세라믹 멤브레인: 높은 여과 면적 충진 밀도로 멤브레인 성능 향상

여과 영역의 높은 패킹 밀도를 제공하는 새로운 관형 세라믹 멤브레인이 개발되었습니다. 이러한 새로운 세라믹 멤브레인 필터 요소는 유성 폐수 처리 분야의 사례 연구를 통해 입증되었습니다. Pall Filtersystems GmbH의 Steffen Heidenreich와 Winfried Michell이 ​​연구 결과를 설명합니다.

Pall Corporation에서 제작한 Schumasiv 세라믹 멤브레인 필터 요소는 수년 동안 다양한 응용 분야에서 성공적으로 사용되어 왔습니다. 예를 들어 압축기 응축수의 유수 분리, 탈지조, 냉각수 윤활제 및 세척수, 공정수 여과, 화학 공정의 촉매 회수, 폐수에서의 바이오매스 분리 및 음료 정화를 위한 다양한 응용 분야 등이 있습니다. Schumasiv 멤브레인은 관형 모노 및 다중 채널 필터 요소로 제공됩니다. 이 제품은 화학적으로 안정한 알루미나 상인 순수한 α-알루미나로 만들어진 지지체를 가지고 있습니다. 멤브레인은 기공 크기에 따라 알루미나, 지르코니아 또는 티타니아로 만들어집니다. 기공 크기가 감소하는 여러 층으로 코팅된 거친 지지체를 갖는 미세 등급 다층 구조로 인해 2~0.005μm의 전체 미세 및 한외 여과 범위를 포괄하는 광범위한 기공 크기의 멤브레인이 제조됩니다. 그림 1에서는 0.05μm 한외여과막의 구조를 예로 보여줍니다. 세라믹 멤브레인은 마모 및 화학적으로 공격적인 유체에 대한 저항력이 뛰어납니다. 또한 기계적 강도가 높고 내열성이 우수하며 분리 효율이 높습니다. 모노 및 다중 채널 Schumasiv 필터 요소는 2.8mm에서 16mm까지 다양한 흐름 채널 직경으로 제공됩니다. 이를 통해 다양한 고체 농도를 갖는 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. Schumasiv 멤브레인 필터 요소의 길이는 최대 1.5m입니다. 다중 채널 필터 요소의 외부 직경은 일반적으로 25.4mm(채널 직경이 3.3mm인 19개 채널), 41mm(채널 직경이 6mm인 19개 채널 또는 채널 직경이 3.6mm인 37개 채널) 및 52mm(채널 직경이 8mm인 19개 채널)입니다. ). 그림 2는 다양한 형상을 가진 필터 요소의 몇 가지 예를 보여줍니다. 세라믹 멤브레인 필터 요소는 모듈 하우징에 설치됩니다(그림 3 참조). 표준 하우징은 하우징당 최대 27m2의 여과 면적을 가질 수 있습니다. 필터 요소는 O-링 씰을 사용하여 쉽게 설치됩니다. 1~14의 pH 범위에서의 저항성으로 인해 세라믹 멤브레인은 공격적인 화학 물질, 유기 용제, 뜨거운 물 또는 증기로 세척할 수 있습니다. 또한, 세라믹 멤브레인은 고압 역세척을 통해 재생될 수 있으며 수명이 깁니다.

필터 시스템의 크기와 비용을 줄이기 위해 여과 면적의 패킹 밀도가 높은 새로운 세라믹 멤브레인 필터 요소가 개발되었습니다.

여과 영역의 패킹 밀도를 높이면 기존 필터 요소의 외경과 길이를 변경하지 않고도 필터 요소당 더 큰 멤브레인 표면을 얻을 수 있습니다. 이를 통해 기존 세라믹 멤브레인 필터 요소를 교체함으로써 기존 멤브레인 시스템의 여과율을 높일 수 있습니다. 필터 요소 수의 감소와 이에 따른 신규 설치를 위한 필터 시스템의 크기 및 비용도 사례 연구에서 입증될 것입니다.

필터 요소당 멤브레인 표면은 흐름 채널을 더욱 조밀하게 패킹하여 증가했습니다. 흐름 채널 단면의 육각형 기하학적 구조는 벌집처럼 매우 조밀한 패킹이 가능하도록 선택되었습니다. 흐름 채널의 육각형 윤곽은 멤브레인 표면의 패킹 밀도가 매우 높은 세라믹 멤브레인 필터 요소를 허용합니다. 흐름 채널의 일반적인 원형 형상과 비교하여 필터 요소당 여과 면적이 50% 증가했습니다. 예를 들어, 외경 41mm, 길이 1.2m의 다중 채널 멤브레인 필터 요소의 여과 면적이 0.5m2에서 0.75m2로 증가되었습니다. 이 경우 흐름 채널의 수는 요소당 37개(직경 3.6mm의 원형 채널)에서 61개 채널(수력학적 직경 3.1mm의 육각형 채널)로 늘어났습니다(그림 4). 여과 표면의 패킹을 더욱 조밀하게 개선하면 필터 요소당 투과 유량이 높아집니다.