JP2017047417A - Separation membrane module, separation membrane element and telescope prevention sheet - Google Patents

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宜記 岡本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane element capable of reducing pressure loss between separation membrane elements adjacent to each other when connecting a plurality of separation membrane elements in series.SOLUTION: A separation membrane module includes a plurality of separation membrane elements (A) which have the followings (1) and (2) and are arranged in series: (1) a water collecting pipe, (2) a wound body which has a plurality of separation membranes wound around the water collecting pipe, a supply side channel provided between the separation membranes and a permeation side channel provided between the separation membranes, and a connection channel (B) which connects the supply side channel between end surfaces of the wound body. Therein, a ratio S2/S1 of area S2 of the connection channel on a radial direction cross-section of the water collecting pipe with respect to area S1 of the supply side channel on the end surface of the wound body is 75 to 135%.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、液体、気体等の流体に含まれる成分を分離するために使用する分離膜モジュールに関する。   The present invention relates to a separation membrane module used for separating components contained in a fluid such as liquid or gas.

海水淡水化用、半導体製造業における超純水製造用、さらには、一般のかん水淡水化用、有機物の分離用、廃水の再利用などの種々の分野において、分離膜を利用したさまざまな流体分離処理装置を用い、膜の透過液または濃縮液を有価物として取得することが行われている。この流体分離処理装置においては、分離膜を用いた分離膜エレメント1を圧力容器内に装填して使用することが一般的に行われている。   Various fluid separations using separation membranes for seawater desalination, for ultrapure water production in the semiconductor manufacturing industry, and for general brine desalination, organic matter separation, wastewater reuse, etc. A membrane permeation solution or concentrated solution is obtained as a valuable material using a processing apparatus. In this fluid separation processing apparatus, the separation membrane element 1 using a separation membrane is generally used by being loaded in a pressure vessel.

分離膜を用いた分離膜モジュールとしては、中空糸膜を用いた分離膜モジュール、平膜を用いたプレートフレーム型分離膜モジュール、スパイラル型分離膜モジュールがあげられる。   Examples of the separation membrane module using the separation membrane include a separation membrane module using a hollow fiber membrane, a plate frame type separation membrane module using a flat membrane, and a spiral type separation membrane module.

特開2013−208522号公報JP2013-208522A 国際公報WO2010/090251International Publication WO2010 / 090251

本発明は、隣り合うスパイラル型の分離膜エレメント1の間に生じる圧力損失を低減できるスパイラル型流体分離膜モジュールを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a spiral fluid separation membrane module capable of reducing pressure loss generated between adjacent spiral separation membrane elements 1.

前記目的を達成するため、本発明の分離膜モジュールは、(A)下記(1)および(2)を有し、直列に並べられた複数の分離膜エレメント、(1)集水管、(2)前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体;(B)隣合う前記巻回体の端面間で、前記供給側流路を接続する接続流路と、を備える分離膜モジュールであって:前記巻回体の端面における前記供給側流路の面積S1に対する、前記集水管の径方向断面における前記接続流路の面積S2の比S2/S1が、75〜135%であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a separation membrane module of the present invention comprises (A) the following (1) and (2), a plurality of separation membrane elements arranged in series, (1) a water collecting pipe, (2) A winding having a plurality of separation membranes wound around the water collecting pipe, a supply-side flow path provided between the separation membranes, and a permeation-side flow path provided between the separation membranes. (B) a separation membrane module comprising: a connection channel connecting the supply side channel between end surfaces of the adjacent wound bodies: the supply side channel at the end surface of the wound body The ratio S2 / S1 of the area S2 of the connecting flow path in the radial cross section of the water collecting pipe to the area S1 is 75 to 135%.

本発明によれば、複数個のスパイラル型分離膜エレメントが直列に接続された流体分離膜モジュールにおいて、供給側流路の圧力損失を低減することができるため、特に下流側において分離膜エレメントの透過水量を向上させることができる。   According to the present invention, in the fluid separation membrane module in which a plurality of spiral separation membrane elements are connected in series, the pressure loss of the supply-side flow path can be reduced. The amount of water can be improved.

一般的なスパイラル型分離膜エレメントの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a general spiral type separation membrane element. 一般的なスパイラル型分離膜エレメントの断面図である。It is sectional drawing of a general spiral type separation membrane element. 本発明のテレスコープ防止板の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the telescope prevention board of this invention. 本発明のテレスコープ防止板の一例を示す矢視断面図である。It is arrow sectional drawing which shows an example of the telescope prevention board of this invention. 本発明のテレスコープ防止板の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the telescope prevention board of this invention. 本発明のテレスコープ防止板の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the telescope prevention board of this invention. 本発明のテレスコープ防止板の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the telescope prevention board of this invention. 本発明の分離膜エレメント同士の接続部の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the connection part of the separation membrane elements of this invention. 比較例の分離膜エレメント同士の接続部を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the connection part of the separation membrane elements of a comparative example. 比較例の分離膜エレメント同士の接続部を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the connection part of the separation membrane elements of a comparative example. 比較例のテレスコープ防止板の断面図である。It is sectional drawing of the telescope prevention board of a comparative example.

以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.

〔1.分離膜エレメント〕
(1−1)概要
図1に分離膜エレメント1の分解斜視図を示す。図1に示すように、分離膜エレメント1は、集水管2、分離膜3、供給側流路材4、透過側流路材5、テレスコープ防止板71および72を備える。分離膜3と透過側流路材5と供給側流路材4とは、重ねられて膜ユニット6を形成している。供給側流路材4は、2枚の分離膜3の間で供給側流路を形成し、透過側流路5は、2枚の分離膜3の間で透過側流路を形成する。膜ユニット6は、集水管2の周囲にスパイラル状に巻回されて、巻回体61を形成している。巻回体61の外側には図示しないフィラメントまたはフィルムが巻き付けられている。
[1. Separation membrane element)
(1-1) Outline FIG. 1 is an exploded perspective view of the separation membrane element 1. As shown in FIG. 1, the separation membrane element 1 includes a water collection pipe 2, a separation membrane 3, a supply-side channel material 4, a permeation-side channel material 5, and telescope prevention plates 71 and 72. The separation membrane 3, the permeate side channel material 5, and the supply side channel material 4 are overlapped to form a membrane unit 6. The supply-side channel material 4 forms a supply-side channel between the two separation membranes 3, and the permeation-side channel 5 forms a permeation-side channel between the two separation membranes 3. The membrane unit 6 is wound around the water collecting pipe 2 in a spiral shape to form a wound body 61. A filament or film (not shown) is wound around the wound body 61.

巻回体61の両端には、巻回体61がテレスコープ状に変形することを防止するために、テレスコープ防止板71および72が装着されている。   Telescope prevention plates 71 and 72 are attached to both ends of the wound body 61 in order to prevent the wound body 61 from being deformed into a telescope shape.

(1−2)分離膜
<概要>
分離膜3としては、使用方法、目的等に応じた分離性能を有する膜が用いられる。分離膜3は、単一層であってもよいし、分離機能層と基材とを備える複合膜であってもよい。また、複合膜においては、分離機能層と基材との間に、さらに多孔性支持層があってもよい。
(1-2) Separation membrane <Overview>
As the separation membrane 3, a membrane having separation performance according to the method of use, purpose, etc. is used. The separation membrane 3 may be a single layer or a composite membrane including a separation functional layer and a substrate. In the composite membrane, a porous support layer may be further provided between the separation functional layer and the substrate.

<分離機能層>
分離機能層の厚みは具体的な数値に限定されないが、分離性能と透過性能との観点から5〜3000nmであることが好ましい。特に逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜では5〜300nmの厚みであることが好ましい。
<Separation function layer>
The thickness of the separation functional layer is not limited to a specific numerical value, but is preferably 5 to 3000 nm from the viewpoint of separation performance and permeation performance. In particular, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, and a nanofiltration membrane preferably have a thickness of 5 to 300 nm.

分離機能層の厚みは、これまでの分離膜3の膜厚測定法を適用することができる。例えば、分離膜3を樹脂により包埋し、それを切断することで超薄切片を作製し、得られた切片に染色などの処理を行う。その後、透過型電子顕微鏡により観察することで、厚みの測定が可能である。また、分離機能層がひだ構造を有する場合、多孔性支持層より上に位置するひだ構造の断面長さ方向に,例えば50nm間隔で測定し、ひだの数を20個測定し、その平均から求めることができる。   As the thickness of the separation functional layer, the conventional method for measuring the thickness of the separation membrane 3 can be applied. For example, the separation membrane 3 is embedded with a resin and cut to prepare an ultrathin section, and the obtained section is subjected to processing such as staining. Thereafter, the thickness can be measured by observing with a transmission electron microscope. Further, when the separation functional layer has a pleat structure, measurement is made at intervals of, for example, 50 nm in the cross-sectional length direction of the pleat structure located above the porous support layer, and the number of pleats is measured to obtain 20 from the average. be able to.

