KR200426022Y1 - Hollow fiber membrane module for easy exchange of hollow fiber - Google Patents

Abstract

본 고안은 중공사형 분리막을 모듈화하는 방법에 있어서 하우징은 계속 사용하면서 내부의 중공사만을 용이하게 교체할 수 있도록 하는 중공사 분리막 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow fiber membrane module that can easily replace only the hollow fiber inside while continuing to use the housing in the method of modularizing the hollow fiber membrane.

중공사, 분리막, 모듈, 하우징 Hollow Fiber, Membrane, Module, Housing    

Description

중공사 교환이 용이한 중공사 분리막 모듈{Hollow fiber membrane module for easy exchange of hollow fiber}Hollow fiber membrane module for easy exchange of hollow fiber

도 1은 본 고안의 Basic Unit의 제조공정도1 is a manufacturing process of the basic unit of the present invention

도 2는 본 고안에 따른 중공사 모듈의 제조공정도2 is a manufacturing process of the hollow fiber module according to the present invention

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1:중공사 지지대1: hollow fiber support

2:중공사 분리막2: hollow fiber membrane

3:Basic Unit3: Basic Unit

4:접착부4: adhesive

5:중간재5: intermediate

6:분배파이프6: Distribution pipe

7:캡7: cap

8:인입구8: entrance

9:드레인 또는 진공펌프 연결구9: Drain or vacuum pump connection

10:하우징10: Housing

본 고안은 중공사형 분리막을 집속하여 사용하기 편리한 형태인 모듈로 제조함에 있어 내부의 분리막만을 용이하게 교체할 수 있는 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리설폰 등의 고분자를 이용하여 제조된 중공사형 분리막을 최종 제품인 모듈의 형태로 제조함에 있어 분리막을 교체할 때 하우징을 그대로 사용하면서 내부의 분리막만을 용이하게 교체할 수 있도록 하며, 용도에 따라 내부에서의 물의 흐름을 자유로이 조절할 수 있도록 하는 중공사 분리막 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a module that can easily replace only the internal membrane in the manufacture of a module that is easy to use by concentrating the hollow fiber type membrane, and more specifically, polypropylene, polyvinylidene difluoride, polysulfone In manufacturing hollow fiber type membrane manufactured by using polymer such as module in the form of final product, when replacing the membrane, it is possible to easily replace only the internal membrane while using the housing as it is. It relates to a hollow fiber membrane module that allows the flow to be adjusted freely.

분리막은 다양한 종류의 혼합물에서 원하는 물질을 분리하는 용도로 주로 이용되며 여기에는 기체-액체, 액체-액체, 고체-액체 등이 모두 포함된다. 분리막의 종류에는 평판형, 나권형, 중공사형 등 다양한 형태가 있고 산업적으로 광범위하게 적용되고 있다. 분리막에 있어서 기술적으로 중요한 것 중 하나는 제거하고자 하는 매질과 분리막과의 접촉면적이며 이러한 측면에서 다른 형태에 비해 비표면적이 넓으면서도 모듈의 크기는 최소화할 수 있는 중공사 형태의 분리막이 많이 이용되고 있다.Membranes are mainly used for separating desired substances from various kinds of mixtures, and these include gas-liquid, liquid-liquid, solid-liquid, and the like. There are various types of separators such as flat plate, spiral wound type, hollow fiber type, and are widely applied industrially. One of the technically important aspects of the membrane is the contact area between the medium to be removed and the separator, and in this respect, hollow fiber type membranes which have a large specific surface area and minimize the size of the module are widely used. have.

