JPH0747243A - Separation membrane module and separation apparatus - Google Patents

Separation membrane module and separation apparatus

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JPH0747243A
JPH0747243A JP21706393A JP21706393A JPH0747243A JP H0747243 A JPH0747243 A JP H0747243A JP 21706393 A JP21706393 A JP 21706393A JP 21706393 A JP21706393 A JP 21706393A JP H0747243 A JPH0747243 A JP H0747243A
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JP
Japan
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membrane
separation
separation membrane
membrane module
stack
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Application number
JP21706393A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Maeda
恭志 前田
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Dow Chemical Japan Ltd
Original Assignee
Dow Chemical Japan Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a novel separation membrane module preventing the loosening of separation membranes due to the swelling thereof without damaging separation capacity. CONSTITUTION:This separation membrane module used in a plate/frame type separation apparatus consists of a stacked member 2 of membrane support plates each supporting at least one separation membrane so as to form passages 9 parallel to the surfaces of the membrane, the fluid supply and discharge pipes 7, 8 connected to the respective passages and the pressure contact means bolts 5 and nuts 6 of the stacked member 2. In this module, each of the membrane support plates is constituted so as to have a perforated structure. Further, a plurality of protruding ribs 212 are provided to the membrane support surface of each of the membrane support plates and the separation membranes of the stacked member are brought to a pressure contact state by the top parts of the protruding ribs.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、分離膜モジュール及び
分離装置に関するものであり、詳しくは、プレート・フ
レーム方式の分離装置およびこれに用いられる分離膜モ
ジュールに関するものである。本発明の分離膜モジュー
ル及び液体分離装置は、分離膜の種類を適宜選択するこ
とにより、浸透気化、蒸気透過、逆浸透、限外濾過、精
密濾過などの各種の分離を行うことが出来るが、特に、
浸透気化法または蒸気透過法における分離膜モジュール
及び分離装置として好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separation membrane module and a separation device, and more particularly to a plate / frame type separation device and a separation membrane module used therein. The separation membrane module and the liquid separation device of the present invention can perform various separations such as pervaporation, vapor permeation, reverse osmosis, ultrafiltration and microfiltration by appropriately selecting the type of separation membrane. In particular,
It is suitable as a separation membrane module and a separation device in a pervaporation method or a vapor permeation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】プレート・フレーム方式は、逆浸透、限
外濾過、精密濾過の分野において周知であり、膜支持プ
レートにセットされた分離膜(平板膜)の表面に薄層流
の流路を形成させ、加圧された液体を流すことによって
透過液と濃縮液とに分離する方式であって、装置構造と
しては、濾過機で言えばフィルタープレスに類似する。
2. Description of the Related Art The plate frame method is well known in the fields of reverse osmosis, ultrafiltration and microfiltration, and a thin laminar flow channel is formed on the surface of a separation membrane (flat plate membrane) set on a membrane support plate. It is a system in which a permeated liquid is formed and a concentrated liquid is separated by flowing a pressurized liquid, and the device structure is similar to a filter press in terms of a filter.

【0003】特公昭53−35553号公報には、プレ
ート・フレーム方式により、液体を二つの分画に分離す
る液体分離装置として、膜表面に平行な流路を形成する
様に各々が少なくとも一つの半透過膜を支持している膜
支持プレートの積み重ね体と、前記流路に接続している
液体供給手段および液体排出手段と、分離膜を通過する
液体を集めて排出する手段と、前記積み重ね体の圧接手
段とから成る液体分離装置において、前記積み重ね体を
通って長手方向(積み重ね方向)にそれぞれ延びる二つ
の離設した流路には流路内に離設した閉止手段を設け、
一方の流路に配置した閉止手段は、他方の流路の閉止手
段に対して長手方向において段部を形成する様に位置付
けられ、それにより、長手方向の流路を通って来た液体
の流れが膜表面に平行に延びる流路に向かう様に偏向さ
せられている液体分離装置が提案されている。
JP-B-53-35553 discloses a liquid separation device for separating a liquid into two fractions by a plate frame method, each of which has at least one so as to form a flow path parallel to the membrane surface. A stack of membrane support plates supporting a semipermeable membrane, a liquid supply means and a liquid discharge means connected to the flow path, a means for collecting and discharging the liquid passing through the separation membrane, and the stack In the liquid separating device comprising the pressure contacting means, the two separating channels extending in the longitudinal direction (stacking direction) through the stack are provided with closing means separated in the channel,
The closure means arranged in one flow path is positioned so as to form a step in the longitudinal direction with respect to the closure means in the other flow path, whereby the flow of liquid coming through the longitudinal flow path. A liquid separation device has been proposed in which is deflected toward a channel extending parallel to the membrane surface.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
液体分離装置の分離膜モジュールは、特に、有機液体を
処理した際に膜支持プレート上に支持された半透過膜が
膨潤してルーズになり、それがために、膜表面に平行な
流路を流れる液体の流れが不安定となる欠点がある。特
に、適当な選択性の分離膜を用いて浸透気化法または蒸
気透過法に適用した場合は、繰り返し行われる2次側の
減圧またはスイープ操作により、膨潤した分離膜に皺が
入り易く、上記の欠点は一層顕著となる。
However, in the separation membrane module of the above liquid separating apparatus, the semipermeable membrane supported on the membrane supporting plate swells and becomes loose especially when the organic liquid is treated. Therefore, there is a drawback that the flow of the liquid flowing through the flow path parallel to the film surface becomes unstable. In particular, when applied to a pervaporation method or a vapor permeation method using a separation membrane having an appropriate selectivity, the swollen separation membrane is likely to be wrinkled due to repeated depressurization or sweep operation on the secondary side, and The drawbacks are even more pronounced.

