膜过滤器是一种将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内,然后在外界驱动力作用下实现对混合物中各组分分离的器件,它又被称为膜组件或简称膜分离器。在实际生产中,除选择适用的膜外,膜器件的类型选择、设计和制作的好坏、将直接影响到过程最终的分离效果。
工业上常用的膜器件型式主要有:板框式、圆管式、螺旋卷式、中空纤维式和毛细管式等5种类型。
板框式
板框式膜器件主要是由许多板和框堆积组装在一起而得名,其外观很像普通的板框式压滤机。所不同的是后者用的过滤介质为帆布等,而前者用的是膜。
板框式膜器件主要用于液体分离过程,其结构如图9-30所示,是以隔板、膜、支撑板、膜的顺序,多层交替重叠压紧,组装在一起制成的。隔板表面上有许多沟槽,可用作原料液和未透过液的流动通道;支撑板上有许多孔,可用作透过液的流动通道。当原料液进入系统后,沿沟槽流动,一部分将从膜的一面渗透到膜的另一面,并经支撑板上的小孔流向其边缘上的导流管排出板框式膜器件的特点主要有:
(1) 组装简单。与圆管式、螺旋卷式和中空纤维式等相比,板框式膜组件的最大特点是制造组装比较简单,装置的体积比较紧凑,当处理量增大时,可以简单地通过增加膜的层数来实现。
(2) 操作方便。板框式膜器组件在性能方面与圆管式相似,由于原料液流道的截面积可以根据实际情况适当增大,因此其压力损失较小,原液的流速可以高达1〜5 m/s,同时,由于流通的截面积比较大,因此原液中即使含有一些杂质异物也不易堵塞流道,从而提高了对处理物料的适应能力。另外,还可以将原液流道隔板设计成各种形状的凹凸波纹,使流体易于产生湍流,减少污染,提 高分离效率。此外,板式膜损坏后替换相对容易些。
(3) 膜的机械强度要求高。板框式膜器件的缺点是对膜的机械强度要求较高。由于膜的面积可以大到1.5 n?,如果没有足够的机械强度将难以安装、更换和经受住湍流造成的波动。此外,需要密封的膜的边界较长,对各种零部件的加工精度要求较高,从而增加了成本。而板框式膜组件的流程比较短,加上原液流道的截面积较大,因此,单程的回收率比较低,需增加循环次数和泵的能耗。不过,由于这种膜组件的阻力损失较小,可进行多段操作来提高回收率。