이러한 중공사 형태의 분리막을 실제 적용하기 위해서는 사용하기 편리한 형태인 모듈의 형태로 제작되어야 하며, 모듈의 제작방법에 따라 동일한 중공사일지라도 그 성능이 달라질 수도 있다. 모듈내부에서의 물, 공기와 같은 제거하고자 하는 매질이 통과하는 방법에 따라 크로스 플로우(cross flow)와 패러랠 플로우(parallel flow)로 나뉘어 지는데 관련 문헌에 따르면 동일한 비표면적을 갖는 중공사를 사용하여 제작된 모듈에서 흐름의 방식에 따라 물질이동계수가 다르며, 패러랠 플로우(parallel flow)보다는 cross flow(cross flow)방식을 채용한 중공사 모듈에서 더 높은 물질이동계수를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. In order to actually apply such hollow fiber membranes, they must be manufactured in the form of modules that are convenient to use, and their performance may vary even with the same hollow fiber, depending on how the module is manufactured. It is divided into cross flow and parallel flow depending on how the medium to be removed, such as water and air, passes through the module. According to the related literature, it is manufactured using hollow fiber having the same specific surface area. In this module, the mass transfer coefficients are different according to the flow method, and the higher mass transfer coefficient can be obtained in the hollow fiber module adopting the cross flow (cross flow) method than the parallel flow.

중공사 형태의 분리막을 모듈화함에 있어 일반적으로 사용되는 방법은 중공사 다발을 하우징을 구성하는 원통형 용기에 충전시킨 다음, 용기의 양측 말단 부위를 에폭시 또는 우레탄 등의 접착제를 이용하여 중공사 섬유다발을 접착하여 고정시킨 후 일정 부분을 절단하여 중공사의 내경부분이 확보되게 한 다음 캡을 결합하여 마무리하는 방법이 이용된다. The method generally used in modularizing the hollow fiber membrane is to fill the hollow fiber bundle into the cylindrical container constituting the housing, and then use the adhesive such as epoxy or urethane to bond the hollow fiber fiber bundle to both ends of the container. After fixing by bonding to cut a certain portion to ensure the inner diameter portion of the hollow yarn is used to combine the cap and finish.

그러나, 상기한 방법으로 중공사 모듈을 제조할 경우, 내부에서의 매질의 흐름을 패러랠 플로우(parallel flow)의 형태로 할 수 밖에 없으며, 중공사의 수명이 다해 교체를 할 경우, 하우징과 중공사 다발이 접착되어 있기 때문에 하우징을 포함한 모듈 전체를 교체해야하는 단점이 있다. 통상적으로 중공사 모듈로 사용되는 하우징은 가격이 저렴한 PVC 등을 사용하는 경우도 있지만, 초순수 제조용 모듈, 탈기용 모듈 등 특수한 성능을 발휘하는 고가의 제품일 경우, 스테인레스 스틸 등 고가의 부품을 사용하고 있어 모듈 전체를 교체할 경우, 필요없는 비용이 지출되는 단점이 있다. 또한, 분리막 모듈은 사용처에서 요구하는 처리용량이 다르기 때문에 다양한 용량의 모듈을 제작하여야 하나, 통상적인 방법에 의해 모듈을 제조하게 되면 각각의 용량에 맞는 하우징의 금형을 보유해야 하고, 그에 따른 모듈제조설비를 용량에 따라 추가적으로 확충해야 하는 단점이 있다. However, when manufacturing the hollow fiber module by the above method, the flow of the medium in the form of parallel flow (parallel flow) inevitably, when the replacement of the hollow fiber at the end of the life of the housing and hollow fiber bundles Since it is bonded, there is a disadvantage in that the entire module including the housing needs to be replaced. In general, the housing used as a hollow fiber module may be made of inexpensive PVC, but in the case of an expensive product having special performance such as an ultrapure water manufacturing module or a degassing module, an expensive part such as stainless steel is used. If you replace the entire module, there is a disadvantage that unnecessary costs are spent. In addition, the membrane module has to be manufactured modules of various capacities because the processing capacity required by the application is different, but if the module is manufactured by a conventional method, it must have a mold of the housing for each capacity, according to the module manufacturing There is a disadvantage in that the equipment must be additionally expanded according to the capacity.