【0005】本発明は、上記実情に鑑みなされたもので
あり、その目的は、分離性能を損なうことなく、膜支持
プレート上に支持された分離膜の固定構造を改良し、分
離膜の膨潤によるルーズ化を防止した新規な分離膜モジ
ュール及び分離装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve the fixing structure of a separation membrane supported on a membrane supporting plate without impairing the separation performance and to swell the separation membrane. It is an object of the present invention to provide a novel separation membrane module and separation device that prevent loosening.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第1
の要旨は、プレート・フレーム方式の分離装置に用いら
れる分離膜モジュールであって、膜表面に平行な流路を
形成する様に各々が少なくとも一つの分離膜を支持して
いる膜支持プレートの積み重ね体と、前記の各流路に接
続し前記積み重ね体を通って長手方向にそれぞれ延びる
二つの離設した流路と、これらの二つの離設した流路の
何れかの一端部に接続している流体供給手段および何れ
かの他端部に接続している流体排出手段と、前記積み重
ね体の圧接手段とから成る分離膜モジュールにおいて、
前記膜支持プレートを多孔構造に構成し、且つ、前記膜
支持プレートの膜支持面に複数の凸状リブを設け、当該
凸状リブの頂部によって前記積み重ね体の分離膜を圧接
して成ることを特徴とする分離膜モジュールに存する。
That is, the first aspect of the present invention
The main point of this is a separation membrane module used in a plate-frame type separation device, in which a stack of membrane support plates each supporting at least one separation membrane so as to form parallel flow channels on the membrane surface. A body, two separate flow paths connected to each of the flow paths and extending in the longitudinal direction through the stack, and connected to one end of one of these two separate flow paths. In a separation membrane module comprising a fluid supply means and a fluid discharge means connected to one of the other ends, and a pressure contact means for the stack,
The membrane supporting plate is configured to have a porous structure, and a plurality of convex ribs are provided on the membrane supporting surface of the membrane supporting plate, and the separation membrane of the stack is pressed against the top of the convex ribs. It exists in the characteristic separation membrane module.

【0007】そして、本発明の第2の要旨は、上記の分
離膜モジュールを用いたプレート・フレーム方式の分離
装置であって、前記の分離膜モジュールと、これを収容
する容器と、分離膜を通過し積み重ね体の外周壁面から
流出する流体を集めて排出する手段とから成ることを特
徴とする分離装置に存する。
A second aspect of the present invention is a plate-frame type separation device using the above-mentioned separation membrane module, which comprises the separation membrane module, a container accommodating the separation membrane module, and a separation membrane. And a means for collecting and discharging the fluid that has passed and flown out from the outer peripheral wall surface of the stack.

【0008】[0008]

【作用】複数の凸状リブの各頂部は、積み重ね体の分離
膜を圧接し、分離膜の膨潤によるルーズ化を抑制し、多
孔構造に構成された膜支持プレートは、分離膜を通過し
て膜支持プレートの内部に侵入して来た流体を積み重ね
体の外周壁面から円滑に流出させ、積み重ね体の分離膜
が複数の凸状リブの各頂部によって圧接されていること
に伴う分離性能の低下を回避する。
[Function] Each apex of the plurality of convex ribs presses the separation membrane of the stack to suppress loosening due to swelling of the separation membrane, and the membrane support plate having a porous structure passes through the separation membrane. The fluid that has entered the inside of the membrane support plate is smoothly discharged from the outer peripheral wall surface of the stack, and the separation performance is reduced due to the separation membrane of the stack being pressed by the tops of the plurality of convex ribs. To avoid.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図1は、本発明の分離装置の一例の説明図、
図2は、図1のII−II線に沿った断面の要部の拡大説明
図、図3は、図1のIII −III 線に沿った断面の要部の
説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory view of an example of a separation device of the present invention,
2 is an enlarged explanatory view of a main part of a section taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory view of a main part of a section taken along the line III-III of FIG.

【0010】先ず、本発明の分離膜モジュールについて
説明する。本発明の分離膜モジュール(1)は、図1に
示す様に、容器(10)内に収容し、プレート・フレー
ム方式の分離装置に用いられる。
First, the separation membrane module of the present invention will be described. The separation membrane module (1) of the present invention is housed in a container (10) as shown in FIG. 1 and used in a plate-frame type separation device.

【0011】本発明の分離膜モジュール(1)の基本的
な構成は、特公昭53−35553号公報に記載の分離
膜モジュールと同一であり、図2に示す様に、膜表面に
平行な流路(9)を形成する様に各々が少なくとも一つ
の分離膜(25)を支持している膜支持プレート(2
1)の積み重ね体と、前記の各流路に接続し前記積み重
ね体を通って長手方向にそれぞれ延びる二つの離設した
流路と、これらの二つの離設した流路の何れかの一端部
に接続している流体供給手段および何れかの他端部に接
続している流体排出手段と、前記積み重ね体の圧接手段
とから成る。図2に図示されていない上記の二つの離設
した流路および圧接手段については後述する。
The basic structure of the separation membrane module (1) of the present invention is the same as that of the separation membrane module described in JP-B-53-35553, and as shown in FIG. Membrane support plates (2) each supporting at least one separation membrane (25) to form channels (9).
1) the stack, two separate channels connected to each of the above channels and extending in the longitudinal direction through the stack, and one end of one of these two discrete channels And fluid discharge means connected to any other end, and pressure contact means for the stack. The above-mentioned two separated flow paths and pressure contact means which are not shown in FIG. 2 will be described later.

