專利名稱：用于低壓力下分離的薄膜箱(casstte memberanc)的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含有膜箱(cassettememberane)的系統(tǒng)和用于該系統(tǒng)的裝置，該系統(tǒng)和裝置用于在較低的滲透壓差下的分離。
用來將一股進料流體變成兩股流體的膜分離工藝已經(jīng)大大普及了，這兩股流體是富集不能選擇性通過薄膜的組分的殘留流體(theretentatestream)和富集能選擇性通過薄膜的組分的滲透流體。例如下列工藝氣體分離，象從氮中分離氧，從水中分離溶解了的鹽的反滲透過程，通過除去顆粒和高分子量的物質，象細菌，使地面水轉換成飲用水，全蒸發(fā)過程，在其中液體流的揮發(fā)性組分選擇性地滲透穿過薄膜。為了有效地進行膜分離，必須有某些驅動力。兩種最常見的驅動力是以從薄膜的一側到另一側建立濃度差和壓力差為基礎的。當壓力作為驅動力時，薄膜進料一側的壓力是較高的。當濃度作為驅動力時，在進料側優(yōu)先滲透的物質的濃度很大。
最近，一些平板和框架膜分離設備已經(jīng)被公開了，它們在膜板或框的滲透側放置了真空泵。由真空泵產(chǎn)生壓差。在這種設備中，薄膜元件是一個固定薄膜的板件，在那里每個板在膜的滲透側具有一個滲透流動通道。所述的真空泵是與每個板件分別連通的，精確地將膜板相互分開，從而允許湍流沿每個膜的表面流動，便于除去傾向于粘附在膜的保留側(retentateside)的固體。這些板件在槽中一般垂直放置。靠泵、葉片或通過通氣管的氣流產(chǎn)生所述的湍流，它們被安裝在膜分離裝置的附近。日本公開41-10090號專利(申請?zhí)?229631)，出版日是1992年4月10日;日本公開47023專利(申請?zhí)?107991)，于1993年1月10日出版，和日本公開4187222(申請?zhí)?319141)專利，在1992年7月3日出版。
美國專利5084220號公開了一個膜箱(ccassettememberane)設備，該設備有效地將大量的地面水轉換成飲用水。公開的設備包含一組由中間隔板分開的箱框架，箱框架和隔板都具有密封，所以將箱框架和隔板裝配在一起時形成了壓力密封。當采用了使端部箱框架密封的端板，整組的箱框架和隔板形成了一個壓力通路。箱框架組、隔板和端板適于在其縱向夾緊在一起，而且，如果需要移走任何選擇的箱框架，可以將它們的夾緊松開。每一個箱框架包含有由許多薄膜組成的一個過濾單元，在其中具有第一流動通道系統(tǒng)，它連接在箱框架內(nèi)的兩個自由區(qū)域，所述的自由區(qū)域如此連接是為了從進料口到濃縮物出口建立一個串聯(lián)的、并聯(lián)的或串并聯(lián)結合的流體流動形式。每一套薄膜是一個流動通道的第二系統(tǒng)，它與第一流動通道隔絕，用于從每個過濾單元引導滲透過薄膜的流體流動到至少一個出口。這個系統(tǒng)被設計成在高壓下工作的，這個系統(tǒng)被仔細的設計成允許端部的平板箱單元和隔板以下述形式裝配在一起，即它們在薄膜周圍形成一個壓力殼體。這個系統(tǒng)被設計成包括相對復雜的壓力控制和流體控制裝置，用于該系統(tǒng)的原材料經(jīng)過仔細的選擇，是為了能承受高壓。采用這種高成本材料和復雜的工藝控制結果是在低壓使用時該系統(tǒng)不能節(jié)省成本的。需要開發(fā)這樣的系統(tǒng)它能在低滲透壓力下工作，它不需要這么復雜的材料和工藝控制。
膜分離系統(tǒng)相對于其它已知的分離系統(tǒng)是相對緊湊的。還有，許多已知的薄膜系統(tǒng)還占據(jù)了很大的空間，這空間并沒有直接用于完成分離。典型的加壓系統(tǒng)需要附帶的泵、較大的壓力容器，進料、滲透、濃縮和再循環(huán)管路，它們占據(jù)的空間不能直接用于分離過程。所以需要能更有效利用空間的系統(tǒng)。
有效分離液體的薄膜設備的通常的方案是一個螺旋纏繞裝置。它由許多成對的平板組成，在這些成對的板之間有空隙。每對板是密封的。這些平板隨后被卷制成一個膠輥形狀和放進一個壓力殼體內(nèi)。該螺旋纏繞裝置的一個優(yōu)點是它使較大面積的薄膜裝入一個薄膜組件內(nèi)。這個裝置的一個顯著的問題是在整個薄膜表面上的流通量不是均勻分布的。原因之一是從薄膜的一端到另一端壓力降很顯著。為了補償壓力降的問題，大多數(shù)螺旋纏繞薄膜工作時具有較大的進料側壓力。采用高輸入側壓和滲透壓差產(chǎn)生的問題是薄膜的結垢。其結果是由不能通過薄膜的材料在膜的進料側形成層狀，阻擋前進的進料流到達該膜的進料側。
需要一種膜分離系統(tǒng)和裝置，它是相對緊湊的，在這個空間里將不直接用于分離的設備或系統(tǒng)的部分調整到最小限度。還需要這樣系統(tǒng)，它能讓進料沿薄膜的整個表面相對均勻地分布，在相對低的進料壓力和滲透壓力差之下，該系統(tǒng)能完成理想的分離。因而這樣的系統(tǒng)減少通常膜分離的原有的污垢。也需要這樣用于膜分離的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不需要在為高壓條件下運行所要的高成本的壓力容器和控制。
在相對高的進料壓力和滲透壓力差下工作的那些系統(tǒng)也需要多消耗能源，所以想要一種能夠在低壓下工作的系統(tǒng)，結果是完成分離節(jié)省了可觀的能源。
本發(fā)明是一個流體膜分離設備，包括A、多個薄膜箱(mambraneassettes)，它由下列部件組成ⅰ一個或多個過濾組件，它包含許多薄膜部件，該部件包括能在相對低的滲透壓力下完成流體的分離的薄膜結構，在所述的薄膜結構中，有互不相通的一個內(nèi)表面和一個外表面，為便于讓滲透流體流出膜部件，多個膜部件的內(nèi)表面在一個或多個共同的區(qū)域內(nèi)是敞開的，這共同的區(qū)域是密封的，所以從膜部件的相鄰的內(nèi)表面流動的流體不能與膜部件的外表面的流體相通;