따라서 본 고안의 목적은 상기한 중공사 형태의 분리막을 모듈화함에 있어 내부에서의 매질의 흐름을 자유롭게 조절할 수 있고, 분리막의 성능이 다해 교체할 경우, 하우징은 그대로 사용하면서 내부의 중공사 분리막만을 교체할 수 있는 모듈의 제조방법을 제공함에 있다. 또한, 다양한 용량의 모듈을 추가적인 설비의 확충 없이도 제작이 가능한 모듈을 제공함에 있다.Therefore, the purpose of the present invention is to modularize the hollow fiber-type separator as described above, and to freely control the flow of the medium therein, and when the performance of the membrane is replaced, the housing is used as it is, only the internal hollow fiber membrane is replaced. It is to provide a method of manufacturing a module that can be. In addition, the present invention provides a module capable of manufacturing modules of various capacities without expanding additional facilities.

본 고안은 중공사 형태의 분리막을 모듈화함에 있어서 내부에서의 매질의 흐름을 자유롭게 조절하면서 분리막의 교체시에는 하우징은 그대로 사용하면서 내부의 중공사 분리막만을 교체할 수 있도록 고안되었다. 본 고안에 따르면, 중공사 다발을 옆면에 매질이 통과할 수 있는 구멍이 뚫린 고분자 재질의 중공사지지대에 삽입하고, 양끝단을 에폭시 또는 우레탄 접착제로 접착한 다음 일정부분을 절단하여 모듈의 제조에 필요한 Basic Unit를 제조한다. 모듈의 처리용량은 이 Basic Unit의 사용량을 변화시키면서 결정한다. 즉, 기본적으로 소용량의 경우 Basic Unit를 1개 사용하여 최종 모듈제품을 제조하고, Basic Unit의 수량을 점차 늘여가면서 처리용량이 서로 다른 모듈제품을 제조한다. The present invention is designed to replace only the hollow fiber membrane inside the housing while using the housing as it is, while freely controlling the flow of the medium in modularizing the hollow fiber membrane. According to the present invention, the hollow fiber bundle is inserted into a hollow fiber support made of a polymer material having a hole through which a medium passes, and both ends are bonded with an epoxy or urethane adhesive, and then a predetermined portion is cut to manufacture a module. Manufacture the necessary basic unit. The processing capacity of the module is determined by changing the usage of this basic unit. That is, in the case of small capacity, the final module product is manufactured by using one basic unit, and the module products having different processing capacities are manufactured while gradually increasing the number of basic units.

이하, 본 고안의 구성을 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the structure of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 고안의 Basic Unit의 제조공정도이고, 도2는 본 고안에 따른 중공사 모듈의 제조공정도이다. 이를 참조하면 섬유형태인 중공사(2)를 옆면에 구멍이 뚫린 중공사 지지대(1)에 삽입하고, 그 양끝을 에폭시 또는 우레탄 접착제를 이용하여 접착하여 고정한다. 이후 윗면에서 중공사 내측의 구멍이 보이는 부분까지 절단하여 본 고안의 Basic Unit(3)를 완성한다. 1 is a manufacturing process of the basic unit of the present invention, Figure 2 is a manufacturing process of the hollow fiber module according to the present invention. Referring to this, the hollow fiber (2) in the form of fibers is inserted into the hollow fiber support (1) with holes on the sides, and both ends thereof are bonded and fixed using an epoxy or urethane adhesive. Since the top surface of the hollow fiber inside the cut to the visible part to complete the Basic Unit (3) of the present invention.

