2 JP 6453190 A JP6453190 A JP 6453190A JP 6453190 A JP6453190 A JP 6453190A JP H07113601 B2 JPH07113601 B2 JP H07113601B2
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- Japan
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- permeation flux
- membrane
- phase flow
- flow
- gas
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は原液を気液混合の二相流として処理する膜の性
能を評価する方法に関する。
能を評価する方法に関する。
（従来の技術） 排水や下水を処理する嫌気性菌体をリアクタ内に高濃度
に保持したり、食品工業における溶液の分離、濃縮等を
行なう方法として、従来から透過膜を用いた方法が知ら
れている。
に保持したり、食品工業における溶液の分離、濃縮等を
行なう方法として、従来から透過膜を用いた方法が知ら
れている。
特に透過膜の一次側に供給する原液を気液混合の二相流
とし、乱流促進効果によって膜表面に付着した微粒子や
溶質成分からなるゲル層を掻き落として透過流束を大き
くするようにした方法が特開昭63−104609号として提案
されている。
とし、乱流促進効果によって膜表面に付着した微粒子や
溶質成分からなるゲル層を掻き落として透過流束を大き
くするようにした方法が特開昭63−104609号として提案
されている。
（発明が解決しようとする課題） 気液二相流は気相と液相の分布が不均一となった複雑な
流れを呈し、気相の流速と液相の流速との和として定義
されるみかけの二相流速を増大させても、これが透過流
束を増大することには結びつかないことが実験の結果判
明している。
流れを呈し、気相の流速と液相の流速との和として定義
されるみかけの二相流速を増大させても、これが透過流
束を増大することには結びつかないことが実験の結果判
明している。
したがって従来において装置の設計や運転条件の決定を
行なうには、膜をモジュールに装着し実際に原液を気液
混合の二相流として運転することで透過流束を測定して
おり、時間と手間がかかっている。
行なうには、膜をモジュールに装着し実際に原液を気液
混合の二相流として運転することで透過流束を測定して
おり、時間と手間がかかっている。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明は、膜モジュールのハウジ
ングに振動ピックアップ等の振動検出手段を取付け、こ
の振動検出手段により膜モジュール内を流れる気液二相
流の流動音を検出し、この検出値から膜の透過流束を推
定するようにした。
ングに振動ピックアップ等の振動検出手段を取付け、こ
の振動検出手段により膜モジュール内を流れる気液二相
流の流動音を検出し、この検出値から膜の透過流束を推
定するようにした。
（作用） 原液を気液二相流として膜モジュールに供給し膜モジュ
ールを流れる気液二相流の流動音と原液による膜の透過
流束とは一定の相関関係を有する。そこで実際の運転を
行なって透過流束を測定することなく膜モジュールの透
過性能を推定し得る。
ールを流れる気液二相流の流動音と原液による膜の透過
流束とは一定の相関関係を有する。そこで実際の運転を
行なって透過流束を測定することなく膜モジュールの透
過性能を推定し得る。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第１図は本発明に係る評価方法を実施するための装置の
全体図、第２図はみかけの二相流速度と透過流束及び二
相流の流動音との関係を示すグラフ、第３図は透過流束
と流動音の実効値との相関を示すグラフである。
全体図、第２図はみかけの二相流速度と透過流束及び二
相流の流動音との関係を示すグラフ、第３図は透過流束
と流動音の実効値との相関を示すグラフである。
１次供給タンク１内には原液２が満たされ、また１次供
給タンク１には撹拌装置３と温度コントローラ４を設け
るとともに、１次供給タンク１内の原液２をポンプ５に
よって汲み上げ配管６を介して２次供給タンク７に送り
込むようにしている。
給タンク１には撹拌装置３と温度コントローラ４を設け
るとともに、１次供給タンク１内の原液２をポンプ５に
よって汲み上げ配管６を介して２次供給タンク７に送り
込むようにしている。
また２次供給タンク７の底部からは下方に向って降下管
８を導出し、この降下管８の下端を湾曲して上昇管９に
接続し、この上昇管９の途中に気液混合器10を設け、こ
の気液混合器10の下部にガスボンベ11から窒素ガス等を
供給し、原液２をこの部分から気液混合の二相流として
上方に送り、自然循環を利用して原液を２次供給タンク
７に戻すようにしている。また気液混合器10の上方には
透過膜と同形状のガラス管を装着した流動観察用モジュ
ール12、13を接続し、上方の流動観察用モジュール13に
性能評価を行なう膜モジュール14を接続し、この膜モジ
ュール14と前記２次供給タンク７とを戻り管25でつな
ぎ、この膜モジュール14内を流れる二相流の流動音を音
響解析装置15によって解析し、膜モジュール14即ち膜モ
ジュール14内に備えられた透過膜の透過流束を推定する
ようにしている。
８を導出し、この降下管８の下端を湾曲して上昇管９に
接続し、この上昇管９の途中に気液混合器10を設け、こ
の気液混合器10の下部にガスボンベ11から窒素ガス等を