ⅱ一個殼體，包含裝有一個或多個過濾組件的框架，所以存在兩個互不相通的流體流動系統(tǒng)，第一流動系統(tǒng)是與所述薄膜部件的外表面相通的系統(tǒng)，適于讓進料流體與薄膜部件相接觸，第二流體流動系統(tǒng)與薄膜部件的內(nèi)表面相通;殼體還進一步包含與薄膜部件內(nèi)表面相連的、位于共同區(qū)域附近的滲透流體收集室，一個適于從鄰近的薄膜部件內(nèi)表面除去滲透流體的流體通路;
B、一個使進料流體與膜部件的外表面相接觸的裝置。
C、一個將滲透流體從多個膜箱的滲透流體通道中除去的裝置;
D、通過將薄膜部件的內(nèi)表面的壓力減少到小于大氣壓，從而建立一個滲透壓力差的一個或多個裝置。
E、一個將來自相鄰薄膜外表面的、不能滲透該薄膜的進料流體移走的裝置。
本發(fā)明的另一實施例是將一股進料流體分成兩個部分的分離方法，包含A、使進料流體與本發(fā)明設備的薄膜部件的外表面相接觸;
B、將所述的膜部件的內(nèi)表面的壓力減少0.1至0.8bar的絕對壓力，以使一部分進料流體滲透穿過薄膜;
C、從薄膜相鄰的內(nèi)表面除去進料流體中滲透穿過薄膜的部分;
D、從薄膜相鄰的外表面除去進料流體中沒能滲透穿過薄膜的部分。
本發(fā)明的系統(tǒng)被設計具有在相對較低的進料滲透壓力下工作運行的性能，不需要高成本的壓力容器以及在高進料壓力下操作的工藝控制設備，本發(fā)明所要保護的系統(tǒng)，設備和用的方法與常見的系統(tǒng)和方法相比，是在顯著的較低的進料壓力和滲透壓力差下工作的，所述的進料壓力和滲透壓力差比以前可相信的壓差低。本發(fā)明的系統(tǒng)和設備是相對緊湊的，不需在進行分離之前占據(jù)大的空間。同以往的薄膜系統(tǒng)相比，本發(fā)明的系統(tǒng)、設備和使用方法是節(jié)省成本的。


圖1和圖2表示了按本發(fā)明的、自由豎立(freestanging)系統(tǒng)的兩個視圖。圖3和4給出本發(fā)明的一個附屬部件，即適用于支承25個雙層薄膜箱的導軌。圖5、6和7是本發(fā)明的一個大的敞開式分離系統(tǒng)的三個視圖。圖8表示用在薄膜箱中的中空纖維層的端視圖。圖9是圖8所示同一纖維層的頂視圖。圖10是如圖8和9所示的多個纖維層，圖11表示了圖10所示結構的側視圖。圖12給出了薄膜箱的一個優(yōu)選機構，圖13表示薄膜箱的滲透流體收集室同圖4所示支承導軌的滲透管連接的放大視圖。
薄膜箱包括一個含有許多薄膜部件的一個殼體，該部件被裝入能進行所要的分離的過濾組件中。這里所用的許多意味著多于一個，通常的習慣是用幾個上述的部件，其中所述部件的數(shù)量是未指定的，可按具體的用途和需要改變。
過濾組件具有許多薄膜部件，它們以有條理的形式排列，其中該薄膜部件適于將一種流體從另一種流體中分離出來。更特殊的過濾組件包含許多由密封裝置密封的薄膜部件，以這種方式密封。薄膜的內(nèi)表面不與其外表面連通，所以形成一個區(qū)域，用來讓滲透流體從鄰近的薄膜的內(nèi)表面流動，這個區(qū)域不通向與進料流體相接觸的膜件的外表面。這里的薄膜件具有一個內(nèi)表面互相不連通的薄膜結構。適于這種需要的任何薄膜結構都可讓被采用，例如中空纖維、中空管、邊緣密封的成對的平板薄膜。薄膜件可以用聚合的、陶瓷的、或金屬的材料制成，可以是均勻的、不對稱的或是薄膜的形狀。這些膜有效地用于本發(fā)明，它們可以在相對較低的進料壓力滲透壓力差下完成分離。相對較低的滲透壓力和滲透壓力差意味著通過在膜的滲透側加真空來產(chǎn)生，在膜的進料側可選擇地加壓10mW、C(在一個水柱的米數(shù))或較小的壓力，3mW、C更好，或者更小壓力。在優(yōu)選的實施例中，是僅僅靠在膜的進料側加真空產(chǎn)生滲透壓力的。在本發(fā)明中，可以被有效地分離的流體是能夠在低滲透壓下分離的氣體，蒸汽或液體。例如，本發(fā)明可以被用于氣體分離，從液體中分離揮發(fā)性蒸汽(全蒸發(fā))，和從液體中分離高分子量或較大尺寸的顆粒。本發(fā)明的薄膜最好用于從液體中分離高分子量的物料或較大尺寸顆粒的物料，例如為制備飲用水從水中除去固體顆粒和高分子量的物質。在超濾和微濾過程中有效的薄膜是優(yōu)先選用的薄膜。這種薄膜一般具有10，000界限的(cutoff)分子量或者更大，優(yōu)先選20，000，最好是50，000或更多。通常這種膜能從液體中除去5微米或更小的顆粒物質，最好是2微米或更小的微粒。優(yōu)選具有100，000界限的(cutoff)分子量或更小分子量的薄膜。
薄膜件以一定順序的方式排列，最好以互相平行的方式排列。為便于讓滲透流體流出薄膜件，多個薄膜件的內(nèi)表面在一個或多個共同的區(qū)域內(nèi)是敞開的。共同的區(qū)域被密封，與第一流體流動系統(tǒng)隔絕。所述的共同敞開的區(qū)域允許滲透流體從相鄰的薄膜件的內(nèi)表面流動過來，所以該區(qū)域是第二流動系統(tǒng)，即滲透流體流動系統(tǒng)的一部分。共同區(qū)域可以在沿成對平板薄膜組的邊緣處，或在一束中空纖維和管的端部。在一個實施例中，順序排列的薄膜件的邊緣或兩端被可固化的粘合劑帶封閉。在粘合劑固化后，有效的粘合具有將排列的薄膜件固接在一起，而且形成不滲透流體的密封?？梢圆捎玫目赡痰恼澈蟿┰诠袒幚砬笆橇鲃拥?、但繼續(xù)固化時形成相對堅硬的聚合物材料，如環(huán)氧樹脂類和聚氨酯類。在過濾件的至少一個結合端上，薄膜件滲透側是敞開的。薄膜件的邊緣或端部是一端還是雙端敞開，取決于所要求的分離和膜分離系統(tǒng)的設計。在希望結垢多的地方，就將薄膜的一邊或一端開口。在薄膜件結合邊或端的固結了的粘合劑與箱框架形成了從薄膜件的外表面到薄膜的敞開的內(nèi)表面端的密封。薄膜件的密封端與機架的滲透物收集室相通，從而讓從相鄰薄膜件來的、滲透穿過該薄膜的流體移走。每個滲透物收集室具有一個用于從膜箱組件中除去滲透流體的出口。