分離機能層は、分離機能および支持機能の両方を有する層であってもよいし、分離機能のみを備えていてもよい。なお、「分離機能層」とは、少なくとも分離機能を備える層を指す。   The separation function layer may be a layer having both a separation function and a support function, or may have only a separation function. The “separation function layer” refers to a layer having at least a separation function.

分離機能層が分離機能および支持機能の両方を有する場合、分離機能層としては、セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、およびポリスルホンから選ばれるポリマーを主成分として含有する層が好ましく適用される。   When the separation functional layer has both a separation function and a support function, a layer containing, as a main component, a polymer selected from cellulose, polyvinylidene fluoride, polyether sulfone, and polysulfone is preferably applied as the separation functional layer.

一方、分離機能層としては、孔径の制御が容易であり、かつ耐久性に優れるという点で架橋高分子が好ましく使用される。特に、供給流体101中の成分の分離性能に優れるという点で、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させて得られるポリアミド分離機能層や、有機無機ハイブリッド機能層などが好適に用いられる。これらの分離機能層は、多孔性支持層上でモノマーを重縮合することによって形成可能である。   On the other hand, as the separation functional layer, a crosslinked polymer is preferably used in terms of easy control of the pore diameter and excellent durability. In particular, a polyamide separation functional layer obtained by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an organic-inorganic hybrid functional layer, or the like is preferably used because it has excellent separation performance of components in the supply fluid 101. It is done. These separation functional layers can be formed by polycondensation of monomers on the porous support layer.

例えば、分離機能層は、ポリアミドを主成分として含有することができる。このような膜は、公知の方法により、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを界面重縮合することで形成できる。例えば、多孔性支持層上に多官能アミン水溶液を塗布し、余分な多官能アミン水溶液をエアーナイフなどで除去し、その後、多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液を塗布することで、重縮合がおきポリアミド分離機能層が得られる。   For example, the separation functional layer can contain polyamide as a main component. Such a film can be formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide by a known method. For example, a polyfunctional amine aqueous solution is applied on the porous support layer, an excess polyfunctional amine aqueous solution is removed with an air knife or the like, and then an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide is applied. Condensation occurs and a polyamide separation functional layer is obtained.

また、分離機能層は、ケイ素原子などを有する有機−無機ハイブリッド構造を有してもよい。有機無機ハイブリッド構造を有する分離機能層は、例えば、以下の化合物、
(A)エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに
(B)前記化合物(A)以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物を含有することができる。具体的には、分離機能層は、化合物(A)の加水分解性基の縮合物ならびに化合物(A)および/または(B)のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
・化合物(A)のみが縮合および/または重合することで形成された重合物、
・化合物(B)のみが重合して形成された重合物、並びに
・化合物(A)と化合物(B)との共重合物
のうちの少なくとも1種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物(A)と化合物(B)との共重合体中で、化合物(A)は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
Further, the separation functional layer may have an organic-inorganic hybrid structure having a silicon atom or the like. The separation functional layer having an organic-inorganic hybrid structure includes, for example, the following compounds:
(A) a silicon compound in which a reactive group and a hydrolyzable group having an ethylenically unsaturated group are directly bonded to a silicon atom, and (B) a compound other than the compound (A), which has an ethylenically unsaturated group Compounds can be included. Specifically, the separation functional layer may contain a condensate of the hydrolyzable group of the compound (A) and a polymer of the ethylenically unsaturated group of the compounds (A) and / or (B). That is, the separation functional layer is
A polymer formed by condensation and / or polymerization of only the compound (A),
-The polymer formed by superposing | polymerizing only a compound (B),-At least 1 sort (s) of a polymer of the copolymer of a compound (A) and a compound (B) can be contained. The polymer includes a condensate. In the copolymer of the compound (A) and the compound (B), the compound (A) may be condensed through a hydrolyzable group.

ハイブリッド構造は、公知の方法で形成可能である。ハイブリッド構造の形成方法の一例は次のとおりである。化合物(A)および化合物(B)を含有する反応液を多孔性支持層上に塗布する。余分な反応液を除去した後、加水分解性基を縮合させるためには、加熱処理すればよい。化合物(A)および化合物(B)のエチレン性不飽和基の重合方法としては、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射から選ばれる手段を行えばよい。重合速度を速める目的で分離機能層形成の際に重合開始剤、重合促進剤等を添加することができる。   The hybrid structure can be formed by a known method. An example of a method for forming a hybrid structure is as follows. A reaction solution containing the compound (A) and the compound (B) is applied on the porous support layer. In order to condense the hydrolyzable group after removing the excess reaction solution, heat treatment may be performed. As a method for polymerizing the ethylenically unsaturated groups of the compound (A) and the compound (B), a means selected from heat treatment, electromagnetic wave irradiation, electron beam irradiation, and plasma irradiation may be performed. For the purpose of increasing the polymerization rate, a polymerization initiator, a polymerization accelerator and the like can be added during the formation of the separation functional layer.

なお、いずれの分離機能層についても、使用前に、例えばアルコール含有水溶液、アルカリ水溶液、あるいはポリビニルアルコールやアクリル酸系ポリマーを含有する溶液によって膜の表面を親水化させてもよい。   For any separation functional layer, the surface of the membrane may be hydrophilized with an alcohol-containing aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or a solution containing polyvinyl alcohol or an acrylic acid polymer before use.

<多孔性支持層>
多孔性支持層は、分離機能層を支持する層であり、樹脂が素材の場合多孔性樹脂層とも言い換えることができる。
<Porous support layer>
The porous support layer is a layer that supports the separation functional layer, and can also be referred to as a porous resin layer when the resin is a material.

多孔性支持層に使用される材料や、その形状は特に限定されないが、例えば、多孔性樹脂によって基板上に形成されてもよい。多孔性支持層としては、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂あるいはそれらを混合、積層したものが使用され、化学的、機械的、熱的に安定性が高く、孔径が制御しやすいポリスルホンを使用することが好ましい。   Although the material used for a porous support layer and its shape are not specifically limited, For example, you may form on a board | substrate with porous resin. As the porous support layer, polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, epoxy resin or a mixture and laminate of them is used, and polysulfone with high chemical, mechanical and thermal stability and easy to control pore size. Is preferably used.

多孔性支持層は、分離膜3に機械的強度を与えるものである。しかし単独では、イオン等の小さな分子サイズの成分に対しては、分離膜3のような分離性能を有さない。多孔性支持層の有する孔のサイズおよび孔の分布は特に限定されないが、例えば、多孔性支持層は、均一で微細な孔を有してもよいし、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面にかけて、径が徐々に大きくなるような孔径の分布を有してもよい。また、いずれの場合でも、分離機能層が形成される側の表面で原子間力顕微鏡または電子顕微鏡などを用いて測定された細孔の投影面積円相当径は、1nm以上100nm以下であることが好ましい。特に界面重合反応性および分離機能層の保持性の点で、多孔性支持層において分離機能層が形成される側の表面における孔は、3〜50nmの投影面積円相当径を有することが好ましい。   The porous support layer gives mechanical strength to the separation membrane 3. However, it does not have a separation performance like that of the separation membrane 3 alone for components having a small molecular size such as ions. The pore size and pore distribution of the porous support layer are not particularly limited. For example, the porous support layer may have uniform and fine pores, or the side on which the separation functional layer is formed. You may have distribution of the hole diameter from which the diameter becomes large gradually from the surface to the other surface. In any case, the projected area equivalent circle diameter of the pores measured using an atomic force microscope or an electron microscope on the surface on the side where the separation functional layer is formed is 1 nm or more and 100 nm or less. preferable. In particular, in terms of interfacial polymerization reactivity and retention of the separation functional layer, the pores on the surface of the porous support layer on the side where the separation functional layer is formed preferably have a projected area equivalent circle diameter of 3 to 50 nm.

多孔性支持層の厚みは特に限定されないが、分離膜3に強度を与えるためにから、20μm以上500μm以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは30μm以上300μm以下である。   The thickness of the porous support layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 μm or more and 500 μm or less, more preferably 30 μm or more and 300 μm or less in order to give strength to the separation membrane 3.

多孔性支持層の形態は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間顕微鏡により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔性支持層を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金−パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして3〜6kVの加速電圧で、高分解能電界放射型走査電子顕微鏡(UHR−FE−SEM)で観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡としては、日立製S−900型電子顕微鏡が使用できる。得られた電子顕微鏡写真に基づいて、多孔性支持層の膜厚、表面の投影面積円相当径を測定することができる。   The form of the porous support layer can be observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, or an atomic microscope. For example, when observing with a scanning electron microscope, after peeling off the porous support layer from the substrate, it is cut by the freeze cleaving method to obtain a sample for cross-sectional observation. The sample is thinly coated with platinum, platinum-palladium, or ruthenium tetrachloride, preferably ruthenium tetrachloride, and observed with a high-resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an acceleration voltage of 3 to 6 kV. A Hitachi S-900 electron microscope can be used as the high resolution field emission scanning electron microscope. Based on the obtained electron micrograph, the film thickness of the porous support layer and the projected area equivalent circle diameter of the surface can be measured.

