KR100735713B1

KR100735713B1 - Latex solution enrichment apparatus using nano membrane module

Info

Publication number: KR100735713B1
Application number: KR1020060065155A
Authority: KR
Inventors: 정래익; 김백암; 이동렬; 신현수; 김상규; 강민석; 고수정
Original assignee: (주)우리텍
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2007-07-06

Abstract

A latex concentration system and a latex concentration method which greatly improve durability and energy efficiency by repeatedly performing processes of allowing support-reinforced hollow fiber membranes to separate latex from a latex-containing solution and concentrate the latex and backwashing the hollow fiber membranes, thereby semi-permanently using membrane modules made of the hollow fiber membranes in various shapes are provided. An equipment for concentrating a latex solution using hollow fiber membranes comprises: a membrane reactor(11) into which a latex solution mixed with water is injected; membrane modules(12,13) which are installed in the membrane reactor and comprise hollow fiber membranes that are manufactured by coating a polymeric material on a synthetic fiber support and have pores with a pore size of 20 to 100 nm; vibrators installed at one sides of the membrane modules; suction pumps(30,31) clamped to the membrane modules; means comprising discharge ports and valves for discharging a concentrated latex solution, and a sensor installed at one side of the membrane reactor to measure a latex concentration of the latex solution; backwashing pumps(32,33) for reversely injecting filtering water or air into the membrane reactor to separate and remove latex and alien substances from the hollow fiber membranes; and a control part(45) for controlling the sensor, the backwashing pumps, the suction pumps and the valves.

Description

나노 멤브레인 모듈을 이용한 라텍스용액 농축 장치 {Latex Solution Enrichment Apparatus using Nano Membrane Module}Latex solution concentrator using nano membrane module {Latex Solution Enrichment Apparatus using Nano Membrane Module}

도1은 본 발명에 따른 라텍스 농축장치의 전체적인 개략도1 is an overall schematic diagram of a latex concentrator according to the present invention;

도2는 본 발명에 따른 유자형 멤브레인 모듈의 단면도Figure 2 is a cross-sectional view of the U-shaped membrane module according to the present invention

도3은 본 발명에 따른 앤드프리형 멤브레인 모듈의 단면도Figure 3 is a cross-sectional view of the end-free membrane module according to the present invention

도4는 본 발명에 따른 스크린형 멤브레인 모듈의 단면도Figure 4 is a cross-sectional view of the screen-type membrane module according to the present invention

도5는 본 발명에 따른 평면형 멤브레인 모듈의 단면도 5 is a cross-sectional view of a planar membrane module according to the present invention.

<도면번호의 간단한 설명><Short description of drawing number>

11 : 분리막 반응기 12, 13 : 멤브레인 모듈11: membrane reactor 12, 13: membrane module

14, 15 : 멤브레인 모듈헤드 16, 17 : 체결수단14, 15: membrane module head 16, 17: fastening means

18 : 교반기 19 : 교반기 회전용 모터18: agitator 19: agitator rotation motor

20 : 배관 22, 23 : 흡입 배관20: pipe 22, 23: suction pipe

24, 25 : 역세배관 26, 27 : 흡입배관에 부착된 밸브24, 25: backwash pipe 26, 27: valve attached to the suction pipe

28, 29 : 역세배관에 부착된 밸브 30, 31 ; 흡입펌프28, 29: valves 30 and 31 attached to the backwash pipe; Suction pump

32, 33 : 역세펌프 34, 35, 36 : 밸브32, 33: backwash pump 34, 35, 36: valve

37 : 흡입 및 주입용 물 저장고 38, 39 : 밸브 37: water reservoir for suction and injection 38, 39: valve

40, 41 : 이송 펌프 42, 43 : 드라이40, 41: transfer pump 42, 43: dry

44 : 농축조 저장고(라텍스+물) 45 : 장치 제어부44 thickener reservoir (latex + water) 45: device control unit

46, 47 : 배관46, 47: Piping

51 : 중공사막 52 : 몰딩제51: hollow fiber membrane 52: molding agent

53 : 프레임 54 : 공간53: frame 54: space

55 : 체결수단 56 : 평판형 시트막55 fastening means 56 flat sheet film

본 발명은 20㎚ 혹은 100㎚의 기공을 형성한 중공사막으로 다양한 형태로 제작된 멤브레인 모듈을 분리막 반응기에 설치하여, 라텍스 농축을 위하여 사용된 지지체가 보강된 중공사막을 소정시간 동안 여과 후 소정시간 역세(Back Washing)를 수행하여 반영구적으로 사용할 수 것으로 내구성 및 에너지 효율이 크게 향상된 라텍스를 농축하는 시스템과 방법에 관한 것이다. The present invention is to install a membrane module made in a variety of forms with a hollow fiber membrane formed pores of 20nm or 100nm in a membrane reactor, the hollow fiber membrane reinforced with a support used for latex concentration for a predetermined time after a predetermined time The present invention relates to a system and a method for concentrating latex, which can be used semi-permanently by performing back washing, thereby greatly improving durability and energy efficiency.

종래의 라텍스 회수 및 농축을 위하여 원심방법을 이용한 원심탈수법은 탈수 시에 탈수에 사용되는 필터가 쉽게 막히는 현상이 발생하여 효율적인 시스템을 구할 수 없고, 스템(Steam)법은 라텍스와 물이 혼합된 액체를 가열하여 액체 속에 포함된 물을 증발시켜 농축시키는 방법이나, 증발에 사용되는 에너지의 소모량이 높아서 효율적이지 못한 것이 문제점으로 지적되고 있다.In the conventional centrifugal dehydration method using centrifugal method for recovery and concentration of latex, the filter used for dehydration is easily clogged when dewatering, and an efficient system cannot be obtained. The stem method is a mixture of latex and water. It is pointed out that the method of heating the liquid to evaporate and condensing the water contained in the liquid or inefficient due to the high consumption of energy used for evaporation.

