SE530221C2 - Spirallindad membranmodul med distanselement för permeat - Google Patents

Description

20 25 30 530 221 molekylvikter från 1000 till 500.000. Nanofiltreringsmembran kvarhåller lösta molekyler med en molekylvikt från 100 till 1.000. Omvänd osmos innefattar de tätaste membranen, som är kapabla att avskilja även de minsta lösta molekylerna.

De fluider, som har passerat ett membran eller en membranfilm, definieras som permeat. Fiuiderna, som finns kvar, deflnieras som koncentrat eller retentat i fortsättningen benämnt koncentrat. Membranen kan hållas isär genom insatselement, distanser eller distanselement, som indelas i två grupper distanselement för permeat och distanselement för Det flödesutrymmet för permeaten eller koncentraten. koncentrat. skapade utrymmet mellan membranen utgör Distanser eller insatselement kan framställas av korrugerat material, av veckat material, gjutet material, extruderat material eller maskinframställt material som har en struktur, som tillåter fritt flöde för fluiderna till ett uppsamlingssystem eller en uppsamlingsanordning.

Fortsättningsvis defineras distanselement som ett organ som håller isär membraner eller membranfilmer. lnsatselementen definierar de element som àtskiljer stödorgan.

Uppfinningen avser en spirallindad membranmodul, som innefattar membran, ett centralt uppsamlingsrör för permeat, distanselement för permeat och distanselement för koncentrat, där distanselementen för permeat är valda från gruppen gjutna eller formpressade eller extruderade distanselement som består av: i) distanselement med stödorgan (9) och insatselement, vilka stödorgan år försedda med perforeringar och vilka insatselement består av veckade skikt där stödorganen och lnsatselementen bildar parallella kanaler (10) eller 10 15 20 25 30 530 221 parallella passager (10); och ii) distanselement där insatselement (11) med platta toppar (12) och dalar (13) tillsammans med perforerade stödorgan bildar parallella kanaler eller parallella passager; och där de bildade parallella kanaler eller parallella passager transporterar permeat från membranen, till det centrala uppsamlingsröret, vilka passager eller kanaler är anslutna vinkelrätt mot uppsamlingsröret för permeat.

Formen hos porerna och perforeringarna, deras frekvens eller mängd kan anpassas beroende på tryckintervallet, viskositeten eller fluidernas temperatur. skåror eller Perforeringarna kan vara hål, slitsar, kombinationer av dessa. lnsatselementen kan vara längsgående väggar, korrugerade skikt, veckade skikt, gjutna skikt, formpressade skikt, extruderade skikt, skikt som har kanaler, skikt som har kapade eller platta toppar, enstaka distanselement, eller kombinationer av dessa.

Flödesutrymmena mellan stödorganen och lnsatselementen bildar passager. Passagerna kan vara förbundna vinkelrätt till uppsamlingsröret för permeat. Passagerna kan sträcka sig längs varandra enligt en alternativ utföringsform. Enligt en annan utföringsform bildar lnsatselementen passager som sträcker sig parallellt med varandra.

Uppsamlingsröret för permeat kan vara ett centralt uppsamlingsrör för permeat, eller ett permeatrör. Enligt en alternativ utföringsform kan uppsamlingsröret för permeat vara ett permeatrör som beskrivs i SE 0402542-5 eller i SE 0403169-6.

Distanselementet för permeat kan ha en tjocklek av åtminstone 0,1 mm, tjockleken kan vara så stor som, mindre än eller lika med ungefär 20 mm.

Enligt en alternativ utföringsform kan tjockleken vara åtminstone 0,2 mm 10 15 20 25 30 530 221 och enligt en annan alternativ utföringsform kan tjockleken vara åtminstone 0,5 mm. Enligt ännu en alternativ utföringsform kan tjockleken ligga inom intervallet från omkring 0,1 mm till omkring 20 mm. Enligt ytterligare en annan utföringsform kan tjockleken ligga i intervallet från omkring 0,5 mm till omkring 15 mm. Enligt en ytterligare utföringsform kan tjockleken ligga inom intervallet från omkring 1 mm till omkring 5 mm.