【0012】分離膜モジュール(1)の本体は、図1及
び図2に示す様に、1つの膜支持プレート(21)と分
離膜(25)とから成るユニット(2)の積み重ね体に
て構成される。膜支持プレート(21)と分離膜(2
5)とは、図1に示す様に、通常、略同一の大きさの円
形または楕円形とされ、そして、図3に示す様に、同一
位置の両端部に開口(28)、(28)を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the main body of the separation membrane module (1) is composed of a stack of units (2) consisting of one membrane support plate (21) and a separation membrane (25). To be done. Membrane support plate (21) and separation membrane (2
5) is usually a circle or an ellipse of approximately the same size as shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 3, openings (28), (28) are formed at both ends at the same position. Is equipped with.

【0013】開口(28)、(28)は、後述する通
り、積み重ね体の圧接手段として用いられるボルト
(5)、(5)の挿入孔として機能し、そして、開口
(28)、(28)の内径は、ボルト(5)、(5)の
外径より大きくなされ、挿入されたボルト(5)、
(5)の周囲の空間部に流体の流路が形成される。そし
て、これらの各流路により、ユニット(2)を積み重ね
体とした場合、積み重ね体を通って長手方向にそれぞれ
延びる二つの離設した流路が形成される。
As will be described later, the openings (28) and (28) function as insertion holes for bolts (5) and (5) used as a pressure contact means for the stack, and the openings (28) and (28). The inner diameter of the bolt (5) is made larger than the outer diameter of the bolt (5), and the inserted bolt (5),
A fluid flow path is formed in the space around (5). When the unit (2) is formed into a stack, these two flow paths form two separate flow paths extending in the longitudinal direction through the stack.

【0014】また、開口(28)、(28)の内周壁面
側には、封止手段(図示せず)が設けられている。封止
手段の具体的構成は後述するが、封止手段は、開口(2
8)、(28)の内周壁面側から流体が侵入するのを防
止する機能を有する。その結果、後述する流体供給手段
から供給される流体は、膜表面に平行な流路(9)のみ
に導入される。
Sealing means (not shown) is provided on the inner peripheral wall surface side of the openings (28), (28). Although the specific configuration of the sealing means will be described later, the sealing means includes an opening (2
8) and (28) have a function of preventing fluid from entering from the inner peripheral wall surface side. As a result, the fluid supplied from the fluid supply means described later is introduced only into the flow path (9) parallel to the membrane surface.

【0015】また、図2に示す様に、膜支持プレート
(21)は、周縁部に外周突起(211)を備え、そし
て、分離膜(25)は、使用状態において膜支持プレー
ト(21)の全面に支持される。外周突起(211)
は、膜支持プレート(21)の膜支持面に設けられる後
述の凸状リブ(212)と同一の突起高さを有し、そし
て、積み重ね体の圧接状態において、各ユニット(2)
間の周壁面から分離膜(25)を通過しない流体が流出
するのを防止する機能を有する。
Further, as shown in FIG. 2, the membrane supporting plate (21) is provided with an outer peripheral protrusion (211) at the peripheral portion thereof, and the separation membrane (25) is used in the state of use of the membrane supporting plate (21). Fully supported. Perimeter protrusion (211)
Has the same protrusion height as a convex rib (212) described later provided on the membrane supporting surface of the membrane supporting plate (21), and each unit (2) in the pressure contact state of the stack.
It has a function of preventing the fluid that does not pass through the separation membrane (25) from flowing out from the peripheral wall surface between them.

【0016】本発明の分離膜モジュールの特徴は、膜支
持プレート(21)を多孔構造に構成し、且つ、前記膜
支持プレートの膜支持面に複数の凸状リブ(212)を
設け、そして、図2に示す様に、凸状リブ(212)の
頂部によって前記積み重ね体の分離膜(25)を圧接し
た点にある。
The separation membrane module of the present invention is characterized in that the membrane supporting plate (21) has a porous structure, and the membrane supporting surface of the membrane supporting plate is provided with a plurality of convex ribs (212). As shown in FIG. 2, it is at the point where the separation membrane (25) of the stack is pressed by the top of the convex rib (212).

【0017】膜支持プレート(21)の多孔構造は、通
常、膜支持プレート(21)を多孔質材料で構成するこ
とによって達成される。多孔構造の膜支持プレート(2
1)は、後述する通り、分離膜(25)を通過して膜支
持プレート(21)の内部に侵入して来た流体を膜支持
プレート(21)の外周壁面に導いて流出させる機能を
有する。従って、膜支持プレート(21)を構成する多
孔質材料は、上記の機能を発揮し得る多孔構造でなけれ
ばならない。
The porous structure of the membrane support plate (21) is usually achieved by constructing the membrane support plate (21) with a porous material. Porous membrane support plate (2
As described later, 1) has a function of guiding a fluid that has passed through the separation membrane (25) and has entered the inside of the membrane support plate (21) to the outer peripheral wall surface of the membrane support plate (21) to flow out. . Therefore, the porous material forming the membrane support plate (21) must have a porous structure capable of performing the above-mentioned functions.