ここで定義する多孔性支持層の厚みおよび孔径はそれぞれ平均値である。多孔性支持層の厚みは、断面観察で厚み方向に直交する方向に例えば20μm間隔で測定し、20点測定の平均値である。また、孔径は、200個の孔について測定された、各投影面積円相当径の平均値である。   The thickness and pore diameter of the porous support layer defined here are average values, respectively. The thickness of the porous support layer is an average value of 20 points measured by cross-sectional observation in a direction orthogonal to the thickness direction, for example, at intervals of 20 μm. Moreover, a hole diameter is an average value of each projected area circle equivalent diameter measured about 200 holes.

次に、多孔性支持層の形成方法について説明する。多孔性支持層は、例えば、上記ポリスルホンのN,N−ジメチルホルムアミド(以降、DMFという)溶液を、後述する基材(例えば密に織ったポリエステル不織布)の上に一定の厚さに注型し、それを水中で湿式凝固させることによって、製造することができる。   Next, a method for forming the porous support layer will be described. The porous support layer is formed, for example, by casting an N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) solution of the above polysulfone on a base material to be described later (for example, a densely woven polyester nonwoven fabric) to a certain thickness. It can be produced by wet coagulation in water.

多孔性支持層は、”オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”No.359(1968)に記載された方法に従って形成できる。なお、所望の形態を得るために、ポリマー濃度、溶媒の温度、貧溶媒は調整可能である。   The porous support layer is “Office of Saleen Water Research and Development Progress Report” no. 359 (1968). In addition, in order to obtain a desired form, the polymer concentration, the temperature of the solvent, and the poor solvent can be adjusted.

例えば、所定量のポリスルホンをDMFに溶解し、所定濃度のポリスルホン樹脂溶液を調製する。次いで、このポリスルホン樹脂溶液をポリエステル不織布基材上に略一定の厚さに塗布した後、一定時間空気中で表面の溶媒を除去した後、凝固液中でポリスルホンを凝固させることによって得ることができる。   For example, a predetermined amount of polysulfone is dissolved in DMF to prepare a polysulfone resin solution having a predetermined concentration. Next, the polysulfone resin solution can be obtained by applying the polysulfone resin solution on the polyester nonwoven fabric substrate to a substantially constant thickness, removing the surface solvent in the air for a certain time, and then coagulating the polysulfone in the coagulation liquid. .

<基材>
分離膜3の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜3は基材を有してもよい。基材としては、強度、流体透過性の点で繊維状の基材を用いることが好ましい。
<Base material>
From the viewpoint of the strength, dimensional stability, etc. of the separation membrane 3, the separation membrane 3 may have a substrate. As the substrate, it is preferable to use a fibrous substrate in terms of strength and fluid permeability.

基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布それぞれが好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、多孔性支持層の製膜性に優れるので、高分子重合体の溶液を流延した際に、その溶液が過浸透により裏抜けすること、多孔性支持層が剥離すること、さらには基材の毛羽立ち等により膜が不均一化すること、及びピンホール等の欠点が生じることを抑制できる。また、基材が熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる多孔性支持層の厚み不均一化および膜表面欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜3は、連続製膜される場合に、製膜方向に対し張力がかけられるので、寸法安定性に優れる長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。   As the substrate, a long fiber nonwoven fabric and a short fiber nonwoven fabric can be preferably used. In particular, since the long fiber nonwoven fabric is excellent in the film forming property of the porous support layer, when the polymer solution is cast, the solution penetrates through the permeation and the porous support layer peels off. In addition, it is possible to prevent the film from becoming non-uniform due to the fluffing of the base material and the occurrence of defects such as pinholes. In addition, since the base material is made of a long-fiber non-woven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, the thickness of the porous support layer becomes uneven and the membrane is caused by fluffing of fibers during casting of a polymer solution compared to a short-fiber non-woven fabric. The occurrence of surface defects can be suppressed. Furthermore, since the separation membrane 3 is subjected to tension in the film forming direction when continuously formed, it is preferable to use a long fiber nonwoven fabric excellent in dimensional stability as a base material.

長繊維不織布は、多孔性支持層の製膜性、強度の点で、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維が、多孔性支持層側の表層の繊維よりも縦配向であることが好ましい。そのような構造によれば、強度を保つことで膜破れ等を防ぐ高い効果が実現される。   In the long-fiber nonwoven fabric, the fibers in the surface layer on the opposite side to the porous support layer are more vertically oriented than the fibers in the surface layer on the porous support layer side in terms of the film forming property and strength of the porous support layer. preferable. According to such a structure, the high effect which prevents a film tear etc. is implement | achieved by maintaining intensity | strength.

より具体的には、長繊維不織布の、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度は、0°〜25°であることが好ましく、また、多孔性支持層側表層における繊維配向度との配向度差が10°〜90°であることが好ましい。繊維配向度とは、不織布基材の繊維の向きを示す指標である。具体的には、多孔性支持層や分離機能層を連続的に製膜する際の方向、つまり不織布基材の長手方向と、不織布基材を構成する繊維との間の角度の平均値である。つまり、繊維の長手方向が製膜方向と平行であれば、繊維配向度は0°である。また、繊維の長手方向が製膜方向に直角であれば、すなわち不織布基材の幅方向に平行であれば、その繊維の配向度は90°である。よって、繊維配向度が0°に近いほど縦配向であり、90°に近いほど横配向であることを示す。   More specifically, the fiber orientation degree in the surface layer on the side opposite to the porous support layer of the long fiber nonwoven fabric is preferably 0 ° to 25 °, and the fiber orientation degree in the surface layer on the porous support layer side. And the orientation degree difference is preferably 10 ° to 90 °. The fiber orientation degree is an index indicating the direction of the fibers of the nonwoven fabric substrate. Specifically, it is the average value of the angle between the direction in which the porous support layer and the separation functional layer are continuously formed, that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric substrate and the fibers constituting the nonwoven fabric substrate. . That is, if the longitudinal direction of the fiber is parallel to the film forming direction, the fiber orientation degree is 0 °. If the longitudinal direction of the fiber is perpendicular to the film forming direction, that is, if it is parallel to the width direction of the nonwoven fabric substrate, the degree of orientation of the fiber is 90 °. Accordingly, the closer to 0 ° the fiber orientation, the longer the orientation, and the closer to 90 °, the lateral orientation.

分離膜3の製造工程やエレメントの製造工程においては加熱する工程が含まれるが、加熱によって多孔性支持層または分離機能層が収縮する現象が起きる。特に連続製膜において張力が付与されていない幅方向において、収縮は顕著である。収縮することにより、寸法安定性等に問題が生じるため、基材としては熱寸法変化率が小さいものが望まれる。不織布の基材において多孔性支持層とは反対側の層における繊維配向度と多孔性支持層側表層における繊維配向度との差が10°〜90°であると、熱による幅方向の変化を抑制することもでき、好ましい。   In the manufacturing process of the separation membrane 3 and the manufacturing process of the element, a heating process is included, but a phenomenon occurs in which the porous support layer or the separation functional layer contracts due to the heating. In particular, the shrinkage is remarkable in the width direction where no tension is applied in continuous film formation. Since shrinkage causes problems in dimensional stability and the like, a substrate having a small rate of thermal dimensional change is desired. When the difference between the fiber orientation degree in the layer opposite to the porous support layer and the fiber orientation degree in the porous support layer side surface layer in the nonwoven fabric substrate is 10 ° to 90 °, the change in the width direction due to heat is caused. It can also be suppressed, which is preferable.

繊維配向度は以下のように測定できる。まず、不織布から無作為に小片サンプル10個を採取する。次に、そのサンプルの表面を走査型電子顕微鏡で100〜1000倍で撮影する。撮影像の中で、各サンプルあたり10本を選び、不織布の長手方向(縦方向、製膜方向)を0°としたときの角度を測定する。つまり1つの不織布あたり計100本の繊維について、角度の測定が行われる。こうして測定された100本の繊維についての角度から平均値を算出する。得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入して得られる値が、繊維配向度である。   The degree of fiber orientation can be measured as follows. First, 10 small sample samples are randomly collected from the nonwoven fabric. Next, the surface of the sample is photographed at 100 to 1000 times with a scanning electron microscope. In the photographed image, 10 samples are selected for each sample, and the angle when the longitudinal direction (longitudinal direction, film forming direction) of the nonwoven fabric is 0 ° is measured. That is, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. An average value is calculated from the angles of 100 fibers thus measured. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.

基材の厚みは、基材と多孔性支持層との厚みの合計が、0.03〜0.3mmの範囲内、さらに0.05〜0.25mmの範囲内となる程度に設定されることが好ましい。   The thickness of the base material is set such that the total thickness of the base material and the porous support layer is within a range of 0.03 to 0.3 mm, and further within a range of 0.05 to 0.25 mm. Is preferred.