Enligt ännu en annan utföringsform kan tjockleken ligga inom intervallet från omkring 0,1 mm till omkring 2,0 mm. Enligt ytterligare en annan utföringsform kan tjockleken ligga inom intervallet från omkring 0,5 mm till omkring 1,5 mm.

Stödorganen och insatselementen kan framställas av samma material, eller stödorganen kan framställas av ett material och insatselementen av ett annat material. Materialet kan vara metall, plast, kompositmaterial, papper, porösa material, polymerer eller kombinationer av dessa. Enligt en alternativ utföringsform kan materialet väljas från åtminstone ett av materialen i en grupp bestående av polyolefinelastomerer, sampolymerer av etylen-vinylacetat, terpolymerer av etylen-vinylacetat, blockpolymerer av styren-etylenlbutylen-styren, polyuretaner, polybutylen, sampolymerer av polybutylen, polyisopren, sampolymerer av polyisopren, akrylater, silikoner, naturligt gummi, polyísobutylen, butylgummi, polypropylen, sampolymerer av polypropylen, polyetylen, sampolymerer av polyetylen, polykarbonater, fluorpolymerer, polystyren, sampolymerer av akrylnitril- butadien-styren, nylon, polyvinylklorid och sampolymerer eller blandningar av dessa.

Uppfinningen avser vidare en membranmodul omfattande ett distanselement för permeat till vilket membran eller membranfilmer kan fästas på båda sidor om distanselementet för permeat. Membranmodulen kan innefatta åtminstone ett uppsamlingsrör för permeat eller ett 10 15 20 25 30 530 221 permeatrör. Enligt en alternativ utföringsform kan uppsamlingsröret för permeat vara ett permeatrör som beskrivs i SE 0402542-5 eller i SE 0403169-6.

Enligt en annan alternativ utföringsform kan membranmodulen innefatta membran fästade på båda sidor om ett distanselement för permeat och ett distanselement för koncentrat innefattande åtminstone två stödorgan åtskilda av åtminstone ett insatselement och bilda fria flödeskanal mellan stödorganen och insatselementen, där stödorganen är försedda med porer eller perforeringar som sträcker sig från de fria flödeskanalerna.

Membranmodulen kan vara ett spirallindat membran. Det spirallindade membranet kan ha åtminstone ett uppsamlingsrör för permeat som beskrivs i SE 0402542-5 eller i SE 0403169-6 enligt en alternativ utföringsform. l membranmoduler eller spirallindade membran kan distanselementet för permeat användas för att samla upp permeat utan att skapa ett mottryck. l ett spirallindat membran kan distanselementet för permeat vara lindat på ett sådant sätt att distanselemenetet för permeat bildar kanaler eller passager som går i spiral in till det spirallindade membranets centrum för att möta uppsamlingsröret för permeat. Enligt en alternativ utföringsform kan membransystemet användas tillsammans med ett distanselement för koncentrat med passager. Både distanselementet för permeat och distanselementet för koncentrat är lindade runt uppsamlingsröret för permeat för att bilda ett spirallindat membran enligt en alternativ utföringsform.

Tack vare det låga tryckfallet i membranmodulen eller i det spirallindade membranet är det att behandla filtreringsmembran för att avlägsna divalenta joner som kalcium, möjligt vatten med nano- 10 15 20 25 30 530 221 magnesium etc. eller lägmolekylära organiska ämnen som pesticider enbart genom användning av hydrostatiskt tryck.

Uppfinningen avser användning av en membranmodul omfattande ett distanselement för permeat enligt uppfinningen för behandling av avloppsvatten, sjövatten, ytvatten eller källvatten.

Membranmodulen kan användas för förbehandling av vatten, som till exempel sjövatten, ytvatten, eller källvatten, före en avsaltningsanlägg- ning med omvänd osmos. Membranmodulen kan också användas för ytvatten eller Membranmodulen kan användas för förbehandling eller slutbehandling av framställning av dricksvatten från källvatten. vatten.