【0018】上記の様な多孔質材料としては、典型的に
は、硬質発泡ウレタン等の発泡樹脂、多孔質セラミツク
ス等が挙げられる。これらの材料においては、内部にラ
ンダムな連通多孔構造が形成されており、従って、ラン
ダムな方向の流路が形成される。膜支持プレート(2
1)を多孔質材料で構成した場合、開口(28)、(2
8)の内周壁面は封止されるが、斯かる封止は、適当な
樹脂で内周壁面をコーテイングする方法の他、後述する
封止手段としてのシールリングにより、開口(28)、
(28)周辺の膜支持体(24)及び分離膜(25)と
共に封止することも出来る。
Typical examples of the porous material as described above include foamed resin such as hard foamed urethane and porous ceramics. In these materials, a random communicating porous structure is formed inside, and therefore, flow paths in random directions are formed. Membrane support plate (2
When (1) is made of a porous material, the openings (28), (2
The inner peripheral wall surface of 8) is sealed. Such sealing is performed by coating the inner peripheral wall surface with a suitable resin, and by using a seal ring as a sealing means described later, the opening (28),
(28) It can be sealed together with the surrounding membrane support (24) and the separation membrane (25).

【0019】多孔構造の膜支持プレート(21)は、上
記の様に、それ自体を多孔質材料で構成する他、例え
ば、多数の貫通孔を有する多孔板を利用した構造体によ
って構成することも出来る。
As described above, the membrane support plate (21) having a porous structure may be constituted by a porous material itself, or may be constituted by a structure using a porous plate having a large number of through holes, for example. I can.

【0020】上記の様な構造体としては、具体的には、
2枚の多孔板の間にスペーサ等を介在させた積層構造体
を例示することが出来る。また、2枚の多孔板の間に多
孔板の細幅片で形成された膜支持プレート(21)の外
周壁面と非多孔板の細幅片で形成された開口(28)、
(28)の内周壁面とを配置した偏平箱状構造体を例示
することが出来る。上記の積層構造体の場合、多孔質材
料で構成した膜支持プレート(21)の場合と同様に、
開口(28)、(28)の内周壁面を封止するのが好ま
しい。
As the above structure, specifically,
It is possible to exemplify a laminated structure in which a spacer or the like is interposed between two porous plates. In addition, the outer peripheral wall surface of the membrane support plate (21) formed by the narrow pieces of the perforated plate between the two perforated plates and the opening (28) formed by the narrow piece of the non-perforated plate,
An example is a flat box-shaped structure in which the inner peripheral wall surface of (28) is arranged. In the case of the above laminated structure, as in the case of the membrane supporting plate (21) made of a porous material,
It is preferable to seal the inner wall surfaces of the openings (28) and (28).

【0021】なお、上記の多孔板の材質としては、耐溶
剤性および耐熱性の観点から、ポリプロピレン、ポリウ
レタン、ポリスルホン、テフロン等のプラスチック、ス
テンレス等の金属またはセラミックス等が好適に用いら
れる。また、前記のコーテイング剤は、上記のプラスチ
ックから適宜選択することが出来、更には、耐溶剤性お
よび耐熱性の良好な接着剤を用いることも出来る。
From the viewpoint of solvent resistance and heat resistance, plastics such as polypropylene, polyurethane, polysulfone, and Teflon, metals such as stainless steel, and ceramics are preferably used as the material of the porous plate. Further, the above-mentioned coating agent can be appropriately selected from the above-mentioned plastics, and further, an adhesive agent having good solvent resistance and heat resistance can be used.

【0022】膜支持プレート(21)の膜支持面に設け
られる複数の凸状リブ(212)は、これらの凸状リブ
の間に形成される凹部により、膜表面に平行な複数の流
路(9)を形成する機能を有する。後述する流体供給手
段から供給される流体は、流路(9)に沿って膜支持プ
レート(21)の両端部に備えられた2つの開口(2
8)、(28)の間を流れる。
The plurality of convex ribs (212) provided on the membrane supporting surface of the membrane supporting plate (21) have a plurality of flow paths (parallel to the membrane surface due to the recesses formed between the convex ribs). 9). The fluid supplied from the fluid supply means described later has two openings (2) provided at both ends of the membrane supporting plate (21) along the flow path (9).
It flows between 8) and (28).

【0023】複数の凸状リブ(212)は、上記の流れ
を円滑にするため、図1に示す様に、開口(28)、
(28)の間において湾曲した形状とするのが好まし
い。また、複数の凸状リブ(212)は、膜支持プレー
ト(21)の片面のみに設けることも出来るが、分離面
積を大きくするため、図2に示す様に、膜支持プレート
(21)の両面に設けるのが好ましい。
A plurality of convex ribs (212) are provided for opening (28), as shown in FIG. 1, to facilitate the above flow.
It is preferable to have a curved shape between (28). Further, the plurality of convex ribs (212) may be provided on only one side of the membrane supporting plate (21), but in order to increase the separation area, both sides of the membrane supporting plate (21) may be provided as shown in FIG. It is preferable to provide it.