(1−3)供給側流路材
供給側流路材4は、分離膜3の供給側の面に挟まれるように配置され、分離膜3に供給流体101および103を供給する流路(すなわち供給側流路)を形成するように形成されていればよい。さらに供給流体101および103の濃度分極を抑制するために、供給流体101および103の流れを乱すような形状になっていることが好ましい。
(1-3) Supply-side channel material The supply-side channel material 4 is disposed so as to be sandwiched between the supply-side surfaces of the separation membrane 3, and supplies the supply fluids 101 and 103 to the separation membrane 3 (that is, the supply-side channel material 4). The supply side flow path) may be formed. Furthermore, in order to suppress the concentration polarization of the supply fluids 101 and 103, it is preferable to have a shape that disturbs the flow of the supply fluids 101 and 103.

なお、1つの分離膜エレメント1に供給される流体と、その分離膜エレメント1の供給側流路から流出する流体とを、便宜上、それぞれ供給流体101と濃縮流体103と呼ぶが、これらは同一の流路を流れる上に、上流の分離膜エレメント1から流出した濃縮流体103は供給流体101として下流の分離膜エレメント1に流入する。よって、本実施形態において「供給流体」とは、濃縮流体も含む文言として用いられる。   For convenience, the fluid supplied to one separation membrane element 1 and the fluid flowing out from the supply-side flow path of the separation membrane element 1 are referred to as a supply fluid 101 and a concentrated fluid 103, respectively. In addition to flowing through the flow path, the concentrated fluid 103 flowing out from the upstream separation membrane element 1 flows into the downstream separation membrane element 1 as the supply fluid 101. Therefore, in the present embodiment, the “supply fluid” is used as a term including a concentrated fluid.

供給側流路材4は、フィルムやネットのような連続形状を有している部材であってもよいし、あるいは分離膜3に対して0より大きく1未満である投影面積比を示す不連続形状を有するものであってもよい。また、供給側流路材4は分離膜3と分離可能であってもよいし、分離膜3に固着していてもよい。   The supply-side channel material 4 may be a member having a continuous shape such as a film or a net, or is a discontinuity showing a projected area ratio that is greater than 0 and less than 1 with respect to the separation membrane 3. It may have a shape. Further, the supply-side channel material 4 may be separable from the separation membrane 3 or may be fixed to the separation membrane 3.

なお、供給側流路材4の素材は特に限定されず、分離膜3と同素材であっても異素材であっても良い。   Note that the material of the supply-side channel material 4 is not particularly limited, and may be the same material as the separation membrane 3 or a different material.

供給側流路では、流路を安定に形成することも重要であるが、通過する流体が透過側流路よりも多量であるため圧力損失を低減することも重要である。そのため、供給側流路材4の投影面積比は0.03〜0.5であることが好ましく、より好ましくは0.1〜0.4、さらに好ましくは、0.15〜0.35である。   In the supply side flow path, it is important to form the flow path stably, but it is also important to reduce the pressure loss because the amount of fluid passing therethrough is larger than that of the permeation side flow path. Therefore, the projected area ratio of the supply-side flow path member 4 is preferably 0.03 to 0.5, more preferably 0.1 to 0.4, and still more preferably 0.15 to 0.35. .

供給側流路材4の分離膜3に対する投影面積比は、供給側流路材4を供給側流路材4の面に垂直な方向からマイクロスコープなどによって撮影した画像を解析することによって算出することができる。   The projected area ratio of the supply-side channel material 4 to the separation membrane 3 is calculated by analyzing an image obtained by photographing the supply-side channel material 4 with a microscope or the like from a direction perpendicular to the surface of the supply-side channel material 4. be able to.

供給側流路材4の厚みが大きいと圧力損失が小さくなるが、エレメント化した場合にベッセルに充填できる膜面積が小さくなる。厚みが小さいと流路の圧力損失が大きくなり、分離特性や水透過性能が低下してしまう。そのため、エレメントの造水能力が低下し、造水量を増加させるための運転コストが高くなる。従って、上述した各性能のバランスや運転コストを考慮すると、供給側流路材4の厚みは80〜2000μmであってもよく、好ましくは200〜1000μmである。   When the thickness of the supply-side channel material 4 is large, the pressure loss is reduced, but when the element is made into an element, the membrane area that can be filled in the vessel is reduced. If the thickness is small, the pressure loss of the flow path will increase, and the separation characteristics and water permeation performance will deteriorate. Therefore, the fresh water generation capacity of the element is reduced, and the operation cost for increasing the fresh water generation amount is increased. Therefore, in consideration of the balance between the above-described performances and operating costs, the thickness of the supply-side flow path member 4 may be 80 to 2000 μm, and preferably 200 to 1000 μm.

供給側流路材4の厚みは、市販の厚み測定器により直接測定することもできるし、あるいはマイクロスコープを用いて撮影した画像を解析することによって測定することもできる。   The thickness of the supply-side channel material 4 can be directly measured by a commercially available thickness measuring instrument, or can be measured by analyzing an image taken using a microscope.

供給側流路材4が不連続形状である場合、上述の透過側流路材5の場合と同様の理由から、溝幅は好ましくは0.2mm以上10mm以下であり、より好ましくは0.5mm以上3mm以下であり、ピッチは溝幅の10分の1倍以上50倍以下の間で適宜設計すると良い。溝幅とは高低差が存在する表面で沈下している部位のことであり、ピッチとは、高低差が存在する表面における高い箇所の最も高いところから近接する高い箇所の最も高い箇所までの水平距離のことである。   When the supply-side channel material 4 has a discontinuous shape, the groove width is preferably 0.2 mm or more and 10 mm or less, more preferably 0.5 mm, for the same reason as in the case of the above-described transmission-side channel material 5. The pitch is preferably 3 mm or less, and the pitch is suitably designed between 1/10 times and 50 times or less of the groove width. The groove width is the part that sinks on the surface where the height difference exists, and the pitch is the horizontal from the highest point of the high part to the highest part of the adjacent high part on the surface where the height difference exists. It is distance.

供給側流路の端部の面積S1について説明する。   The area S1 of the end portion of the supply side flow path will be described.

図2に、巻回体61の断面図を示す。また、図2では、透過側流路材5の図示を省略する。なお、図2では、説明の便宜上、1つの膜ユニット6しか示さないが、実際には、複数の膜ユニット61が重ねられている。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the wound body 61. Further, in FIG. 2, illustration of the permeation side channel material 5 is omitted. In FIG. 2, only one membrane unit 6 is shown for convenience of explanation, but actually, a plurality of membrane units 61 are stacked.

図2に示すように、分離膜3は供給側の面31と透過側の面32とを備え、向かい合う供給側の面31の間で、供給側流路材4の存在しない空間が供給側流路41となり、向かい合う透過側の面32の間で、透過側流路材5の存在しない空間が透過側流路51となる。   As shown in FIG. 2, the separation membrane 3 includes a supply-side surface 31 and a permeation-side surface 32, and a space where the supply-side flow path material 4 does not exist between the supply-side surfaces 31 facing each other. A space where the permeation-side flow path material 5 does not exist becomes a permeation-side flow path 51 between the facing transmission-side surfaces 32.

巻回体の端面での供給側流路41の面積S1は、
・分離膜の供給側の面31の間の距離に、巻回方向における供給側流路41の長さ(端面でのスパイラル状の供給側流路41の長さであり、巻回方向における供給側流路材4の長さと同視される)、および供給側流路の数を乗じることで、分離膜の供給側の面31間の隙間の面積S11(図2の右上がり斜線ハッチングが付された箇所の面積)を求め、
・さらにこの面積S11から、供給側流路材41の端面積を減じる
ことで、得ることができる。
The area S1 of the supply-side flow path 41 at the end face of the wound body is
The distance between the supply-side surfaces 31 of the separation membrane is the length of the supply-side flow channel 41 in the winding direction (the length of the spiral supply-side flow channel 41 at the end surface, and the supply in the winding direction. By multiplying the length of the side channel material 4 by the number of the supply side channels, the area S11 of the gap between the supply side surfaces 31 of the separation membrane (the upward slanted hatching in FIG. 2 is attached). Area)
Further, it can be obtained by subtracting the end area of the supply-side channel material 41 from this area S11.

(1−4)透過側流路材
透過側流路材5は、分離膜3の透過側の面に挟まれるように配置され、分離膜3を透過した流体を集水管2の孔まで導く透過側流路を形成する役割を担う。
(1-4) Permeation-side channel material The permeation-side channel material 5 is disposed so as to be sandwiched between the permeation-side surfaces of the separation membrane 3, and permeates the fluid that has permeated the separation membrane 3 to the hole of the water collecting pipe 2. It plays a role of forming a side flow path.

透過側流路材5としては、ネット、トリコット、不織布、フィルムなどの連続形状を有しているシート状物あるいはこれらのシート状物に不連続な突起物を形成したシート状物が用いられる。   As the permeate-side flow path member 5, a sheet-like material having a continuous shape such as a net, tricot, nonwoven fabric, or film, or a sheet-like material in which discontinuous protrusions are formed on these sheet-like materials is used.

