CN103877860A

CN103877860A - 一种中空纤维膜接触器的再生方法

Info

Publication number: CN103877860A
Application number: CN201210563575.5A
Authority: CN
Inventors: 康国栋; 曹义鸣; 李萌; 华从贵; 周美青; 刘健辉; 袁权
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明涉及一种中空纤维膜接触器的再生方法，通过溶剂置换干燥过程对膜接触器中的中空纤维膜进行再生。污染或润湿后的膜接触器首先用常规药剂对其进行清洗，然后依次采用纯水、醇类和低沸点烃类对中空纤维膜进行置换处理，最后采用干燥气体对膜进行吹干。再生后中空纤维膜表面及膜孔内的污染物及液态水可被彻底除去，接触器可完全恢复其初始性能。

Description

一种中空纤维膜接触器的再生方法

技术领域

本发明涉及一种中空纤维膜接触器的再生方法。

背景技术

膜接触器法是近年来发展起来的新型技术，是用于实现气液两相传质而不直接接触的***。膜接触器一般采用中空纤维多孔膜将气、液两相流体分开，不具有选择性而仅充当相间的屏障，使气液两相在确定的界面上进行接触传质。与传统接触器相比，膜接触器有众多优点，例如：被膜分隔开的两相不发生相互混合和分散，不会发生雾沫夹带、液泛、泡沫发生等缺点；膜接触器还能提供很大的传质面积，有较高的传质效率，相关文献显示，单位体积膜接触器的界面面积在1500-3000m²/m³，而传统接触器仅为100-800m²/m³；此外，膜接触器结构紧凑、占地体积小、操作条件不受限制。因此，膜接触器已广泛用于气提、萃取、蒸馏、乳化、相转化催化及气体净化等领域。

用于膜接触器的膜多为疏水性的中空纤维多孔膜，如聚砜、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等，以避免膜孔在操作过程中被水或极性相溶液润湿。但实际上，对于特定的中空纤维膜来说，其润湿情况与操作压力、膜孔径、表面及界面张力、膜与处理料液之间的接触角等因素有关。如果操作压力不小心超过临界穿透压力，中空纤维膜将丧失其疏水性而被水或极性相溶液所润湿。此外，膜接触器在长期使用后，也不可避免地出现中空纤维膜部分润湿或污染的现象，导致效率降低。润湿或污染后的膜接触器无法继续使用，需要更换或者清洗再生。

众多学者以对中空纤维膜的清洗方法进行了大量研究，但对膜接触器而言，清洗后的膜接触器还无法直接使用，需要对其进行干燥再生以恢复其初始性能。实际上，通过化学清洗尽管可以去除膜表面和膜孔内的污染物，但液态水却难以除去，致使再生后的膜接触器性能无法完全恢复，且易被再次润湿。目前，较多使用的是真空干燥或热风吹扫干燥。由于中空纤维膜膜孔弯曲不直，膜孔内的液态水很难彻底除去，上述方法具有干燥效果不均匀、再生效果差、不适于较大尺寸组件等缺点。

发明内容

发明拟解决的问题

本发明的目的是提供一种适用于中空纤维膜接触器的再生方法，通过溶剂置换干燥的方法对膜接触器中的中空纤维膜进行再生。污染或润湿后的膜接触器首先用常规药剂对其进行清洗，然后依次采用纯水、醇类和低沸点烃类对中空纤维膜进行置换处理，最后采用干燥气体对膜进行吹干再生。

用于解决课题的方法

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

（1）中空纤维膜接触器的化学清洗：污染或润湿的中空纤维膜首先采用常规药剂对其进行化学清洗；

（2）中空纤维膜接触器的溶剂置换清洗：化学清洗后的中空纤维膜接触器依次采用清水、醇类和低沸点烃类进行置换处理；

（3）中空纤维膜接触器的干燥再生：经溶剂置换清洗后的中空纤维膜接触器采用干燥气体对其进行吹扫干燥。

所述的中空纤维膜接触器的化学清洗，其中所用的常规药剂可采用供应商提供的专用药剂或自选的常见清洗用药剂，如盐酸、柠檬酸、硝酸等酸溶液或氢氧化钠、次氯酸钠、碳酸钠、磷酸钠等碱溶液或上述药剂的复配溶液；