【0024】複数の凸状リブ(212)は、膜支持プレ
ート(21)と別個に形成することも出来るが、射出成
形などの手段により、図2に示す様に、膜支持プレート
(21)と一体的成形することも出来る。すなわち、両
端部に開口(28)、(28)を備え、膜支持面に複数
の凸状リブ(212)を設けた膜支持プレート(21)
は、例えば、硬質発泡ウレタン等の発泡樹脂を用いた射
出成形により容易に製作することが出来る。そして、斯
かる一体的成形手段によれば、組み立て工程が簡略化さ
れて製作費が安価となる利点がある。
The plurality of convex ribs (212) may be formed separately from the membrane supporting plate (21), but by means such as injection molding, as shown in FIG. It can also be integrally molded. That is, a membrane supporting plate (21) having openings (28), (28) at both ends and having a plurality of convex ribs (212) on the membrane supporting surface.
Can be easily manufactured by injection molding using a foam resin such as hard urethane foam. And, according to such an integral molding means, there is an advantage that the assembling process is simplified and the manufacturing cost is low.

【0025】また、多孔板を利用した構造体による多孔
構造の膜支持プレート(21)の場合も、両端部に開口
(28)、(28)を備え、膜支持面に複数の凸状リブ
(212)を設け且つ多数の貫通孔を有する多孔板を射
出成形により容易に製作することが出来る。この場合、
凸状リブ(212)の形成部分にも貫通孔を設けるのが
好ましいが、必ずしも、その様にする必要はない。な
お、凸状リブ(212)を膜支持プレート(21)と別
個に形成する場合、凸状リブ(212)の材質として
は、前記の多孔板の場合と同様の材質が好適に用いられ
る。
Also, in the case of a membrane supporting plate (21) having a porous structure by a structure using a perforated plate, openings (28) and (28) are provided at both ends, and a plurality of convex ribs ( 212) and a perforated plate having a large number of through holes can be easily manufactured by injection molding. in this case,
It is preferable to provide a through hole also in the portion where the convex rib (212) is formed, but it is not always necessary to do so. When the convex rib (212) is formed separately from the membrane supporting plate (21), the same material as that of the porous plate is preferably used as the material of the convex rib (212).

【0026】凸状リブ(212)の高さは、特に制限さ
れないが、通常は0.2〜10mm、好ましくは0.4
〜7mmの範囲とされる。また、凸状リブ(212)の
数は、膜支持プレート(21)の面積によって異なるた
めに一概には決定し得ないが、隣接する凸状リブの間の
間隔が通常は10〜80mm、好ましくは20〜50m
mとなる様に決定される。
The height of the convex rib (212) is not particularly limited, but is usually 0.2 to 10 mm, preferably 0.4.
The range is up to 7 mm. The number of the convex ribs (212) cannot be unconditionally determined because it depends on the area of the membrane support plate (21), but the distance between the adjacent convex ribs is usually 10 to 80 mm, preferably. Is 20-50m
m is determined.

【0027】複数の凸状リブ(212)の頂部は、通
常、平坦に形成されるが、凸部の両側側面を垂直壁面と
せずに末広がりの傾斜壁面とし、凸部の断面形状が略台
形と成るようにするならば、当該凸部の形状に沿った状
態で分離膜(25)を支持することが出来、その結果、
高い凸状リブ(212)の場合に懸念される分離膜(2
5)の破損を回避することが出来る。
The tops of the plurality of convex ribs (212) are usually formed to be flat, but the side surfaces on both sides of the convex portions are not vertical wall surfaces but are sloping wall surfaces that diverge toward the end, and the convex portions have a substantially trapezoidal cross-sectional shape. If so, the separation membrane (25) can be supported along the shape of the convex portion, and as a result,
Separation membrane (2) which is a concern in the case of high convex ribs (212)
It is possible to avoid the damage of 5).

【0028】ユニット(2)は、膜支持プレート(2
1)の膜支持面(凸状リブ(212)面側)に分離膜
(25)を支持させて形成されるが、膜支持プレート
(21)の膜支持面と分離膜(25)との間には、図2
に示す様に、不織布や濾紙などの膜支持体(24)を介
在させるのが好ましい。膜支持体(24)により、分離
膜(25)を通過して来た流体は、多孔構造の膜支持プ
レート(21)の内部に円滑に侵入することが出来る。
なお、膜支持体(24)の厚さは、通常0.1〜2mm
の範囲とされる。
The unit (2) comprises a membrane support plate (2
It is formed by supporting the separation membrane (25) on the membrane supporting surface (the convex rib (212) surface side) of 1), but between the membrane supporting surface of the membrane supporting plate (21) and the separation membrane (25). In Figure 2
It is preferable to interpose a membrane support (24) such as a non-woven fabric or filter paper, as shown in FIG. The membrane support (24) allows the fluid having passed through the separation membrane (25) to smoothly enter the inside of the membrane support plate (21) having a porous structure.
The thickness of the membrane support (24) is usually 0.1 to 2 mm.
The range is.

【0029】分離膜モジュール(1)の本体は、ユニッ
ト(2)の積み重ね体にて構成される。ユニット(2)
の積み重ね体を構成する際、開口(28)、(28)の
周辺の膜支持体(24)及び分離膜(25)には、封止
手段(図示せず)が設けられる。封止手段としては、膜
表面に平行な流路(9)への流体の導入を妨げず、ユニ
ット(2)の開口(28)の内周壁面から流体が侵入す
るのを防止する機能を有する限り、特公昭53−355
53号公報に記載されたシールリングに限定されず、そ
の他の如何なる手段であってもよい。
The main body of the separation membrane module (1) is composed of a stack of units (2). Unit (2)
When constructing the stack of (2), the openings (28), the membrane support (24) and the separation membrane (25) around the openings (28) are provided with sealing means (not shown). The sealing means has a function of preventing the fluid from entering from the inner peripheral wall surface of the opening (28) of the unit (2) without hindering the introduction of the fluid into the channel (9) parallel to the membrane surface. As long as it is Japanese Patent Publication Sho 53-355
The seal ring is not limited to the one described in Japanese Patent No. 53, and any other means may be used.

