KR20190141217A - 멤브레인 모듈 및 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 방법 - Google Patents
멤브레인 모듈 및 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190141217A KR20190141217A KR1020197034309A KR20197034309A KR20190141217A KR 20190141217 A KR20190141217 A KR 20190141217A KR 1020197034309 A KR1020197034309 A KR 1020197034309A KR 20197034309 A KR20197034309 A KR 20197034309A KR 20190141217 A KR20190141217 A KR 20190141217A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- membrane
- membrane module
- optical fiber
- polymer optical
- module
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 322
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000013049 sediment Substances 0.000 title description 2
- 239000013308 plastic optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 105
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 83
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 38
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 37
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 33
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 28
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 25
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 7
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 4
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012732 spatial analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/031—Two or more types of hollow fibres within one bundle or within one potting or tube-sheet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
- B01D63/107—Specific properties of the central tube or the permeate channel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/14—Specific spacers
- B01D2313/143—Specific spacers on the feed side
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/54—Modularity of membrane module elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/60—Specific sensors or sensor arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/90—Additional auxiliary systems integrated with the module or apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/90—Additional auxiliary systems integrated with the module or apparatus
- B01D2313/902—Integrated cleaning device
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2319/00—Membrane assemblies within one housing
- B01D2319/04—Elements in parallel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
본 발명은 투과물(P)을 생성하며 적어도 하나의 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(1)을 포함하는 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 멤브레인 층 상의 침전물들을 검출하기 위한 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)는, 폴리머 광섬유(3)가 적어도 하나의 멤브레인 층(1)과 접촉하도록, 멤브레인 모듈 내에 통합된다. 본 발명은 또한 투과물(P)을 생성하는 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 방법 및 유체, 특히, 수용액의 공급 스트림(F)으로부터 투과물을 생성하는 멤브레인 모듈로서, 멤브레인 모듈이 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(1)의 다수의 인접하게 배치된 또는 적층된 시트들(a, b)을 포함하며, 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)는 멤브레인 모듈 내에 끼워 넣어지거나 통합되며, 폴리머 광섬유는 멤브레인 층(1)의 적어도 하나의 시트(a, b)와 접촉하는 멤브레인 모듈에 관한 것이다.
Description
본 발명은 투과물을 생성하는 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 장치를 포함하는 멤브레인 모듈 및 투과물을 생성하는 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 방법에 관한 것이다.
멤브레인 분리 기술에 있어서, 멤브레인 모듈들은 멤브레인 모듈을 통과하는 유체의 공급 스트림으로부터 투과물과 잔류물을 분리하기 위하여 사용된다. 잔류물은 멤브레인 모듈 내의 적어도 하나의 투과성 또는 반투과성 멤브레인에 의해 보유되는 반면에, 투과물은 멤브레인을 투과한다. 이로 인해 공급 스트림의 저분자 및 고분자 물질들이 서로 분리되며, 잔류물은 공급 스트림의 고분자 성분들을 농축된 형태로 함유하며, 이러한 이유로 잔류물은 농축물로 또한 불린다.
일반적으로, 멤브레인 모듈들은 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층의 다수의 시트들을 포함하며, 시트들은, 예를 들어, 하나가 나머지 하나 위에 적층되어 플레이트 모듈을 형성하거나 중앙 용기 둘레에 나선형으로 감겨서 나선형으로 감긴 모듈을 형성할 수 있는 편평한 멤브레인 시트들일 수 있다. 연속되는 멤브레인 시트들 사이에는 스페이서로서의 역할을 하며 투과물과 잔류물 (농축물로 또한 불림)이 멤브레인 시트들 사이를 흐르도록 하는 중간 시트가 배치된다. 멤브레인 모듈들의 다른 구성들로서, 예를 들어, 가장자리들이 서로 용접되는 멤브레인 포켓들이 구멍들을 갖는 용기 둘레에 감기는 멤브레인 포켓 모듈들 또는 중공 멤브레인들이 다발들로 배열되고 일단부가 고정 수단에 의해 부착되며 중공 섬유들이 투과물 쪽에서는 개방되고 잔류물 쪽에서는 폐쇄되는 중공 섬유 모듈들이 있다.
예를 들어, DE 42 33 952 C1 및 DE 101 30 716 A1은 역삼투 및 십자류 여과, 특히, 미세 여과를 위해 사용될 수 있는 나선형으로 감긴 모듈들을 개시하고 있다. 다른 하나의 나선형으로 감긴 모듈이 US 2003/0205520 A1에 기술되어 있다. 중공 섬유 모듈은, 예를 들어, DE 10 2016 004 573 A1으로부터 공지되어 있다.
멤브레인 시스템들에서, 멤브레인 모듈들은 빈번하게 모듈식 구성을 가지며, 특히, 직렬 또는 병렬 회로들 내에서 배열되며, 이들 직렬 또는 병렬 회로들에 의해 멤브레인 시스템은 요구되는 분리 공정(예를 들어, 요구되는 처리량)의 체적에 맞도록 구성될 수 있고 공급 스트림 및 생성 대상물들인 투과물과 잔류물의 재료 특성들에 맞도록 구성될 수 있고, 특히, 용액 내에 용해되며 분리되어야 하는 입자들의 입자 크기에 맞도록 구성될 수 있다.
멤브레인 모듈들은 수처리 공정들 및 여과 공정들에서 폭넓게 사용된다. 예를 들어, 수용액에서 분리되어야 하는 물질들의 크기에 따라, 미세 여과, 한외 여과, 나노 여과, 및 역삼투로 구분되며, 분리 공정은, 예를 들어, 입자 함유 용액을 멤브레인 분리 시스템 내에 모듈식으로 배열된 멤브레인 모듈들의 멤브레인 층들을 압력을 가하여 통과시킴으로써 수행된다. 예를 들어, 역삼투 및 나노 여과의 경우에는, 3 내지 20 바(나노 여과) 및 10 내지 100 바(역삼투) 범위의 높은 압력이 요구되기 때문에, 멤브레인 모듈의 멤브레인 층들은 내압 하우징, 예를 들어, 원통형 압력 용기 내에 배치된다. 하우징은 공급 스트림을 전달하기 위한 입구와, 투과물을 배출하기 위한 투과물 출구와, 농축물을 배출하기 위한 농축물 출구를 구비한다. 나선형으로 감긴 모듈에 있어서, 예를 들어, 공급 스트림은 나선형으로 감긴 모듈의 표면 쪽에서 유입되고, 투과물은 개구부들을 구비한 중앙 투과물 용기 내에서 수거되고 투과물 용기를 통해 나선형으로 감긴 모듈에서 배출된다. 농축물은 나선형으로 감긴 모듈의 대향하는 표면 쪽 단부에서 유출되며, 농축물 출구를 통해 배출될 수 있다.
멤브레인 모듈들이, 특히, 수처리 및 여과 공정들에서 사용될 때, 침전물들은 멤브레인 표면들 상에 모이며, 침전물들은 광물들(예를 들어, 석회 스케일), 콜로이드성의 물 성분들, 및 미생물들이 생물 막 형태로 축적된 커버 층을 형성한다. 이 커버 층은 멤브레인 층의 분리 효율을 감소시키며, 그 결과 멤브레인 모듈들의 규칙적인, 특히, 정기적인 청소 및 세정 또는 멤브레인 층들의 교체가 요구된다. 멤브레인 층들을 청소하기 위하여, 예를 들어, 계면 활성제를 함유한 청소 용액들을 사용할 수 있다. 멤브레인 층들의 분리 기능을 오랜 시간 동안 원상태로 유지하기 위하여, 멤브레인 층들의 막힘이 발생하기 전에 미리 충분히 멤브레인 층들을 청소하고 세정할 필요가 있다. 시기에 알맞게 청소 및 세정을 하기 위하여, 멤브레인 층들이 막히게 되는 위험을 방지하기 위한 시간 공차를 가지고 청소 및 세정 절차가 일반적으로 수행된다. 그 결과, 멤브레인 모듈들이 너무 자주 청소되는 경향이 있으며, 그로 인해, 한편으로는, 청소 및 세정 유체들의 소모가 증가하게 되고, 다른 한편으로는, 청소 절차가 수행되는 동안 멤브레인 모듈이 분리 공정을 수행하기 위해 사용될 수 없는 중단 시간들이 비교적 길어지게 된다. 또한, 계면 활성제를 함유한 청소 용액들을 사용하여 멤브레인 층들을 규칙적으로 청소함에도 불구하고, 멤브레인 표면들 상에서 미생물들이 계속해서 성장하게 된다(생물 오염(biofouling)). 생물 오염 또한 멤브레인 모듈들의 분리 효율을 감소시키게 된다.
그러한 침전물들을 검출하기 위하여, US 2008/0084565 A1은 역삼투용 멤브레인 모듈들 내에서 또한 사용될 수 있는 간섭계-기반 검출 시스템의 사용을 제안한다.