殼體包括一個裝在多個薄膜件周圍的框架，所以兩個流體流動系統(tǒng)互不相通。第一流體流動系統(tǒng)是與薄膜件的外表面即進料側相連通的，所以用來讓進料與薄膜件接觸。第二流體流動系統(tǒng)是用來將滲透流體從薄膜件的內(nèi)表面或滲透側移走。殼體還進一步用來形成一個滲透流體室。該滲透流體收集室與薄膜件的內(nèi)表面相接，用于接受滲透穿過薄膜、進入薄膜件內(nèi)部的流體。該滲透物收集室還有一個出口，所以滲透物可以從膜箱組件中排出。
該殼體適于讓到達的進料流體接近薄膜件的外表面或進料側。還有殼體與在薄膜件的一端或兩端的固化的粘合劑相結合，起到進料流動系統(tǒng)與滲透流動系統(tǒng)相互密封隔開的作用。在一個優(yōu)選的實施例中，殼體是一個有四條邊的盒子，裝有薄膜件，在盒子的一端至少有一個滲透流體收集室，它與盒子的其它部分是密閉的，垂直于盒子四邊的兩個邊是敞開的，允許進料流體接近薄膜件的進料側。殼體可用任何具有以下性能的材料制作該材料能支承薄膜件，不滲透將要接觸薄膜的流體，而且不與這些流體起反應。最好殼體用金屬、塑料、玻璃纖維或復合物制造。
如上所述，裝有薄膜件的殼體，形成了兩個流動系統(tǒng)。第一個是進料流動系統(tǒng)，它讓將要分離的流體與薄膜件的進料側接觸;第二流動系統(tǒng)是一個滲透流體排出系統(tǒng)，它用于除去由相鄰的薄膜件來的、滲透過該薄膜的那些流體。
在一個實施例中，殼體能含有二個分離過濾組件，這是二次過濾。過濾組件的薄膜件對于在殼體另一端的滲透物出口最好是敞開的，該薄膜件在薄膜的滲透側只有一個出口。在一個實施例中，每個組件對著開口的端是焊接的，使件中的薄膜被封閉。用另一種方法，將該薄膜件焊接到相鄰件的薄膜上，因而在這兩個薄膜件邊緣之間使?jié)B透流體流過。
通過制做過濾組件可以通過所需要的模式首先安裝薄膜件，這樣薄膜件沿至少一個板互相平行。隨后密封過濾組件的一端或兩端，如用可固化的粘合劑與其接觸，使用粘合劑，使兩過濾組件一端和薄膜件進料側之間的薄膜件端部密封。然后，薄膜件被密封的一部分可被精確地切去，從過濾組件的一端或兩端，以暴露出薄膜件的滲透側的內(nèi)表面或滲透側。上述制作的過濾組件可以在將其與殼體裝配之前進行，也可以將薄膜件裝入盒之后進行。
在一個實施例中，一組平板薄膜用于制備過濾片部件。在這個實施例中，平板薄膜為正方形或矩形，且成對裝配。平板的尺可以是適于所需最終用途的適當?shù)娜魏纬叽?。這個系統(tǒng)的一個顯著的優(yōu)點是薄膜能有較大的面積。尺寸的選擇取決于所要求的結垢、流速和滲透壓差。選擇平板寬為100mm或更大，優(yōu)選寬度200mm或更大，最好400mm或更大?？蛇x擇的薄膜板具有2000mm的寬度或小一些，優(yōu)選1000mm或較小，最好500mm或更小。這樣的薄膜板選擇具有100mm的長度或更長，優(yōu)選200mm或更長最好400或更長。在一個推薦的實施例中，一個隔板放在成對薄膜的每個薄膜之間。這樣的隔板是已知技術，選擇隔板取決于該系統(tǒng)將被應用的分離過程。該薄膜隔板常常促進薄膜件中滲透流體的流動和從薄膜件中排出滲透流體。在另一實施例里，要求在相鄰成對的薄膜板之間安置一個隔板，這樣便于進料流體流向薄膜。在已有技術中使用的隔板及其選擇取決于將要進行的分離過程。美國5084220號專利提供了一個推薦的隔板的說明。
本發(fā)明的平板薄膜件的制備方法在美國5084220號專利中已經(jīng)描述了。信封形狀的薄膜件是通過在另一個板的頂上放置正方形或矩形的膜板，沿板的所有的四條邊將其焊接或粘接結合。在焊接或粘接之前，一個隔板部件或另件可以夾在薄膜層之中，如前所述。如果需要為改進粘合劑與薄膜件的粘接性，可以選擇處理將與可固化粘合劑粘接的薄膜件的表面。將一個堆疊的薄膜件和任選的間隔件放在一起，將可固化粘合劑導入該堆疊件的兩相對邊或一邊的薄膜件之間的空隙，在粘合劑固定了薄膜件的邊緣部分和那兒所有的間隔件之后，同時從最先導入粘合劑的間隔件或兩薄膜之間的開口處的表面或多個表面上除去粘合劑。當沿薄膜邊緣形成所需要的、便于排走滲透流體的開口時，除去上述材料的工作就完成了，所以不影響由粘合劑構成的聯(lián)接的剩余部分，該部分將起到密封的作用。隨后在過濾組件的周圍建立起殼體。殼體可以適當?shù)姆椒ê附拥浇Y合件上形成合適的密封和滲透流體收集室。在另一實施例中，一組薄膜可以在預制的盒子里建造，然后與可固化粘合劑接觸。再從該堆疊件的一端或兩端切去粘合劑和薄膜，就制成了框架。
在另一個實施例中，薄膜可以是中空纖維或中空管的形式。在這個實施例里，中空纖維和中空管的薄層互相平行地鋪設在一個模制的盒子里。然后將少量可固化粘合劑放到中空纖維的每一端，使中空纖維互相結合。為了支承中空纖維的中間部分，在結合的端帶之間，可選擇的放置一根或多根結合支承帶。隨后將已經(jīng)互相粘接的中空纖維放入一個模制的盒子里，堆到所需要的高度，而且在中空纖維的端部附加可固化的粘接劑，使中空纖維層粘接在一起。該堆疊的中空纖維的一端或兩端隨后被仔細地切開，露出中空纖維的端部，同時留下足夠的粘合劑使堆疊的中空纖維能互相結合，形成對滲透流體系統(tǒng)敞開的中空纖維端部和對進料流體系統(tǒng)敞開的中空纖維的外邊之間的密封。然后在堆疊的中空纖維周圍建造合適的殼體，如上所述。