Membranmodulen enligt föreliggande uppfinning kan användas för mikrofiltrering, ultrafiltrering, nanofllltrering, eller omvänd osmos. Enligt en alternativ utföringsform kan membranmodulen användas för sådana applikationer som avsaltning. Enligt en annan alternativ utföringsform kan att behandla proteinprodukter. Enligt ytterligare en annan alternativ utföringsform kan membranmodulen användas för proteiner eller membranmodulen användas för att behandla mjölk och mjölkprodukter.

Enligt ytterligare en alternativ utföringsform kan membranmodulen användas för att behandla polysackarider och polysackaridprodukter.

Enligt ytterligare en annan alternativ utföringsform kan membranmodulen användas för att behandla stärkelse och stärkelseprodukter. Enligt en ytterligare alternativ utföringsform kan membranmodulen användas för att behandla oljor, vegetabiloljor eller oljeprodukter.

Tack vare det låga tryckfallet l membranmodulen är det möjligt att behandla vatten med nanofilltreringsmembran för att avskilja divalenta 10 15 20 25. 30 530 221 joner som kalcium, magnesium etc., eller lågmolekylära organiska ämnen som pesticider. Den spirallindade membranmodulen kan också användas för sterilfiltrering, klarifiering, eller koncentration av höga molekylviker.

Membranmodulenkan användas för behandling av vin, öl, koncentrering av fruktjuice, sterilfiltrering av mjölk.

Enligt en alternativ utföringsform kan membranmodulen vara ett spirallindat membran för användning i något av ovan beskrivna alternativ.

Vidare utveckling förklaras i de oberoende och beroende patentkraven.

Uppfinningen är avsedd att förklaras mera i detalj i det följande med hjälp av de bifogade ritningarna.

Fig 1 visar en schematisk delvy av en alternativ utformning av distanselementet.

Fig 2 visar en schematisk delvy av en annan alternativ utformning av distanselementet.

Fig 3 visar en schematisk delvy av en annan alternativ utformning av insatselementet.

Figur 1 visar en perspektiwy av distanselementet 1, distanselement är ett extruderat distanselement med extruderade stödorgan 2, vilka stödorgan är försedda med perforeringar 3. Enligt denna alternativa utföringsform är insatselementen 4 långsträckta väggar som bildar flödesutrymmen 5 mellan stödorganen 2 och de långsträckta väggarna. Membran 6 är fästa på båda sidor om distanselementet 1. Figur 2 visar ett tvärsnitt av ett alternativt membransystem 7, där ett veckat skikt 8 åtskiljer stödorgan 9 10 15 20 25 30 530 221 som bildar flödesutrymmen i form av parallella passager 10. På toppen av stödorganen 9 är membran 6 fästa.

Figur 3 visar en tvärsektion av en alternativ utföringsform av insatselementet 11 med platta toppar 12 och dalar 13. Permeatet strömmar i passagerna som bildats mellan membranen (visas inte i figur 3), toppar 12 och dalar 13, till permeatröret i centrum av det spirallindade riktade parallellt längs membranet. De bildade passagerna är membranbladet vinkelrätt mot permeatröret.

I det distanselementet för permeat enligt uppfinningen med ett konventionellt följande genomföres en undersökning för att jämföra spirallindat distanselement. Ändamålet med detta exempel är att illustrera prestanda för distansorganet för permeat, och är inte avsett att begränsa uppfinningens omfång.

Exempel 1 (Jämförelse) l detta exempel har ett konventionellt spirallindat distanselement anslutet till en uppsamlingsanordning för permeat jämförts med ett distanselement för permeat enligt figur 1 anslutet till en uppsamlingsanordning för permeat. Både det spirallindade distanselementet och distanselementet var försedda med membran på båda sidor. Det hydrostatiska trycket var 1,2 m och den uppmätta fluxen för det konventionella distanselementet var 16 dmS/mzxh och fluxen med distanselementet för permeat enligt en utföringsform av uppfinningen var 100 dms/mzxh vilket visade att' distanselementet enligt uppfinningen var 6.25 gånger bättre än det konventionella distanselementet. Slutsatsen av resultaten är att även vid låga fluxvärden ökar betydelsen av fritt flöde på permeatsidan och vid högre fluxvärden ökar förhållandet.