【0030】特公昭53−35553号公報に記載され
たシールリングは、その内側とボルト(5)との間に環
状の流路を形成する様にボルト(5)の外径よりも大き
な内径を有するシールリングである。その他の封止手段
としては、適当な樹脂をコートしてシールする方法が挙
げられる。
The seal ring described in JP-B-53-35553 has an inner diameter larger than the outer diameter of the bolt (5) so that an annular flow path is formed between the inner side of the seal ring and the bolt (5). It is a seal ring having. Examples of other sealing means include a method of coating an appropriate resin and sealing.

【0031】また、図3に示す様に、特公昭53−35
553号公報に記載された分離膜モジュールの場合と同
様に、ユニット(2)を積み重ね体とした場合、ボルト
(5)、(5)の周囲の空間部にて形成され且つ積み重
ね体を通って長手方向にそれぞれ延びる二つの離設した
流路には、離設した閉止手段として、閉止リング(2
9)を設けることも出来る。
Further, as shown in FIG. 3, Japanese Patent Publication No. 53-35.
As in the case of the separation membrane module described in Japanese Patent No. 553, when the unit (2) is a stack, it is formed in the space around the bolts (5) and (5) and passes through the stack. The two separate flow paths extending in the longitudinal direction are provided with a closing ring (2
9) can also be provided.

【0032】閉止リング(29)は、開口(28)に嵌
合しボルト(5)の表面と接触する大きさのリングにて
構成される。そして、一方の流路に配置した閉止手段
は、他方の流路の閉止手段に対し、長手方向において段
部を形成する様に位置付けられ、それにより、長手方向
の流路を通って来た流体の流れが膜表面に平行に延びる
流路に向かう様に偏向させられる。
The closing ring (29) is a ring sized to fit in the opening (28) and contact the surface of the bolt (5). The closing means arranged in one flow path is positioned so as to form a step in the longitudinal direction with respect to the closing means in the other flow path, whereby the fluid flowing through the longitudinal flow path is formed. Flow is deflected towards a flow path extending parallel to the membrane surface.

【0033】ユニット(2)は、これと同一位置の両端
部に開口(28)、(28)を備えている端板(3)、
(4)の間に配置され、開口(28)、(28)に挿入
されたボルト(5)、(5)とこれらに螺合されたナツ
ト各(6)、(6)等によって圧接される。そして、斯
かる圧接により、各膜支持プレート(21)の膜支持面
に設けられた複数の凸状リブ(212)のそれぞれは、
図2に示す様に、各頂部によって積み重ね体の分離膜
(25)を圧接する。なお、圧接手段としては、ボルト
ナットによる他、油圧などの手段により端板(3)、
(4)を外部から締め付ける手段を採用することも出来
る。
The unit (2) has an end plate (3) having openings (28), (28) at both ends at the same position as the unit (2),
The bolts (5), (5) inserted between the openings (28), (28) and the nuts (6), (6) screwed to these are pressed against each other. . Then, by such pressure contact, each of the plurality of convex ribs (212) provided on the membrane supporting surface of each membrane supporting plate (21) is
As shown in FIG. 2, the separation membrane (25) of the stack is pressed by each top. In addition, as the press-contacting means, other than bolt nuts, the end plate (3) may be a means such as hydraulic pressure.
Means for tightening (4) from the outside can also be adopted.

【0034】端板(3)の一方の開口(28)には、ボ
ルト(5)の周囲の空間部に形成される流路(31)に
導通する流体供給手段としての流体供給管(7)が連結
され、また、端板(4)の一方の開口(28)には、ボ
ルト(5)の周囲の空間部に形成される流路(41)に
導通する流体排出手段としての流体排出管(8)が連結
されている。そして、流体供給管(7)から供給された
流体は、膜表面に平行な流路(9)に導入され、分離膜
(25)の機能に従って所定の分離を施され、流体排出
管(8)から排出される。
In one opening (28) of the end plate (3), a fluid supply pipe (7) as a fluid supply means for conducting to a flow path (31) formed in a space around the bolt (5). And a fluid discharge pipe as a fluid discharge means that is connected to one opening (28) of the end plate (4) and is connected to a flow path (41) formed in a space around the bolt (5). (8) is connected. Then, the fluid supplied from the fluid supply pipe (7) is introduced into the flow channel (9) parallel to the membrane surface, subjected to predetermined separation according to the function of the separation membrane (25), and the fluid discharge pipe (8). Emitted from.

【0035】端板(3)、(4)の間に配置されるユニ
ット(2)の数は、分離膜モジュール(1)での処理量
を勘案して任意に選択することが出来るが、通常は、1
0〜100個の範囲から適宜選択される。
The number of units (2) arranged between the end plates (3) and (4) can be arbitrarily selected in consideration of the amount of treatment in the separation membrane module (1). Is 1
It is appropriately selected from the range of 0 to 100.