在這個實施例中使用了平板薄膜，在一個過濾組件中，實際上不存在平板薄膜數(shù)量上的限制。受限制的方面是系統(tǒng)中所希望的結垢和流動，它取決于特殊的用途。在平板中，選擇200張板或少些板，優(yōu)選100張板或更少些板。選擇有50張板或多些，優(yōu)選有70張板或更多張板。
本發(fā)明的設備還包括一個使進料流體流向薄膜件并沿其流動的裝置。它用來保證進料流體沿薄膜件流動從而增加薄膜組件和分離過程的效率。這個裝置可以是任何使進料流體沿薄膜件流動的裝置。這個裝置可以是由河流、重力所產(chǎn)生的天然流動，或者可以是以適當?shù)姆绞綆恿黧w的泵或螺旋器。在這些實施例中，進料流體是一種其帶高分子量物質和大尺寸顆粒將被除去的液體，一個螺旋漿是優(yōu)選的裝置，因為它使進料流體沿薄膜循環(huán)。最好進料流動是沿平行于薄膜表面方向的流動。
本發(fā)明的系統(tǒng)和裝置還包括一個從多個薄膜箱和容器的滲透流動通道中排除滲透流體的裝置。這可以是任何從滲透流體收集裝置和系統(tǒng)中排走滲透流體的裝置。用于排走滲透物的裝置可以是裝在每個箱上滲透流體出口上的和每個箱的滲透物收集器聯(lián)接的一組導管。換一種方法，滲透流體排出裝置可以是與每個箱滲透物出口相接的支管。一組導管或支管與鄰近箱的排走滲透流體的同樣的裝置相聯(lián)接。最好該裝置匯集所有來自每個箱組件的滲透流體收集室和滲透流體出口的管。
本發(fā)明的系統(tǒng)和裝置還包括一個產(chǎn)生滲透壓差的裝置，該壓差是通過減少薄膜的內(nèi)表面或滲透側的壓力到低于大氣壓的程度來產(chǎn)生的。一個這樣裝置是在薄膜件的滲透側提供真空的裝置?？晒┻x擇地附加滲透壓差由在薄膜件的進料側施加相對低的壓力所產(chǎn)生?？刹捎靡阎糜谠诒∧ぜ倪M料端施加壓力的任何裝置。在這個實施例中須用壓力容器。實際上加到薄膜件進料側的壓力是相對低的，所需的壓力容器是不嚴格(stringent)的，而且沒有顯著增加系統(tǒng)的成本。選擇可以施加于薄膜進料側的進料壓力為10mW、C(水柱)或小些，優(yōu)選3mW、C或更小。加到薄膜進料側的進料壓力最好是0.2mW、C或更多，優(yōu)選0.5mW、C或多些。推薦僅通過減少薄膜件滲透側的壓力到大氣壓之下來產(chǎn)生滲透壓差。這可由一個作為滲透流動系統(tǒng)的一部分的施加真空和排走滲透流體的綜合裝置完成，通?？梢圆捎帽?，它運轉時將這樣的真空施加于組件的滲透側。那些在已知技術中公認是適合的用于減壓的技術方法可以采用。選擇在滲透側的壓力低于一巴(bar)的絕對壓力，優(yōu)選0.6bar絕對壓力或更小。最好在薄膜滲透側的壓力是0.1bar絕對壓力或更大，優(yōu)選0.3bar絕對壓力或更多。一般滲透壓力是0.8bar或小些，優(yōu)選0.6bar或更小。優(yōu)選滲透壓差是0.1bar或大些，最好是0.3bar或更大。采用低滲透壓差的顯著的優(yōu)點是在薄膜上較少結垢，允許薄膜使用較長的時間后才回洗。滲透壓差的選擇受薄膜的性質和要分離的物料影響。能用于給薄膜的滲透側施加真空的真空泵可以是從已知技術中的任何一種真空泵，最好能夠產(chǎn)生1.5m、W、C以上(from)的真空壓力或更大。選擇能夠產(chǎn)生8.0m、W、C真空度或較小真空度的泵，最好3.0m、W、C或更小。在另一個實施例中，用于排出滲透流體的裝置可以與一個井相通，該井中有一個泵。利用井便于使較低效率的泵產(chǎn)生的真空度與沒有井的較高效率的泵在滲透側產(chǎn)生8至9m、W、C的真空度，但是，也可以利用一個10m深的井和將泵放入進井3-4m深。這時一個全(full)真空可由一個能產(chǎn)生6至7m、W、C真空度的泵來形成。
本發(fā)明的系統(tǒng)或設備還包含一個用于從相鄰的薄膜箱中除去濃縮物的裝置。這里所用的濃縮物的含義是進料流體中不能滲透穿過薄膜的部分，一般稱為殘留物(retentate)。任何可從相鄰的箱中除去的流體，從而從系統(tǒng)或設備中除去流體的裝置都可以被采用。通常一個出口或管子可以用來除去這種濃縮物。
本發(fā)明的系統(tǒng)還包含一個噴射氣體的裝置，例如空氣，氮或相似的氣體進入膜箱的附近處。這種裝置在已有技術中是公知的，現(xiàn)在用它是為防止顆粒物質在薄膜中存留(retentate)表面上堆積。將一個管子或軟管放進一個薄膜系統(tǒng)，該系統(tǒng)不是有空氣噴嘴就是有在將氣體噴入該系統(tǒng)的較好的裝置中的許多孔眼。這種裝置最好緊靠膜箱。該噴氣體裝置選擇裝成使噴氣流對著將要分離的流體流，優(yōu)選放成使噴氣流平行于薄膜表面。當采用具有與流體流相對的噴氣流的噴氣裝置與回洗相結合時，特別有效地除去了顆粒物質。
本發(fā)明的系統(tǒng)還可以包含一個支承薄膜箱的容器，它使膜箱與進料流體相接觸。這個容器可以是任何包容膜箱和讓膜箱與進料流體接觸的任何容器或封閉器件。在一個實施例中，該容器可以是一個大地上的容器，如在大地上的一個洞或一個槽，可以是堤和具有河、湖、水流或池塘的底部的容器。在另外一個實施例中，容器具有上述功能的任何一種容器。容器可以用不會受到進料的有害影響、也不會對進料產(chǎn)生有害作用的任意材料制成?？蛇x擇的材料有金屬、塑料、混凝土、玻璃纖維和復合物。在一個實施例中，容器可以是一個密封的容器，它可以具有相對低的超環(huán)境壓力(super-ambientpressures)的壓力容器?？梢砸笤趬毫θ萜髦袑⒈环蛛x的流體是蒸汽或氣體，或者在容器中要求在薄膜的進料側施加一個較低的壓力。換一種方式，容器可以對環(huán)境敞開。所要求保護系統(tǒng)的容器最好是一個簡單容器，它不適于在超過大氣壓的高壓下，這種容器是較節(jié)約成本的。