또한 관련된 종래기술로서 대한민국 공개특허공보 제특1993-0012120호에서는 라텍스의 회수를 위하여 탈수하는 방법의 일종으로 압력을 가해서 농축하는 방법이 개시되어 있으나, 압력을 가할 경우에 여과필터에 점도가 높은 라텍스가 부착되어 여과 막의 세공이 막혀서 사용할 수 없어서 막의 교체가 잦고 고압을 가해야 함으로 유지 및 보수비용이 많이 소요되어 효율적이지 않으며, 대한민국 공개특허공보 제특1992-0021590호에서는 중합체 라텍스의 제조 공정 중에 백수 폐기물 스트림(White water Waste Stream)으로부터 한외여과 카트리지를 통과시켜 라텍스를 농축하는 것이나, 여과 카트리지의 막힘 현상 때문에 잦은 한외여과 카트리지의 교환에 따른 작업시간 및 유지 및 보수의 비용이 크게 증가하고 초기 투자비용이 증가하는 문제점이 있다.In addition, as a related art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1993-0012120 discloses a method of concentrating by applying pressure as a kind of dehydration method for recovering latex, but latex having high viscosity in the filtration filter is applied when pressure is applied. As the pores of the filtration membrane are clogged and cannot be used, the membrane is frequently replaced and high pressure is required, resulting in high maintenance and repair costs, which are not efficient. Concentrate the latex by passing the ultrafiltration cartridge from the white water waste stream, but due to the clogging of the filtration cartridge, the operation time, maintenance and repair costs due to frequent replacement of the ultrafiltration cartridge are greatly increased and the initial investment cost is increased. There is a problem.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상기 종래기술의 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로, PVC 혹은 ABS공정 등 고분자 중합공정 중에 생산되는 라텍스에 있어서 라텍스 농도가 40wt%내지 50wt%의 중합체 라텍스를 60wt%내지 70wt%의 라텍스로 농축하기 위하여 상기 40wt%내지 50wt%의 라텍스가 포함된 액체(백수, White Water)를 일정 크기의 분리막 반응기에 투입하고, 반응기에 투입된 라텍스에서 물을 분리·농축하기 위하여 섬유지지체가 보강된 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 중공사막으로 제작된 멤브레인 모듈을 분리막 반응기에 침적한 후, 상기 액체 속에 설치된 멤브레인 모듈의 집수관과 분리막 반응기 외부에 흡입펌프를 연결 설치하며, 흡입 시에 중공사막에 부착되는 라텍스를 분리 제거하기 위하여 역세수나 공기를 주입하는 역세 수단을 구비하며, 분리막 반응기내부의 라텍스의 농도가 원하는 농도로 농축되었을 때 다음 공정으로 이송하는 수단을 구비한 라텍스 농축 장치 및 농축방법을 제공함으로써 내구성을 크게 향상시키고 유지보수 비용이 크게 절감시키는데 그 목적이 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the problem of the prior art to solve this problem, in the latex produced during the polymer polymerization process such as PVC or ABS process concentration of latex 40wt% to 50wt% polymer latex In order to concentrate 60 wt% to 70 wt% latex, liquid (white water) containing 40 wt% to 50 wt% latex is introduced into a membrane reactor of a predetermined size, and the water is separated and concentrated from the latex introduced into the reactor. In order to immerse the membrane module made of hollow fiber membrane formed with 20nm to 100nm pores reinforced with fiber support in the membrane reactor, the suction pump is connected to the collecting pipe of the membrane module installed in the liquid and outside the membrane reactor. To inject backwash or air to separate and remove the latex attached to the hollow fiber membrane during inhalation It provides a latex concentrating device and a method of concentrating with a means for conveying to the next process when the concentration of the latex in the membrane reactor is concentrated to the desired concentration, thereby greatly improving durability and greatly reducing maintenance costs. There is a purpose.

본 발명의 또 다른 목적은 라텍스(백수, White Water)로부터 물을 회수하여 농축하는 것으로 중공사막의 내부에 섬유지지체가 보강되어 있어 중공사막이 충격에 대한 절단의 염려가 없고, 반영구적으로 사용할 수 있어 보수를 자주할 필요가 없도록 구성함으로써 유지보수비용과 상기의 기존 공정에 비해 비용을 크게 절감하는데 있다.Another object of the present invention is to recover the water from the latex (white water, white water) to concentrate the fiber support in the interior of the hollow fiber membrane, so that the hollow fiber membrane can be used semi-permanently without fear of cutting to impact The maintenance cost is not so frequent that the maintenance cost and cost compared to the existing process is significantly reduced.

본 발명의 또 다른 목적은 라텍스가 포함된 백수로부터 중공사막을 통해서 물을 분리하여 라텍스를 농축하는 공정 중에 라텍스가 중공사막에 부착되어 투과유량이 감소하는 것을 방지하기 위하여 주기적으로 막투과수나 공기를 중공사막을 통해서 역방향으로 공급하여 중공사막 세공과 막표면의 막오염 물질을 제거하거나 중공사막을 세척하는 역세(Back Washing 혹은 back flushing) 수단을 구비함과 동시에 바이브레이터를 멤브레인 모듈의 일측에 설치하여 흔들어 주어 중공사막에 부착된 라텍스를 제거하여 고효율의 라텍스 농축시스템을 구성하며, 또한 식품의 농축, 음료의 농축, 바이오 물질 농축, 나노분야에서의 나노입자 분리농축 등 산업 전반의 유효물질 농축분리 공정에도 본 기술을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to periodically remove membrane permeate or air to prevent latex from adhering to the hollow fiber membrane and reducing the permeate flow rate during the process of separating water from the white water containing the latex through the hollow fiber membrane to concentrate the latex. It supplies reverse direction through the hollow fiber membrane to remove membrane contaminants from the hollow fiber membrane and the membrane surface, or backwashing or back flushing means to wash the hollow fiber membrane, and the vibrator is installed on one side of the membrane module and shaken. The latex adhering to the hollow fiber membrane is removed to form a highly efficient latex concentration system.In addition, it is also possible to concentrate the separation process of effective substances in the entire industry such as food concentration, beverage concentration, bio substance concentration and nano particle separation concentration in nano field. The present technology is provided.