供給し、原液２をこの部分から気液混合の二相流として
上方に送り、自然循環を利用して原液を２次供給タンク
７に戻すようにしている。また気液混合器10の上方には
透過膜と同形状のガラス管を装着した流動観察用モジュ
ール12、13を接続し、上方の流動観察用モジュール13に
性能評価を行なう膜モジュール14を接続し、この膜モジ
ュール14と前記２次供給タンク７とを戻り管25でつな
ぎ、この膜モジュール14内を流れる二相流の流動音を音
響解析装置15によって解析し、膜モジュール14即ち膜モ
ジュール14内に備えられた透過膜の透過流束を推定する
ようにしている。
音響解析装置15は膜モジュール14のハウジングに振動検
出手段としての振動ピックアップ16を取付け、これら振
動ピックアップ16により膜モジュール14内を流れる二相
流の流動音を振動として検出し、検出した信号をチャー
ジアンプ17で増幅しデータレコーダ18に一時収録する。
次いで2kHzのハイパスフィルタ19で処理した後、二相流
の詳細な流動状態を知る必要がある場合にはFFTアナラ
イザ20で解析し、20kHz以下の範囲で流動音信号の時間
平均の実効値を求める。（サンプリング時間は約60秒） 以上によって測定した二相流の流動音の実効値（A
P［Ｖ］）と透過流束（Ｊ［m3/m2・day］）との関係を
みかけの二相流速（Ug0＋Ul0［m/s］）を基準として示
したのが第２図である。尚、透過流束の測定を行なうに
は第１図の音響解析装置15を透過性能測定装置21に取替
えて行なう。即ち、膜モジュール14の２次側に透過して
出てきた透過液を真空ポンプ22によって減圧されている
集水タンク23に集め、この集水タンク23の重量増加速度
を電子天秤24で計測することで求める。
出手段としての振動ピックアップ16を取付け、これら振
動ピックアップ16により膜モジュール14内を流れる二相
流の流動音を振動として検出し、検出した信号をチャー
ジアンプ17で増幅しデータレコーダ18に一時収録する。
次いで2kHzのハイパスフィルタ19で処理した後、二相流
の詳細な流動状態を知る必要がある場合にはFFTアナラ
イザ20で解析し、20kHz以下の範囲で流動音信号の時間
平均の実効値を求める。（サンプリング時間は約60秒） 以上によって測定した二相流の流動音の実効値（A
P［Ｖ］）と透過流束（Ｊ［m3/m2・day］）との関係を
みかけの二相流速（Ug0＋Ul0［m/s］）を基準として示
したのが第２図である。尚、透過流束の測定を行なうに
は第１図の音響解析装置15を透過性能測定装置21に取替
えて行なう。即ち、膜モジュール14の２次側に透過して
出てきた透過液を真空ポンプ22によって減圧されている
集水タンク23に集め、この集水タンク23の重量増加速度
を電子天秤24で計測することで求める。
ここで、上記の関係を求めるために行なった実験条件は
以下の通りである。
以下の通りである。
透過膜；寸法が外径5.3mm×内径3.8mm×長さ500mmで平
均細孔径が0.14μｍの管状セラミック膜チューブ 原液;0.9％生理食塩水に乾燥パン酵母を分散させた懸濁
液 パン酵母濃度;10kg.m-3 温度;25℃ 膜間差圧;60kPa 気液混合器；金網製散気筒、スタティックミキサ、混合
器無装着 第２図からは気液混合器の種類或いは有無にかかわら
ず、二相流の流動音Apと透過流束Ｊとが一定の相関関係
にあることが分る。第２図のグラフより、透過流束Ｊと
流動音の実効値APとを読み取り、第３図のグラフを作成
した。第３図のグラフより、透過流束Ｊと流動音の実効
値APとの間には Ｊ＝11.1×AP の直線式が得られ、よい相関が得られた。このように、
透過流束Ｊと流動音実効値APとがよい相関関係にあると
いうことは、透過流束Ｊが流動音実効値APで支配されて
いるということを示す。一方みかけの二相流速（Ug0＋U
l0）では、二相流速を増大させても、これが透過流束Ｊ
を増大することに結びついていない。したがって透過流
束Ｊはみかけの二相流速の条件を広範囲に変更し取得す
る必要があるため濾過実験に手間と時間がかかってい
る。ところがAPであればＪと比例関係にあることから、
濾過実験を行うことなく短時間のうちに低動力で高い透
過流束が得られる運転条件が決定される。いいかえれ
ば、透過流束が頭打ちになる運転条件が容易にみつけら
れる。しかもAPであれば、経時的に連続して透過流速を
測定することができるので、透過流束即ち透過量の制御
が行える。つまり、みかけの二相流速（Ug0＋Ul0［m/
s］）からは膜の透過流束を推定することができない
が、二相流の流動音Apからは透過流束Ｊを正確に推定す
ることができる。
均細孔径が0.14μｍの管状セラミック膜チューブ 原液;0.9％生理食塩水に乾燥パン酵母を分散させた懸濁
液 パン酵母濃度;10kg.m-3 温度;25℃ 膜間差圧;60kPa 気液混合器；金網製散気筒、スタティックミキサ、混合
器無装着 第２図からは気液混合器の種類或いは有無にかかわら
ず、二相流の流動音Apと透過流束Ｊとが一定の相関関係
にあることが分る。第２図のグラフより、透過流束Ｊと
流動音の実効値APとを読み取り、第３図のグラフを作成
した。第３図のグラフより、透過流束Ｊと流動音の実効
値APとの間には Ｊ＝11.1×AP の直線式が得られ、よい相関が得られた。このように、
透過流束Ｊと流動音実効値APとがよい相関関係にあると
いうことは、透過流束Ｊが流動音実効値APで支配されて
いるということを示す。一方みかけの二相流速（Ug0＋U
l0）では、二相流速を増大させても、これが透過流束Ｊ
を増大することに結びついていない。したがって透過流
束Ｊはみかけの二相流速の条件を広範囲に変更し取得す