透過側流路材5の空隙率は、大きければ圧力損失を小さくすることができるものの、加圧時に分離膜3が透過側流路材5に落ち込みやすくなってしまう。空隙率が小さければ圧力損失は大きくなるものの、加圧時の分離膜3の落ち込みは抑制することが出来るが、圧力損失は大きくなってしまう。透過側流路材5の空隙率は、好ましくは30〜80%であり、より好ましくは40〜80%であり、さらには50〜65%である。これらの範囲であれば、圧力損失を小さくでき、かつ、分離膜3の落ち込みを抑制することができる。   Although the pressure loss can be reduced if the porosity of the permeate-side channel material 5 is large, the separation membrane 3 tends to fall into the permeate-side channel material 5 during pressurization. If the porosity is small, the pressure loss increases, but the drop of the separation membrane 3 during pressurization can be suppressed, but the pressure loss increases. The porosity of the permeate-side channel material 5 is preferably 30 to 80%, more preferably 40 to 80%, and further 50 to 65%. If it is these ranges, a pressure loss can be made small and the fall of the separation membrane 3 can be suppressed.

透過側流路材5の空隙率は、単位面積あたりの質量を測定し、用いられている樹脂の比重および第2透過側流路材5の厚みから、算出することができる。   The porosity of the permeate-side channel material 5 can be calculated from the specific gravity of the resin used and the thickness of the second permeate-side channel material 5 by measuring the mass per unit area.

透過側流路材5の厚みは、厚ければ圧力損失を小さくすることができるものの、分離膜エレメント1の容器に充填できる膜面積が減少してしまう。薄ければ、分離膜エレメント1に充填可能な膜面積は大きくなるものの、圧力損失は大きくなってしまう。透過側流路材5の厚みは、好ましくは0.1mm〜0.5mmであり、より好ましくは0.2mm〜0.4mmである。   Although the pressure loss can be reduced if the thickness of the permeate-side channel material 5 is large, the membrane area that can be filled in the container of the separation membrane element 1 is reduced. If it is thin, the membrane area that can be filled in the separation membrane element 1 increases, but the pressure loss increases. The thickness of the permeate side channel material 5 is preferably 0.1 mm to 0.5 mm, more preferably 0.2 mm to 0.4 mm.

透過側流路材5の厚みは、市販の厚み測定器により直接測定することができる。   The thickness of the permeation side channel material 5 can be directly measured by a commercially available thickness measuring instrument.

透過側流路材5の素材は、集水管2に容易に巻回できるものであればよく、分離膜3と異なることが好ましい。透過側流路材5の圧縮弾性率は、0.1GPa〜5GPaであることが好ましい。弾性率がこの範囲内であれば、透過側流路材5を集水管2に容易に巻回することができる。具体的には、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが好ましく用いられる。   The material of the permeate side channel material 5 may be any material that can be easily wound around the water collecting pipe 2, and is preferably different from the separation membrane 3. It is preferable that the compression elastic modulus of the permeation | transmission side channel material 5 is 0.1GPa-5GPa. If the elastic modulus is within this range, the permeate-side channel material 5 can be easily wound around the water collecting pipe 2. Specifically, polyester, polyethylene, polypropylene and the like are preferably used.

透過側流路材5の弾性率は、例えば、オートグラフを用いて圧縮試験を行い、応力ひずみ線図を作成することにより、測定することができる。   The elastic modulus of the permeate-side channel material 5 can be measured, for example, by performing a compression test using an autograph and creating a stress strain diagram.

(1−5)集水管
集水管2は、その中を透過水が流れるように構成されていればよく、材質、形状、大きさ等は特に限定されない。集水管2としては、例えば、複数の孔が設けられた側面を有する円筒状の部材が用いられる。
(1-5) Water Collection Pipe The water collection pipe 2 is not particularly limited as long as it is configured to allow permeate to flow therethrough. As the water collecting pipe 2, for example, a cylindrical member having a side surface provided with a plurality of holes is used.

(1−6)テレスコープ防止板
[概要]
テレスコープ防止板は、分離膜エレメント1を長時間運転した際に、分離膜3がテレスコープすることを抑制するために、巻回体61の両端または片端に取り付けられる。図1に示す例では、2枚のテレスコープ防止板71および72が、巻回体61の両端に装着されている。以下に説明するテレスコープ防止板の形状は、上流側のテレスコープ防止板71、下流側のテレスコープ防止板72のどちらにも適用可能である。
(1-6) Telescope prevention plate [Overview]
The telescope prevention plate is attached to both ends or one end of the wound body 61 in order to prevent the separation membrane 3 from telescoping when the separation membrane element 1 is operated for a long time. In the example shown in FIG. 1, two telescope prevention plates 71 and 72 are attached to both ends of the wound body 61. The shape of the telescope prevention plate described below is applicable to both the upstream telescope prevention plate 71 and the downstream telescope prevention plate 72.

(i)テレスコープ防止板は、巻回体61の端面において供給側流路を露出させるような貫通孔(以下、単に「孔」と称することがある。)を有する。孔は、空隙部と言い換えてもよい。   (I) The telescope prevention plate has a through-hole (hereinafter sometimes simply referred to as “hole”) that exposes the supply-side flow path at the end face of the wound body 61. The hole may be rephrased as a void portion.

孔の形状は、望まれる強度および形成方法などによって変更可能であり、環状、楕円状、円状、略四角形状、略台形状、アーチ状、スパイラル状、あるいはそれらの組み合わせであることが好ましい。   The shape of the hole can be changed depending on the desired strength and formation method, and is preferably an annular shape, an elliptical shape, a circular shape, a substantially rectangular shape, a substantially trapezoidal shape, an arched shape, a spiral shape, or a combination thereof.

(ii)巻回体内部における供給側流路の端面積S1に対して、集水管の径方向に平行な断面P3における前記孔の面積S3の比S3/S1は、75〜135%である。この比は、さらに好ましくは、80%以上125%以下であり、より好ましくは、95%以上105%以下である。   (Ii) The ratio S3 / S1 of the area S3 of the hole in the cross section P3 parallel to the radial direction of the water collecting pipe with respect to the end area S1 of the supply-side flow path inside the wound body is 75 to 135%. This ratio is more preferably 80% or more and 125% or less, and more preferably 95% or more and 105% or less.

(iii)断面P3とは、テレスコープ防止板の厚み方向(集水管の長手方向)での位置によって、上記(i)の孔の面積(1枚のテレスコープ防止板が複数の孔を有するときはその総和)が変動するのであれば、孔の面積が最大になる断面である。テレスコープ防止板の厚み方向での位置によって、上記(i)の孔の面積が変わらず一定であれば、断面P3は任意に決定されるし、孔の面積は、テレスコープ防止板の端面における開口の面積とも一致する。   (Iii) Cross section P3 is the area of the hole in (i) above (one telescope prevention plate has a plurality of holes) depending on the position in the thickness direction of the telescope prevention plate (longitudinal direction of the water collecting pipe). Is the cross section where the area of the hole is maximized. If the area of the hole in (i) is constant and does not change depending on the position in the thickness direction of the telescope prevention plate, the cross section P3 is arbitrarily determined, and the area of the hole is at the end face of the telescope prevention plate. It also coincides with the area of the opening.

(iv)孔の径、面積、形状は、テレスコープ防止板の厚み方向(集水管の長手方向)において、一定であってもよいし、変動してもよい。   (Iv) The diameter, area, and shape of the hole may be constant or may vary in the thickness direction of the telescope prevention plate (longitudinal direction of the water collecting pipe).

なお、後述の具体例では、大きさも含めて、孔の形状は、テレスコープ防止板の厚み方向での位置にかかわらず一定なので、図3、図5〜図7の断面図は、テレスコープ防止板の平面図および端面図と同一である。   In the specific examples described later, the shape of the hole including the size is constant regardless of the position in the thickness direction of the telescope prevention plate. Therefore, the cross-sectional views of FIGS. It is the same as the plan view and end view of the plate.

(v)テレスコープ防止板におけるそれぞれの孔の集水管径方向における幅の最大値(最大径)は、0.2〜10mmであることが好ましい。孔の最大径がこの範囲内であることにより、後述のとおり、分離膜モジュールにおける圧力損失を低減することができる。より好ましくは0.5〜5mmであり、さらに好ましくは、0.7〜2mmである。ある孔の最大径とは、その孔が、テレスコープ防止板の厚み方向における位置によって異なる径を持つ場合は、そのうちの最大値である。   (V) It is preferable that the maximum value (maximum diameter) of the width | variety in the water collection pipe radial direction of each hole in a telescope prevention board is 0.2-10 mm. When the maximum diameter of the hole is within this range, the pressure loss in the separation membrane module can be reduced as described later. More preferably, it is 0.5-5 mm, More preferably, it is 0.7-2 mm. The maximum diameter of a certain hole is the maximum value when the hole has a different diameter depending on the position in the thickness direction of the telescope prevention plate.