이 기술의 상태를 시작점으로 취할 경우, 본 발명에 의해 해결되어야 하는 과제는 멤브레인 모듈 및 투과물 생성 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 방법으로서, 예를 들어, 광물성 침전물들 (스케일) 형태의 침전물들, 유기 분자들의 침전물들, 또는 미생물들의 성장(생물 오염)이 멤브레인 모듈이 동작하는 동안 언제든 멤브레인 모듈 내에 함유된 멤브레인 층들의 표면들 상에서 검출될 수 있는 멤브레인 모듈 및 투과물 생성 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 방법을 이용하는 것이다. 본 발명에 의해 해결되어야 하는 두 번째 과제는 투과물이 멤브레인 모듈로 공급되는 유체의 공급 스트림으로부터 생성되는 멤브레인 분리 공정에서 멤브레인 모듈이 동작하는 동안 멤브레인 층의 표면들 상의 침전물들이 검출될 수 있도록 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층의 다수의 인접하게 배치되거나 적층된 시트들을 포함하는 멤브레인 모듈을 더욱더 개발하는 것이다. 이 방법을 사용하면, 종래의 멤브레인 모듈들을 규칙적으로 청소하고 세정하기 위해 사용되는 청소 및 세정 용액의 양을 최소한도로 줄일 수 있고 멤브레인 분리 공정에서 사용하기 위하여 멤브레인 모듈들이 사용될 수 없는, 멤브레인 모듈들을 청소하기 위해 필요한 시간을 줄일 수 있다. 동시에, 청소 절차들의 성공 여부를 평가할 수 있다.
이들 과제들은 청구항 1의 멤브레인 모듈 및 청구항 10의 방법에 의해 해결된다. 멤브레인 모듈 및 방법의 바람직한 실시예들은 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층을 포함하는 멤브레인 모듈에 있어서, 적어도 하나의 폴리머 광섬유가 멤브레인 모듈 내에 통합되고, 폴리머 광섬유는 적어도 하나의 멤브레인 층과 접촉한다.
유리하게는, 폴리머 광섬유는 폴리머 재료(예를 들어, PMMA)로 이루어진 섬유 코어와 섬유 코어를 둘러싸는 클래딩을 포함하며, 클래딩 재료의 굴절률은 폴리머 재료의 굴절률보다 낮다. 멤브레인 모듈 내측에 배치된 일부에서, 폴리머 광섬유는 클래딩 내에 형성된 절개부를 구비하는 것이 바람직하며, 이 절개부 부분에서 섬유 코어가 노출되고 폴리머 광섬유가 위치하는 주변들과 접촉한다. 클래딩은 다수의 층들을 구비하도록 설계될 수 있으며, 예를 들어, 섬유 코어에 인접하게 배치되고 섬유 코어보다 낮은 굴절률을 갖는 광학적으로 유효한 내부 클래딩 층과 외부 보호 클래딩을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에 있어서는, 단순히 외부 보호 클래딩의 일부를 제거하는 것으로 충분할 수 있다. 그러나, 감도를 증가시키기 위하여, 섬유 코어가 섬유의 클래딩이 (완전히) 제거된 절개부들의 부분에서 노출되도록, 광학적으로 유효한 내부 클래딩 층의 일부와 외부 보호 클래딩의 일부를 둘 다 제거하는 것이 유용할 수 있다.
멤브레인 모듈 내부에서, 본 발명에 따라 멤브레인 모듈 내에 통합되는, 폴리머 광섬유는 공급 스트림 형태로 멤브레인 모듈 내로 공급되는 유체와 접촉하게 된다. 만일, 유체 통과의 결과로서, 광물들, 유기 분자들, 또는 미생물들의 형태로 된 침전물들이 멤브레인 모듈의 멤브레인 층들의 표면들 상에 형성되면, 이들 침전물들의 각각의 성분들 또한 폴리머 광섬유의 표면 상에, 그리고, 특히, 이 섬유의 클래딩 내의 절개부 부분에서 섬유 코어 상에 직접적으로 침전된다. 침전물들이 폴리머 광섬유의 표면 상에, 그리고, 특히, 클래딩 내의 절개부 부분에서 섬유 코어 상에 축적됨에 따라, 폴리머 광섬유의 광 매개변수들이 변하게 된다. 더욱 상세하게는, 일반적으로, 침전물들은 폴리머 광섬유의 클래딩과 코어의 굴절률과는 다른 굴절률을 가지기 때문에, 섬유의 투과율이 변하게 된다. 예를 들어, 만일 침전물들이 (예를 들어, 스케일이 형성된 경우에서와 같이) 폴리머 광섬유의 코어보다 높은 굴절률을 가지면, 섬유 내에 결합된 광선이 섬유 코어로부터 출사되기 때문에, 투과율을 감소한다. 만일 침전물들이 (예를 들어, 생물 오염이 발생된 경우에서와 같이) 폴리머 광섬유의 코어보다 낮은 굴절률을 가지면, 침전물들 및 섬유 코어 내의 광선의 전반사에 의해 생성되는 감쇠파들 사이의 상호 작용들로 인해 섬유의 광 매개변수들이 또한 변하게 된다. 침전물들에 의해 야기되는 폴리머 광섬유의 광 매개변수들의 변화들은, 예를 들어, 폴리머 광섬유의 일 단부를 전자기 방사선용 송신기(예를 들어, 광원, 특히, 레이저 다이오드)에 결합하고 섬유의 타 단부를 방사선에 민감한 수신기(예를 들어, 감광 다이오드)에 결합함으로써, 검출될 수 있다. 송신기와 수신기를 사용할 경우, 폴리머 광섬유의 광 매개변수들, 특히, 침전물들의 증가로 인하여 변하는, 투과율이 멤브레인 분리 기능에 영향을 미침이 없이 멤브레인 모듈이 동작하는 동안 검출될 수 있다. 광 매개변수들의 검출된 변화에 기초하여, 폴리머 광섬유의 표면 상에 형성된 침전물들이 정량적으로 측정될 수 있다. 폴리머 광섬유 상의 침전물들 및 인접하는 멤브레인 층 상의 침전물들의 양이 많으면 많을수록, 기선(baseline) 상태에 대한 섬유의 광 매개변수들의 검출된 변화는 더욱 더 커지게 된다. 폴리머 광섬유에 의해 측정되는 값들에 기초하여, 멤브레인 모듈 내의 멤브레인 층들의 상태를 평가할 수 있고, 멤브레인 층들이 막히게 되는 것을 방지하기 위하여 언제 청소를 수행할 필요가 있는 지를 판단할 수 있다. 멤브레인 모듈 내의 폴리머 광섬유는 적어도 하나의 멤브레인 층과 접촉하기 때문에, 폴리머 광섬유의 표면 상에 축적되는 침전물들의 양은 멤브레인 층의 표면들 상에 축적되는 침전물들의 양과 동일한 범위에 있다고 가정할 수 있다. 따라서, 폴리머 광섬유의 광 매개변수들의 변화의 검출에 기초하여, 멤브레인 모듈의 멤브레인 층들의 표면들 상에서의 침전물들의 존재 및 양 둘 다에 대해 결론을 도출할 수 있다.
다수의 멤브레인 모듈들을 포함하는 멤브레인 시스템에서, 투과물을 실제로 생성하기 위하여 (멤브레인 분리 공정을 위하여) 사용되는 모듈 내에서의 침전물들의 측정은 반드시 수행해야 할 필요는 없다. 동일한 멤브레인 분리 공정이 수행되지만 실제적인 생성을 위한 출력(농축물 및 투과물)이 사용되지 않는 병렬 연결된 측정 모듈을 사용할 경우, 예를 들어, 투과물의 생성을 위해 사용되는 다른 멤브레인 모듈 내의 침전물들의 존재에 대한 결론을 도출할 수 있다.
(섬유의 광 매개변수들, 예를 들어, 투과율의 변화에 대한) 폴리머 광섬유에 의해 측정되는 값들은 멤브레인 모듈의 상태를 평가하기 위해 및/또는 멤브레인 모듈 내에서 수행되는 멤브레인 공정에 개입하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리머 광섬유에 의해 측정되는 값들에 기초하여, 언제 멤브레인 층들이 막히게 될 위험이 있는지 그리고 이 위험을 피하기 위하여 언제 멤브레인 모듈의 청소 및 세정이 표시되는지를 판단할 수 있다. 멤브레인 분리 공정의 공정 매개변수들을 변경함으로써, 침전물들의 추가적인 형성을 줄일 수 있다. 공급 스트림이 농축되는 동안, 특히, 잘 용해되지 않는 소금들이 멤브레인 모듈 내에 침전될 수 있다. 폴리머 광섬유에 의해 측정되는 값들을 고려하면서 농도를 연속적으로 변경함으로써, 침전물들의 존재 또는 부재를 한정된 농도와 연관시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어, 침전이 발생하지 않는 최대 농도를 획득하기 위해 멤브레인 분리 공정이 미세하게 조정될 수 있다.
멤브레인 분리 공정에 개입함으로써, 특히, 침전물들이 형성되기 시작하는 지점까지 가능한 최대의 농도를 달성하기 위하여 시스템을 작동할 수 있고 및/또는 계량되는 보조 물질들(예를 들어, 스케일 방지제 또는 살충제)의 양을 최적화할 수 있다. 또한, 청소 공정은, 예를 들어, 청소 중에 모든 침전물들이 적어도 가능한 한 최대로 제거되었음을 나타내는, 사전 설정된 측정 신호가 수신될 때 청소 공정을 중단함으로써, 최적화될 수 있다.