상기와 같이 제조된 Basic Unit를 제조하고자 하는 모듈의 처리용량에 따라 구멍의 개수가 다른 모듈중간재(5)에 양끝을 삽입하고 물 또는 공기가 새지 않도록 오링을 이용하여 고정시킨다. 모듈 내부에서 매질의 흐름을 크로스 플로우(cross flow)로 할 경우에는 중간재의 가운데 구멍에 물 또는 공기가 인입될 수 있는 구멍이 뚫린 분배파이프(6)를 삽입하고 나머지 구멍에는 상기의 방법으로 제조된 Basic Unit를 삽입하고, 모듈의 가운데 부분에 중간재를 하나 더 삽입한다. 이때 가운데에 삽입된 중간재는 분배파이프의 구멍으로부터 나온 물 또는 공기와 같은 매질이 모듈의 양끝으로 통과할 수 있도록 하는 역할을 하며, 지름은 양 끝에 있는 중간재의 지름보다 약간 작게 제작하여 물 또는 공기가 통과할 수 있도록 제작한다. 크로스 플로우(cross flow)형식으로 제조된 중공사 모듈의 캡은 가운데 부분이 모듈 내부의 분배파이프와 연결되도록 제작되어 매질의 인입부 및 배출구(8)로 사용되며, 캡의 또 다른 연결구는 상기 제조된 Basic Unit의 윗면에서의 중공사 내측 구멍부와 연결되어 드레인 또는 진공펌프와의 연결구(9)로 사용된다.Both ends are inserted into the module intermediate material 5 having different numbers of holes according to the processing capacity of the module to manufacture the basic unit manufactured as described above, and fixed using an O-ring so that water or air does not leak. When the medium flows inside the module as a cross flow, a hole for dispensing pipe 6 into which the water or air can be introduced is inserted into the center hole of the intermediate material, and the remaining hole is manufactured by the above method. Insert the Basic Unit and insert another intermediate in the middle of the module. At this time, the intermediate material inserted in the center allows the medium such as water or air from the hole of the distribution pipe to pass to both ends of the module, and the diameter is made slightly smaller than the diameter of the intermediate material at both ends so that the water or air Make it pass. The cap of the hollow fiber module manufactured in the form of cross flow is manufactured so that the center part is connected to the distribution pipe inside the module, and is used as the inlet and outlet port of the medium, and another connector of the cap is manufactured as described above. Connected to the hollow hole inside the upper part of the basic unit is used as a connector 9 for the drain or vacuum pump.

또한, 패러랠 플로우(parallel flow)의 형식으로 제조할 경우에는 중간재의 가운데 구멍에 분배파이프를 삽입하지 않고 상기의 방법으로 제조된 Basic Unit를 삽입하여 제조하며, 캡에는 가운데 부분에만 배관 연결구를 제작하며 이는 드레인또는 진공펌프와의 연결구로 사용된다. 인입구 및 배출구는 모듈 몸통의 옆면에 따로이 제작하여 설치한다.In addition, in the case of manufacturing in the form of parallel flow, it is manufactured by inserting the basic unit manufactured by the above method without inserting the distribution pipe into the center hole of the intermediate material. It is used as a connection to a drain or vacuum pump. Inlet and outlet are manufactured separately and installed on the side of the module body.

상기한 방법으로 중간재에 Basic Unit가 모두 삽입되어 고정되면 둘레는 스테인레스 스틸판 또는 강철판의 하우징(10)으로 감싼 후 클립을 이용하여 고정한 후 양쪽 끝을 캡을 씌워 마무리한다.When all the basic units are inserted and fixed in the intermediate material by the above method, the circumference is wrapped in the housing 10 of the stainless steel plate or the steel plate, and then fixed using a clip, and then both caps are finished.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 최종적으로 제작된 모듈 내부에서의 물 또는 공기의 흐름에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the flow of water or air in the finally produced module based on the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention is as follows.

모듈은 크로스 플로우(cross flow)로 제작되고, 물속에 존재하는 용존기체를 제거하는 용도로 사용되는 경우를 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 인입구를 통해 모듈로 들어간 물은 분배파이프를 통과하여 분배파이프에 뚫린 구멍을 통해 모듈내부로 들어가 중공사 분리막과 접촉하면서 통과하며, 이때 중공사 분리막과 물은 크로스 플로우의 형식으로 접촉하게 된다. 분리막과 접촉한 물은 모듈의 가운데 부분에 있는 중간재로 인하여 둘레방향으로 이동하게 되며 가운데의 중간재와 하우징사이의 틈을 통해 모듈의 하단부로 이동하여 다시 크로스 플로우(cross flow)의 형태로 중공사 분리막과 접촉하게 되고, 하단부측에 있는 분배파이프의 구멍으로 들어가 배출구로 배출된다. 상기한 과정과 같이 물은 연속적으로 모듈을 통과하며 처리되고, 이때 양쪽 끝에 있는 또 다른 연결구는 진공펌프와 연결되어 모듈 내부를 감압시켜 물속의 용존기체성분을 제거하게 된다.When the module is manufactured in a cross flow and used for the purpose of removing the dissolved gas present in the water, the following description will be given. Water entering the module through the inlet passes through the distribution pipe and enters into the module through the hole drilled in the distribution pipe, while contacting the hollow fiber membrane, where the hollow fiber membrane and the water come into contact with each other in the form of cross flow. The water in contact with the membrane moves in the circumferential direction due to the intermediate material in the center of the module, and moves to the lower end of the module through the gap between the intermediate material in the center and the housing, and then back into the form of a hollow fiber separator It enters into the hole of the distribution pipe in the lower end side, and it is discharged | emitted by the discharge port. As described above, water is continuously processed through the module, and another connector at both ends is connected to a vacuum pump to decompress the inside of the module to remove dissolved gas components in the water.

모듈 내부의 중공사를 교체할 경우에는 하우징을 구성하고 있는 캡과 클립을 해제한 후 하우징을 제거하고 단순히 오링으로 고정되어 있는 Basic Unit를 제거한 후 새로운 Basic Unit를 중간재에 삽입한 후 다시 하우징과 캡을 결합하여 용이하게 교체할 수 있다.To replace the hollow fiber inside the module, release the cap and clip constituting the housing, remove the housing, simply remove the basic unit fixed by the O-ring, insert the new basic unit into the intermediate material, and then replace the housing and cap again. It can be easily replaced by combining.

이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 크로스 플로우 및 패러랠 플로우 등 모듈내부에서의 매질의 흐름을 용이하게 제어할 수 있고, 하우징과 중간재 등의 주요한 부품은 그대로 사용하면서 손쉽게 내부의 중공사 분리막 만을 교체할 수 있게 된다. 또한, 모듈의 처리용량도 사용하는 중간재의 크기 및 구멍의 개수만을 조절함으로써 소용량부터 대용량까지 다양한 제품의 모듈을 제조할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to easily control the flow of the medium inside the module, such as cross flow and parallel flow, and to easily replace only the hollow fiber membrane inside while using the main components such as the housing and the intermediate material. It becomes possible. In addition, by controlling only the size of the intermediate material and the number of holes used in the processing capacity of the module there is an advantage that can be produced modules of various products from small to large capacity.

Claims (2)

중공사분리막(2)과 중공사 지지대(1)로 구성된 Basic Unit(3), Basic Unit를 지지하고 구멍의 개수에 따라 모듈의 용량을 결정하는 모듈중간재(5), 액체 또는 기체가 인입되어 크로스플로우로 매질의 흐름을 만드는 분배파이프(6), 액체 또는 기체가 인입 또는 배출되는 주입구(8)와 배출구(9)로 구성되어 있는 모듈캡(7), 전체적인 모듈을 감싸는 스테인레스 스틸판 또는 강철판(10)으로 구성됨을 특징으로 하는 중공사 분리막 모듈Basic unit (3) consisting of hollow fiber membrane (2) and hollow fiber support (1), module intermediate material (5) supporting the basic unit and determining the capacity of the module according to the number of holes, liquid or gas is introduced and cross Distribution pipe (6) to make the flow of the medium into the flow, the module cap (7) consisting of the inlet (8) and the outlet (9) through which the liquid or gas is introduced or discharged, a stainless steel plate or steel plate surrounding the entire module ( 10) hollow fiber membrane module, characterized in that consisting of 제 1 항에 있어서, 상기 중간재에서 분배파이프의 사용유무 및 사용위치에 따라 모듈내부에서의 매질의 흐름을 제어할 수 있도록 하는 중공사 분리막 모듈According to claim 1, Hollow fiber membrane module to control the flow of the medium in the module according to the use of the distribution pipe and the position in the intermediate material

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