본 발명은 라텍스를 고농도로 분리 회수하기 위한 것으로 섬유지지체에 고분자물질을 코팅하여 20㎚내지 100㎚의 세공을 형성한 중공사막으로 다양한 형태로 제작된 멤브레인 모듈을 분리막 반응기에 침지하여 설치한 후, 라텍스 농축을 위하여 소정시간 운전·역세를 수행하여 반영구적으로 사용할 수 있으므로 내구성 및 에너지 효율이 크게 향상된 라텍스를 분리·농축하는 시스템에 관한 것이다. The present invention is to separate and recover the latex to a high concentration, after coating the polymer material on the fiber support to form a pore of 20 nm to 100 nm by immersing and installing a membrane module made in various forms in the membrane reactor, The present invention relates to a system for separating and concentrating latex, which has improved durability and energy efficiency since it can be used semi-permanently by performing a predetermined time operation and backwashing for latex concentration.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나 이상의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the configuration and operation of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of the present invention shown and described in the drawings will be described as at least one or more embodiments, whereby the present invention described above The technical idea and its core composition and operation are not limited.

본 발명을 용이하게 이해하도록 도시된 도면에 대하여 살펴본다. 도1은 본 발명에 따른 라텍스 농축시스템의 전체적인 개략도를 나타낸 것이며, 도2는 본 발명에 따른 유자형 멤브레인 모듈의 단면도를 나타낸 것이다. 도3은 본 발명에 따른 앤드프리형 멤브레인 모듈의 단면도를 도시한 것이며, 도4는 본 발명에 따른 스크린형 멤브레인 모듈의 단면도를 나타낸 것이다. 도5는 본 발명에 따른 평면형 멤브레인 모듈의 단면도를 도시한 것이다.With reference to the drawings shown to facilitate understanding of the present invention. Figure 1 shows the overall schematic of the latex concentration system according to the present invention, Figure 2 shows a cross-sectional view of the citron type membrane module according to the present invention. Figure 3 shows a cross-sectional view of the end-free membrane module according to the present invention, Figure 4 shows a cross-sectional view of the screen-type membrane module according to the present invention. 5 shows a cross-sectional view of a planar membrane module according to the invention.

본 발명은 PVC 혹은 ABS공정 등 고분자 중합공정에서 생산되는 라텍스에 있어서 40wt%내지 50wt%의 중합체 라텍스를 60%내지 70%의 라텍스로 농축하기 위해 라텍스 중에 포함된 100㎚이상의 입자 크기를 가진 중합체 라텍스를 회수하여 농축하고자하는 것으로 본 발명에 따라 설계 제작된 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 중공사막으로 다양한 형태로 제작된 멤브레인 모듈이 설치되고, 침적형 흡입방식에 의해 라텍스가 포함된 액체를 원하는 라텍스 농도로 농축할 수 있도록 설계 제작된 시스템과 농축 방법을 제공하는데 있다.The present invention is a polymer latex having a particle size of 100nm or more contained in the latex to concentrate 40wt% to 50wt% of the polymer latex to 60% to 70% latex in the latex produced in the polymer polymerization process such as PVC or ABS process The membrane module fabricated in various forms is installed as a hollow fiber membrane having a pore size of 20 nm to 100 nm designed and manufactured according to the present invention to recover and concentrate the desired liquid. To provide a system and concentration method designed and designed to concentrate to latex concentration.

본 발명에 따른 중공사막은 합성수지 계열인 PET 또는 PP, Nylon 등으로 제조된 합성섬유가 지지체로 보강된 20㎚내지 100㎚의 세공을 갖는 고분자를 섬유지 지체의 내부 깊숙이 스며들게 하여 외부까지 코팅함으로써 외부의 충격이나 0.1～2.0㎏/㎠ 의 역세 압력 변화에서 분리막이 손상되지 않고 반영구적으로 사용할 수 있도록 구성되어 있다.The hollow fiber membrane according to the present invention is a polymer resin having a pore of 20 nm to 100 nm reinforced with a support of synthetic fibers made of synthetic resins such as PET, PP, Nylon, etc., penetrates deeply into the interior of the fiber paper, and then coated to the outside. It is designed to be used semi-permanently without damaging the membrane under the impact of or the back pressure change of 0.1∼2.0㎏ / ㎠.

본 발명에 따른 라텍스 농도로 액체를 농축할 수 있도록 설계 제작된 시스템과 농축 방법은 중합체인 라텍스가 포함된 액체로부터 물을 흡수하여 라텍스를 농축하는 중공사막은 점도가 높은 라텍스가 중공사막의 표면에 부착될 경우에 농축효율이 크게 떨어지고 부착된 라텍스의 고착화가 발생하여 중공사막을 자주 교체하여야함에 따른 유지보수의 비용이 많이 소요되는 문제점이 있으므로 이를 해결하기 위하여 중합체인 라텍스로부터 소정시간 동안 농축한 후, 중공사막에 부착된 라텍스 및 이물질(Foulant) 등을 분리 제거하기 위하여 외부에서 가압펌프를 이용하여 중공사막 내부로 역세수 또는 공기를 불어넣으면서 바이브레이터로 진동시켜 주는 구성을 구비하고 주기적으로 역세 수단을 이용한 중공사막을 세척하는 기능을 부여함으로써 시스템의 내구성 및 효율성을 크게 향상시키고, 유지보수 비용을 크게 증가시킬 수 있도록 설계 제작되어 있다. The system and the concentration method designed to concentrate the liquid to the latex concentration according to the present invention is a hollow fiber membrane which concentrates the latex by absorbing water from the liquid containing the latex, which is a polymer, the latex having a high viscosity on the surface of the hollow fiber membrane In case of adhesion, the concentration efficiency is greatly decreased, and there is a problem in that the maintenance of the hollow fiber membrane is frequently required due to the fixation of the attached latex. Therefore, after concentrating for a predetermined time from the latex, which is a polymer, to solve this problem, In order to separate and remove latex and foreign matters attached to the hollow fiber membrane, a backwashing means is provided to vibrate with a vibrator while backwashing or blowing air into the hollow fiber membrane using a pressurized pump from the outside. System by giving the function to wash the hollow fiber membrane used It is designed and manufactured to greatly improve the durability and efficiency of the system, and greatly increase the maintenance cost.