다수의 멤브레인 모듈들을 구비하는 멤브레인 시스템에서, 본 발명에 따라 단일 또는 소수의 멤브레인 모듈들 내에 폴리머 광섬유를 통합함으로써 이점을 달성할 수 있으며, 이에 의해 측정 모듈의 멤브레인 층들의 표면들 상의 침전물들을 검출하기 위한 측정 모듈을 형성할 수 있다. 이에 기초하여, 멤브레인 모듈 내의 멤브레인 층들 상에 축적된 침전물들의 양이 다른 멤브레인 모듈들 내에 축적된 침전물들의 양과 동일한 범위 내에 있다고 가정할 수 있다. 멤브레인 모듈을 측정 모듈로 구성할 경우, 예를 들어, 내부에 통합된 섬유에 결함이 발생하게 될 때 측정 모듈을 더욱 용이하게 교체할 수 있다.
바람직하게는, 침전물들의 검출은 멤브레인 분리 공정이 수행되는 동안 유체로부터 분리되어야 하는 성분들(예를 들어, 소금들)의 국부적인 농도가 멤브레인 모듈 내에 평균적으로 존재하는 성분들의 농도(특히, 소금들의 농도)보다 높은 멤브레인 모듈의 위치에서 수행된다. 바람직한 측정 위치들은, 예를 들어, 멤브레인 모듈 내의 정체 구역들일 수 있으며, 이들 구역들 내에 공급 스트림 형태로 멤브레인 모듈 내에 유입되는 유체가 장시간 존재하게 되며, 그에 따라 침전물들의 형성이 증가될 수 있다.
멤브레인 모듈 내의 바람직한 측정 위치들은, 예를 들어, 선택된 측정 위치들에서 폴리머 광섬유의 덮개 내에 절개부들을 형성함으로써, 정의된다.
생물 오염 및 콜로이드 오염의 검출을 위한 바람직한 측정 위치들은, 예를 들어, 멤브레인 모듈 내부 또는 멤브레인 시스템 전체 내부에서 유체의 유동 방향으로 따라 실제적인 멤브레인 분리 공정이 수행되는 멤브레인 모듈의 유효 영역의 시작 지점에 위치하는 영역들이라는 것이 발견되었다. 대조적으로, 광물성 침전물들(스케일)의 검출을 위한 바람직한 측정 위치들은 공급 스트림이 유입되는 유동 방향으로 멤브레인 모듈 또는 멤브레인 시스템 전체의 유효 영역의 단부에 배치되는 영역들이라는 것이 발견되었다.
본 발명에 따른 멤브레인 모듈은 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층의 다수의 인접하게 배치되거나 적층된 시트들을 포함하며, 본 발명에 따라, 적어도 하나의 폴리머 광섬유는 멤브레인 모듈 내에 끼워 넣어지거나(embedded) 통합되며(integrated), 폴리머 광섬유는 멤브레인 층의 적어도 하나의 시트와 접촉한다.
유용한 실시예들에서, 멤브레인 모듈은 편평한 멤브레인 모듈 또는 나선형으로 감긴 모듈일 수 있으며, 멤브레인 층의 인접하게 배치된 시트들 사이에 중간 시트가 배치되고, 폴리머 광섬유 또는 각각의 폴리머 광섬유는 중간 시트 내에 끼워 넣어지거나 통합된다. 중간 시트들은, 특히, 인접하게 배치된 멤브레인 층들 및 멤브레인 층의 인접하게 배치된 시트들 사이를 띄우며 멤브레인 모듈 내에서의 공급 유체 또는 잔류물 및/또는 투과물의 이송을 가능케 하는 스페이서들일 수 있다. 중간 층들은 유체가 흐를 수 있는 직조 시트들, 편조 시트들, 또는 망상 격자 형태의 격자상 시트들에 의해 형성될 수 있다. 스페이서로서의 기능을 하는 이러한 중간 시트들 내에 폴리머 광섬유가 통합되거나 끼워 넣어질 수 있다.
유리하게는, 폴리머 광섬유는 섬유가 중간 시트들 내의 특정 영역들에 도달할 수 있도록 스페이서들로의 역할을 하는 중간 시트들 내에 통합될 수 있다. 또한, 섬유 코어를 둘러싸는 섬유의 클래딩 내의 국부적인 절개부들은 멤브레인 모듈 내의 소망하는 위치에 위치할 수 있다. 이로 인해 멤브레인 모듈 내의 침전물들의 위치에 민감한 검출이 실현될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 멤브레인 모듈 내에 통합되는 섬유 또는 각각의 섬유는 섬유 코어와 이 섬유 코어를 둘러싸는 클래딩을 포함하며, 클래딩의 적어도 일부는 절개부를 구비하고, 코어는 절개부 부분에서 노출된다. 바람직하게는, 절개부 부분은 멤브레인 모듈, 예를 들어, 중간 시트 내에 위치하며, 멤브레인 층과 접촉한다.
다른 가능성은 멤브레인 층의 내부에 위치하는 섬유 부분이 클래딩 없이 설계되고 오직 멤브레인 층의 외부에 위치하는 섬유 부분만이 클래딩에 의해 둘러싸이는 것이다. 이것은 생산 비용을 절감한다. 이 경우, 단부 캡들, 외장재 등을 갖는 모듈이 맴브레인들이 접촉하는 것보다 더 큰 공간을 차지하기 때문에, 멤브레인 층들의 외부에 위치하는 클래딩에 의해 둘러싸이는 섬유 부분들이 멤브레인 모듈의 구조의 내부에 위치할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 멤브레인 모듈은, 예를 들어, 유리섬유 강화 플라스틱으로 형성된 압력 용기 형태로 이루어진 누출 방지 처리된, 특히, 내압 하우징을 포함하며, 하우징은 멤브레인 분리 공정이 수행되는 동안 요구되는 압력을 견딜 수 있다. 반투과성 멤브레인 층들의 시트들과 그들 사이에 배열되는 중간 시트들은 하우징 내에 배치되고, 폴리머 광섬유는 하우징을 관통하여 연장된다. 예를 들어, 폴리머 광섬유는 유체의 유입되는 공급 스트림용 입구를 통해 하우징 내로 연장되고 투과물용 출구를 통해 인출될 수 있다.
유리하게는, 폴리머 광섬유 또는 각각의 폴리머 광섬유는 송신기 및 방사선에 민감한 수신기에 결합되며, 송신기 및 수신기는 하우징 외부에 배치된다. 섬유의 일 단부에서, 송신기는 전자기 방사선(예를 들어, 광선)을 섬유에 결합시키며, 섬유의 타 단부에서, 수신기는 섬유 코어를 통과하는 방사선의 강도를 측정한다. 결합된 방사선의 강도와 섬유를 통과하여 수신기에 의해 측정되는 방사선의 강도를 비교함으로써, 섬유의 투과율과, 특히, 멤브레인 분리 공정이 수행되는 동안의 투과율의 변화를 측정할 수 있다.
폴리머 광섬유에 의해 측정되는 값들은 폴리머 광섬유의 표면 상에 형성되며 그에 따라 폴리머 광섬유와 접촉하는 멤브레인 층의 표면들 상에 형성되는 침전물들의 양에 대한 단서를 제공한다. 따라서, 측정되는 값들은 이미 발생한 침전물들 및 멤브레인 분리 공정이 진행됨에 따라 여전히 예상되는 침전물들의 형성에 대한 [정보]를 제공한다. 따라서, 섬유에 의해 측정되는 값들에 기초하여, 멤브레인 표면들 상에서의 후속하는 침전물들의 형성에 대한 예측을 수행할 수 있고, 멤브레인 분리 공정에 개입함으로써, 예를 들어, 공급 스트림의 처리량 및 처리 비율과 외부 압력 또는 멤브레인 내부의 온도 등의 외부 매개변수들을 변경함으로써, 침전물들 및 생물 오염의 양적 증가가 방지될 수 있다. 그 결과, 멤브레인 모듈의 전반적인 수명 및 동작 수명이 연장될 수 있고, 산출량이 증가될 수 있다. 또한, 청소 및 세정 용액들의 사용이 최소한도로 감소될 수 있거나 청소가 완전히 필요 없을 수도 있기 때문에, 멤브레인 분리 공정의 자원 효율이 향상된다. 동시에, 분리 공정이 수행되는 동안 형성되는 침전물들의 측정에 기초할 뿐만 아니라 표면 상에 여전히 잠재적으로 존재하는 침전물들의 검출에 기초하여 청소 절차들의 성공 여부를 확인할 수 있다.
본 발명의 이들 및 추가 장점들과 특징들은 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명되는 실시예들로부터 밝혀진다. 도면에서
도 1은 본 발명에 따른 투과물을 생성하는 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하기 위한 구성을 도식적으로 보인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 구성에서 사용되는 폴리머 광섬유를 도식적으로 보인 단면도로, 도 2a는 폴리머 광섬유의 제 1 실시예를 도시하고 도 2b는 폴리머 광섬유의 제 2 실시예를 도시한다.
