中空纤维膜和毛细管可分别制成中空纤维式和毛细管式膜器件,从广义的概念上讲是管式膜分离器的一种,但它们的膜不需要支撑物。将大量的中空纤维膜或毛细管膜两端用黏合剂粘在一 起,装入金属壳体内,做相应的密封,即制成膜器件。
中空纤维式膜器件的特点
这种膜器件的特点是膜与支撑体为一体的自承式,而且纤维的管径较细,外径为80〜400伊, 内径为40~100网。单位组件体积中所具有的有效膜面积(即装填密度)很高,一般可达16000~ 30000 n?/nF,高于其他所有组件形式。因此,单位膜面积的制造费用相对较低。
由于中空纤维是一种自身支撑的分离膜,所以在组件的加工中,勿须考虑膜的支撑问题。但 是,膜的活性层涂在管内侧还是管外侧,以及进料采用外压式还是内压式要视具体情况而定。在活性层涂在纤维管外侧和进料走管内的情况下,由于透过液流出时,需通过极细的纤维内腔,因而流 动阻力较大,透过液侧的压力降较大。
同圆管式膜器件相比,因无法进行机械清洗,所以一旦膜被污染,膜表面的污垢排除十分困难, 因此需对原料液进行严格的前处理。
中空纤维式膜器件主要应用于气体分离(GP)和反渗透(RO)o
毛细管式膜器件的特点
毛细管式膜器件是由管径较大(内径为0.5~6mm),耐压性能较弱的膜管构成的,这些膜管被 制成不对称结构,内表面为活性分离层。毛细管膜组件可用于超滤及气体分离的某 些过程,如在渗 透侧造成真空,而在进料侧保持环境压力来实现推动力的工艺过程。膜管是平行排列的,并且在两 个端头处被粘合起来。与管式膜器件相比较,毛细管膜组件的装填密度较高,可达1000 m2/m3o 然而,由于在大多数情况下是层流状态,所以物质交换性能较差。
中空纤维膜器件的组装是把大量(有时是几十万根或更多)的中空纤维膜,弯成U形或做成管 壳式换热器直管束那样的中空纤维束而装入圆筒形耐压容器内(见图9-34)o纤维束的开口端用环 氧树脂浇铸成管板。纤维束的中心轴部安装一根原料液分布管,使原料液径向均匀流过纤维束。 纤维束的外部包以网布使纤维束固定并促进原料液的湍流状态。透过物透过纤维的管壁后,沿纤 维的中空内腔,经管板放出;被浓缩了的渗余物则在图示的“壳方”排出口排掉。