本發(fā)明的系統(tǒng)可以附加包含一個將進料流體導入系統(tǒng)的裝置，它用來將要分離的物料供給薄膜件，結果是允許適當?shù)姆蛛x過程進行。這種裝置可以是采用任何使進料流體與薄膜單元接觸的任何方法。它可以是能夠輸送流體的槽、管或導管。用于引導進料的裝置可以是簡單的入口(port)。穿過該入口，進料被導入系統(tǒng)。
所述的箱可放在或平躺在容器中，具有或不具有使每個箱與滲透流體出口相聯(lián)的支承件。最好采用以支承裝置支承的方式將箱放置和支承于容器中。這樣的支承裝置的任務是為了最合適地將進料輸入薄膜件，將箱放在最好的位置上。這種支承裝置可以是一個導軌，它可直接在容器上或架子上或托架上，或能直接裝在容器上的、類似零件上，它能在所要求的位置上支承箱?？梢允褂玫膶к壥悄茏杂烧玖?free-standing)的，或是能固定在容器上的。在一個優(yōu)選的實施例中，采用的導軌含有至少一個密封的支管，該支管能與每個箱的滲透物出口相連，而且支管匯集于滲透流體排出裝置上。
本發(fā)明的系統(tǒng)或設備還進一步包含用來回洗薄膜的裝置，在許多分離過程中，使用本發(fā)明的系統(tǒng)和裝置，有些物料不能穿過薄膜，但它阻擋其它進料流體到達薄膜件上，因而造成薄膜件的結垢。為了除去這些物料，需要回洗薄膜?；叵词峭ㄟ^從滲透側將液體壓向進料側進行的，從而除去薄膜件的結垢物料?；叵幢∧さ难b置可以是任何用在已有技術中普通的裝置。最好用某些形式的泵，在滲透側提供壓力，使受壓液體頂著或穿過滲透側到進料側。一個獨立的泵可用來施加這樣的壓力，或者是一個在滲透側減壓的泵，可以是雙向泵(reversiblepump)，它可以變向迫使流體逆著滲透側返回。在一個優(yōu)先的實施例中，該系統(tǒng)包含有一個附加的槽，槽盛裝用于回洗薄膜的液體。一個用來除去滲透穿過薄膜的回洗液的單獨的導管可以被插入該系統(tǒng)。這種裝置能將回洗了的物料循環(huán)回到回洗槽或將其從系統(tǒng)中排出。在那些實施例中，為了回洗薄膜，在那兒的獨立的泵是在薄膜的滲透側加真空。一組分開的導管和閥用來提供將除去滲透流體和回洗分開。這種導管、閥和泵的排列是已有技術范圍的技術。在這個實施例中，在薄膜的滲透側和真空泵之間的通路由閥關閉，并打開回洗泵到滲透側的通路，從而允許回洗液在薄膜的滲透側受壓力作用，并通過薄膜，以清洗薄膜件進料側的結垢物。
在本發(fā)明的一個實施例中，濃縮物可以被循環(huán)返回進料入口或容器中。在這個實施例中，進料流體是連續(xù)被循環(huán)的，直到達到所要求的濃縮物水平。在本發(fā)明的實踐中，其中泵是在容器里以連續(xù)地循環(huán)物料，不需要分開的循環(huán)泵和管路和導管，盡管本系統(tǒng)不排除分開的泵和導管。事實上，在容器內(nèi)系統(tǒng)本身可連續(xù)地循環(huán)進料是所要保護的系統(tǒng)的原有的優(yōu)點。在本發(fā)明的另一個實施例中，可以要求滲透物循環(huán)到進料入口。當滲透流體是一種所需的產(chǎn)品，而一次穿過薄膜的滲透物的質量不足時，這種循環(huán)方式是適用的。可以采用任何完成循環(huán)的裝置，最好用一組導管或管路和泵完成該循環(huán)。在一個實施例中，一個簡單的槽可用來將物料返回薄膜的進料側。
還有，該容器還能裝備一個分液器(skimmer)。當進料含有不互溶的液體的混合物時，需要將一個通用的分液器插入該裝置，在進料與薄膜件接觸之前，撇去不混溶的成分(immisciblecomponents)之一。在另一個實施例中，在進料入口插入一個熱交換器，在多個實施例中，當溫度對分離是決定性的時候，這個措施是有用的。一般的熱交換器都可以被采用。
該設備或系統(tǒng)通常能以下述的方法工作一種流體混合物的進料借助于進料入口進入容器，該流體混合物是準備被分離成一股滲透流體流和一股濃縮流體或曰殘留流體(retentate stream)。用于讓進料與薄膜的進料側接觸的裝置先運轉，使進料流體流平行于薄膜的表面流動。在一個優(yōu)選的方法中，一個螺旋漿或循環(huán)泵用于維持進料沿薄膜表面的流動。同時在滲透側施加一個真空，產(chǎn)生了滲透壓差。薄膜的進料可選擇成受壓狀態(tài)，如前所述，為了增加滲透壓差。滲透穿過薄膜的物質通過滲透流體流動系統(tǒng)被除去。如果需要，濃縮流體和滲透流體都可以被循環(huán)。該系統(tǒng)和設備可以非循環(huán)的方式工作，也可以循環(huán)的方式工作。在非循環(huán)的系統(tǒng)中，進料通過薄膜一次，然后從相鄰的薄膜上被移走。在一個循環(huán)工作的方式中，滲透流體和殘留流體二者之一或二者都被循環(huán)作為進料送入薄膜件。在薄膜以非循環(huán)的方式工作下，當無論滲透流體或殘留流體都達不到所需產(chǎn)品的質量要求時，適于采用循環(huán)的工作方式。在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)用于從液體中分離高分子量的物質和較大顆粒尺寸的物質，例如從地面水中分離細菌和顆粒物質。另一個例子是從肉湯中分離酶或發(fā)酵肉汁(rermentatlen broths)產(chǎn)品。在一個本發(fā)明的優(yōu)選的工作方法中，滲透壓差如上所述。選擇滲透穿過薄膜的流速是10l/m2h或更大，優(yōu)選30l/m2h或較小，優(yōu)選1000l/m2h或更小，最好500l/m2h或更小。在一個優(yōu)選的實施例中，從液體中除去高分子量和大尺寸顆粒物質，優(yōu)選循環(huán)物料，所以進料液體沿薄膜件向下流動，而且滲透物收集裝置是位于膜箱組件的一側，這樣具有一個用重力幫助控制式輔助進料流體沿薄膜表面流動。
