JP2016107235A - 分離膜の汚染状態分析方法、その方法を用いるろ過対象水の水質評価方法、及び分離膜の汚染状態分析方法を行うためのろ過システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水処理におけるろ過対象水1のろ過に用いた分離膜14の汚染状態分析方法であって、ろ過後の分離膜14に対して蛍光分光法及び近赤外分光法の何れか一方又は双方を用いることを特徴とする。これにより、ろ過対象水1ではなく分離膜14が分析に供されるので、ろ過対象水1中に存在する物質やその物質の濃度の影響による分析誤差・検出限界等の問題を回避することができる。また、分離膜14を分析することで膜を透過する成分が分析に与える影響を排除し、分離膜14に捕捉される膜閉塞成分のみの選択的な分析が可能となる。さらに、前準備を含む分析操作が簡易なものとなり、簡易且つ迅速な分析が可能となる。そのうえ、分離膜の汚染状態分析方法を行うための膜ろ過システム10及び分離膜の汚染状態分析方法を用いるろ過対象水の水質評価方法を提供する。
【選択図】図1
Description
この構成によれば、ろ過対象水ではなく分離膜が蛍光分光法及び近赤外分光法の何れか一方又は双方を用いる分析に供されるので、ろ過対象水中に存在する物質やその物質の濃度の影響による分析誤差・検出限界等の問題を回避することができる。また、分離膜を分析することで膜を透過する成分が分析に与える影響を排除し、分離膜に捕捉される膜閉塞成分のみの選択的な分析が可能となる。
本発明の第1実施の形態に係る分離膜の汚染状態分析方法及び分離膜の汚染状態分析方法を行うための膜ろ過システムを、図1〜図6を参照して説明する。図1は本実施の形態に係る膜ろ過システム10を示す模式図、図2はホルダの分離膜への取付け部位の拡大図、図3は蛍光分光法及び近赤外分光法による分離膜の汚染状態分析方法のフローチャート、図4は三次元励起蛍光マトリクススペクトル(FEEM)を説明する図、図5は総ろ過水量に対する蛍光強度(積分値)の変化を示す図、及び図6は蛍光強度(算出された積分値)とFP値の相関関係から作成した検量線を示す図である。
まず、分光蛍光光度計本体30及び近赤外光分光光度計本体50の電源をそれぞれ投入し、両者を起動する。
分光スペクトル作成工程S102は、蛍光分光法においてはFEEM作成工程に対応し、近赤外分光法においては吸収スペクトル作成工程に対応する。
分光スペクトル分析工程S103は、蛍光分光法においてはFEEM分析工程に対応し、近赤外分光法においては吸収スペクトル分析工程に対応する。
したがって、本実施の形態に係る分離膜14の汚染状態分析方法及び分離膜14の汚染状態分析方法を行うための膜ろ過システム10によれば、ろ過対象水1ではなく分離膜14が蛍光分光法及び近赤外分光法の双方を用いる分析に供されるので、ろ過対象水1中に存在する物質やその物質の濃度の影響による分析誤差・検出限界等の問題を回避することができる。また、分離膜14を分析することで膜を透過する成分が分析に与える影響を排除し、分離膜14に捕捉される膜閉塞成分のみの選択的な分析が可能となる。
、それらのスペクトル同士の重複が排除され、目的とする物質のスペクトルを的確に抽出することが可能となる。
まず、膜閉塞指標値が既知のろ過対象水を少なくとも3種類準備する。かかるろ過対象水としては、複数箇所の河川から採取した河川水を用いることができる。好ましくは、膜閉塞指標値が未知の測定対象となるろ過対象水と膜閉塞指標値が近いと予測されるろ過対象水を選択すべきである。
次に、膜閉塞指標値決定工程S202について説明する。本工程では、膜閉塞指標値(すなわち、FP値)が未知のろ過対象水を膜ろ過システム10を用いて上記検量線作成工程S201と同様の条件で膜ろ過し、膜ろ過に用いた分離膜14についてFEEMを作成する。
