Strukturelle Eigenschaften von Hohlfasermembranmodulen

Ein Hohlfasermembranmodul ist eine Trennvorrichtung, die aus einer großen Anzahl feiner Hohlfasermembranfilamente besteht, die in einem Druckbehälter eingekapselt sind. Der Durchmesser der Hohlfasermembranfilamente liegt typischerweise im Bereich von 0,1 bis 2,5 mm. Das Modul umfasst einen Druckbehälter (Mantel) und einen Rohrboden aus Materialien wie Epoxidharz, um die Faserbündel an beiden Enden zu befestigen. Ein Ende ist mit einem Rohrboden aus Epoxidharz abgedichtet, um eine Öffnung in der Faser für den Permeatabfluss aufrechtzuerhalten, während das andere Ende mit einem Vorsprung aus Epoxidharz abgedichtet ist, um einen Flüssigkeitskurzschluss zu verhindern. Das Modul enthält häufig über die gesamte Länge verteilt einen porösen Futterverteiler (Zentralrohr). Dieser Aufbau macht es zu einem der Membranmodultypen mit dem höchsten Verhältnis von Membranfläche zu Volumen (Packungsdichte).

Basierend auf dem Feed-Strömungspfad gibt es zwei Hauptbetriebsmodi: Innendruck (Feed fließt in den Faserhohlraum, Permeat fließt nach außen) und Außendruck (Feed fließt aus der Faser nach außen, Permeat fließt nach innen). Üblich ist eine AU--förmige Anordnung, bei der ein Ende der Faser versiegelt und das andere Ende offen ist, um Permeat zu sammeln. Diese Art von Membranmodul kann im Dead-{3}}End-Filtrations- oder Cross-{4}}Flow-Filtrationsmodus betrieben werden und lässt sich leicht regelmäßig rückspülen, um Verschmutzungen zu kontrollieren.

Vorteile: Extrem hohe Packungsdichte von bis zu 1200-30000 m²/m³; kompakte Ausrüstung; relativ niedrige Investitionskosten; geringes Flüssigkeitsvolumen, das im Modul verbleibt; Selbsttragende Membranfasern halten einem bestimmten Rückdruck stand und erleichtern so die Rückspülung.

Bei den Verkapselungsprozessen werden neben dem herkömmlichen Epoxidharzguss auch Ultraschallschweißen und andere Technologien eingesetzt, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Modulkopf und Gehäuse zu erreichen, oder es wird ein spezieller zweischichtiger Klebstoffverkapselungsprozess eingesetzt, um die Verkapselungsspannung zu reduzieren. Zu den Gehäusematerialien gehören typischerweise ABS, PVC und Edelstahl, um unterschiedliche Anforderungen an Druckfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erfüllen.