[실시 예] EXAMPLES

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 구체적으로 살펴본다. 본 발명은 PVC 혹은 ABS공정 등 고분자 중합공정 중에 생산되는 라텍스에 있어서 라텍스 농도가 40wt%내지 50wt%의 중합체 라텍스를 60wt%내지 70wt%의 라텍스로 농축하기 위해 액체 중에 포함된 50㎚이상의 입자 크기를 가진 중합체 라텍스를 회수하기 위한 것으로 농축하고자할 경우에 라텍스를 소정 농도로 포함하고 있는 액상부에 세공의 크기가 20㎚내지 100㎚로 구성된 중공사막(51)을 분리막 반응기에 침적한 후, 흡입방식(30, 31)에 의해 라텍스를 분리하여 원하는 라텍스 농도로 농축하는 장치 및 방법이다.Specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention provides a particle size of 50 nm or more contained in a liquid to concentrate a latex concentration of 40 wt% to 50 wt% polymer latex to 60 wt% to 70 wt% latex in a latex produced during a polymer polymerization process such as PVC or ABS. In order to recover the polymer latex having a concentration, the hollow fiber membrane 51 having a pore size of 20 nm to 100 nm is deposited in a separator reactor in a liquid phase containing latex at a predetermined concentration. (30, 31) is a device and method for separating the latex to concentrate to the desired latex concentration.

본 발명에 따라 제작된 나노중공사막(51)은 합성수지 계열인 PET, PP 또는 Nylon 등으로 제조된 합성섬유 지지체에 20㎚내지 100㎚의 세공을 형성하도록 고분자 물질로 코팅한 것으로 상기 고분자 용액을 섬유지지체의 내부 깊숙이 스며들게 하여 내부까지 함침시켜 외부의 충격이나 역세 압력에서도 손상되지 않고 반영구적으로 사용할 수 있도록 구성되어 있다.The nano hollow fiber membrane 51 manufactured according to the present invention is coated with a polymer material to form pores of 20 nm to 100 nm on a synthetic fiber support made of synthetic resin, PET, PP or Nylon, and the like. It penetrates deep into the inside of the support and impregnates the inside so that it can be used semi-permanently without being damaged by external impact or backwash pressure.

상기 중공사막을 이용하여 설계 제작한 멤브레인 모듈(12)의 구조에 대하여 살펴본다. 본 발명에서는 상기 섬유지지체를 내장한 중공사막(51)을 이용하여 설계 제작한 유자(U)형태, 앤드프리(End Free) 형태, 스크린(Screen) 형태 및 평막(Plate and Frame) 등의 다양한 멤브레인(Membrane) 모듈(Module)로 설계 제작되어 있다.It looks at the structure of the membrane module 12 designed and manufactured using the hollow fiber membrane. According to the present invention, various membranes such as citron (U) form, end free form, screen form, and flat membrane are designed and manufactured using the hollow fiber membrane 51 having the fiber support therein. It is designed and manufactured as (Membrane) Module.

a) 유자형 멤브레인 모듈(도2)은 중공사막을 유자형으로 형성하여 상단에 중공사막(51)을 일정부피로 에폭시와 우레탄(52)으로 몰딩한 후 끝부분을 절단하여 멤브레인 모듈의 헤드를 제작하고, 헤드부분을 통해서 물을 흡입하거나 역세 할 수 있도록 공간(54) 및 흡입펌프와 체결할 수 있는 체결수단(55)이 설계 제작되어 있다.a) The U-shaped membrane module (Fig. 2) forms a hollow fiber membrane in a U-shaped shape, molding the hollow fiber membrane 51 on the top with epoxy and urethane 52 in a predetermined volume, and cutting the ends to cut the head of the membrane module. And a fastening means 55 which can be fastened with the space 54 and the suction pump so as to suck or back water through the head portion.

b) 앤드프리(End Free) 형태의 멤브레인 모듈(도3)은 중공사막의 일정 길이로 절단하여 한쪽 끝 부분을 에폭시와 우레탄을 이용하여 몰딩하고 다른 한쪽은 일 정량의 중공사막(51)을 가열 접착 혹은 고분자 용액, 에폭시로 부착하여 끝부분을 앤드프리(End Free) 형태의 모듈 헤드를 구성한 후, 헤드부분에는 일정 크기의 공간(54)을 형성하고 형성된 공간을 통해서 물을 흡입하거나 배출할 수 있도록 흡입펌프와 체결할 수 있는 체결수단(55)이 설계 제작되어 있다.b) End-free membrane module (FIG. 3) is cut to a certain length of the hollow fiber membrane and molded at one end by using epoxy and urethane, and the other side is heated a certain amount of hollow fiber membrane 51 After the end of the module head is formed by attaching with adhesive or polymer solution or epoxy, the head part can form a space 54 of a certain size and suck or discharge water through the formed space. The fastening means 55 that can be fastened with the suction pump is designed and manufactured.

c) 스크린(Screen) 형태의 멤브레인 모듈(도4)은 일정 길이를 가진 중공사막(51)을 스크린 형상으로 양쪽 프레임에 고정 설치하고, 양쪽 프레임에는 상기 중공사막(51)을 통해서 물을 흡입할 수 있는 공간(54)을 형성한 후, 형성한 공간과 물을 흡입할 수 있도록 흡입펌프가 서로 체결할 수 있는 체결수단(55)으로 설계 제작되어 있으며, 상기 양쪽 프레임(53)의 양 측 가장자리를 모두 이용하거나 또는 어느 일측으로 물을 흡입하거나 배출할 수 있도록 구성되어 있다.c) The membrane module (Fig. 4) in the form of a screen (FIG. 4) has a hollow fiber membrane 51 having a predetermined length fixedly installed on both frames in a screen shape, and both frames can suck water through the hollow fiber membrane 51. After the space 54 is formed, the suction pump is designed and manufactured to be fastened to each other so that the suction space and the formed water can be sucked to each other, and both side edges of the frame 53 It is configured to use all or to suck or discharge water to either side.

d) 평막(Plate and Frame) 멤브레인 모듈(도5)은 내부의 사면에 프레임(53)을 형성하고 프레임(53) 상에 평판형 시트막(56)을 형성하며, 평판형 시트 막(56)과 체결되는 프레임(53)은 흡입펌프와 체결되어 막을 통해서 물을 흡입하거나 배출할 수 있는 공간(54)이 형성되어 있으며, 프레임의 일측에는 흡입펌프와 체결할 수 있는 체결수단(55)으로 이루어져 있다.d) Plate and Frame Membrane Module (FIG. 5) forms a frame 53 on the internal slope, and forms a flat sheet film 56 on the frame 53, and a flat sheet film 56 Frame 53 is fastened to the suction pump is formed with a space (54) for sucking or discharging water through the membrane is formed, one side of the frame consists of a fastening means (55) for fastening with the suction pump have.