本發(fā)明的系統(tǒng)特別適用于在沿薄膜件的外表面上有一低的壓力降的情況。壓力降在這里的含義是在薄膜的外表面上，進料流體開始接觸點的壓力與沿著薄膜外表面的滯留流體離開薄膜外表面點的壓力是不同的，選擇的壓力降是0.5bar或更小，優(yōu)選0.2bar或更少，最好是0.15bar或更少。選擇壓力降接近0，優(yōu)選壓力差是0.05或更大，甚至最好是0.10bar或更大。在進料流體從膜箱組件的頂部向下流向其底部的實施例中，壓力降可接近0。
本發(fā)明的最佳實施例參見附圖。圖1是本發(fā)明的裝置的側視圖，其中具有膜箱(membrenescassette)的部分被切去。圖1表示了一個槽(11)，它含有4個膜箱(12)，每個箱(12)的側邊具有滲透出口(13)。箱(12)被支承在導軌(14)上。還有包容在管(16)的螺旋循環(huán)泵(15)，在管(16)的上頂端是一個入口(17)(圖中未示出)，用來將進料引進槽(11)。內(nèi)含螺旋泵(15)的管是部分底部敞開安裝的，所以，在槽(11)中膜箱(12)下的開口區(qū)和上述底部之間是連通的。該螺旋泵(15)的作用是循環(huán)進料，使其向下流過膜箱(12)。圖1還給出了回洗槽(18)，它用來保存要用于回洗膜箱(12)的流體。圖中的泵(19)用于交替地在膜箱(12)的滲透側提供真空壓力，或將回洗流體加壓，以回洗膜箱(12)。泵(19)與膜箱(12)的滲透出口(13)相連，通過滲透出口聯(lián)接件(圖1中未示出)，與管子(20)相聯(lián)，穿過管(20)的流體流向泵(19)由閥(21)控制。滲透流體通過導管(22)和出口(圖中未示出)從系統(tǒng)中移去。在導管(22)中的閥(23)適于將滲透流體直接經(jīng)管子(24)進入回洗槽，閥(25)與回洗槽(18)和泵(19)連接。導管(26)連通了導管(22)和管(20)。閥(27)位于導管(26)上。導管(26)和閥(27)促使由泵(19)泵入流體返回導管(20)，因此便于受壓的回洗流體進入膜箱(12)的滲透側。
圖2是圖1所示設備的頂視圖，圖中所示初級槽(11)，三個膜箱(12)和內(nèi)含有螺旋泵(15)(圖中未示出)的管(16)的頂端，圖2表示出回洗槽(18)的入口(17)，泵(19)和導管(20)用來從膜箱(12)上移走滲透流體。圖中部分顯示了用于控制從滲透導管(20)到泵(19)的流動。導管(22)適于將泵(19)中的流體移走，和閥(23)匯集進入導管(22)，用于控制從泵(19)來的、通過導管(24)到回洗槽(18)的流體的流動。圖示的閥(25)適于控制從回洗槽到泵(19)的流體。導管(26)和閥(27)也在圖中示出。在圖中附帶表示了4個滲透導管聯(lián)接件(28)，它位于槽(18)的每一邊，適于連接膜箱(12)的滲透出口(13)和滲透導管(20)。閥(29)被聯(lián)到管(22)上，適于改變滲透進入管(16)或槽(18)的方向，使得滲透物作為進料再循環(huán)。滲透流體出口(30)用來將滲透流體從系統(tǒng)中排走，如圖所示。通過閥(31)控制滲透流體向出口(30)的流動。該裝置的工作過程參見圖1和2。進入的流體由入口(17)、經(jīng)管(16)流入槽(11)。該系統(tǒng)以下述方式啟動，閥(21)、(23)、(27)、(29)和(31)是關閉的，閥(25)開啟和泵(19)被起動。打開閥(23)為使循環(huán)的任何液體返回到回洗槽(18)和閥(21)開啟，讓泵(19)從膜箱(12)中抽吸滲透流體。閥(25)關閉直到獲得0.1至0.2bar的真空度，而且空氣從膜箱(12)中排出。當所有的或大部分的空氣從膜箱(12)中排走，閥(23)關閉且閥(31)被打開，組件處于工作狀態(tài)。然后循環(huán)泵(15)被啟動，使深槽(11)中的液體以這種形式循環(huán)從上頂進入膜箱(12)，沿薄膜表面向下流到底部。穿過薄膜已滲透的流體通過出口(13)，經(jīng)滲透出口聯(lián)接器(28)輸送入導管(20)。該滲透了的流體穿過導管(20)和閥(21)到泵(19)。導管(22)使?jié)B透物離開泵(19)。在導管(22)中的滲透物可以通過導管(24)和閥(23)再循環(huán)進入回洗槽(18)。通過閥(29)再循環(huán)進入閥(29)再循環(huán)或經(jīng)過出口(30)從系統(tǒng)中排出。濃縮流體從其出口(32)(圖中未示出)從系統(tǒng)中被排出。
進行膜箱12的回洗可以通過打開閥(25)，關閉閥(31)和打開閥(26)。來自回洗槽(18)的流體是由泵(19)驅動的。在泵(19)的作用下，從回洗槽來的流體通過管(22)和(26)，進入管(20)，返回膜箱(12)，穿過滲透聯(lián)接器(28)和滲透流體出口(13)。當組件返回到上述的啟動狀態(tài)時，一次回洗就完成了。
圖3和4給出了25個雙層膜箱的導軌。圖3給出了25個雙層膜箱導軌的立體圖，具體有一個機架(33)，支承著25個雙膜箱(34)，它裝在機架(33)上，所以雙層膜箱(34)開口，讓流體通過雙膜箱(34)的每一邊滲透流體支管槽(35)。一個滲透流體出口(36)與滲透體支管槽(35)相連。在導軌(33)的一端具有支承在其上的雙膜箱(34)的凸起(37)。
圖4是剖去導軌一端的剖視圖。其中膜箱包含帶兩個過濾組件(38)的雙層薄膜箱(34)，其中膜箱(34)支承在凸起(38)上。圖中還表示了滲透支管槽(35)經(jīng)過一個滲透流體聯(lián)接器(39)到雙層膜箱(34)的滲透流體出口(40)聯(lián)接。