Claims (13)

10 15 20 25 30 530 221 Patentkrav

1. En spirallindad membranmodul innefattande membran, ett centralt uppsamlingsrör för permeat, distanselement för permeat och distanselement för koncentrat, där distanselementen för permeat är valda från gruppen gjutna eller formpressade eller extruderade distanselement som består av: i i i) distanselement med stödorgan (9) och insatselement, vilka stödorgan är försedda med perforeringar och vilka insatselement består av veckade skikt där stödorganen och insatselementen bildar parallella kanaler (10) eller parallella passager (10); och ii) distanselement där insatselement (11) med platta toppar (12) och dalar (13) tillsammans med perforerade stödorgan bildar parallella kanaler eller parallella passager; och där de bildade parallella kanaler eller parallella passager transporterar permeat från membranen, till det centrala uppsamlingsröret, vilka passager eller kanaler är anslutna vinkelrätt mot uppsamlingsröret för permeat.

2. Membranmodul enligt krav 1, där perforeringar utgörs av hål, slitsar, skåror eller kombinationer av dessa.

3. Membranmodul enligt krav 1 eller 2, där distanselementet för permeat är framställt av material valt från åtminstone ett material i den grupp som består av plaster, kompositer, papper, cellulosa, porösa material, polymerer, eller kombinationer av dessa.

4. Membranmodul distanselementet för permeat är framställt av material valt från åtminstone enligt något av föregående krav, där ett material från den grupp som omfattar polyoleflnelastomerer, 10 15 20 25 30 530 221 10 sampolymerer av etylen vinylacetat, terpolymerer av etylen vinylacetat, blockpolymerer av styren-etylen/butylen-styren, polyuretaner, polybutylen, sampolymerer av polybutylen, polyisopren, sampolymerer av polyisopren, akrylat, silikoner, naturligt gummi, polyisobutylen, butylgummi, polypropylen, sampolymerer av polypropylen, polyetylen, sampolymerer av polyetylen, polykarbonat, fluorpolymerer, polystyren, sampolymerer av akrylnitriI-butadien-styren, nylon, polyvinylklorid, och sampolymerer och blandningar av dessa.

5. Membranmodul enligt något av föregående krav, där distanselementen har en tjocklek på åtminstone 0,1 mm.

6. Membranmodul enligt något av föregående krav, där distanselementen har en tjocklek inom intervallet från omkring 0,1 mm till omkring 2,0 mm.

7. Membranmodul enligt något av föregående krav, där permeaten leds i spiral in till uppsamlingsröret för permeat.

8. Membranmodul enligt membranfilmer är fästa vid båda sidor av distanselementet för permeat. något av föregående krav, där

9. Membranmodul enligt något av föregående krav, där distanselementen för permeat utgörs av ett samma material och är framställt som en enhet.

10. Membranmodul enligt något av föregående krav, där membranmodulen används för mikrofiltrering, ultrafiltrering, nanofilltrering, eller omvänd osmos. 10 530 221 11

11. Membranmodul enligt distanselementen för koncentrat innefattar stödorgan åtskiljda av något av föregående krav, där insatselement som bildar fria flödeskanaler mellan stödorganen och insatselementen, där stödorganen är försedda med porer eller perforeringar som sträcker sig in till de fria flödeskanalerna.

12. Användning av en membranmodul enligt något av kraven 1 till 11 för behandling av avloppsvatten, sjövatten, ytvatten eller källvatten.

13. Användning av en membranmodul enligt något av kraven 1 till 11 för sterilfiltrering, klarifiering, eller koncentrering av vin, öl, fruktjuice, och mjölk.