도 3은 멤브레인 층과 그에 인접한 중간 시트를 포함하는 멤브레인 모듈 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성을 도식적으로 보인 도면으로, 도 3a는 멤브레인 모듈의 중간 시트 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성의 제 1 실시예를 도시하고 도 3b는 멤브레인 모듈의 중간 시트 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성의 제 2 실시예를 도시한다.
도 4는 나선형으로 감긴 모듈 형태로 된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 1 실시예를 보인 도면으로, 명확한 도시를 위해 멤브레인 모듈이 일부 절결된 상태로 도시된 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은, 나선형으로 감긴 모듈 형태로 된 멤브레인 모듈의 입구 부분에서의 상세도이다.
도 6은 중공 섬유 모듈 형태로 된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 2 실시예를 보인 도면으로, 명확한 도시를 위해 중공 섬유 모듈이 일부 절결된 상태로 도시된 도면이다.
도 7은 나선형으로 감긴 모듈 형태로 된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 3 실시예를 보인 도면으로, 명확한 도시를 위해 멤브레인 모듈이 일부 절결된 상태로 도시되고, 멤브레인 모듈 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성이 다른 형태로 도시되고, 도 7a의 삽입 도면은 멤브레인 모듈 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성을 보인 확대도이다.
도 8은 측정 모듈로서의 역할을 하도록 설계된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈들을 포함하는, 다수의 멤브레인 모듈들로 이루어진 멤브레인 시스템을 도식적으로 보인 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 투과물을 생성하는 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하기 위한 구성을 도식적으로 보인 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 구성에서 사용되는 폴리머 광섬유를 도식적으로 보인 단면도로, 도 2a는 폴리머 광섬유의 제 1 실시예를 도시하고 도 2b는 폴리머 광섬유의 제 2 실시예를 도시한다.
도 3은 멤브레인 층과 그에 인접한 중간 시트를 포함하는 멤브레인 모듈 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성을 도식적으로 보인 도면으로, 도 3a는 멤브레인 모듈의 중간 시트 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성의 제 1 실시예를 도시하고 도 3b는 멤브레인 모듈의 중간 시트 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성의 제 2 실시예를 도시한다.
도 4는 나선형으로 감긴 모듈 형태로 된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 1 실시예를 보인 도면으로, 명확한 도시를 위해 멤브레인 모듈이 일부 절결된 상태로 도시된 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은, 나선형으로 감긴 모듈 형태로 된 멤브레인 모듈의 입구 부분에서의 상세도이다.
도 6은 중공 섬유 모듈 형태로 된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 2 실시예를 보인 도면으로, 명확한 도시를 위해 중공 섬유 모듈이 일부 절결된 상태로 도시된 도면이다.
도 7은 나선형으로 감긴 모듈 형태로 된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 3 실시예를 보인 도면으로, 명확한 도시를 위해 멤브레인 모듈이 일부 절결된 상태로 도시되고, 멤브레인 모듈 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성이 다른 형태로 도시되고, 도 7a의 삽입 도면은 멤브레인 모듈 내에 폴리머 광섬유가 통합된 구성을 보인 확대도이다.
도 8은 측정 모듈로서의 역할을 하도록 설계된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈들을 포함하는, 다수의 멤브레인 모듈들로 이루어진 멤브레인 시스템을 도식적으로 보인 도면이다.
도 1은 투과물을 생성하는 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하기 위한 구성을 보인 도면이다. 멤브레인 모듈은 측정 모듈(12)로서의 역할을 하도록 설계되며, 적어도 하나의 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(도 1에는 도시되지 않음)과 멤브레인 모듈 (측정 모듈(12)) 내에 통합되고 적어도 하나의 멤브레인 층과 접촉하는 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)를 포함한다. 측정 모듈(12)의 적어도 하나의 멤브레인 층은 누출 방지 처리된 하우징(6) 내에 배치된다. 하우징(6)은, 특히, 멤브레인 모듈의 의도된 사용과 조화되어, 미세 여과, 한외 여과, 나노 여과, 또는 역삼투 등의 종래의 멤브레인 분리 공정들에서 지배적인 고압에 견딜 수 있는 압력 용기일 수 있다.
섬유의 일 단부에서, 측정 모듈(12) 내에 통합된 광섬유(3)는 송신기에 결합되고, 섬유의 타 단부에서 수신기에 결합된다. 송신기(4)는, 예를 들어, 전자기 방사선, 특히, 가시 주파수 범위 내의 광선을 발생시키는 단일 모드 또는 다중 모드 레이저 또는 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 레이저 또는 발광 다이오드(LED)가 사용되는 경우, 송신기(4)에 의해 발생되는 모드들을 결합하기 위하여, 모드 믹서(10)와 광 커플러가 송신기(4) 및 전자기 방사선이 결합되는 섬유(3)의 섬유 단부 사이에 배치되는 것이 유익하다. 모드 믹서(10)의 사용은 송신기(4)에 의해 결합되는 모드들을 짧은 거리들에 걸쳐 가장 한정되고 재생 가능한 방식으로 분포시킬 수 있다. 섬유의 타 단부에 결합되고 방사선에 민감한 검출기(예를 들어, 포토다이오드)인 수신기(5)는, 가능한 한 스펙트럼 해상도로, 섬유(3)를 통해 전도되는 방사선의 강도를 측정한다.
도 2는 본 발명에 따른 멤브레인 모듈에서 그리고 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는 폴리머 광섬유(3)의 두 실시예들을 도시한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 두 실시예들에서, 폴리머 광섬유(3)는 섬유 코어(3a)와 섬유 코어를 둘러싸는 클래딩(3b)을 포함하며, 섬유 코어(3a)의 굴절률은 클래딩(3b)의 굴절률보다 높다. 섬유 코어(3a)는, 예를 들어, n = 1.49의 굴절률을 갖는 PMMA로 형성될 수 있고, 클래딩(3b)은, 예를 들어, n = 1.42의 굴절률을 가질 수 있다. 도 2의 두 실시예들에서, 섬유(3)의 클래딩(3b)의 일부에 절개부(3c)가 배치되어 있다.
도 2a의 실시예에서, 절개부(3c)는 점에 불과하다. 즉, 절개부(3c)가 차지하는 표면적은 클래딩(3b)의 표면적보다 현저히 작다. 다른 한편으로, 도 2b의 실시예에서, 절개부(3c)는 더 크고, 특히, 절개부(3c) 의 면적이 클래딩(3b)의 전체 둘레에 걸쳐 연장된다. 절개부(3c) 부분에서, 섬유 코어(3a)가 노출되며 따라서 섬유(3)가 위치하는 둘러싸는 면적과 직접적으로 접촉한다.
본 발명에 의해 개시되는 바와 같이 섬유(3)가 멤브레인 모듈 내에 통합되는 경우, 섬유 코어(3a)는, 투과물을 생성하기 위하여 멤브레인 모듈(도 1의 측정 모듈(12))을 통과하는, 유체와 접촉하게 된다. 예를 들어, 유체가, 멤브레인 모듈의 멤브레인 층들 상에 침전물들을 형성할 수 있는, 탄산염 이온들 또는 미생물들 등의 물질들을 함유하는 경우, 이들 침전물들을 형성하는 물질들 또한 섬유 코어(3a)와 직접 접촉하게 된다. 그 결과, 침전물들(A)이 섬유의 절개부(3c) 부분에서 노출되는 섬유 코어(3a)의 표면 상에 침전될 수 있다. 침전물들(A)은, 특히, 광물성 침전물들(예를 들어, 석회 스케일(scaling)), 유기 분자들의 침전물들, 또는 미생물들의 성장(생물 오염(biofouling))일 수 있다. 섬유 코어(3a)의 노출 표면 상에서의 침전물들(A)의 형성이 증가함에 따라, 섬유(3)의 광 매개변수들, 특히, 투과율이 변하게 된다. 침전물(A)이 광섬유의 코어보다 높은 굴절률을 가지는 경우, 예를 들어, 석회 스케일의 경우에서와 같이, 광선이 섬유로부터 출사된다. 침전물(A)이 코어보다 낮은 굴절률을 가지는 경우, 전반사 감쇠장에서 광선의 흡수가 검출될 수 있다. 전반사에서, 감쇠 파형 형태로 반사된 광선은 수 ㎛의 깊이까지 둘러싸는 매체 내로 들어가며, 오염 물질의 광 특성에 따라 특정 파장들이 오염 물질 내에 크게 흡수된다. 예를 들어, 불그레한 색을 띠는 오염과 함께, 녹색 광선이, 이 파장의 투과율을 감소시키는, 감쇠장 내에서 더욱 더 흡수된다. 이 경우, 예를 들어, 특정 파장에서 감소된 투과율이 측정되기 때문에, 오염이 검출된다. 따라서, 다른 오염 유형들의 특정 흡수로 인해, 다른 유형들의 침전물을 분화시킬 수 있다.
