中空纖維膜和毛細(xì)管可分別制成中空纖維式和毛細(xì)管式膜器件,從廣義的概念上講是管式膜分離器的一種,但它們的膜不需要支撐物。將大量的中空纖維膜或毛細(xì)管膜兩端用黏合劑粘在一 起,裝入金屬殼體內(nèi),做相應(yīng)的密封,即制成膜器件。
中空纖維式膜器件的特點(diǎn)
這種膜器件的特點(diǎn)是膜與支撐體為一體的自承式,而且纖維的管徑較細(xì),外徑為80?400伊, 內(nèi)徑為40~100網(wǎng)。單位組件體積中所具有的有效膜面積(即裝填密度)很高,一般可達(dá)16000~ 30000 n?/nF,高于其他所有組件形式。因此,單位膜面積的制造費(fèi)用相對(duì)較低。
由于中空纖維是一種自身支撐的分離膜,所以在組件的加工中,勿須考慮膜的支撐問(wèn)題。但 是,膜的活性層涂在管內(nèi)側(cè)還是管外側(cè),以及進(jìn)料采用外壓式還是內(nèi)壓式要視具體情況而定。在活性層涂在纖維管外側(cè)和進(jìn)料走管內(nèi)的情況下,由于透過(guò)液流出時(shí),需通過(guò)極細(xì)的纖維內(nèi)腔,因而流 動(dòng)阻力較大,透過(guò)液側(cè)的壓力降較大。
同圓管式膜器件相比,因無(wú)法進(jìn)行機(jī)械清洗,所以一旦膜被污染,膜表面的污垢排除十分困難, 因此需對(duì)原料液進(jìn)行嚴(yán)格的前處理。
中空纖維式膜器件主要應(yīng)用于氣體分離(GP)和反滲透(RO)o
毛細(xì)管式膜器件的特點(diǎn)
毛細(xì)管式膜器件是由管徑較大(內(nèi)徑為0.5~6mm),耐壓性能較弱的膜管構(gòu)成的,這些膜管被 制成不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),內(nèi)表面為活性分離層。毛細(xì)管膜組件可用于超濾及氣體分離的某 些過(guò)程,如在滲 透?jìng)?cè)造成真空,而在進(jìn)料側(cè)保持環(huán)境壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)推動(dòng)力的工藝過(guò)程。膜管是平行排列的,并且在兩 個(gè)端頭處被粘合起來(lái)。與管式膜器件相比較,毛細(xì)管膜組件的裝填密度較高,可達(dá)1000 m2/m3o 然而,由于在大多數(shù)情況下是層流狀態(tài),所以物質(zhì)交換性能較差。
中空纖維膜器件的組裝是把大量(有時(shí)是幾十萬(wàn)根或更多)的中空纖維膜,彎成U形或做成管 殼式換熱器直管束那樣的中空纖維束而裝入圓筒形耐壓容器內(nèi)(見(jiàn)圖9-34)o纖維束的開(kāi)口端用環(huán) 氧樹(shù)脂澆鑄成管板。纖維束的中心軸部安裝一根原料液分布管,使原料液徑向均勻流過(guò)纖維束。 纖維束的外部包以網(wǎng)布使纖維束固定并促進(jìn)原料液的湍流狀態(tài)。透過(guò)物透過(guò)纖維的管壁后,沿纖 維的中空內(nèi)腔,經(jīng)管板放出;被濃縮了的滲余物則在圖示的“殼方”排出口排掉。