(vi)テレスコープ防止板の厚みTは、0.5〜10mmであることが好ましい。厚みTがこの範囲にあることで、テレスコープ防止板は、十分に広い接続流路を確保することができる。より好ましくは、この厚みTは1〜5mmである。   (Vi) The telescope prevention plate has a thickness T of preferably 0.5 to 10 mm. When the thickness T is in this range, the telescope prevention plate can secure a sufficiently wide connection flow path. More preferably, the thickness T is 1 to 5 mm.

(vii)テレスコープ防止板の第1面(巻回体61と接する面)は、平坦であることが好ましい。これによって、テレスコープ防止板と巻回体61との間に隙間が生じにくい、つまりテレスコープ防止板が巻回体61に密着しやすい。   (Vii) The first surface of the telescope prevention plate (the surface in contact with the wound body 61) is preferably flat. Accordingly, a gap is hardly generated between the telescope prevention plate and the wound body 61, that is, the telescope prevention plate is likely to be in close contact with the wound body 61.

(viii)分離膜エレメント1の一方の端部のテレスコープ防止板71の第2面(上記(vii)の第1面と逆側の面)が、他方の端部のテレスコープ防止板72の第2面と嵌まり合うようになっていることが好ましい。例えば、テレスコープ防止板71の第2面が平らなのであれば、テレスコープ防止板72の第2面も平らであり、テレスコープ防止板71の第2面に凹凸があるのであれば、テレスコープ防止板72の第2面には、その凹凸と嵌まり合うような凹凸が設けられていることが好ましい。   (Viii) The second surface (the surface opposite to the first surface of (vii) above) of the telescope prevention plate 71 at one end of the separation membrane element 1 is the surface of the telescope prevention plate 72 at the other end. It is preferable to be fitted to the second surface. For example, if the second surface of the telescope prevention plate 71 is flat, the second surface of the telescope prevention plate 72 is also flat, and if the second surface of the telescope prevention plate 71 is uneven, the telescope The second surface of the prevention plate 72 is preferably provided with irregularities that fit into the irregularities.

上流のテレスコープ防止板と下流のテレスコープ防止板との間に隙間が生じると、そこで接続流路が拡大するが、テレスコープ防止板同士が隙間なく重なり合うことで、分離膜モジュールにおける圧力損失を低減することができる。詳細は図8等を参照して後述する。   If there is a gap between the upstream telescope prevention plate and the downstream telescope prevention plate, the connection flow path expands there, but the telescope prevention plates overlap each other without any gaps, reducing the pressure loss in the separation membrane module. Can be reduced. Details will be described later with reference to FIG.

(ix)テレスコープ防止板は、多重環またはスパイラル形状を有していても良いし、複数の孔が設けられた板状であってもよい。   (Ix) The telescope prevention plate may have a multiple ring shape or a spiral shape, or a plate shape provided with a plurality of holes.

(x)テレスコープ防止板の前記集水管径方向の最大孔径D2と巻回体の端面における供給側流路の集水管径方向の径(流路の厚みと言い換えられる)D1との比D2/D1は、50%以上1000%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、75%以上200%以下である。より好ましくは、90%以上110%以下である。D2/D1がこの範囲内にあることで、巻回体の端面における供給側流路とテレスコープ防止板の孔との間の偏流を抑制することができ、圧力損失を低く抑制することができる。図2は断面図であるが、便宜的にD1を示す(実施例に示すように、D1は平均値として算出される。)。また、図4、図9、図10にD2の例を示す。   (X) Ratio of the maximum hole diameter D2 in the water collecting pipe radial direction of the telescope prevention plate to the diameter (in other words, the thickness of the flow path) D1 of the water collecting pipe radial direction of the supply side flow path at the end face of the wound body D2 / D1 is preferably 50% or more and 1000% or less. More preferably, it is 75% or more and 200% or less. More preferably, it is 90% or more and 110% or less. When D2 / D1 is within this range, it is possible to suppress the drift between the supply-side flow path on the end face of the wound body and the hole of the telescope prevention plate, and it is possible to suppress the pressure loss low. . Although FIG. 2 is a cross-sectional view, D1 is shown for convenience (D1 is calculated as an average value as shown in the examples). In addition, FIG. 4, FIG. 9, and FIG. 10 show examples of D2.

(xi)テレスコープ防止板の孔の50%以上が、巻回体の端面における供給側流路と直接連通していることが好ましい。テレスコープ防止板の孔と巻回体の端面における供給側流路が直接的に連通している割合がこの範囲であることによって、巻回体の端面における供給側流路とテレスコープ防止板の孔との間の偏流を抑制することができ、圧力損失を低く抑制することができる。テレスコープ防止板の孔と巻回体の端面における供給側流路が直接連通しているとは、テレスコープ防止板の孔と巻回体の端面における供給側流路となる空隙部分が空間的に接しているということであり、連通度が100%とは、テレスコープ防止板の孔と空間的に接している巻回体端部が全て供給水の流路となっていることを意味する。   (Xi) It is preferable that 50% or more of the holes of the telescope prevention plate are in direct communication with the supply-side flow path on the end face of the wound body. The ratio of the hole on the telescope prevention plate directly connected to the supply side flow path at the end face of the wound body is within this range, so that the supply side flow path and the telescope prevention plate at the end face of the wound body are The drift between the holes can be suppressed, and the pressure loss can be suppressed low. The hole on the telescope prevention plate and the supply-side flow path at the end face of the wound body are in direct communication with each other. The degree of communication of 100% means that the end of the wound body that is in spatial contact with the hole of the telescope prevention plate is all a supply water flow path. .

テレスコープ防止板の形状の具体例を以下に説明する。特に言及しない場合も、以下の具体例は、上述の条件を満たすことができる。   A specific example of the shape of the telescope prevention plate will be described below. Even if not specifically mentioned, the following specific examples can satisfy the above-mentioned conditions.

[形態1]
図3に示すテレスコープ防止板73は、円形の外周環部7aおよび内周環部7bを備える円盤状の部材である。内周環部7bは、外周環部7aの中心部に配置され、その中には、集水管2が挿入される。
[Form 1]
The telescope prevention plate 73 shown in FIG. 3 is a disk-shaped member having a circular outer peripheral ring portion 7a and an inner peripheral ring portion 7b. The inner peripheral ring portion 7b is disposed at the center of the outer peripheral ring portion 7a, and the water collecting pipe 2 is inserted therein.

テレスコープ防止板73は、外周環部7aと内周環部7bとの間に設けられた複数の環状の周方向スポーク731を備える。外周環部7aの径方向に沿って、直線状の径方向スポーク732が設けられている。径方向スポーク732によって、径方向スポーク732が、外周環部7aおよび内周環部7bまで連続することで、複数の周方向スポーク731は、外周環部7aおよび内周環部7bに固定されている。   The telescope prevention plate 73 includes a plurality of annular circumferential spokes 731 provided between the outer ring portion 7a and the inner ring portion 7b. A linear radial spoke 732 is provided along the radial direction of the outer peripheral ring portion 7a. With the radial spokes 732, the radial spokes 732 continue to the outer ring part 7 a and the inner ring part 7 b, so that the plurality of circumferential spokes 731 are fixed to the outer ring part 7 a and the inner ring part 7 b. Yes.

なお、周方向スポーク731の数、幅は、模式的に描かれたものである。   The number and width of the circumferential spokes 731 are schematically drawn.

上述のとおり、テレスコープ防止板の厚みTは、0.5〜10mmであることが好ましい。本形態の場合、特に周方向スポーク731および径方向スポーク732がこの条件を満たすことが好ましく、さらには外周環部7aおよび内周環部7bもこの条件を満たすことが好ましい。   As described above, the thickness T of the telescope prevention plate is preferably 0.5 to 10 mm. In the case of this embodiment, it is particularly preferable that the circumferential spoke 731 and the radial spoke 732 satisfy this condition, and it is also preferable that the outer ring portion 7a and the inner ring portion 7b satisfy this condition.

周方向スポーク731間の複数の隙間(つまり孔)733は、図3に示すとおり、半円状、言い換えるとアーチ状である。   The plurality of gaps (that is, holes) 733 between the circumferential spokes 731 are semicircular, in other words, arched, as shown in FIG.

周方向スポーク731間の複数の隙間733が、テレスコープ防止板における上述の「孔」に該当する。   A plurality of gaps 733 between the circumferential spokes 731 correspond to the above-mentioned “hole” in the telescope prevention plate.

テレスコープ防止板73は、上記(vii)および(viii)のとおり、両面が平坦である。図4にテレスコープ防止板73の径方向断面図(図3のA−A矢視断面図)を示す。図4に二点鎖線で示すように、テレスコープ防止板73の両面は面一になっている。   The telescope prevention plate 73 is flat on both sides as described in (vii) and (viii) above. FIG. 4 shows a radial cross-sectional view of the telescope prevention plate 73 (a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3). As shown by a two-dot chain line in FIG. 4, both surfaces of the telescope prevention plate 73 are flush with each other.