所述的中空纤维膜接触器的溶剂置换清洗，其中清水可为自来水、去离子水、蒸馏水或软化水等。冲洗方式可采用管程、壳程连续流动，清洗用纯水可循环使用或不循环使用；

所述的中空纤维膜接触器的溶剂置换清洗，其中醇类可为甲醇、乙醇等或它们的混合液，冲洗方式可采用管程、壳程连续流动或加压渗透清洗，最优为加压渗透清洗。醇类可循环使用或不循环使用；

所述的中空纤维膜接触器的溶剂置换清洗，其中低沸点烃类可为正己烷、低沸程石油醚等或它们的混合物，冲洗方式可采用管程、壳程连续流动或加压渗透清洗，最优为加压渗透清洗。低沸点烃类可循环使用或不循环使用；

所述的中空纤维膜接触器的干燥再生，其中气体可为常温或加热的空气、氮气等，流动方式可为管程、壳程连续流动或加压渗透吹扫，最优为加压渗透吹扫。

本发明具有如下优点：操作简便、中空纤维膜的再生效果好。膜表面和膜孔内的污染物和液态水可彻底除去，再生后的中空纤维膜接触器可完全恢复其初始性能。

附图说明

图1中空纤维膜接触器示意图，其中1、2为第一、第二管程接口，3、4为第一、第二壳程接口。

接触器为一密闭的腔体，接触器壳体上设有提供气、液两相流体的进口和出口，二根以上的聚四氟乙烯中空纤维膜填充于接触器壳体空腔内，二根以上的聚四氟乙烯中空纤维膜的两端分别透过接触器壳体伸出接触器的外部，二根以上的聚四氟乙烯中空纤维膜通过环氧封头与接触器壳体密封连接。

具体实施方式

以下结合实施例详述本发明。本实施例在以本方面技术方案为前提下进行实施，但本方面的保护范围不限于下述实施例。

实施例1

用于去除水中溶解氧的聚丙烯中空纤维膜接触器在长时间使用后，其除氧效率由最初的92%下降到75%，需要对其进行清洗再生。首先用供应商提供的膜接触器专用清洗药剂对其进行化学清洗，放出膜接触器中的清洗液后，用去离子水采用管程、壳程连续流动（例如图1，去离子水从1进入中空纤维膜接触器的管程，从2流出后由3再进入中空纤维膜接触器的壳程，再从4流出）的方式对膜接触器进行冲洗，以除去残存的化学药剂，所用去离子水不循环使用；待清洗后的水呈中性时，停止冲洗，并放出膜接触器中的去离子水，然后用无水乙醇对膜接触器进行冲洗处理，冲洗方式采用加压渗透清洗（例如图1，无水乙醇从1进入中空纤维膜接触器的管程，同时关闭管程出口2，因此乙醇在压力作用下透过膜丝，从壳程3或4流出），压力为0.05MPa，时间30min，以充分置换中空纤维膜表面及膜孔内的水；随后放出膜接触器中的无水乙醇，再用正己烷对膜接触器进行冲洗处理，冲洗方式采用加压渗透清洗，压力为0.05MPa，时间30，以充分置换中空纤维膜表面及膜孔内的乙醇；最后放出膜接触器中的正己烷，中空纤维膜表面及膜孔内的正己烷用干燥、温度为50℃的空气加压渗透吹扫的方式（例如图1，空气从1进入中空纤维膜接触器的管程，同时关闭管程出口2，因此空气在压力作用下透过膜丝，从壳程3或4排出）彻底挥发去除，时间45min，空气的压力为0.1MPa。完成再生后的膜接触器在原始条件下测试其除氧效率，结果显示其除氧效率恢复至92%。