상기 중공사막을 이용하여 설계 제작한 멤브레인 모듈을 설계 제작함에 있어서 효율적인 물의 회수 및 중공사막에 접착된 라텍스 및 이물질들을 효율적으로 제거하기 위하여 중공사막과 중공사막 사이의 간격을 3㎜, 5㎜내지 10㎜로 구성하여 제작하는 것이 바람직하나, 부피 및 기타 요인을 고려하여 밀착시켜 구성하거나 넓은 간격으로 구성할 수도 있다.In designing and manufacturing a membrane module designed using the hollow fiber membrane, an interval between the hollow fiber membrane and the hollow fiber membrane is 3 mm, 5 mm to 10 in order to efficiently recover water and remove latex and foreign matter adhered to the hollow fiber membrane. It is preferable to fabricate it in mm, but considering the volume and other factors, it may be configured in close contact or at a wide interval.

본 발명에 따른 멤브레인 모듈은 시스템의 구조 상 앤드프리(End Free) 형태 및 스크린(Screen) 형태의 모듈을 사용하는 것이 바람직하나, 상기 본 발명에 따라 제작된 중공사막을 이용하여 제작한 다양한 형태와, 이외에의 다양한 형태로 설계 제작하여 채용할 수 있다.The membrane module according to the present invention preferably uses an end free type and a screen type module in terms of the structure of the system, but various shapes manufactured using the hollow fiber membrane manufactured according to the present invention. It can be designed and adopted in various forms other than.

본 발명에 따른 액체 라텍스를 농축하는 시스템에 대하여 살펴본다. 액상 라텍스를 농축하는 시스템는 60wt%내지 70wt%의 중합체 라텍스로 농축하기 위하여 40wt%내지 50wt%의 중합체 라텍스와 60wt%내지 50wt%의 물로 구성되어 있어 이것을 농축하기 위한 분리막 반응기(34), 펌프(30), 배관(45) 및 밸브(38)를 설치되어 있다.A system for concentrating liquid latex according to the present invention will be described. The liquid latex concentrating system consists of 40 wt% to 50 wt% of polymer latex and 60 wt% to 50 wt% of water to concentrate 60 wt% to 70 wt% of polymer latex. ), A pipe 45 and a valve 38 are provided.

상기 라텍스 농축을 위하여 용액을 담기 위한 분리막 반응기(11)의 하단부 일측에는 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 중공사막으로 제작된 멤브레인 모듈(12, 13)로 원하는 농도로 농축된 라텍스 용액을 배출하기 위한 배관(46) 및 밸브(39)가 부착 설치되어 있다.One side of the lower end of the membrane reactor 11 to contain the solution for the latex concentration to discharge the latex solution concentrated to the desired concentration to the membrane module (12, 13) made of hollow fiber membrane formed with pores of 20nm to 100nm Piping 46 and valve 39 are attached.

멤브레인 모듈의 헤드(14, 15)와 연결된 흡입펌프(30, 31)를 통해서 물을 흡입하기 위한 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 중공사막으로 제작된 멤브레인 모듈(12, 13)이 상기 분리막 반응기 내부에 설치되어 있다.Membrane modules 12 and 13 made of hollow fiber membranes having pores of 20 nm to 100 nm for sucking water through suction pumps 30 and 31 connected to the heads 14 and 15 of the membrane module are the membrane reactors. It is installed inside.

멤브레인 모듈의 헤드(14, 15)에는 물 흡입을 위한 일정공간이 형성되어 있고, 형성된 공간은 배관(22, 23)을 통해서 흡입펌프(30, 31)와 체결되어 상기 라텍스 용액이 담겨 있는 분리막 반응기(11)로부터 물을 흡입하여 라텍스를 농축할 수 있도록 구성되어 있으며, 배관 일측에는 필요시에 열고 닫으면서 물의 흡입을 막거 나 흡입할 수 있도록 흡입펌프(30, 31)와 인접한 위치에 밸브(26, 27)가 설치되어 있다.The head 14 and 15 of the membrane module has a predetermined space for water intake, and the formed space is coupled to the suction pumps 30 and 31 through the pipes 22 and 23 to contain the latex solution. It is configured to concentrate the latex by inhaling water from (11), and the valve (26) at a position adjacent to the suction pumps (30, 31) to prevent or suck the water while opening and closing on one side of the pipe as necessary. , 27) is installed.

상기 밸브(26, 27)와 멤브레인 모듈(12, 13)의 헤드사이에 위치하는 배관(24, 25)의 일측에는 외부에서 멤브레인 모듈의 헤드(14, 15)로 역세수를 주입하여 중공사막에 부착된 라텍스를 분리 제기하기 위한 상기 배관(20, 21)에서 분기된 배관(24, 25)이 설치되고, 분기된 배관(24, 25)의 일측에는 소정압력으로 공기 또는 여과수를 주입하기 위한 펌프(32, 33)가 설치되어 있다. 상기 분기된 배관(24, 25)상에는 밸브(28, 29)를 설치되어 필요시에 열고 닫을 수 있도록 구성되어 있다.One side of the pipes 24 and 25 positioned between the valves 26 and 27 and the heads of the membrane modules 12 and 13 is injected with backwash water to the heads 14 and 15 of the membrane module from the outside to the hollow fiber membranes. Pipes 24 and 25 branched from the pipes 20 and 21 for separating and attaching the latex attached are installed, and a pump for injecting air or filtered water at a predetermined pressure to one side of the branched pipes 24 and 25. (32, 33) are provided. The valves 28 and 29 are provided on the branched pipes 24 and 25 so that they can be opened and closed when necessary.