광 매개변수들의 변화, 특히, 섬유(3)의 투과율의 감소가 수신기(5)에 의해 검출될 수 있다. 수신기(5)에 의해 검출되는 섬유(3)의 측정된 광 매개변수의 변화는 절개부(3c) 부분에서 노출되는 섬유 코어(3a) 상의 침전물들(A)의 양의 측정치이다.
도 3의 실시예들은 멤브레인 모듈(측정 모듈(12)) 내의 폴리머 광섬유(3)가 통합되는 가능한 구성을 도식적으로 보여준다. 도시된 바와 같이, 멤브레인 모듈은 (적어도) 하나의 투과성 또는 반투과성 맴브레인 층(1)과 중간 층(8)을 포함한다. 중간 층(8)은, 특히, 멤브레인 층들(1)의 적층된 시트들의 사이를 띄워서 멤브레인 모듈 내의 처리 대상 유체(예를 들어, 물)가 흐를 수 있는 채널을 형성하는 스페이서일 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 폴리머 광섬유(3)는 중간 층(2) 내에 끼워 넣어지며, 섬유(3)는 직선 형태로 멤브레인 층(1)에 나란히 연장된다. 폴리머 광섬유(3)의 외부 표면적은 멤브레인 층(1)의 표면과 접촉한다.
도 3b의 실시예에서, 폴리머 광섬유(3)는 루프 형태로 중간 층(2) 내에 끼워 넣어지며, 루프는 절곡부(3')를 포함한다. 절곡부(3')에서 섬유(3)가 절곡되기 때문에, 섬유가 곧게 (직선 형태로) 끼워 넣어지는 다른 부분들에서의 섬유의 광 매개변수들과 비교하여, 섬유(3)의 광 매개변수들이 변하게 된다. 도 3b의 실시예에서, 절개부 부분에서 섬유 코어(3a)를 노출시키기 위하여 섬유(3)의 클래딩(3b) 내에 절개부를 반드시 구비할 필요는 없다. 도 3b의 실시예에서, 섬유(3)의 광 매개변수들의 변화는 단순히 절곡부(3') 내에서의 침전물들(A)의 형성의 결과로서 발생할 수 있다. 광 매개변수들의 이들 변화들은 수신기(5)에 의해 검출될 수 있어서, 섬유(3)의 절곡부(3') 내에서의 침전물(A)의 존재 및 양에 대한 결론들이 도출될 수 있다.
도 4는 폴리머 광섬유(3)가 통합된, 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 1 실시예를 보여주고 있으며, 멤브레인 모듈은 나선형으로 감긴 모듈의 형태로 된 측정 모듈(12)이다.
도 4에 도시된 측정 모듈(12)은 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(1)이 배치되는 클래딩(7)을 포함한다. 멤브레인 층(1)은 편평하며, 다층 어셈블리 내에 통합된다. 다층 어셈블리는 원통형 중앙 용기(9) 둘레에 나선형으로 감긴다. 멤브레인 층(1)이 원통형 중앙 용기(9) 둘레에 감겨 있기 때문에, 방사상 방향으로 봤을 때 보여지는 바와 같은, 멤브레인 층(1)의 적층된 시트들(a, b)이 형성된다. 측정 모듈(12)은, 가능하다면 추가 모듈들과 함께, 누출 방지 처리된 하우징(도면에는 도시되지 않음) 내에 배치될 수 있다.
도 4의 일부 절결도는 개별 시트들(a, b)의 형성을 보여주고 있다. (외부에서 내부로 방사상으로 봤을 때 보여지는 바와 같은) 다층 어셈블리의 각각의 시트(a, b)는 공급 스페이서(8)로서의 역할을 하는 중간 시트와, 반투과성 재료로 형성된 제 1 멤브레인 층(1)과, 투과물 스페이서(2)로서의 역할을 하는 중간 층과, 반투과성 재료로 형성되는 다른 하나의 멤브레인 층(1)과, 공급 스페이서(8)로서의 역할을 하는 또 다른 하나의 중간 층을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 폴리머 광섬유(3)는, 공급 스페이서(8)로서의 역할을 하는 중간 층 내에 끼워 넣어지며, 인접한 멤브레인 층(1)과 접촉한다.
도 4에 도시된 측정 모듈(12)은, 처리 대상 유체, 예를 들어, 수용액의 공급 스트림(F)을 전달하는 입구(6a)를 구비한다. 공급 스트림(F)의 흐름은 나선형으로 감긴 모듈의 시트들(a, b) 상에 접선 방향으로 향한다. 멤브레인 모듈의 멤브레인 층들(1)에서, 유입되는 공급 스트림(F)은 투과물(P)과 농축물(K)로 분리된다. 투과물(P)은 중앙 용기(9)의 방향으로, 투과물 스페이서들로서의 역할을 하는, 중간 층들(2)을 통해 흐른다. 중앙 용기(9)는, 투과물이 중앙 용기(9)의 내부로 흐르게 되는, 개구부들을 구비한다. 그 결과, 멤브레인 모듈 내에서 생성된 투과물(P)은 중앙 용기(9) 내측에 축적되며, 그로부터, 의도된 사용을 위하여 생성된 투과물이 배출 라인(도면에는 도시되지 않음)을 통해 배출되는, 출구(6b) 까지 흐르게 된다. 멤브레인 분리 과정 중에 형성되는 농축물(K)은 나선형으로 감긴 모듈을 통해 축방향으로 흐르고, 모듈의 표면 단부로부터 농축물 스트림(K)의 형태로 배출된다. 나선형으로 감긴 모듈에서 유출된 농축물(K)은 의도된 사용을 위하여 수거되어 배출되거나 폐기 라인을 통해 폐기될 수 있다.
도 5에는, 도 4의 멤브레인 모듈(12)의 입구(6a) 영역이 더욱 상세히 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 폴리머 광섬유(3)는 중앙 용기(9)를 경유하여 멤브레인 모듈(12)의 안쪽으로 연장되고, 중앙 용기(9)의 주변 표면 상에서 용기로부터 인출되며, 멤브레인 모듈의 하나 또는 다수의 시트들(a, b) 내에 통합된다. 도 5의 실시예에 도시된 바와 같이, 멤브레인 모듈(12)의 단부에서, 즉 출구(6b)의 영역에서, 폴리머 광섬유는 절곡부(3')를 갖는 루프 형상을 추종하며, 따라서 입구(6a)의 영역으로 복귀된다. 여기서, 섬유(3)는 중앙 용기(9)의 주변으로부터 중앙 용기의 안쪽으로 연장되고, 그로부터 멤브레인 모듈(12)에서 인출된다. 도 5의 도면에 도시된 바와 같이, 섬유(3)의 일 단부는 송신기(4)에 결합되고, 섬유의 타단부는 수신기(5)에 결합된다. 이에 의해, 섬유(3)의 표면 상의 검출 대상 침전물들(A)의 형성에 기인하는 섬유(3)의 광 매개변수들이 변하게 된다. 섬유(3)의 측정된 광 매개변수들의 검출된 변화들에 기초하여, 멤브레인 모듈(12) 내에서의, 특히, 멤브레인 층들(1) 상에서의, 침전물들의 존재 및 양에 대한 결론들이 도출될 수 있다.
도 6은 폴리머 광섬유들(3)이 내부에 통합된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 2 실시예를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 멤브레인 모듈(12)은 중공 섬유 모듈이다. 이 멤브레인 모듈은 누출 방지 처리된 외부 내압 하우징(6)과 그 내부에 배치되며 엔클로저(15)에 의해 둘러싸이는 중공 섬유들의 원통형 번들(13)을 포함한다. 중공 섬유들의 원통형 번들(13)의 표면 측부들 상에, 번들(13)의 중공 섬유들의 단부들이 각각 고정 수단(14)에 의해 부착된다. 고정 수단(14)은, 예를 들어, 중공 섬유들의 단부들을 포팅 컴파운드를 사용하여 포팅(potting)하는 것을 포함할 수 있다. 번들(13)의 각각의 중공 섬유는 반투과성 멤브레인 층(1)을 형성하며, 따라서, 중공 섬유 모듈(12)이 처리 대상 유체, 예를 들어, 수용액으로 충전될 때, 유입되는 유체의 공급 스트림이 투과물(P)과 농축물(K)로 분리된다. 유체의 공급 스트림이 유입될 수 있도록, 중공 섬유 모듈의 하우징(6)의 일 단부는 입구(16a)를 구비한다. 중공 섬유 모듈의 타 단부는, 생성된 투과물(P)이 배출되는, 출구(16b)를 구비한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 폴리머 광섬유들(3)이 중공 섬유들의 번들(13) 내에 통합되며, 폴리머 광섬유들(3)은 번들(13)의 중공 섬유들과 나란히 연장되고 각각의 인접하는 중공 섬유들의 주변 표면들과 접촉한다. 따라서, 통합된 폴리머 광섬유들(3) 각각은 번들(13)의 다수의 중공 섬유들과 동시에 접촉한다. 예를 들어, 섬유의 일 단부에서, 각각의 폴리머 광섬유는 송신기(4)에 결합되고, 섬유의 타 단부에서 수신기(5)에 결합되며, 그에 의해 각각의 폴리머 광섬유(3)의 광 매개변수들, 특히, 투과율이 검출된다. 따라서, 도 4 및 도 5의 나선형으로 감긴 모듈의 경우에서와 같이, 폴리머 광섬유들(3)의 광 매개변수들의 변화가 검출될 때, 도 6의 중공 섬유 모듈을 사용하여 중공 섬유들의 외표면들 상에서의 침전물들의 존재 및 양에 대한 결론을 도출할 수 있다. 다수의 폴리머 광섬유들(3)을 사용할 경우, 침전물들의 (중공 섬유 모듈의 방사상 방향에서의) 위치 선택적인 검출이 가능하며, 중공 섬유 모듈의 어느 위치들에서 특히 많은 양의 침전물들이 존재하는지를 판단할 수 있다.