また、上記(viii)のとおり、テレスコープ防止板73と同様の断面構造を持ち、片面が互いに嵌まり合う構造を有する2つのテレスコープ防止板701および702が、1つのエレメントに装着されてもよい(図示せず)。   Further, as described in (viii) above, even if two telescope prevention plates 701 and 702 having a cross-sectional structure similar to that of the telescope prevention plate 73 and having a structure in which one side is fitted to each other are mounted on one element. Good (not shown).

[形態2]
図5に示すテレスコープ防止板74は、複数の周方向スポーク731に代えて、1つのスパイラル型スポーク741を備える以外は、上述のテレスコープ防止板73と同様の構造を有する。図5に示すように、スパイラル型スポーク741は、外周環部7aから内周環部7bまで連続するスパイラル形状の部分である。
[Form 2]
The telescope prevention plate 74 shown in FIG. 5 has the same structure as the telescope prevention plate 73 described above except that it includes one spiral type spoke 741 instead of the plurality of circumferential spokes 731. As shown in FIG. 5, the spiral type spoke 741 is a spiral-shaped part that continues from the outer ring part 7 a to the inner ring part 7 b.

テレスコープ防止板74は、複数のアーチ型の孔743を備えている。複数のアーチ型の孔743は、全体としては、径方向スポーク732によって分断されているものの、スパイラル形状を呈する。   The telescoping prevention plate 74 includes a plurality of arched holes 743. Although the plurality of arch-shaped holes 743 are divided by the radial spokes 732 as a whole, they have a spiral shape.

また、テレスコープ防止板74は、テレスコープ防止板74のスパイラル形状と巻回体61のスパイラル形状が合うように設置されるか、または巻回体61に回転可能に取り付けられることが好ましい。テレスコープ防止版74が回転することで、テレスコープ防止板74のスパイラル形状と巻回体61のスパイラル形状とを合わせることができる。   Further, the telescope prevention plate 74 is preferably installed so that the spiral shape of the telescope prevention plate 74 and the spiral shape of the wound body 61 are matched, or is attached to the wound body 61 so as to be rotatable. By rotating the telescope prevention plate 74, the spiral shape of the telescope prevention plate 74 and the spiral shape of the wound body 61 can be matched.

テレスコープ防止板74のスパイラル形状と巻回体61のスパイラル形状が合うとは、テレスコープ防止板74の空隙部分と巻回体端面の供給側流路の位置が重なるように設置されることを意味する。テレスコープ防止板74のスパイラル形状を有する空隙部分と巻回体端面の供給側流路の位置が重なるように設置されることにより、圧力損失をより小さくすることができる。   Matching the spiral shape of the telescope prevention plate 74 with the spiral shape of the wound body 61 means that the gap portion of the telescope prevention plate 74 and the position of the supply-side flow path on the end surface of the wound body overlap. means. The pressure loss can be further reduced by setting the gap portion having the spiral shape of the telescope prevention plate 74 and the position of the supply-side flow path on the end surface of the wound body to overlap each other.

テレスコープ防止板74の空隙部分1箇所の集水管径方向の長さ、巻回体端面の供給側流路の集水管径方向の距離に対して75〜133%であることが好ましい。さらに好ましくは、80〜125%であり、より好ましくは95〜105%である。空隙部分1箇所とは、スパイラル状に形成されている空隙部分のうち、集水管径方向に間欠的に複数箇所存在する空隙部分のうちの1箇所という意味であり、集水管径方向に複数箇所存在する空隙の合計値ではない。   It is preferable that it is 75 to 133% with respect to the distance in the water collecting pipe radial direction of one gap portion of the telescope prevention plate 74 and the distance in the water collecting pipe radial direction of the supply side flow path of the wound body end face. More preferably, it is 80 to 125%, and more preferably 95 to 105%. One void portion means one of the void portions intermittently present in the water collecting pipe radial direction among the hollow portions formed in a spiral shape, and in the water collecting pipe radial direction. It is not the total value of voids present at multiple locations.

[形態3]
図6に示すテレスコープ防止板75は、多数の円形の孔753が設けられた円盤状の部材である。孔753の径は、上述したように、0.2〜10mmであることが好ましい。テレスコープ防止板75は、孔753の他に、集水管2が挿入される中心孔を有する。
[Form 3]
The telescope prevention plate 75 shown in FIG. 6 is a disk-shaped member provided with a number of circular holes 753. As described above, the diameter of the hole 753 is preferably 0.2 to 10 mm. The telescope prevention plate 75 has a central hole into which the water collecting pipe 2 is inserted in addition to the hole 753.

[形態4]
図7に示すテレスコープ防止板76は、多数の円形の孔753に代えて、集水管2が挿入される中心孔を囲むように配置された、アーチ型の複数の孔763を備える以外は、図6のテレスコープ防止板と同様の形状を有する。孔763の形状は、略台形状とも表現できる。
[Form 4]
The telescoping prevention plate 76 shown in FIG. 7 is provided with a plurality of arch-shaped holes 763 arranged so as to surround the central hole into which the water collecting pipe 2 is inserted, instead of a large number of circular holes 753. It has the same shape as the telescope prevention plate of FIG. The shape of the hole 763 can also be expressed as a substantially trapezoidal shape.

分離膜エレメント1を長期間運転した際に、分離膜3がテレスコープすることを抑制するためには、巻回体61とテレスコープ防止板75の間に隙間がないことが好ましい。巻回体61とテレスコープ防止板75の間に隙間がないことによって、分離膜がテレスコープする空間がなくなり、長期間運転を行った際においても、テレスコープが生じることなく、安定的に運転を行うことができる。テレスコープの発生が抑制されることで、供給流体の偏流の発生が抑制され、その結果、圧力損失の増加、造水量の低下、膜寿命の低下が抑制される。 以上に述べたいずれのテレスコープ防止板についても、材質としては、ABSやPVCを好ましく用いることが出来る。   In order to prevent the separation membrane 3 from telescoping when the separation membrane element 1 is operated for a long period of time, it is preferable that there is no gap between the wound body 61 and the telescope prevention plate 75. Since there is no gap between the wound body 61 and the telescope prevention plate 75, there is no space for the separation membrane to telescope, and even when the operation is performed for a long time, the telescope is not generated and the operation is stable. It can be performed. By suppressing the occurrence of the telescope, the occurrence of drift of the supply fluid is suppressed, and as a result, an increase in pressure loss, a decrease in the amount of fresh water, and a decrease in membrane life are suppressed. For any of the telescope prevention plates described above, ABS or PVC can be preferably used as the material.

また、テレスコープ防止板は、射出成型による一体成形、3Dプリンターによる熱溶解積層法などによって製造することができる。   Further, the telescope prevention plate can be manufactured by integral molding by injection molding, a hot melt lamination method using a 3D printer, or the like.

分離膜エレメント1は、直列または並列に接続されて圧力容器91に収納されることで、分離膜モジュール9として使用可能である。   The separation membrane element 1 can be used as the separation membrane module 9 by being connected in series or in parallel and housed in the pressure vessel 91.

〔2.分離膜エレメントの製造方法〕
分離膜エレメント1の製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献(特開平11−226366)に記載される方法を用いることができる。詳細には以下のとおりである。
[2. Method for manufacturing separation membrane element]
For manufacturing the separation membrane element 1, a conventional element manufacturing apparatus can be used. Moreover, as an element preparation method, the method described in reference literature (Unexamined-Japanese-Patent No. 11-226366) can be used. Details are as follows.

(2−1)分離膜の製造
分離膜3の製造方法については上述したが、簡単にまとめると以下のとおりである。
(2-1) Manufacture of separation membrane Although the manufacturing method of the separation membrane 3 was mentioned above, it will be summarized as follows.

良溶媒に樹脂を溶解し、得られた樹脂溶液を基材にキャストして純水中に浸漬して多孔性支持層と基材を複合させる。その後、上述したように、多孔性支持層上に分離機能層を形成する。さらに、必要に応じて分離性能、透過性能を高めるべく、塩素、酸、アルカリ、亜硝酸などの化学処理を施し、さらにモノマー等を洗浄し分離膜3の連続シートを作製する。   The resin is dissolved in a good solvent, and the resulting resin solution is cast on a substrate and immersed in pure water to combine the porous support layer and the substrate. Thereafter, as described above, a separation functional layer is formed on the porous support layer. Further, chemical treatment such as chlorine, acid, alkali, nitrous acid, etc. is performed to improve separation performance and permeation performance as necessary, and the monomer is washed to produce a continuous sheet of the separation membrane 3.

(2−2)供給側流路材の配置
供給側流路材4が、ネット等の連続的な形状の部材である場合は、分離膜3と供給側流路材4とを重ね合わせることで、供給側流路(原水流路)を形成することができる。
(2-2) Arrangement of Supply Side Channel Material When the supply side channel material 4 is a continuous member such as a net, the separation membrane 3 and the supply side channel material 4 are overlapped. A supply side channel (raw water channel) can be formed.