図7(A)は本実施の形態に係る分離膜の汚染状態分析方法の一の変形例に用いる膜ろ過システムにおける分離膜の配置を示す模式図であり、図7(B)は本実施の形態に係る分離膜の汚染状態分析方法の他の変形例に用いる膜ろ過システムにおける分離膜の配置を示す模式図である。
本発明の第2実施の形態に係る分離膜の汚染状態分析方法を、図8及び図9を参照して説明する。図8は蛍光分光光度計60のブロック図、及び図9は本実施の形態に係る分離膜の汚染状態分析方法を説明する図である。なお、本実施の形態において第1実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。
切除工程S301では、図9(A)に示すように、ろ過後の分離膜14の中空糸14bの一部を切除する。切除する長さは、固定ピン74で固定可能な長さであれば良い。
固定工程S302では、切除した中空糸14bの外周面を固定ピン74の凹部74aにそれぞれ当接させ、プレート上に中空糸14bを固定する。この際、図9(B)に示すように、中空糸14bが孔部72を横断するように行う(以上、固定工程S302)。
次に照射工程S303について説明する。試料挿入部62にプレート70が挿入された状態において、分光蛍光光度計60の電源を投入して起動する。これにより、分光蛍光光度計60において、制御部38は光照射部32に信号を送る。この信号により、光照射部32は、図9(B)に示すように、矢印200方向に、すなわち、中空糸14bの孔部72を横断する部位に孔部72の挿通方向に励起波長220nm〜600nmの励起光を順次照射する(以上、照射工程S303)。
本実施例における水処理は、原水を浄化して上水道水とするための水処理を想定しており、原水としては河川水を用いた。
2.蛍光分光法による分離膜の汚染状態の分析
分離膜の汚染状態の分析には、本実施の形態に係る膜ろ過システム10にも使用可能な分光蛍光光度計(日立製作所製)を用いた。
3 流路
10 膜ろ過システム
14 分離膜
20 分光蛍光光度計(分光光度計)
22 ホルダ
26 励起光伝達手段(一の光伝達手段)
28 蛍光伝達手段(他の光伝達手段)
30 分光蛍光光度計本体(分光光度計本体)
40 近赤外光分光光度計(分光光度計)
42 ホルダ
44 近赤外光伝達手段(一の光伝達手段)
46 光伝達手段(他の光伝達手段)
50 近赤外光分光光度計本体(分光光度計本体)
70 プレート
72 孔部
Claims (12)
- 水処理におけるろ過対象水のろ過に用いた分離膜の汚染状態分析方法であって、
前記ろ過後の分離膜に対して蛍光分光法及び近赤外分光法の何れか一方又は双方を用いることを特徴とする分離膜の汚染状態分析方法。 - 前記ろ過後の分離膜に対して蛍光分光法及び近赤外分光法の双方を用いることを特徴とする請求項1に記載の分離膜の汚染状態分析方法。
- 前記蛍光分光法及び近赤外分光法の何れか一方又は双方を用いる分析は、
前記ろ過後の分離膜の一部を切除する切除工程と、
該切除された分離膜の一部を、孔部を有するプレートの該孔部を横断するように配置し、固定する固定工程と、
前記分光法に用いる分光光度計本体からの光を、それぞれ、前記分離膜の一部における前記プレートの孔部を横断する部位に前記孔部の挿通方向に照射する照射工程と、
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の分離膜の汚染状態分析方法。 - 前記蛍光分光法及び近赤外分光法の何れか一方又は双方を用いる分析は、
前記分光法に用いる分光光度計本体からの光を前記ろ過対象水の流路に設けられた前記分離膜の位置まで届く長さの一の光伝達手段を介して前記分離膜に照射し、前記分離膜からの光を前記分光光度計本体へと届く長さの他の光伝達手段を介して前記分光光度計本体に受信させる光受信工程と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の分離膜の汚染状態分析方法。 - 前記ろ過後の分離膜に対して蛍光分光法を用いることを含み、
前記蛍光分光法による分析は、
前記分光光度計本体から前記分離膜に照射された光が該分離膜から放出されて前記分光光度計本体に受信された後に、三次元励起蛍光マトリクススペクトル(FEEM)を作成するFEEM作成工程を含むことを特徴とする請求項3又は4に記載の分離膜の汚染状態分析方法。 - 前記蛍光分光法による分析は、
前記FEEM作成工程後に、前記FEEMに基づき前記分離膜の汚染状態を分析するFEEM分析工程を含み、
該FEEM分析工程において前記作成されるFEEMのうち、
蛍光波長290nm〜330nm及び励起波長220nm〜240nmの範囲に区画される領域AP1、
蛍光波長290nm〜320nm及び励起波長265nm〜295nmの範囲に区画される領域P1、
蛍光波長320nm〜395nm及び励起波長245nm〜295nmの範囲に区画される領域P2、
蛍光波長395nm〜480nm及び励起波長250nm〜295nmの範囲に区画される領域H1、及び
蛍光波長395nm〜520nm及び励起波長300nm〜375nmの範囲に区画される領域H2
の少なくとも1個以上の領域を用いることを特徴とする請求項5に記載の分離膜の汚染状態分析方法。 - 前記FEEM作成工程において前記作成されるFEEMのうち、
前記領域AP1、前記領域P1及び前記領域P2のうち少なくとも1個の領域と、前記領域H1及び前記領域H2のうち少なくとも1個の領域と、を用いることを特徴とする請求項6に記載の分離膜の汚染状態分析方法。 - 前記蛍光分光法による分析は、
前記FEEM作成工程後に、前記FEEMに基づき前記分離膜の汚染状態を分析するFEEM分析工程を含み、
該FEEM分析工程において、前記FEEMが主成分分析法により変換されたデータを用いることを特徴とする請求項5〜7に記載の分離膜の汚染状態分析方法。 - 前記分離膜の材質がPVDFであることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の分離膜の汚染状態分析方法。
- 前記ろ過対象水のろ過が、少なくとも2種類の分離膜によってなされ、
前記2種類の分離膜が、精密ろ過膜及び限外ろ過膜から選択されることを特徴とする請求項1〜9に記載の分離膜の汚染状態分析方法。 - 水処理におけるろ過対象水の水質評価方法であって、
膜閉塞指標値が既知のろ過対象水について請求項5〜8の何れか1項に記載の分離膜の汚染状態分析方法によりFEEMを作成し、該FEEM及び前記既知の膜閉塞指標値の相関関係から検量線を作成する検量線作成工程と、
膜閉塞指標値が未知のろ過対象水について前記検量線作成工程で用いた前記分離膜の汚染状態分析方法と同じ方法によりFEEMを作成し、得られたFEEMの値を前記検量線に当てはめて膜閉塞指標値を決定する膜閉塞指標値決定工程と、
を有することを特徴とするろ過対象水の水質評価方法。 - 請求項1、2、4〜10の何れか1項に記載の分離膜の汚染状態分析方法を行うための膜ろ過システムであって、
前記ろ過対象水の流路に設けられて該ろ過対象水を導入してろ過する分離膜と、
該分離膜の前記ろ過対象水側表面に着脱可能に取り付けられるホルダと、該ホルダに分離膜側端部が接続される所定長さの一の光伝達手段と、該ホルダに分離膜側端部が接続される所定長さの他の光伝達手段と、前記各光伝達手段の他端がそれぞれ接続される分光光度計本体と、を有し、前記一の光伝達手段が前記分光光度計本体からの光を前記ホルダへと伝達可能であるとともに、前記他の光伝達手段が前記分離膜からの光を前記分光光度計本体に伝達可能である分光光度計と、
を有することを特徴とする膜ろ過システム。
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