도 7은 다수의 폴리머 광섬유들(3, 3', 3")이 통합된 본 발명에 따른 멤브레인 모듈의 제 3 실시예를 보여주고 있으며, 멤브레인 모듈은 나선형으로 감긴 모듈이다.
도 7에 도시된 멤브레인 모듈은 개구부(9')를 구비하는 원통형 중앙 용기(9)를 포함하며, 이 용기는 생성된 투과물을 배출하는 역할을 한다. 중앙 용기(9) 둘레에는 다수의 시트들로 이루어진 적어도 하나의 나선형으로 감긴 요소(W)(또는 다수의 나선형으로 감긴 요소들)가 감기며, 나선형으로 감긴 요소는 제 1 및 제 2 멤브레인 층(1', 1")과, 이들 사이에 배치되는 중간 층(2)(투과물 스페이서)와, 스페이서 층(8)(공급 스페이서)를 포함한다. 장방형의 나선형으로 감긴 요소(W)는 중앙 용기(9) 둘레에 감긴다. 나선형으로 감긴 요소(W)는 원통형 중앙 용기(9) 둘레에 감김에 따라, 나선형으로 감긴 요소(W)의 시트들(a, b)이 형성되고, 이들은, 방사상 방향으로 보았을 때 보여지는 바와 같이, 하나가 다른 하나 위에 놓이게 되며, 스페이서 층(8)에 의해 서로 분리됨으로써 서로 간격을 두고 배치된다. 스페이서 층(8)은 유체의 공급 스트림(F)용 공급 층으로서의 역할을 하며, 이를 위해, 공급 스트림(F)이 중앙 용기의 길이방향 축을 따라 표면 쪽 단부에서 축방향으로 유입될 수 있도록 멤브레인 모듈의 두 개의 표면 쪽 단부들에 연결된다. 스페이서 층(8)은 격자 모양 또는 그물 모양 구조를 가질 수 있고, 플라스틱 그물 또는 격자 모양 부직 재료로 형성될 수 있으며, 필라멘트 방향(f)을 따라 연장되며 필라멘트 방향에 대해 직각으로 연장됨으로써 서로에 대해 십자형으로 배치되어, 도 7a의 확대도에 도시된 바와 같이, 격자 모양의 망상 조직을 형성하는 필라멘트들(F)을 포함한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 폴리머 광섬유(3)가 필라멘트 방향(f)에 나란히 연장되는 상태로 스페이서 층(8) 내에 통합된다. 폴리머 광섬유(3)는 스페이서 층(8)의 필라멘트들의 맨 위에 놓일 수도 있고, 이들 필라멘트들에 연결될 수도 있고 (예를 들어, 접착될 수 있고), 필라멘트들(F)에 의해 형성된 스페이서 층(8)의 격자 모양의 망상 조직 내에 편조될(braided) 수도 있다.
도 7은 폴리머 광섬유(3)가 스페이서 층(8)의 격자 모양의 망상 조직 내에 통합될 수 있는 다수의 방식을 보여주고 있다. 폴리머 광섬유(3)는 스페이서 층(8)의 필라멘트들(F)의 필라멘트 방향(f)에 나란히 멤브레인 모듈의 하나의 표면 쪽 단부(입구(6a))에서 그에 대향하여 배치되는 표면 쪽 단부(출구(6b))까지 연장된다. 나선형으로 감긴 요소(W)를 중앙 용기(9) 둘레에 감게 되면, 폴리머 광섬유(3)가 중앙 용기(9) 둘레의 나선형 경로를 추종하게 된다. 도 7의 실시예에서, 제 2 폴리머 광섬유(3')는, 제 1 표면 쪽 단부(입구(6a))에서 폴리머 광섬유(3')의 제 1 단부가 멤브레인 모듈 내로 연장되고, 클래딩(7)에서 폴리머 광섬유(3')가 루프 형태로 스페이서 층(8) 내로 다시 연장되며, 폴리머 광섬유(3')의 타 단부가 제 1 표면 쪽 단부(입구(6a))를 통해 멤브레인 모듈 밖으로 연장되도록, 스페이서 층(8) 내에 통합된다. 도 7에 도시된 실시예에서, 제 3 폴리머 광섬유(3")는, 제 1 표면 쪽 단부(입구(6a))에서 폴리머 광섬유(3')의 제 1 단부가 멤브레인 모듈 내로 삽입되고, 폴리머 광섬유(3")의 제 2 단부는 개방되고, 예를 들어, 반사 가능하게 설계되며, 스페이서 층(8)의 내부에서 종료되도록, 스페이서 층(8) 내에 통합된다. 폴리머 광섬유(3")의 반사 단부에서, 신호가 반사되어, 수신기(5)에 결합된, 폴리머 광섬유(3")의 제 1 단부로 되돌아간다. 도 7에 도시된 섬유들(3, 3', 3")은 개별적으로 통합될 수도 있고, 배수들로 통합될 수도 있고, 멤브레인 모듈 내에 섬유들을 통합하는 여러 가지 다른 방식들을 조합함으로써 통합될 수도 있다. 특히, 하나 또는 다수의 섬유들(3)을 어떤 스페이서 층(8) 내에 통합할 경우, 침전물들의 분포의 공간적인 분석을 달성할 수 있다. 이러한 침전물들의 위치에 민감한 검출은 몇몇 부분들에서 광학 클래딩(3b)을 국부적으로 제거함으로써 더욱 미세하게 조정할 수 있다. 스케일은 유효 멤브레인 영역의 단부 및 중앙 용기 부근에서 시작되기 때문에, 초기에 목표로 정한 검출을 수행할 수 있다. 이와 유사하게, 유효 멤브레인 영역의 시작 부분에서 생물 오염을 검출하기 위하여, 하나 또는 다수의 통합된 폴리머 광섬유들을 사용할 수 있다.
도 4의 실시예에서와 같이, 도 7의 멤브레인 모듈은, 처리 대상 유체의 공급 스트림(F)을 전달하는, 입구(6a)를 구비하는 하우징(도면에는 도시되지 않음)을 또한 포함한다. 공급 스트림(F)의 흐름은 나선형으로 감긴 요소(W)의 시트들(a, b) 상에 접선 방향으로 향한다. 멤브레인 모듈의 멤브레인 층들(1', 1")에서, 유입되는 공급 스트림(F)은 투과물(P)과 농축물(K)로 분리된다. 투과물(P)은 개구부들(9')을 통해 중앙 용기(9) 내로 흐르고, 그로부터, 생성된 투과물이 배출되는, 출구(6b)로 흐른다. 멤브레인 분리 과정 중에 형성되는 농축물(K)은 나선형으로 감긴 요소(W)를 통해 축방향으로 흐르고, 나선형으로 감긴 요소의 표면 쪽 단부(출구(b))에서 농축물 스트림(K)의 형태로 유출된다.
각각 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)가 내부에 통합된, 상기한 멤브레인 모듈들은 멤브레인 시스템의 멤브레인 모듈들 내의 침전물들을 검출하기 위하여 다수의 멤브레인 모듈을 포함하는 멤브레인 시스템들에서 사용될 수 있다. 도 8은 다수의 멤브레인 모듈들(11)을 구비하는 그러한 멤브레인 시스템(20)의 실시예의 도면을 도시한다. 각각의 멤브레인 모듈(11)은 유체, 특히, 수용액의 유입되는 공급 스트림(F)으로부터 투과물을 생성하는 역할을 한다. 각각의 멤브레인 모듈(11)은 적어도 하나의 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(1)을 포함한다. 개개의 멤브레인 모듈들(11)은, 예를 들어, 나선형으로 감긴 모듈들 또는 중공 섬유 모듈들일 수 있다. 도 8의 실시예에 도시된 바와 같이, 개개의 멤브레인 모듈들(11)은 결합되어 병렬 및 직렬 회로들을 구성할 수 있다. 도 8의 실시예는 병렬 연결된 멤브레인 모듈들(11)이 직렬로 배열된 "크리스마스 트리 회로"를 보여주고 있다. 공급 스트림(F)은 입구를 통해 멤브레인 시스템(20)으로 공급되며, 멤브레인 분리 공정에 의해 멤브레인 시스템 내에서 생성된 투과물(P)은 멤브레인 시스템(20)의 출구를 통해 배출된다.