圖5、6和7公開了在本發(fā)明范圍內(nèi)的敞開的分離系統(tǒng)，給出了10個導軌(33)的兩個相鄰機架，每個導軌含有25個雙膜箱(34)，在兩相鄰機架之間的進料槽(41)如圖所示。在進料槽(41)的中間是一臺循環(huán)泵(42)，用于讓流體循環(huán)到雙膜箱(34)的頂部，這樣，流體將向下穿過雙膜箱(34)相鄰的薄膜表面流動。圖中還給出了一組滲透流體出口(36)，為讓滲透流體從鄰近的雙膜箱(34)中離開，與滲透流體支管(43)相連，泵站(44)連在滲透流體支管上，用來給膜箱(34)中薄膜的滲透側施加真空壓力。滲透流體泵站可用深井替換，滲透流體向下流入井中。從井的底部可以移走滲透流體。從井底移走滲透流體有助于產(chǎn)生和保持薄膜部件滲透側的真空。圖中還表示了一個將進料流體加到系統(tǒng)中的進料槽(45)。圖中表示了中心容器(46)的外形，它用于使進料流體與雙膜箱(34)的導軌(33)相接觸。
圖6是圖5所示的敞開槽式分離系統(tǒng)的側向剖示圖。系統(tǒng)有一個混凝土容器，圖中未出該容器的外形，它帶有同一個滲透流體出口(36)相聯(lián)通的一組導軌(33)，該出口還進一步與一個滲透流體支管(43)相連。在導軌之間的中心有一個包含一臺循環(huán)泵(42)的進料槽(41)(圖中未示出)。所述的容器(46)設有濃縮槽(47)。圖中還示出了用于在混凝土槽(46)中支撐導軌(33)的混凝土支座(48)。水面線由線(49)表示。
圖7是上述同一系統(tǒng)的一側的部分剖示圖，給出一排三個相鄰的導軌(33)，三個雙膜箱(34)，它們由導軌(33)的凸起(37)支撐，還表示出用來在所述的混凝土槽(46)里支承導軌的混凝土支座(48)。還有滲透流體出口(36)和滲透流體支管(35和43)。
圖8、9和10及11顯示了一個中空纖維膜箱的多級裝配。圖8表示用可固化粘合劑(53)封裝的中空纖維(52)的單層(51)的端面視圖。圖9表示了由頂部觀察的同一個層(51)。它的每個端都裝在可固化樹脂(53)中。圖還表示了平行于中空纖維(52)一個可固化樹脂(53)的加強帶(54)。每個加強帶可根據(jù)加強的需要，同中空纖維(51)相間隔放置。圖中還有一個在中空纖維(52)垂直方向延伸加強層(55)。
圖10給出堆疊的一組中空纖維(51)。每一層(51)具有一排中空纖維(52)，在中空纖維(52)的兩頭有使其定位的可固化粘合劑，在每一層(51)的可固化粘合劑(53)之間，有可固化粘合層(56)，它使中空纖維(52)的層(57)粘合在一起。圖11是圖10所示同一結構的側視圖。圖中示出一組中空纖維層(51)，它由兩端結合在可固化粘合劑(53)中的中空纖維束(52)組成。每一個層(51)在端部可固化粘合帶(53)粘合在一起。這幅圖還表示了在中空纖維(52)之間的空白區(qū)(57)，它適于讓流體在中間空纖維(52)之間流過，因而使流體與薄膜必須接觸，一部分流體滲透穿過中空纖維(52)。
圖12所示的過濾組件包括一個薄膜塊(stack)(60)，由多個薄膜(如61和62等)組成。有100或更多的薄膜接順序成對排列，一個網(wǎng)或網(wǎng)狀物的隔板(63)處于每對薄膜(60和62)之間，使薄膜(61和62)保持一定距離，使得滲透流體能夠沿薄膜(61和62)流向滲透流體收集室流動，如下所述。每對薄膜(61和62)由網(wǎng)或網(wǎng)狀物的間隔件(64)相互隔開，間隔件(64)比隔板(63)粗糙。在塊(stack)的端部，有端部(65)，在薄板塊(60)的下邊，它們與底板內(nèi)部相連。
在塊(60)的側面，有支承肋(67)，其兩端被緊固于端板(65)的邊上的孔中。
所述的過濾組件的上邊有一個頂板(69)，它與端件(71)在塊(60)的頂上形成一個滲透流體收集室(72)，在這個室(72)中具有橫向支承肋(73)，在肋(73)的頂邊側制有精確的切口(74)，允許收集在室(72)中的滲透流體向滲透流體出口(75)排出。
如圖12所示的過濾組件具有以下優(yōu)點，每個支承肋(67)被插入端板(65)之一的一端的對應側邊孔(68)，在那焊接。然后，通過在每對的兩個薄膜(61和62)之間放置一個網(wǎng)或網(wǎng)狀物(63)，用粘接式熱合的方式封閉每對膜的三個邊，做成了所需數(shù)量的帶有隔板(63)的成對的薄膜(61和62)。因而做成的成對的薄膜一起堆疊在側端壁(65)上，各對薄膜之間帶有中間位置間隔件(64)，另一個端板(65)裝在所述塊的另一邊，與支承件67相聯(lián)接，通過將肋(67)的自由端放入板的側邊孔(68)中，并將其焊接。成型或粘合材料從單元的頂部和底部被放入成對薄膜(61和62)之間，因而將該組件分別倒置和垂直放置，在一個部分已充填成型材料的盒子中，該成型材料也滲入間隔件(64)的孔隙中。所述的成型材料分別從單元的頂端到底面被引導向上到一定的距離，如40mm，在成型材料固化的基礎上，模制的盒子被移走，同時頂部和底面進行處理，然后將底板(66)焊在兩端板(65)之間的位置上。
該單元的頂部用切削或機加工去掉一個高度，該高度還小于上述距離，如3mm。在每對(61和62)膜的兩個薄膜之間，為讓流體流過，建立一自由通路，不需用在相連的成對的薄膜之間放置間隔板(64)形成連通的流體通路。
最后，將帶支承肋(73)的頂板(69)和側壁部分(70)和(71)焊到組件上制成滲透流體收集器。
圖13是圖4中導軌支承的滲透流體支管與膜箱聯(lián)接的放大圖。圖13表示了從滲透流體收集室(72)、通過滲透流體出口(40)和滲透流體聯(lián)接件(39)到達滲透流體支管(35)的聯(lián)接。還給出了滲透流體收集室(72)的肋(73)和切口(74)。一個在滲透流體出口周圍的密封件(76)和密封聯(lián)接件(39)如圖所示。因而收集在滲透流體收集室里的滲透流體穿過滲透流體出口(40)和滲透流體聯(lián)接件(39)，流到滲透流體支管(35)，該支管將滲透流體送至將其從系統(tǒng)中排出的一個位置點。