멤브레인 모듈(12, 13)의 헤드의 일측에는 바이브레이터(미도시)와 체결되어 멤브레인 모듈을 진동시켜 중공사막에 부착된 라텍스를 털어주어 분리 제거하거나 부착되지 않도록 구성되어 있다.One side of the head of the membrane module (12, 13) is fastened with a vibrator (not shown) is configured to vibrate the membrane module to shake off the latex attached to the hollow fiber membrane is not separated or removed.

상기 라텍스용액이 담긴 분리막 반응기(11)로부터 물을 흡입하는 흡입펌프(30, 31)와 상기 멤브레인 모듈(12, 13)의 헤드로 물 또는 공기를 역으로 주입하는 역세 펌프(32, 33)는 서로 일정 주기를 가지고 교대로 작동하도록 구성하는 것이 바람직하나, 사용자의 요구나 필요에 의하여 수동으로 작동시킬 수 있도록 설계 제작할 수 있다.The suction pumps 30 and 31 for sucking water from the membrane reactor 11 containing the latex solution and the backwash pumps 32 and 33 for injecting water or air back into the heads of the membrane modules 12 and 13 are It is preferable to configure them to alternately operate at regular intervals, but they can be designed and manufactured so that they can be operated manually according to the needs or needs of users.

예를 들면, 9내지 18분 동안은 물을 흡입하는 흡입펌프(30, 31)를 작동시키고, 1내지 3분 동안 멤브레인 모듈의 헤드로 역세수 또는 공기를 주입하는 역세 펌프(32, 33)를 작동시켜 중공사막에 부착된 라텍스 및 이물질을 분리 제거하는 역세 작용을 반복시켜 중공사막의 막힘을 방지하여 효율적으로 라텍스를 농축할 수 있도 록 구성되어 있다.For example, the suction pumps 30 and 31 for sucking water for 9 to 18 minutes are operated, and the backwash pumps 32 and 33 for injecting backwash water or air to the head of the membrane module for 1 to 3 minutes. By repeating the backwash action to separate and remove the latex and foreign matter attached to the hollow fiber membrane by operating to prevent the blockage of the hollow fiber membrane is configured to efficiently concentrate the latex.

상기 라텍스용액이 담긴 분리막 반응기(11)로부터 물을 흡입하는 흡입펌프(30, 31)와 상기 멤브레인 모듈의 헤드로 여과수 또는 공기를 주입하는 펌프(32, 33)는 하나의 배관라인 및 하나의 펌프를 통해서 이룰 수 있도록 구성할 수도 있으며, 상기 밸브는 전자제어를 할 수 있는 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.The suction pumps 30 and 31 for sucking water from the membrane reactor 11 containing the latex solution and the pumps 32 and 33 for injecting filtrate or air to the head of the membrane module are one pipe line and one pump. It can also be configured to achieve through, the valve is preferably to use a solenoid valve capable of electronic control.

보다 효율적인 시스템을 구성하기 위하여 라텍스 용액을 담은 분리막 반응기를 가열하는 수단을 구비하고 용액의 농도를 50℃내지 80℃로 유지시켜주는 것이 바람직하며, 분리막 반응기의 일측 또는 농축된 라텍스를 배출하는 배출구 일측에 라텍스의 농도를 측정하는 센서를 부착 설치하여 농축된 액체의 농도를 측정하여 설정된 농도가 되었을 경우에 이송 펌프(41)를 작동시키면서 밸브(39)를 열어서 배관(47)을 통해서 농축된 액체가 자동으로 배출되도록 구성할 수 있다.In order to construct a more efficient system, it is preferable to have a means for heating the membrane reactor containing the latex solution and to maintain the concentration of the solution at 50 ° C. to 80 ° C., and to one side of the membrane reactor or the outlet side for discharging the concentrated latex. The concentration of the latex is attached to the sensor to measure the concentration of the concentrated liquid. When the concentration reaches the set concentration, the valve 39 is opened while the transfer pump 41 is operated. Can be configured to discharge automatically.

상기 라텍스 농도를 측정하는 센서와, 중공사막의 세척을 위하여 멤브레인 모듈 내부로 물을 주입하는 펌프(32, 33)와, 라텍스 농축을 위하여 물을 흡입하는 흡입펌프(30, 31)와, 해당 밸브 들을 서로 연동시켜 자동으로 시스템을 제어하는 장치 제어부(45)를 구비하고 있다.A sensor for measuring the latex concentration, pumps 32 and 33 for injecting water into the membrane module for washing the hollow fiber membranes, suction pumps 30 and 31 for sucking water for latex concentration, and a corresponding valve. And a device controller 45 for automatically controlling the system by interlocking them with each other.

분리막 반응기 내부에는 라텍스 용액의 부착을 방지하고 농축의 효율을 높이기 위하여 라텍스 용액을 교반하기 위한 모터(19) 및 교반기(18)를 구비할 수 있으며, 분리막 반응기의 외부에는 상기 흡입펌프와 역세 펌프를 통해서 흡입된 투과수(permeate)를 저장하기 위한 저장고(37)를 구비한다.Inside the membrane reactor may be provided with a motor 19 and the stirrer 18 to agitate the latex solution in order to prevent the attachment of the latex solution and increase the efficiency of the concentration, and the suction pump and backwash pump outside the membrane reactor A reservoir 37 is provided for storing permeate sucked through.

본 발명에 따른 액체 라텍스를 농축하는 방법에 대하여 간단하게 살펴본다. 본 발명에 따른 액체 라텍스를 농축하는 방법은 a) 40 : 60, 50 : 50의 라텍스와 물의 비율이 중량대비로 혼합되어 있는 중합체 라텍스를 분리막 반응기에 침지하여 여과하는 공정과,Briefly, a method for concentrating a liquid latex according to the present invention will be described. A method for concentrating a liquid latex according to the present invention comprises the steps of: a) dipping a polymer latex in which a ratio of 40:60, 50:50 and a ratio of water are mixed by weight in a membrane reactor and filtering;

b) 20㎚내지 100㎚로 구성된 중공사막으로 제작된 멤브레인 모듈이 상기 분리막 반응기 내부에 설치되고 설치된 멤브레인 모듈과 연결된 흡입펌프로 물을 여과하고 라텍스를 분리하여 반응조내의 라텍스 농도를 증가시키기는 공정, b) a membrane module made of a hollow fiber membrane composed of 20nm to 100nm to filter the water with a suction pump connected to the membrane module installed and installed in the membrane reactor and to separate the latex to increase the latex concentration in the reaction tank,

c) 상기 흡입과정에서 중공사막 표면에 부착된 라텍스를 분리 제거하기 위하여 멤브레인 모듈에 여과수 혹은 공기를 공급하는 공정과,c) supplying filtered water or air to the membrane module to separate and remove the latex attached to the surface of the hollow fiber membrane during the suction process;

d) 상기 물을 흡입하고 역세하는 공정을 통해서 농축된 라텍스를 배출하는 공정으로 이루어진다.d) exhausting the concentrated latex through the process of sucking and backwashing the water.

본 발명에 따른 라텍스 농축 장치 및 농축방법은 PVC 혹은 ABS공정 등 고분자 중합공정 중에 생산되는 라텍스에 있어서 라텍스 농도가 40wt%내지 50wt%의 중합체 라텍스를 60wt%내지 70wt%의 라텍스로 농축하기 위하여 상기 40wt%내지 50wt%의 라텍스가 포함된 액체를 일정 크기의 분리막 반응기에 투입하고, 반응기에 투입된 라텍스에서 물을 분리·농축하기 위하여 섬유지지체가 보강된 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 중공사막으로 제작된 멤브레인 모듈을 분리막 반응기에 침적한 후, 상기 액체 속에 설치된 멤브레인 모듈의 집수관과 분리막 반응기 외부에 흡입펌프를 연결 설치하며, 흡입 시에 중공사막 표면에 부착되는 라텍스를 분리 제거하기 위하여 역세수나 공기를 주입하는 역세 수단을 구비함으로써 장치의 내구성을 크게 향상시키고 유지보수 비용이 크게 절감할 수 있으며 라텍스에서 물을 효율적으로 분리·농축시킬 수 있기 때문에 산업상이용가능성이 아주 높다.The latex concentrating device and the concentration method according to the present invention is 40wt% in order to concentrate the latex concentration of 40wt% to 50wt% polymer latex to 60wt% to 70wt% latex in the latex produced during the polymer polymerization process such as PVC or ABS process. A liquid containing 20% to 50wt% latex is introduced into a membrane reactor of a predetermined size, and a hollow fiber membrane having 20 nm to 100 nm pores formed with a fiber support is reinforced to separate and concentrate water from the latex introduced into the reactor. After the membrane module is deposited in the membrane reactor, the suction pump is connected to the collecting pipe of the membrane module installed in the liquid and the outside of the membrane reactor, and the backwash water or air is used to separate and remove the latex attached to the surface of the hollow fiber membrane during suction. The backwashing means for injecting the oil greatly improve the durability of the device and reduce the maintenance cost. And it can reduce the industrial applicability is very high because it can efficiently separate, concentrated latex.

본 발명은 PVC 혹은 ABS공정 등 고분자 중합공정에서 생산되는 라텍스에 있어서 40wt%내지 50wt%의 중합체 라텍스를 60wt%내지 70wt%의 라텍스로 농축하기 위하여 상기 40wt%내지 50wt%의 라텍스가 포함된 액체를 분리막 반응기에 투입하고, 투입된 라텍스에서 물을 제거하여 농축하기 위하여 섬유지지체가 보강된 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 나노중공사막으로 제작된 멤브레인 모듈을 분리막 반응기에 침지하여 설치한 후, 상기 액체 속에 설치된 중공사막의 일측에 여과수 집수관을 설치하고 분리막 반응기 외부에 흡입펌프를 설치하여, 물(여과수)를 흡입하고 중공사막에 부착되는 라텍스를 분리 제거하기 위하여 여과수나 공기를 역으로 주입하는 역세 수단을 구비하며, 분리막 반응기내부의 라텍스의 농도가 원하는 농도로 농축되었을 때 배출하는 수단을 구비한 라텍스 농축 장치 및 농축방법을 제공함으로써 분리막 내구성을 크게 향상시키고 유지보수 비용이 크게 절감시키는 작용효과가 있다.The present invention provides a liquid containing 40wt% to 50wt% latex in order to concentrate 40wt% to 50wt% polymer latex in latex produced in a polymer polymerization process such as PVC or ABS process to 60wt% to 70wt% latex. After immersing and installing a membrane module made of a nano-hollow fiber membrane having a pore size of 20 nm to 100 nm reinforced with a fiber support in order to remove the water from the latex and concentrate the injected latex, A filter water collection pipe is installed on one side of the hollow fiber membrane installed inside, and a suction pump is installed outside the membrane reactor to inhale water (filtered water) and backwash the filtered water or air to separate and remove the latex attached to the hollow fiber membrane. Means for discharging when the concentration of latex in the membrane reactor is concentrated to a desired concentration. By providing the latex concentrating device and the concentration method provided there is an effect that greatly improves the durability of the membrane and significantly reduce the maintenance cost.

본 발명의 또 다른 효과는 중공사막이 내부에 섬유지지체로 보강되어 있어 외부의 충격에 강하고 흡입이나 역세 시에도 쉽게 손상되지 않도록 구성되어 반영구적으로 보수를 자주할 필요가 없도록 구성함으로써 유지보수비용을 크게 절감하는데 있다.Another effect of the present invention is that the hollow fiber membrane is reinforced with a fiber support therein, so that it is resistant to external shocks and is not easily damaged even when inhaled or backwashed. To save.

본 발명의 또 다른 효과는 라텍스가 포함된 백수로부터 중공사막을 통해서 물을 흡입하여 라텍스를 농축하는 공정 중에 라텍스가 중공사막에 부착되어 흡입효율을 떨어지는 것을 방지하기 위하여 주기적으로 역세수를 중공사막에 공급하여 중공사막을 세척하는 역세 수단을 구비함과 동시에 바이브레이터를 중공사막으로 다양한 형태로 제작된 멤브레인 모듈의 일측에 설치하여 흔들어 주어 중공사막에 부착된 라텍스를 제거하여 고효율의 라텍스 농축시스템을 구성하는데 있다.Another effect of the present invention is to periodically suck back water to the hollow fiber membrane to prevent the latex from adhering to the hollow fiber membrane and reducing the suction efficiency during the step of concentrating the latex by sucking water from the white water containing the latex through the hollow fiber membrane. It is equipped with a backwashing means for supplying the hollow fiber membrane to clean it, and at the same time, the vibrator is installed on one side of the membrane module manufactured in various forms as the hollow fiber membrane and shaken to remove the latex attached to the hollow fiber membrane to construct a highly efficient latex concentration system. have.

Claims

라텍스용액을 농축하기 위한 장치에 있어서, An apparatus for concentrating latex solution,

물과 혼합된 라텍스 용액을 농축하기 위하여 라텍스 용액이 주입되는 분리막 반응기;A membrane reactor into which a latex solution is injected to concentrate the latex solution mixed with water;

상기 분리막 반응기에 침지되며, 물과 혼합된 라텍스용액으로부터 라텍스를 분리하기 위하여 합성섬유 지지체에 고분자물질로 코팅되어 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 중공사막으로 제작된 멤브레인 모듈; A membrane module immersed in the membrane reactor and made of a hollow fiber membrane having pores of 20 nm to 100 nm coated with a polymeric material on a synthetic fiber support to separate the latex from the latex solution mixed with water;

상기 멤브레인 모듈 일측에 설치되어 멤브레인 모듈을 진동시켜 중공사막에 부착된 라텍스를 제거하기 위한 바이브레이터;A vibrator installed at one side of the membrane module to vibrate the membrane module to remove latex attached to the hollow fiber membrane;

상기 멤브레인 모듈과 체결되어 상기 분리막 반응기에 주입된 액체를 농축하기 위하기 위하여 라텍스용액으로부터 여과수를 얻기 위한 흡입펌프; A suction pump coupled with the membrane module to obtain filtered water from the latex solution for concentrating the liquid injected into the membrane reactor;

상기 분리막 반응기에 주입된 라텍스용액으로부터 물을 분리하여 농축된 라텍스 용액을 배출하기 위한 배출구 및 밸브를 구비하고,It is provided with a discharge port and a valve for discharging the concentrated latex solution by separating water from the latex solution injected into the membrane reactor,

상기 분리막 반응기의 일측에는 라텍스농도를 측정하는 센서가 설치되고, 설치된 센서에서 측정된 라텍스농도가 설정된 농도에 이르면 자동으로 배출구에 설치된 밸브를 열어서 농축된 라텍스용액을 배출하는 수단;One side of the membrane reactor is installed with a sensor for measuring the latex concentration, means for discharging the concentrated latex solution by automatically opening the valve installed in the outlet when the latex concentration measured by the installed sensor reaches a set concentration;

상기 물과 혼합된 라텍스용액으로부터 물을 흡입할 때 중공사막에 부착되는 라텍스 및 이물질을 분리 제거하기 위하여 여과수 또는 공기를 역으로 주입하는 역세펌프; 및A backwash pump that injects filtered water or air backward to separate and remove latex and foreign matters attached to the hollow fiber membrane when the water is sucked from the latex solution mixed with the water; And

상기 분리막 반응기의 일측에 설치된 라텍스농도를 측정하는 센서, 역세 펌프, 흡입펌프 및 밸브를 서로 연동시켜 제어하는 장치 제어부를 구비한 중공사막을 이용한 라텍스용액 농축장치.Latex solution concentrating device using a hollow fiber membrane having a device control unit for controlling the sensor, a backwash pump, a suction pump and a valve to measure the latex concentration installed on one side of the membrane reactor.

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청구항1에 있어서, The method according to claim 1,

상기 분리막 반응기 내부에는 라텍스용액의 응고를 방지하고 농축의 효율을 높이기 위하여 용액을 교반하는 교반기를 더 구비한 중공사막을 이용한 라텍스용액 농축장치.The latex solution concentrator using a hollow fiber membrane in the separator reactor further comprises a stirrer to agitate the solution to prevent coagulation of the latex solution and increase the efficiency of the concentration.

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라텍스 용액을 농축하는 방법에 있어서,In the method of concentrating the latex solution,

40wt%내지 50wt%의 중합체 라텍스와 60wt%내지 50wt%의 물이 혼합된 라테스용액을 분리막 반응기에 주입하는 공정; Injecting a lattes solution in which 40 wt% to 50 wt% of polymer latex and 60 wt% to 50 wt% of water are mixed into the membrane reactor;

합성섬유지지체에 불소계 고분자물질로 코팅되어 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 중공사막으로 제작된 멤브레인 모듈이 상기 분리막 반응기 내부에 설치되고, 설치된 멤브레인 모듈과 연결된 흡입펌프로 여과수를 흡입하여 물과 라텍스를 분리하여 라텍스 용액을 농축하는 농축공정; A membrane module made of a hollow fiber membrane coated with a fluorine-based polymer material on a synthetic fiber support formed with pores having a thickness of 20 nm to 100 nm is installed inside the membrane reactor, and the filtered water is sucked with a suction pump connected to the installed membrane module to absorb water and latex. Concentrating step of separating the latex solution;

상기 분리막 반응기에 주입된 라텍스용액으로부터 물을 분리하여 농축된 라텍스 용액을 배출하기 위한 배출구 및 밸브를 구비하고, It is provided with a discharge port and a valve for discharging the concentrated latex solution by separating water from the latex solution injected into the membrane reactor,

상기 분리막 반응기의 일측에는 라텍스농도를 측정하는 센서가 설치되고, 설치된 센서에서 측정된 라텍스의 농도가 설정된 농도에 이르면 자동으로 배출구에 설치된 밸브를 열어서 농축된 라텍스용액을 배출하는 공정; 및One side of the membrane reactor is installed a sensor for measuring the latex concentration, the process of discharging the concentrated latex solution by automatically opening the valve installed in the outlet when the concentration of the latex measured by the installed sensor reaches a set concentration; And

상기 흡입과정에서 중공사막에 부착된 라텍스를 분리 제거하기 위하여 역세펌프를 이용하여 멤브레인 모듈로 여과수 또는 공기를 역 주입하여 세정하는 공정으로 이루어진 중공사막을 이용한 라텍스용액 농축방법. A latex solution concentration method using a hollow fiber membrane made of a process of back-injecting filtered water or air into the membrane module using a backwash pump to separate and remove the latex attached to the hollow fiber membrane in the suction process.

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