멤브레인 시스템(20)의 멤브레인 모듈들(11) 내의 침전물들을 검출하기 위하여, 이 시스템은, 본 발명에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이 측정 모듈들(12, 12')로서의 역할을 하는, 두 개의 멤브레인 모듈들을 포함한다. 측정 모듈들(12, 12')로서의 역할을 하는 멤브레인 모듈들은, 예를 들어, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같은 나선형으로 감긴 모듈들일 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같은 중공 섬유 모듈들일 수도 있다. 각각의 측정 모듈 (12, 12')은 적어도 하나의 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(1)과 측정 모듈 내에 통합된 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)를 포함한다. 예를 들어, 멤브레인 시스템(20)에서, 하나의 멤브레인 모듈(11) 또는 다수의 멤브레인 모듈들(11)은 측정 모듈들(12, 12')로 대체될 수 있다. 대안으로서, 측정 모듈들(12, 12')이 바이패스 라인들(13, 13') 내에 통합될 수 있다. 이 경우, 측정 모듈들(12, 12')은 멤브레인 시스템(20)의 바이패스 라인들(13, 13') 내에 배열될 수 있다. 이 경우, 이들 바이패스 라인들(13, 13')을 통해 흐르는 공급 스트림(F)의 유체는 오로지 침전물들을 검출하기 위한 목적을 수행하기 위하여 측정 모듈들(12, 12')을 통해 흐르게 된다. 멤브레인 분리 공정을 통해 생성되는 출력(O, O')은 투과물 스트림(P)으로 공급되지 않고, 바이패스 라인들(13, 13')을 경유하여 멤브레인 시스템(20)으로부터 배출되고 폐기된다.
도 8의 실시예에 도시된 바와 같이 측정 모듈들(12, 12')을 구성할 경우, 침전물들이 형성될 우려가 있는 멤브레인 시스템(20) 내의 측정 위치들을 구체적으로 선택할 수 있다. 생물 오염을 검출하기 위해서는, 유체의 공급 스트림(F)이 유입되는 멤브레인 시스템(20)의 입구 영역 내에서의 측정 위치들을 이용하는 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 광물성 침전물들(스케일)을 검출하기 위해서는, 멤브레인 시스템(20)의 하류 영역, 즉 출구 영역에서의 측정 위치들이 바람직하다는 것이 발견되었다.
1: 멤브레인 층
2, 8: 중간 층들
3: 폴리머 광섬유 3a: 섬유 코어
3b: 클래딩 4: 송신기
5: 수신기 6: 하우징
12: 측정 모듈 16a: 입구
16b: 출구 20: 멤브레인 시스템
F: 공급 스트림 K: 농축물
P: 투과물
3: 폴리머 광섬유 3a: 섬유 코어
3b: 클래딩 4: 송신기
5: 수신기 6: 하우징
12: 측정 모듈 16a: 입구
16b: 출구 20: 멤브레인 시스템
F: 공급 스트림 K: 농축물
P: 투과물
Claims (15)
- 적어도 하나의 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(1)과 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 장치를 포함하는 멤브레인 모듈에 있어서,
상기 적어도 하나의 멤브레인 층(1) 상의 침전물들을 검출하기 위한 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)가 멤브레인 모듈 내에 통합되고, 상기 폴리머 광섬유(3)는 상기 적어도 하나의 멤브레인 층(1)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 멤브레인 모듈은 유체, 특히, 수용액의 공급 스트림(F)으로부터 투과물을 생성하는 역할을 하며, 상기 멤브레인 모듈은 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(1)의 다수의 인접하게 배치된 또는 적층된 시트들(a, b)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)는 상기 멤브레인 층(1)의 적어도 하나의 시트(a, b)와 접촉하는 멤브레인 모듈. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 멤브레인 층(1)의 인접하게 배치된 시트들 사이에 중간 시트(2, 8)가 각각 배열되고, 상기 폴리머 광섬유(3) 또는 각각의 폴리머 광섬유가 중간 시트(2, 8) 내에 끼워 넣어지거나 통합되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 모듈. - 제 3 항에 있어서,
인접하게 배치된 멤브레인 층들(1) 사이에 스페이서로서의 역할을 하는 중간 시트(2, 8)가 각각 배열되고, 상기 중간 시트는 상기 인접한 멤브레인 층들(1) 사이를 띄우며, 상기 폴리머 광섬유(3)는 스페이서로서의 역할을 하는 중간 시트(2, 8) 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 모듈. - 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리머 광섬유(3) 또는 각각의 폴리머 광섬유는 섬유 코어(3a)와 상기 섬유 코어를 둘러싸는 클래딩(3b)을 포함하며, 상기 클래딩(3b)은 상기 적어도 하나의 멤브레인 층(1)과 접촉하고, 특히, 중간 시트(2, 8) 내에 배치되는 적어도 일부분에서 절개부(3c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 멤브레인 모듈. - 제1 항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 멤브레인 층(1) 또는 각각의 멤브레인 층, 특히, 반투과성 멤브레인 층들(1)의 시트들(a, b) 및 그 사이에 배치된 중간 시트들(2, 8)이 상기 클래딩(7) 내에 배치되며, 상기 멤브레인 모듈은 유체 유입 방지 처리된 내압 하우징(6) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 모듈. - 제 6 항에 있어서,
상기 폴리머 광섬유(3) 또는 각각의 폴리머 광섬유는 송신기(4) 및 수신기(5)에 결합되며, 상기 송신기(4) 및 수신기(5)는 하우징(6) 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 모듈. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 하우징(6)은 상기 유체용 입구(16a)와 상기 투과물(P)용 출구(16b)를 구비하며, 상기 폴리머 광섬유(3) 또는 각각의 폴리머 광섬유는 상기 입구(16a)를 통해 상기 하우징(6) 내로 삽입되고 상기 하우징(6)에서 인출되거나 상기 입구(16a)를 통해 삽입되고 상기 출구(16b)를 통해 인출되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 모듈. - 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 멤브레인 모듈은 편평한 멤브레인 모듈, 나선형으로 감긴 멤브레인 모듈, 관상 모듈, 또는 중공 섬유 모듈의 형태를 갖는 멤브레인 모듈. - 투과물(P)을 생성하며 적어도 하나의 투과성 또는 반투과성 멤브레인 층(1)을 포함하는 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)에 의하여 검출하는 방법으로서,
a) 침전물들의 원위치(in-situ) 검출을 위하여 적어도 하나의 폴리머 광섬유(3)가 멤브레인 모듈 내에 통합되고,
b) 상기 멤브레인 모듈 내에서 상기 투과물(P)이 생성되는 멤브레인 분리 공정이 수행되는 동안 상기 침전물들의 검출이 수행되는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 폴리머 광섬유(3)는 상기 멤브레인 모듈 내의 침전물들의 존재 및 양에 대한 결론을 도출하게 되는 측정치들을 발생시키고, 상기 폴리머 광섬유(3)에 의해 발생되는 측정치들은 상기 멤브레인 모듈의 상태를 평가하거나 및/또는 상기 멤브레인 모듈 내에서 수행되는 멤브레인 분리 공정에 개입하기 위하여 사용되는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 멤브레인 분리 공정은 다수의 멤브레인 모듈들(11)을 포함하는 멤브레인 시스템(20) 내에서 수행되며, 폴리머 광섬유(3)는 상기 멤브레인 모듈들 중 적어도 하나 내에 통합되고, 이 멤브레인 모듈은 측정 모듈(12)로서 기능하며, 상기 폴리머 광섬유(3)에 의해 상기 측정 모듈(12) 내에서 침전물들이 검출되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 멤브레인 모듈 또는 각각의 멤브레인 모듈은 유체, 특히, 수용액의 공급 스트림(F)으로 충전되며, 각각의 멤브레인 모듈 내의 유체의 공급 스트림(F)으로부터 멤브레인 분리 공정에 의해 투과물(P)이 생성되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 13 항에 있어서,
침전물들, 특히, 무기 침전물들의 형성 및/또는 미립자들 및/또는 콜로이드들 및/또는 미생물들에 의해 야기되는 오염을 예측하기 위하여, 상기 멤브레인 모듈 또는 적어도 하나의 멤브레인 모듈 내에서, 멤브레인 모듈 내의 측정 위치에서 멤브레인 분리 공정이 수행되는 동안 상기 폴리머 광섬유(3)에 의해 적어도 한 번 침전물들에 대한 검출이 수행되고, 상기 멤브레인 분리 공정에서 처리되는 유체의 성분들의 평균 농도와 비교하여 상기 측정 위치에서 성분들, 예를 들어, 무기 염들의 국부적으로 증가된 농도가 유체 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 유체는 유동 방향을 따라 상기 멤브레인 모듈을 통과하는 용액이며, 상기 용액을 투과물(P)과 농축물(K)로 분리하기 위하여 상기 멤브레인 분리 공정이 상기 멤브레인 모듈의 유효 영역 내에서 수행되며, 상기 폴리머 광섬유(3)에 의한 침전물들의 검출은 상기 멤브레인 모듈 내에서의 무기 침전물들의 형성을 예측하기 위하여 상기 멤브레인 모듈의 유효 영역의 단부에 위치하는 상기 멤브레인 모듈 내의 측정 위치에서 상기 맴브레인 분리 공정이 행해지는 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017108535.1 | 2017-04-21 | ||
| DE102017108535.1A DE102017108535A1 (de) | 2017-04-21 | 2017-04-21 | Membranmodul sowie Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Ablagerungen in einem Membranmodul |
| PCT/EP2018/059847 WO2018192945A1 (de) | 2017-04-21 | 2018-04-18 | Membranmodul und verfahren zur detektion von ablagerungen in einem membranmodul |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190141217A true KR20190141217A (ko) | 2019-12-23 |
| KR102272601B1 KR102272601B1 (ko) | 2021-07-05 |
Family
ID=62200407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197034309A KR102272601B1 (ko) | 2017-04-21 | 2018-04-18 | 멤브레인 모듈 및 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 방법 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11273415B2 (ko) |
| EP (1) | EP3612294B1 (ko) |
| JP (1) | JP6884434B2 (ko) |
| KR (1) | KR102272601B1 (ko) |