【0036】次に、本発明の分離装置について説明す
る。本発明の分離装置は、上記の分離膜モジュールを用
いたプレート・フレーム方式の分離装置である。そし
て、図1に示す様に、前記の分離膜モジュール(1)
と、これを収容する容器(10)と、分離膜(25)を
通過し分離膜モジュール(1)の外周壁面から流出する
流体を集める回収手段とから成る。
Next, the separation device of the present invention will be described. The separation device of the present invention is a plate-frame type separation device using the separation membrane module. Then, as shown in FIG. 1, the separation membrane module (1) described above is used.
And a container (10) for accommodating the same, and a recovery means for collecting the fluid that passes through the separation membrane (25) and flows out from the outer peripheral wall surface of the separation membrane module (1).

【0037】浸透気化法および蒸気透過法の場合の回収
手段は、容器(10)に設けられ、図示しないトラツプ
装置および減圧装置に順次接続された回収管(11)に
て構成される。そして、減圧装置(真空ポンプ)の駆動
により、分離膜モジュール(1)の外周壁面から流出す
る流体は、減圧になされた容器(10)を通して回収管
(11)にて集められ、トラツプ装置に回収される。な
お、回収管(11)は、図1に示した実施例において
は、容器(10)の側壁に設けられているが、液溜まり
が問題となる場合は、容器(10)の底部に設けてもよ
い。
In the case of the pervaporation method and the vapor permeation method, the recovery means is provided in the container (10) and is composed of a recovery pipe (11) which is sequentially connected to a trap device and a pressure reducing device (not shown). Then, by driving the decompression device (vacuum pump), the fluid flowing out from the outer peripheral wall surface of the separation membrane module (1) is collected in the collection pipe (11) through the depressurized container (10) and collected in the trap device. To be done. Although the recovery pipe (11) is provided on the side wall of the container (10) in the embodiment shown in FIG. 1, it is provided on the bottom of the container (10) when the liquid pool is a problem. Good.

【0038】本発明の分離膜モジュール及び液体分離装
置は、分離膜(25)の種類を適宜選択することによ
り、浸透気化、蒸気透過、逆浸透、限外濾過、精密濾過
などの各種の分離を行うことが出来るが、特に、浸透気
化法または蒸気透過法における分離膜モジュール及び分
離装置として好適である。そして、分離膜(25)の種
類は、公知の分離膜の中から、分離目的に応じて適宜選
択することが出来る。
The separation membrane module and the liquid separation device of the present invention are capable of performing various separations such as pervaporation, vapor permeation, reverse osmosis, ultrafiltration and microfiltration by appropriately selecting the type of the separation membrane (25). Although it can be performed, it is particularly suitable as a separation membrane module and a separation device in a pervaporation method or a vapor permeation method. The type of the separation membrane (25) can be appropriately selected from known separation membranes according to the purpose of separation.

【0039】そして、本発明の分離膜モジュール及び液
体分離装置を浸透気化法に用いる場合、開口(28)、
(28)の内周壁面に設けられるシールリング、積み重
ね体を通って長手方向にそれぞれ延びる二つの離設した
流路に設けられる閉止リング(29)の材質としては、
ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスルホン、テフロ
ン、フッ素ゴム等のプラスチック、ステンレス等の金属
またはセラミックス等が好適に用いられる。斯かる材質
は、特に、耐溶剤性および耐熱性に優れ、本発明の分離
膜モジュール用い、醗酵液からのエタノールの回収や共
沸組成を形成するアルコールからの脱水を行う場合に好
適である。
When the separation membrane module and the liquid separation device of the present invention are used in the pervaporation method, the opening (28),
The material of the seal ring provided on the inner peripheral wall surface of (28) and the closing ring (29) provided in the two separated flow paths extending in the longitudinal direction through the stack are as follows:
Polypropylene, polyurethane, polysulfone, Teflon, plastic such as fluororubber, metal such as stainless steel, or ceramics is preferably used. Such a material is particularly excellent in solvent resistance and heat resistance, and is suitable when the separation membrane module of the present invention is used to recover ethanol from a fermentation liquor or dehydrate from alcohol forming an azeotropic composition.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明の分離膜モジュールは、各膜支持
プレートの膜支持面に設けられた複数の凸状リブの各頂
部によって積み重ね体の分離膜を圧接しているため、有
機液体を処理した際にも膨潤によって分離膜が大きくル
ーズになることはなく、従って、分離膜の材質として
は、処理液体の性質に制限されずに広範囲の材質の中か
ら選択することが出来る。また、例えば、繰り返し行わ
れる2次側の減圧またはスイープ操作により、膨潤した
分離膜に皺が入ることも殆どない。
In the separation membrane module of the present invention, the separation membranes of the stack are pressed by the tops of the plurality of convex ribs provided on the membrane supporting surface of each membrane supporting plate, and therefore the organic liquid is treated. Even when the separation is performed, the separation membrane is not loosened significantly due to swelling. Therefore, the material of the separation membrane can be selected from a wide range of materials without being limited by the properties of the treatment liquid. Moreover, for example, wrinkles are hardly generated in the swollen separation membrane due to the repeated depressurization or sweep operation on the secondary side.

【0041】そして、本発明の分離膜モジュールは、膜
支持プレートを多孔構造に構成しているため、分離膜を
通過して膜支持プレートの内部に侵入して来た流体は、
膜支持プレートの外周壁面から円滑に流出させられる。
従って、積み重ね体の分離膜が複数の凸状リブの各頂部
によって圧接されていることに伴う分離性能の低下は回
避される。
In the separation membrane module of the present invention, since the membrane supporting plate has a porous structure, the fluid that has passed through the separation membrane and has entered the inside of the membrane supporting plate is
It can be smoothly discharged from the outer peripheral wall surface of the membrane supporting plate.
Therefore, deterioration of the separation performance due to the separation membranes of the stack being pressed against each other by the tops of the plurality of convex ribs is avoided.

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

【図1】本発明の分離装置の一例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a separation device of the present invention.

【図2】図1のII−II線に沿った断面の要部の拡大説明
図である。
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a main part of a cross section taken along line II-II of FIG.

【図3】図1のIII −III 線に沿った断面の要部の説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a main part of a cross section taken along line III-III in FIG.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1:分離膜モジュール 2:ユニット 3:端板 4:端板 5:ボルト 6:ナツト 7:流体供給管 8:流体排出管 9:流路 10:容器 11:回収管 21:膜支持プレート 211:外周突起 212:凸状リブ 24:膜支持体 25:分離膜 28:開口 29:閉止リング 1: Separation Membrane Module 2: Unit 3: End Plate 4: End Plate 5: Bolt 6: Nut 7: Fluid Supply Pipe 8: Fluid Discharge Pipe 9: Flow Path 10: Container 11: Recovery Pipe 21: Membrane Support Plate 211: Outer peripheral protrusion 212: Convex rib 24: Membrane support 25: Separation membrane 28: Opening 29: Closing ring

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プレート・フレーム方式の分離装置に用
いられる分離膜モジュールであって、膜表面に平行な流
路を形成する様に各々が少なくとも一つの分離膜を支持
している膜支持プレートの積み重ね体と、前記の各流路
に接続し前記積み重ね体を通って長手方向にそれぞれ延
びる二つの離設した流路と、これらの二つの離設した流
路の何れかの一端部に接続している流体供給手段および
何れかの他端部に接続している流体排出手段と、前記積
み重ね体の圧接手段とから成る分離膜モジュールにおい
て、前記膜支持プレートを多孔構造に構成し、且つ、前
記膜支持プレートの膜支持面に複数の凸状リブを設け、
当該凸状リブの頂部によって前記積み重ね体の分離膜を
圧接して成ることを特徴とする分離膜モジュール。
1. A separation membrane module for use in a plate-frame type separation device, comprising a membrane support plate each supporting at least one separation membrane so as to form a flow path parallel to the membrane surface. A stack, two separate channels connected to each of the above channels and extending in the longitudinal direction through the stack, and connected to one end of either of these two separate channels. In a separation membrane module comprising a fluid supply means and a fluid discharge means connected to one of the other ends, and a pressure contact means for the stack, the membrane support plate is configured to have a porous structure, and Providing a plurality of convex ribs on the membrane supporting surface of the membrane supporting plate,
A separation membrane module, characterized in that the separation membrane of the stack is pressed against the top of the convex rib.
【請求項2】 複数の凸状リブが膜支持プレートの両面
に設けられている請求項1に記載の分離膜モジュール。
2. The separation membrane module according to claim 1, wherein a plurality of convex ribs are provided on both sides of the membrane support plate.
【請求項3】 膜支持プレートを多孔質材料にて構成し
且つ当該膜支持プレートと複数の凸状リブとを多孔質材
料にて一体的に成形して成る請求項1又は2に記載の分
離膜モジュール。
3. The separation according to claim 1, wherein the membrane supporting plate is made of a porous material, and the membrane supporting plate and the plurality of convex ribs are integrally molded with the porous material. Membrane module.
【請求項4】 積み重ね体を通って長手方向にそれぞれ
延びる二つの離設した流路内には離設した閉止手段を設
け、一方の流路に配置した閉止手段は、他方の流路の閉
止手段に対して長手方向において段部を形成する様に位
置付けられ、それにより、長手方向の流路を通って来た
流体の流れが膜表面に平行に延びる流路に向かう様に偏
向させられている請求項1乃至3の何れかに記載の分離
膜モジュール。
4. A separate closing means is provided in each of two separate flow paths extending in the longitudinal direction through the stack, and the closing means arranged in one flow path closes the other flow path. Positioned so as to form a step in the longitudinal direction with respect to the means, whereby the flow of fluid coming through the longitudinal channel is deflected towards a channel extending parallel to the membrane surface. The separation membrane module according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 請求項1乃至4の何れかに記載の分離膜
モジュールを用いたプレート・フレーム方式の分離装置
であって、前記の分離膜モジュールと、これを収容する
容器と、分離膜を通過し積み重ね体の外周壁面から流出
する流体を集めて排出する手段とから成ることを特徴と
する分離装置。
5. A plate-frame type separation device using the separation membrane module according to claim 1, wherein the separation membrane module, a container for housing the separation membrane module, and a separation membrane are provided. And a means for collecting and discharging fluid that has passed and flown out from the outer peripheral wall surface of the stack.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014180662A (en) * 2013-03-15 2014-09-29 Palo Alto Research Center Inc Method and system for stacking and sealing hydrodynamic separation layers
US9656328B2 (en) 2011-03-30 2017-05-23 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Cutting tool

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US9656328B2 (en) 2011-03-30 2017-05-23 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Cutting tool
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