る必要があるため濾過実験に手間と時間がかかってい
る。ところがAPであればＪと比例関係にあることから、
濾過実験を行うことなく短時間のうちに低動力で高い透
過流束が得られる運転条件が決定される。いいかえれ
ば、透過流束が頭打ちになる運転条件が容易にみつけら
れる。しかもAPであれば、経時的に連続して透過流速を
測定することができるので、透過流束即ち透過量の制御
が行える。つまり、みかけの二相流速（Ug0＋Ul0［m/
s］）からは膜の透過流束を推定することができない
が、二相流の流動音Apからは透過流束Ｊを正確に推定す
ることができる。
ここで、透過膜の透過流束は当然のことながら膜厚、膜
の平均孔径等によって異なることとなる。したがって、
各種膜厚及び平均孔径等に対応して、二相流の流動音と
透過流束との相関関係を予め明らかにしておき、各々の
膜厚及び平均孔径毎に透過流束を推定する。
の平均孔径等によって異なることとなる。したがって、
各種膜厚及び平均孔径等に対応して、二相流の流動音と
透過流束との相関関係を予め明らかにしておき、各々の
膜厚及び平均孔径毎に透過流束を推定する。
（効果） 以上に説明したように本発明によれば、二相流の流動音
と膜の透過流束とが一定の相関関係を有することを見出
し、この流動音から膜の透過流束を推定するようにした
ので、いちいち膜処理実験を行なうことなく短時間のう
ちに低動力で高い透過流束が得られる運転条件を決定す
ることができる。
と膜の透過流束とが一定の相関関係を有することを見出
し、この流動音から膜の透過流束を推定するようにした
ので、いちいち膜処理実験を行なうことなく短時間のう
ちに低動力で高い透過流束が得られる運転条件を決定す
ることができる。
第１図は本発明に係る評価方法を実施するための装置の
全体図、第２図はみかけの二相流速度と透過流束及び二
相流の流動音の実効値との関係を示すグラフ、第３図は
透過流束と流動音の実効値との相関を示すグラフであ
る。 尚、図面中１は１次供給タンク、２は原液、７は２次供
給タンク、10は気液混合器、15は音響解析装置、16は振
動ピックアップである。
全体図、第２図はみかけの二相流速度と透過流束及び二
相流の流動音の実効値との関係を示すグラフ、第３図は
透過流束と流動音の実効値との相関を示すグラフであ
る。 尚、図面中１は１次供給タンク、２は原液、７は２次供
給タンク、10は気液混合器、15は音響解析装置、16は振
動ピックアップである。
フロントページの続き (72)発明者 吉野 成 神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号 東 陶機器株式会社茅ケ崎工場内
Claims (1)
- 【請求項１】透過膜を備えた膜モジュールのハウジング
に振動検出手段を取付け、この振動検出手段により膜モ
ジュール内を流れる気液二相流の流動音を検出し、この
検出値から膜の透過流束を推定するようにしたことを特
徴とする膜の性能評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6453190A JPH07113601B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 膜の性能評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6453190A JPH07113601B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 膜の性能評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03264845A JPH03264845A (ja) | 1991-11-26 |
| JPH07113601B2 true JPH07113601B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=13260897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6453190A Expired - Fee Related JPH07113601B2 (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 膜の性能評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113601B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2775440B1 (fr) * | 1998-03-02 | 2000-11-10 | Suez Lyonnaise Des Eaux | Procede de controle de l'integrite des modules de filtration a fibres creuses |
| JPWO2002082056A1 (ja) * | 2001-04-02 | 2004-07-29 | 株式会社九州山光社 | 低水圧用耐水度試験装置及びその試験方法 |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP6453190A patent/JPH07113601B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03264845A (ja) | 1991-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |