Elemento de membrana de ósmosis en espiral y procedimiento de fabricación del mismo.

Elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral que comprende un cuerpo enrollado cilíndricamente (R),

queincluye

un tubo central perforado (5),

una unidad de membrana de separación (U) enrollada en espiral alrededor del tubo central perforado (5), estandolaminados en dicha unidad de membrana de separación (U) una membrana de separación (1) plegada en dosmitades con un material de paso del lado de alimentación (2) intercalado entre las mismas y un material de paso dellado de permeación (3) orientado hacia la membrana de separación (1), y

una parte de sellado (11, 12) para impedir que el líquido del lado de alimentación y el líquido del lado de permeaciónse mezclen entre sí, estando dicha parte de sellado (11, 12) prevista en ambos bordes en una dirección axial y elborde de extremo de enrollado del material de paso del lado de permeación (3) y sellada con una resina de sellado,en la que

la membrana de separación (1) orientada hacia el material de paso del lado de permeación (3) tiene una estructuratal que un soporte poroso (1b) orientado hacia el líquido del lado de permeación y una capa superficial (1a)orientada hacia el líquido del lado de alimentación son sucesivamente laminados sobre una capa de tela no tejida, ydicha membrana de separación (1) está sellada al material de paso del lado de permeación (3), caracterizadoporque la membrana de separación (1) está impregnada con la resina de sellado (4) por lo menos hasta la capasuperficial (1a) a través del soporte poroso (1b), que tiene un espesor de 30 a 60 μm; y

la capa de tela no tejida está impregnada por el lado que está en contacto con el soporte poroso con un polímeroque constituye dicho soporte poroso (1b), la capa de tela no tejida tiene un diámetro medio de poro de 8 a 12 μm yuna relación entre el diámetro máximo de poro y el diámetro medio de poro (diámetro máximo de poro/diámetromedio de poro) comprendida entre 1:1 y 4:1.

Elemento de membrana de ósmosis en espiral y procedimiento de fabricación del mismo.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral que separa los componentes que flotan o están disueltos en un líquido, y a un procedimiento de fabricación de la misma. Más particularmente, la presente invención se refiere a un elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral que puede reducir las microfugas en la formación de una parte de sellado para impedir que un líquido del lado de alimentación y un lado de permeación se mezclen entre sí, utilizando un adhesivo, y a un procedimiento de fabricación del mismo.

Antecedentes de la técnica Convencionalmente, por ejemplo, se conoce como elemento de separación de líquidos, que se utiliza en ósmosis inversa, ultrafiltración, microfiltración o similares, un elemento de membrana en espiral que comprende un tubo central poroso y, enrollada en espiral a su alrededor, una unidad que comprende un material de paso del lado de alimentación que guía el líquido del lado de alimentación hacia la superficie de una membrana de separación, que separa el líquido del lado de alimentación, y un material de paso del lado de permeación que guía hacia el tubo central el líquido del lado de permeación, separado del líquido del lado de alimentación por permeación a través de la membrana de separación.

Habitualmente, dicho elemento de membrana en espiral se prepara superponiendo, alternativamente, un material de paso del lado de alimentación, sujetado entre dos mitades de una membrana de separación plegada, y un material de paso del lado de permeación, aplicando un adhesivo a los bordes (tres lados) de la membrana de separación a fin de formar una parte de sellado para impedir que se mezclen un líquido del lado de alimentación y un líquido del lado de permeación, con lo que se obtiene una unidad de membrana de separación, enrollando en espiral una o más unidades preparadas de este modo alrededor de un tubo central y sellando los bordes de la membrana de separación.

En cuanto al método de sellado, por ejemplo, el documento JP-A-7-204471 da a conocer un procedimiento para adherir los bordes de la membrana de separación mediante el sellado de sus bordes con un adhesivo en forma de cinta de tipo termofusible, prefijando dicho adhesivo e irradiándolo con ondas electromagnéticas. Sin embargo, en este procedimiento, el adhesivo no se impregna suficientemente en el interior de la membrana de separación, de modo que el paso del lado de permeación y el paso del lado de alimentación no se pueden separar por completo. En consecuencia, no se puede impedir suficientemente que el agua cruda fluya hacia el lado de permeación. Específicamente, tal como se muestra en la figura 5, una capa porosa 101b permanece en una zona en la que la impregnación de un adhesivo 102 en una membrana de separación 101 es insuficiente, con lo que parte del líquido crudo que fluye a lo largo de una superficie exterior de la membrana de separación atraviesa la capa porosa 101b y penetra en el interior de la membrana de separación 101 en dirección horizontal, y a continuación se mezcla en el lado de permeación.

El documento WO 00/44481 da a conocer un procedimiento para la preparación de un módulo de filtración enrollado en espiral, en el que las capas de membrana y la lámina portadora de permeado se sellan por fusión.

El documento WO 2004/000445 da a conocer un procedimiento para la preparación de una membrana enrollada en espiral, en el que el material de sellado que se utiliza para sellar los bordes de la envoltura de la membrana penetra en el material de malla de fieltro de poliéster, pero solo penetra ligeramente en la capa de base porosa de la membrana.

Existe un método para impedir que el agua cruda sea permeada: utilizar una gran cantidad de adhesivo. Sin embargo, este método plantea el problema de que, cuando se utiliza un adhesivo en cantidad mayor de la necesaria, su espesor es irregular, lo que da problemas al enrollar una hoja de membrana alrededor de un tubo central, ya que es fácil que se produzcan arrugas.

Características de la invención La presente invención se ha desarrollado teniendo en cuenta los problemas convencionales anteriores.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención consiste en dar a conocer un elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral que mejora la propiedad de impregnación de una resina de sellado en los bordes de una hoja de membrana y puede prevenir eficazmente las microfugas utilizando, por ejemplo, una capa de tela no tejida con una estructura capaz de impregnarse suficientemente con una resina de sellado, tal como un adhesivo.

Otro objeto de la presente invención consiste en dar a conocer un procedimiento de fabricación del elemento de

membrana de ósmosis inversa en espiral.

Otro objeto de la presente invención consiste en dar a conocer un método de utilización del elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral.

Como resultado de las exhaustivas investigaciones para desarrollar un elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral, un procedimiento para su fabricación y un método para su utilización que superara los problemas convencionales, se ha descubierto que el objeto anterior se puede alcanzar mediante la aplicación de las siguientes disposiciones.

El elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral según la presente invención se describe en la reivindicación 1. Comprende un cuerpo enrollado cilíndricamente que comprende un tubo central perforado y, enrollados en espiral a su alrededor, una membrana de separación, un material de paso del lado de alimentación y un material de paso del lado de permeación en estado laminado, y una parte de sellado para impedir que un líquido del lado de alimentación y un líquido del lado de permeación se mezclen, en el que la membrana de separación orientada hacia el material de paso del lado de permeación tiene una estructura en la que un soporte poroso y una capa superficial se laminan sucesivamente sobre una capa de tela no tejida, y la parte de sellado, que se sella con una resina de sellado, se dispone en los bordes de la membrana de separación, en el que dicha membrana de separación se impregna con la resina de sellado, por lo menos, hasta las proximidades de la capa superficial a través del soporte poroso.

De acuerdo con la disposición anterior, la resina de sellado está presente, por lo menos, hasta las proximidades de la capa superficial. Esto mejora el efecto de sellado de la parte de sellado, con lo que se impiden eficazmente las microfugas de líquido crudo desde el paso del lado de alimentación al paso del lado de permeación. En consecuencia, se puede intentar mejorar el rechazo de las sustancias que se deben separar (por ejemplo, partículas o sales) y mejorar el rendimiento de separación gracias al elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral.

Si se suministra una solución acuosa de NaCl con una concentración de 32000 ppm como líquido del lado de alimentación a la membrana de separación, a una presión de funcionamiento de 5, 5 MPa, y la recuperación del agua permeada se ajusta al 8-12%, resulta preferente que la conductividad eléctrica del agua permeada en las proximidades de la parte de sellado sea de 2 veces o menos la del agua permeada en la región que no es la parte de sellado.

De acuerdo con la disposición anterior, si la operación de separación de la solución acuosa de NaCl se lleva a cabo en las condiciones anteriores, la conductividad eléctrica del agua permeada en las proximidades de la parte de sellado es de 2 veces o menos la del agua permeada en la región distinta de la parte de sellado. Por consiguiente, esta disposición permite obtener un elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral capaz de separar una solución acuosa de NaCl en NaCl y agua permeada con un buen rechazo salino.

Preferentemente, la tela no tejida tiene un diámetro medio de poro de 8-12 !m y una relación entre el diámetro máximo de poro y el diámetro medio de poro (diámetro máximo de poro/diámetro medio de poro) comprendida preferentemente entre 1:1 y 4:1.

Si la capa de tela no tejida tiene un diámetro medio de poro comprendido dentro del intervalo anterior, dicha capa de tela no tejida se impregna fácilmente con la resina de sellado y se puede optimizar el efecto de la acción capilar. En consecuencia, se obtiene una membrana de separación impregnada con la resina de sellado, por lo menos, hasta las proximidades de la capa superficial. Además, si la relación entre el diámetro máximo de poro y el diámetro medio de poro está comprendida entre 1:1 y 4:1, la propiedad de impregnación... [Seguir leyendo]

1. Elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral que comprende un cuerpo enrollado cilíndricamente (R) , que incluye un tubo central perforado (5) ,

una unidad de membrana de separación (U) enrollada en espiral alrededor del tubo central perforado (5) , estando laminados en dicha unidad de membrana de separación (U) una membrana de separación (1) plegada en dos mitades con un material de paso del lado de alimentación (2) intercalado entre las mismas y un material de paso del lado de permeación (3) orientado hacia la membrana de separación (1) , y

una parte de sellado (11, 12) para impedir que el líquido del lado de alimentación y el líquido del lado de permeación se mezclen entre sí, estando dicha parte de sellado (11, 12) prevista en ambos bordes en una dirección axial y el

borde de extremo de enrollado del material de paso del lado de permeación (3) y sellada con una resina de sellado, en la que la membrana de separación (1) orientada hacia el material de paso del lado de permeación (3) tiene una estructura tal que un soporte poroso (1b) orientado hacia el líquido del lado de permeación y una capa superficial (1a) orientada hacia el líquido del lado de alimentación son sucesivamente laminados sobre una capa de tela no tejida, y

dicha membrana de separación (1) está sellada al material de paso del lado de permeación (3) , caracterizado porque la membrana de separación (1) está impregnada con la resina de sellado (4) por lo menos hasta la capa superficial (1a) a través del soporte poroso (1b) , que tiene un espesor de 30 a 60 !m; y

la capa de tela no tejida está impregnada por el lado que está en contacto con el soporte poroso con un polímero que constituye dicho soporte poroso (1b) , la capa de tela no tejida tiene un diámetro medio de poro de 8 a 12 !m y una relación entre el diámetro máximo de poro y el diámetro medio de poro (diámetro máximo de poro/diámetro medio de poro) comprendida entre 1:1 y 4:1.

2. Elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral según la reivindicación 1, en el que la cantidad de polímero que impregna la tela no tejida está comprendida entre 3 y 6 g/m2.

3. Elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral según la reivindicación 1, en el que la superficie exterior de

la capa de tela no tejida y la capa de tela no tejida comprende una pluralidad de capas sin ninguna parte de barrera entre ellas que dificulte la impregnación de la resina de sellado.

4. Procedimiento de fabricación de un elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral según la reivindicación 1, comprendiendo dicho procedimiento impregnar la capa de tela no tejida por el lado que está en contacto con el soporte poroso (1b) con el polímero que constituye el soporte poroso (1b) ,

laminar dicho soporte poroso de tal modo que tenga un espesor de 30 a 60 !m en la capa de tela no tejida,

formar como película la capa superficial sobre el soporte poroso (1b) para formar la membrana de separación (1) ,

enrollar en espiral la membrana de separación (1) , el material de paso del lado de alimentación (2) y el material de paso del lado de permeación (3) en un estado laminado alrededor del tubo central perforado (5) para formar un cuerpo enrollado en espiral, y

aplicar una resina de sellado (4) a los bordes (11, 12) de la membrana de separación (1) orientada hacia el material de paso del lado de permeación del lado del soporte poroso para evitar que el líquido del lado de alimentación y el líquido del lado de permeación se mezclen entre sí, de tal modo que la membrana de separación en el borde sea 55 impregnada con la resina de sellado que se extiende hasta la capa superficial.

5. Procedimiento de fabricación de un elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral según la reivindicación 4, que comprende además, antes de la etapa de formación de la membrana de separación (1) , una etapa de preparación de una solución que contiene un compuesto amino polifuncional con dos o más grupos amino reactivos y una etapa de preparación de una solución que contiene un compuesto haluro de ácido polifuncional con dos o más grupos haluro de ácido reactivos, en el que la etapa de formación de la membrana de separación es una etapa de polimerización interfacial del compuesto amino polifuncional y el compuesto haluro de ácido polifuncional para formar una capa poliamídica como capa superficial.

6. Procedimiento de fabricación de un elemento de membrana de ósmosis inversa en espiral según la reivindicación 4, en el que la resina de sellado tiene una viscosidad comprendida entre 10 y 40 Pa·s en la impregnación.