下面的實施例僅用來說明本發(fā)明，除非有另外有標志，所有的部分和百分比都用重量百分比表示。
實施例本實施例用圖1和2所表示的裝置。該裝置包含4個有100個過濾片(成對的)的膜箱，其平板膜的尺為435mm×435mm。每個過濾片的間隔是0.4mm，過濾片組之間的距離為0.8mm。該薄膜的聚偏氟乙烯超濾薄膜，具有100，000的界限的(cut-off)分子量，和一個500至600liter/m2/h/bar的純上水(pure top water)的流量。分離槽和回洗槽都具有400立升的體積。該系統(tǒng)是在將濾液循環(huán)送入進料槽的狀態(tài)下工作的。
例1在15℃下和在兩個滲透壓力水平下測量該系統(tǒng)的水流量，結果匯成下表
例2試驗膠乳(latex)和顏料的混合物，具有在400公斤水中的2升濃縮物進行試驗，結果匯編成下表格
回洗30分鐘后，該系統(tǒng)復原至起始狀態(tài)。
例3在例2之后，該薄膜系統(tǒng)用上水沖洗。1公斤酵母加到進料槽的400立升水中，制成0.25百分比的酵母溶液。薄膜系統(tǒng)啟動并工作了很長時間，周期性地檢測薄膜的工作狀況，報表如下
注1進行回洗時用100公升的體積，(每箱25公升或8333升/米2膜)
注1進行回洗時用100公升的體積(每箱25公升)或8333升/米2膜)。
權利要求
1.一流體膜分離設備，包括A、至少一個包含許多薄膜的箱和一個在它們的周邊支承所述的薄膜的支承件，所述的薄膜具有多層薄膜的形式，每一層相對于一個或多個相鄰的薄膜層至少是在兩個周邊密封的，所述的薄膜以此限定了一個進料側和一個滲透側，其中所述膜的每一個薄膜的滲透側通向至少一個收集區(qū)域，其中所述的薄膜被密封或除非穿過所述的薄膜、否則所述薄膜的進料側和滲透側是不相通的；B、讓進料流體與所述的薄膜的進料側相接觸的裝置；C、從滲透流體收集室移走所述的滲透流體的裝置；D、通過降低所述的薄膜的滲透側的壓力使所述的壓力低于大氣壓，從而造成滲透壓力差的裝置。
2.按權利要求1所述的流體膜分離設備，其特征在于;還進一步包括一個用于支撐許多所述的膜箱的容器和使所述的進料流體與每個所述箱的薄膜的進料側相接觸的裝置;和用于從每個所述箱的收集區(qū)域容器移走滲透流體的裝置。
3.按權利要求1或2所述的設備，其特征在于所述的薄膜是被堆疊排列的矩形板的形式的薄膜，在這里形成垂直于所述薄膜表面的四個平面，所述板的邊被對齊。其中沿所述的四個平面的至少兩個邊、用可固化粘合劑將所述的堆疊的薄膜結合在一起。
4.按權利要求3所述的設備，其特征在于所述的薄膜層是用所述可固化的粘合劑沿著其兩相對的邊粘合的，和其中所述薄膜的相鄰的邊緣沿著所述薄膜的另外兩相對邊薄膜的各薄膜之間和在所述的相鄰或對薄膜之間的流體通路，由此分別限定進料側和滲透側。
5.按權利要求4所述的設備，其特征在于隔板位于一對薄膜的每個板之間，以促進在所述的薄膜間的滲透流體的流動。
6.按權利要求1至5中任一項所述的設備，其特征在于所述的薄膜適于從一種液體流中分離具有從10，000分子量到5微米尺顆粒的組分。
7.按權利要求1至6中任一項所述的設備，其特征在于依靠在所述薄膜的所述的滲透側施加真空壓力，使所述薄膜的滲透側的壓力降低。
8.按權利要求1至7中任一項所述的設備，其特征在于一個有用于使進料流體與所述薄膜的進料側接觸的推進器是螺旋漿propeller)。
9.一種將進料流體流分離成兩種組分的方法，包括A、使進料流體接觸按權利要求1到8任意之一所述的設備的薄膜的進料側;B、減少作用所述薄膜部件滲透側表面的壓力從10，000到80，000Pa，所以，一部分進料流體滲透穿過所述的薄膜;C、除去從相鄰的所述的薄膜的內(nèi)表面來滲透所述薄膜的部分進料流體。D、除去從相鄰的所述的薄膜的外表面上未能滲透穿過所述薄膜的部分進料流體。
10.流體膜分離裝置，包括A、多個薄膜箱，包含ⅰ一個或多個具有許多薄膜部件的過濾組件，所述的部件具有能在相對低的滲透壓力下進行流體分離的薄膜結構，其中所述的薄膜結構具有一個內(nèi)表面和一個外表面，所述的內(nèi)外表面互不相通，為了便于使?jié)B透流體離開所述的薄膜部件，所述的許多薄膜部件的所述的內(nèi)表面在一個或多個共同的區(qū)域里是敞開的，這些敞開的區(qū)域是密封的，使所述的薄膜部件的相鄰的內(nèi)表面來的流體，不與所述的薄膜部件的所述外表面相流通;ⅱ包含一個裝有一個或多個過濾組件的框架的殼體，在其中有兩個互不相通的流體流動系統(tǒng)，第一流體流動系統(tǒng)與所述的薄膜部件的外表面相接觸，使所述進料流體與所述的薄膜部件相接觸;第二流體流動系統(tǒng)是與所述的薄膜部件的所述的內(nèi)表面相接觸的流動系統(tǒng)，和所述的殼體還進一步包含與所述的薄膜部件的所述的內(nèi)表面聯(lián)通在接近所述的共同的區(qū)域處的一個滲透流體收集室，和一個用于從所述的薄膜部件的相鄰的所述的內(nèi)表面除去所述的滲透流體的一個流動通路;B、一個使所述的進料流體與所述的薄膜部件的所述的外表面接觸的裝置;C、一個從多個膜箱的所述的滲透流體流通路中除去所述的滲透流體的裝置;D、通過使所述的薄膜的所述的內(nèi)表面上的壓力降低至低于大氣壓的方式產(chǎn)生滲透壓力差的一個或多個裝置;E、除去從所述的薄膜的相鄰的所述的外表面來的、不能滲透穿過所述薄膜的進料流體的裝置。
全文摘要
一種流體膜分離設備包括一與大氣相通的容器，該容器內(nèi)有多個無需在高壓容器中操作的膜箱。
文檔編號B01D61/36GK1095964SQ9310757
公開日1994年12月7日 申請日期1993年5月22日 優(yōu)先權日1992年5月22日
發(fā)明者詹斯·K·莫勒 申請人:陶氏丹馬克公司