| CN (1) | CN110582343B (ko) |
| AU (1) | AU2018255877A1 (ko) |
| DE (1) | DE102017108535A1 (ko) |
| ES (1) | ES2885225T3 (ko) |
| WO (1) | WO2018192945A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102230979B1 (ko) * | 2017-12-12 | 2021-03-23 | 주식회사 엘지화학 | 공급 스페이서 및 이를 포함하는 역삼투압 필터 모듈 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423750B1 (ko) * | 2001-05-12 | 2004-03-22 | 한국과학기술연구원 | 중공사 멤브레인 여과에서 막오염의 진행을 모니터링하기 위한 국부적인 흐름전위 측정장치 및 방법 |
| US8210042B2 (en) * | 2007-02-22 | 2012-07-03 | Dow Global Technologies Llc | Use of acoustic signals for measuring membrane fouling in spiral wound modules |
| JP2016019932A (ja) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 株式会社日立製作所 | スパイラル膜圧力容器内のモニタリング装置およびモニタリング方法 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE741823A (ko) | 1968-11-22 | 1970-05-04 | ||
| DE4233352B4 (de) | 1992-10-05 | 2005-06-09 | Thales Electron Devices Gmbh | Wanderfeldröhre |
| DE4233952C1 (de) | 1992-10-09 | 1994-04-21 | Holger Knappe | Wickelmodul für die Umkehrosmose |
| US5796472A (en) * | 1996-09-10 | 1998-08-18 | Wirthlin; Alvin R. | Optical translucency indicator for measurement of air filter dirtiness, liquid level, thickness, and other parameters |
| JP2001505303A (ja) * | 1996-10-16 | 2001-04-17 | ステリス コーポレイション | 医療用及び歯科用器具の清浄度及び完全性評価のためのスキャン装置 |
| DE10130716A1 (de) | 2001-06-26 | 2003-01-02 | Sartorius Gmbh | Wickelmodul zur Crossflow-Filtration |
| US6881336B2 (en) | 2002-05-02 | 2005-04-19 | Filmtec Corporation | Spiral wound element with improved feed space |
| US7428055B2 (en) * | 2006-10-05 | 2008-09-23 | General Electric Company | Interferometer-based real time early fouling detection system and method |
| JP2011036752A (ja) * | 2009-08-07 | 2011-02-24 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 逆浸透膜モジュールおよびこれを組み込んだ浄水システム |
| DE102011056608B4 (de) * | 2010-12-23 | 2015-08-27 | CAS Chemotechnische Abpack-Service- GmbH | Misch- und Kartuschen-Füllvorrichtung |
| CN102580548B (zh) * | 2011-12-20 | 2017-02-22 | 湖南省天骑医学新技术股份有限公司 | 一种应用膜分离的检测方法及膜透明液 |
| ES2685971T3 (es) * | 2012-02-14 | 2018-10-15 | American Science And Engineering, Inc. | Inspección de rayos X usando detectores de centelleo acoplados mediante fibra con desplazamiento de longitud de onda |
| WO2015199669A1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-12-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | In situ evaluation of filter parameters with opticoanalytical devices |
| JP6567274B2 (ja) * | 2014-12-10 | 2019-08-28 | 水ｉｎｇ株式会社 | 分離膜の汚染状態分析方法、その方法を用いるろ過対象水の水質評価方法 |
| US20160310903A1 (en) | 2015-04-22 | 2016-10-27 | Mann+Hummel Gmbh | Hollow Fiber Module, Fluid Treatment Device, and Method of Forming a Hollow Fiber Module |
| EP3317646A1 (en) * | 2015-07-01 | 2018-05-09 | King Abdullah University Of Science And Technology | In-situ |
-
2017
- 2017-04-21 DE DE102017108535.1A patent/DE102017108535A1/de not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-04-18 WO PCT/EP2018/059847 patent/WO2018192945A1/de active Application Filing
- 2018-04-18 EP EP18725756.3A patent/EP3612294B1/de active Active
- 2018-04-18 KR KR1020197034309A patent/KR102272601B1/ko active IP Right Grant
- 2018-04-18 JP JP2019557452A patent/JP6884434B2/ja active Active
- 2018-04-18 AU AU2018255877A patent/AU2018255877A1/en not_active Abandoned
- 2018-04-18 ES ES18725756T patent/ES2885225T3/es active Active
- 2018-04-18 US US16/606,812 patent/US11273415B2/en active Active
- 2018-04-18 CN CN201880026471.6A patent/CN110582343B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100423750B1 (ko) * | 2001-05-12 | 2004-03-22 | 한국과학기술연구원 | 중공사 멤브레인 여과에서 막오염의 진행을 모니터링하기 위한 국부적인 흐름전위 측정장치 및 방법 |
| US8210042B2 (en) * | 2007-02-22 | 2012-07-03 | Dow Global Technologies Llc | Use of acoustic signals for measuring membrane fouling in spiral wound modules |
| JP2016019932A (ja) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 株式会社日立製作所 | スパイラル膜圧力容器内のモニタリング装置およびモニタリング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018192945A1 (de) | 2018-10-25 |
| JP2020520789A (ja) | 2020-07-16 |
| EP3612294A1 (de) | 2020-02-26 |
| KR102272601B1 (ko) | 2021-07-05 |
| ES2885225T3 (es) | 2021-12-13 |
| JP6884434B2 (ja) | 2021-06-09 |
| DE102017108535A1 (de) | 2018-10-25 |
| US20200376440A1 (en) | 2020-12-03 |
| CN110582343A (zh) | 2019-12-17 |
| EP3612294B1 (de) | 2021-05-26 |
| CN110582343B (zh) | 2022-02-01 |
| AU2018255877A1 (en) | 2019-10-31 |
| US11273415B2 (en) | 2022-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4445569B2 (ja) | ろ過水監視装置及びろ過水監視システム | |
| TWI708741B (zh) | 用於即時膜表面監控之方法及設備 | |
| JP5723088B2 (ja) | バラスト水製造装置 | |
| EP2572739B1 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von Reinstwasser | |
| KR101724166B1 (ko) | 여과 유닛 및 이것을 구비한 밸러스트수 제조 장치 | |
| KR20100007873A (ko) | 막분리 방법 및 막분리 장치 | |
| WO2012124538A1 (ja) | ファウリング生成の予測方法及び膜ろ過システム | |
| JP2012106237A (ja) | 膜分離装置、膜分離装置の運転方法および膜分離装置を用いた評価方法 | |
| EP3077087A1 (fr) | Procede de controle de l'integrite de membranes de filtration durant leur fonctionnement | |
| KR102272601B1 (ko) | 멤브레인 모듈 및 멤브레인 모듈 내의 침전물들을 검출하는 방법 | |
| WO2013136735A1 (ja) | 膜分離装置、膜ファウリングの測定方法、膜分離装置の運転方法、およびサブモジュール | |
| CA2818112C (en) | Cross-flow filtration with turbulence and back-flushing action for use with online chemical monitors | |
| JP2000342937A (ja) | 中空糸膜ろ過装置の膜損傷検知装置及び膜損傷検知方法 | |
| US20230191334A1 (en) | Membrane separating method and membrane module for processing liquids | |
| JP2006145346A (ja) | 油分検出装置 | |
| KR20170119706A (ko) | 밸러스트수의 제조 방법 및 밸러스트수 처리 시스템 | |
| KR20110062758A (ko) | 여과 시스템 | |
| DE202017102374U1 (de) | Membranmodul sowie Vorrichtung zur Detektion von Ablagerungen in einem Membranmodul | |
| JP2007152284A (ja) | 膜処理装置及び膜損傷検知方法 | |
| JP5168952B2 (ja) | 膜ろ過装置の運転方法及び膜ろ過装置 | |
| KR100462357B1 (ko) | 입도 계수기를 이용한 정수장의 역세척 제어장치 | |
| US20040083798A1 (en) | Detection of filter breakthrough | |
| KR20170031652A (ko) | 부착물 정량화 장치 및 그것을 사용한 부착물 정량화 방법 | |
| Huehmer | Consider Critical Parameters for Effective MF/UF Pretreatment | |
| JP2013108928A (ja) | 液体濃度計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |