图1所示为圆管式膜过滤器示意图,膜刮制在多孔支撑管的内侧,用泵输送料液进管内,原料液经半渗透膜后,通过多孔支撑管排出,浓缩液从管子的另一端排出,完成分离过程。如果用于支撑管的材料不能使滤液被渗透通过,则需在支撑管和膜之间安装一层很薄的多孔状纤维网,帮助滤液向支撑管上的孔眼横向传递,同时对膜还提供了必要的支撑作用。
圆管式膜过滤器的特点主要有:
(1) 流动状态好。圆管式膜器件中的流体多属湍流流动,而且流道直径一般比较大,例如,中空纤维的管径通常为0.5~2.5mm,毛细管的管径为3~8mm,而管式膜的管径为10~25mm。因此,原料液流动状态好,压力损失较小,适合处理含有较大颗粒和悬浮物的原液。一般认为,在膜器件中可以加工的最大颗粒应该小于通道高度的1/10,因此,含有粒径1.25mm的原料,要用管内径为12.5mm的装置处理。
(2) 容易清洗。因为圆管式膜器件在操作时可采用较高的流速和较高的雷诺数,容易产生湍流,所以和其他膜器件相比,比较容易防止浓差极化和结垢。即使产生结垢,可采用原位清洗技术或放入冲洗球等机械方法清洗。另外,组件比较容易安装、拆卸和更换。
(3) 设备和操作费用较高。圆管式膜器件的制造成本及能耗在各类组件中是较高的。由于操作需在高流速下进行,压降又较大,所以操作费用提高。
(4) 膜装填密度较低。在所有膜器件中,圆管式膜器件的表面积/体积比是最低的。管式膜器件主要应用于超滤(UF)、微滤(MF)和单级反渗透(RO)。