实施例2

用于去除天然气中二氧化碳的聚偏氟乙烯中空纤维膜接触器在长时间使用后，其二氧化碳脱除效率由最初的96%下降到70%，需要对其进行清洗再生。由于所用吸收剂（MDEA水溶液）经过过滤处理，膜污染可忽略，膜接触的性能衰减主要是由膜孔部分润湿导致，故化学清洗步骤可省略。首先用蒸馏水以管程、壳程连续流动的方式对膜接触器进行冲洗，以除去膜接触器内及膜表面残留的吸收剂溶液，时间30min；停止冲洗后，放出膜接触器中的蒸馏水，然后用无水乙醇对膜接触器进行冲洗处理，冲洗方式采用加压渗透清洗，压力为0.05MPa，时间30min，以充分置换中空纤维膜表面及膜孔内的水；随后放出膜接触器中的无水乙醇，时间30min；再用沸程为30-60℃的石油醚对膜接触器进行冲洗处理，冲洗方式仍采用加压渗透清洗，压力为0.05MPa，时间30min，以充分置换中空纤维膜表面及膜孔内的乙醇；最后放出膜接触器中的石油醚，中空纤维膜表面及膜孔内残留的石油醚利用室温的干燥氮气加压渗透吹扫的方式彻底挥发去除，时间60min，氮气的压力为0.1MPa。完成再生后的膜接触器在原始条件下进行二氧化碳脱除实验，结果显示其初始二氧化碳脱除效率恢复至96%。

Claims

1.一种中空纤维膜接触器的再生方法，其特征在于：

依次采用纯水、醇类和低沸点烃类对中空纤维膜进行置换处理，最后采用干燥气体对膜进行吹干再生。

2.按照权利要求1所述的中空纤维膜接触器的再生方法，其特征在于：对中空纤维膜进行置换处理前，首先将污染或润湿后的膜接触器首先用常规药剂对其进行清洗，清洗时间以彻底去除膜表面污染物为准。

3.按照权利要求2所述的中空纤维膜接触器的再生方法，其特征在于：污染或润湿后的膜接触器首先用常规药剂对其进行清洗，所用的常规药剂可采用供应商提供的专用药剂或自选的常见清洗用药剂，自选的常见清洗用药剂为：酸溶液中的盐酸、柠檬酸或硝酸溶液，或碱溶液中的氢氧化钠、次氯酸钠、碳酸钠或磷酸钠溶液，或上述药剂的复配溶液。

4.按照权利要求1所述的中空纤维膜接触器的再生方法，其特征在于：对中空纤维膜进行置换处理时，中空纤维膜接触器首先用清水进行冲洗，冲洗方式可采用管程、壳程连续流动，清洗用水可以循环或不循环使用；清洗程度或时间以彻底除去中空纤维膜表面及膜孔内的化学药剂为准。

5.按照权利要求1所述的中空纤维膜接触器的再生方法，其特征在于：经清水冲洗后，先放出膜接触器中的清水，然后用醇类对其进行冲洗处理，以除去中空纤维膜表面及膜孔内的水；所述的醇类可为甲醇、乙醇中的一种或它们的混合液，冲洗方式可采用管程、壳程连续流动或加压渗透清洗，清洗用醇类可循环使用或不循环使用。

6.按照权利要求1所述的中空纤维膜接触器的再生方法，其特征在于：经醇类冲洗后，先放出膜接触器中的醇类，然后用低沸点烃类对其进行置换处理，以彻底除去中空纤维膜表面及膜孔内的醇类；

所述的低沸点烃类可为正己烷、低沸程（30-60℃）石油醚中的一种或它们混合物，冲洗方式可采用管程、壳程连续流动或加压渗透清洗，低沸点烃类可循环使用或不循环使用，清洗程度或时间以置换中空纤维膜表面及膜孔内的醇类为准。

7.按照权利要求1所述的中空纤维膜接触器的再生方法，其特征在于：经低沸点烃类冲洗后，先放出膜接触器中的烃类，然后用干燥气体吹扫干燥膜丝，彻底除去中空纤维膜表面及膜孔内的烃类，完成中空纤维膜的再生；所述的气体可为常温或加热（30-100℃）的空气、氮气中的一种或二种混合，流动方式可为管程、壳程连续流动或加压渗透吹扫；清洗程度或时间以吹扫完中空纤维膜表面及膜孔内的烃类、膜丝彻底干燥为准。