また、分離膜3に樹脂を直接塗布することで、不連続な、または連続な形状を有する供給側流路材4を形成することができる。分離膜3に固着された供給側流路材4によって形成される場合も、供給側流路材4の配置が分離膜3の製造方法の一部と見なしてもよい。   In addition, by directly applying a resin to the separation membrane 3, the supply-side channel material 4 having a discontinuous or continuous shape can be formed. Even when the supply side flow path member 4 is fixed to the separation membrane 3, the arrangement of the supply side flow path member 4 may be regarded as a part of the manufacturing method of the separation membrane 3.

また、分離膜3を凹凸加工することで、流路を形成してもよい。凹凸加工法としては、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工などの方法が挙げられる。エンボス加工の条件、エンボス加工形状等は、求められる分離膜エレメント1の性能等に応じて変更可能である。この凹凸加工は、分離膜3の製造方法の一部と見なしてもよい。   Alternatively, the flow path may be formed by roughening the separation membrane 3. Examples of the uneven processing method include methods such as embossing, hydraulic forming, and calendering. The embossing conditions, the embossed shape, and the like can be changed according to the required performance of the separation membrane element 1 and the like. This uneven processing may be regarded as a part of the manufacturing method of the separation membrane 3.

(2−3)透過側流路材の配置
透過側流路材5は、集水管2にテープあるいは溶着により接着し、さらに分離膜3と透過側流路材5とを重ね合わせることで、透過側流路を形成することができる。
(2-3) Arrangement of Permeation-side Channel Material The permeation-side channel material 5 is bonded to the water collecting pipe 2 by tape or welding, and further, the separation membrane 3 and the permeation-side channel material 5 are overlapped to allow permeation. A side flow path can be formed.

封筒状膜の形成における封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザによる融着等により実行できる。封止に用いられる接着剤は、粘度が40ps以上150ps以下の範囲内であることが好ましく、さらに50ps以上120ps以下がより好ましい。分離膜3にしわが発生すると、分離膜エレメント1の性能が低下することがあるが、接着剤粘度が、150ps以下であることで、分離膜3を集水管2に巻回するときに、しわが発生しにくくなる。また、接着剤粘度が40ps以上である場合、分離膜間からの接着剤の流出が抑制され、不要な部分に接着剤が付着する危険性が低下する。   Sealing in the formation of the envelope-like film can be performed by adhesion using an adhesive or hot melt, or fusion by heat or laser. The adhesive used for sealing preferably has a viscosity in the range of 40 ps to 150 ps, and more preferably 50 ps to 120 ps. When the separation membrane 3 is wrinkled, the performance of the separation membrane element 1 may be deteriorated. However, when the separation membrane 3 is wound around the water collecting pipe 2 due to the adhesive viscosity being 150 ps or less, Less likely to occur. Moreover, when the adhesive viscosity is 40 ps or more, the outflow of the adhesive from between the separation membranes is suppressed, and the risk that the adhesive adheres to unnecessary portions is reduced.

接着剤の塗布量は、分離膜3が集水管2に巻回された後に、接着剤が塗布される部分の幅が10mm以上100mm以下であるような量であることが好ましい。これによって、分離膜3が確実に接着されるので、供給流体101の透過側への流入が抑制される。また、有効膜面積も比較的大きく確保することができる。   The amount of adhesive applied is preferably such that the width of the portion to which the adhesive is applied after the separation membrane 3 is wound around the water collecting pipe 2 is 10 mm or more and 100 mm or less. As a result, the separation membrane 3 is securely bonded, and thus the inflow of the supply fluid 101 to the permeation side is suppressed. Also, a relatively large effective membrane area can be secured.

接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を40ps以上150ps以下の範囲とするには、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールとが、イソシアネート:ポリオール=1:1〜1:5の割合で混合されたものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、及び配合割合を規定した混合物の粘度をB型粘度計(JIS K 6833)で測定される。   The adhesive is preferably a urethane-based adhesive, and in order to make the viscosity in the range of 40 ps to 150 ps, the main component isocyanate and the curing agent polyol are mixed in a ratio of isocyanate: polyol = 1: 1 to 1: 5. The ones made are preferred. The viscosity of the adhesive is measured with a B-type viscometer (JIS K 6833) by measuring the viscosity of the main agent, the curing agent alone, and a mixture in which the blending ratio is defined in advance.

(2−4)分離膜の積層および巻回
分離膜3の透過側に塗布された接着剤をもう1枚の分離膜3と重ね合わせることで、分離膜3を積層する。また、集水管2に透過側流路材5が配置され、接着剤で封止された分離膜3を巻回することによって、分離膜巻回体が作製される。
(2-4) Separation of the separation membrane 3 by laminating the adhesive applied to the permeation side of the separation membrane 3 and the winding separation membrane 3 with another separation membrane 3. Moreover, the permeation | transmission side flow path material 5 is arrange | positioned at the water collection pipe 2, and the separation membrane winding body is produced by winding the separation membrane 3 sealed with the adhesive agent.

(2−5)その他の工程
分離膜エレメント1の製造方法は、上述のように形成された分離膜3の巻回体の外側に、フィルムおよびフィラメント等をさらに巻きつけることを含んでいてもよいし、集水管2の長手方向における分離膜3の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等をさらに含む。
(2-5) Other steps The method of manufacturing the separation membrane element 1 may include further winding a film, a filament, and the like around the wound body of the separation membrane 3 formed as described above. In addition, it further includes edge cutting for attaching the end of the separation membrane 3 in the longitudinal direction of the water collecting pipe 2, attachment of an end plate, and the like.

〔3.分離膜モジュール〕
(3−1)概要
分離膜モジュールは、集水管、集水管の周囲に巻回された複数の分離膜、分離膜の間に設けられた供給側流路、および分離膜の間に設けられた透過側流路を有する複数の巻回体を備える。また、分離膜モジュールは、少なくとも一部の巻回体の供給側流路を接続する接続流路を備える。
[3. Separation membrane module)
(3-1) Overview The separation membrane module is provided between the water collection pipe, the plurality of separation membranes wound around the water collection pipe, the supply-side flow path provided between the separation membranes, and the separation membrane. A plurality of wound bodies having a permeate side flow path are provided. In addition, the separation membrane module includes a connection flow channel that connects at least a part of the supply-side flow channel of the wound body.

図8に、分離膜モジュールの具体例として、分離膜モジュール9の断面図を示す。   FIG. 8 shows a cross-sectional view of the separation membrane module 9 as a specific example of the separation membrane module.

分離膜モジュール9は、圧力容器91と、圧力容器91内に収容された複数の分離膜エレメント1とを備える。分離膜エレメント1の構成は上述のとおりである。圧力容器91内では、複数個の分離膜エレメント1が直列に配置される。   The separation membrane module 9 includes a pressure vessel 91 and a plurality of separation membrane elements 1 accommodated in the pressure vessel 91. The configuration of the separation membrane element 1 is as described above. In the pressure vessel 91, a plurality of separation membrane elements 1 are arranged in series.

さらに、分離膜モジュール9は、供給流体シール部材92、接続管93を備える。   Further, the separation membrane module 9 includes a supply fluid seal member 92 and a connection pipe 93.

(3−2)供給流体シール部材
図8に示すように、テレスコープ防止板71,72の側面には溝が形成されており、供給流体シール部材92はその溝に装着されている。供給流体シール部材92は、圧力容器91の内壁とテレスコープ防止板との間をシールするガスケットとして機能する。
(3-2) Supply Fluid Seal Member As shown in FIG. 8, grooves are formed on the side surfaces of the telescope prevention plates 71 and 72, and the supply fluid seal member 92 is mounted in the grooves. The supply fluid seal member 92 functions as a gasket that seals between the inner wall of the pressure vessel 91 and the telescope prevention plate.

供給流体シール部材92は、例えばエチレンプロピレンゴム(EPM、EPDM)製ないしニトリルゴム(NBR)製のOリングが選択される。   As the supply fluid seal member 92, for example, an O-ring made of ethylene propylene rubber (EPM, EPDM) or nitrile rubber (NBR) is selected.

(3−3)接続管
接続管93は、ある分離膜エレメント1の集水管2、およびそれに隣り合う分離膜エレメント1の集水管2の内部に挿入され、これらの集水管2の間を接続する。
(3-3) Connection Pipe The connection pipe 93 is inserted into the water collection pipe 2 of a certain separation membrane element 1 and the water collection pipe 2 of the separation membrane element 1 adjacent thereto, and connects between these water collection pipes 2. .

接続管93を構成する素材は具体的に限定されないが、生産性、コストおよび軽量化、並びに、供給流体に含まれる様々な物質に対する耐薬品性の観点から、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂(ABS)、塩化ビニル樹脂(PVC)、変性ポリフェニレンオキシド樹脂(PPO)、変性ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)、ポリオキシメチレン樹脂(POM)からなる群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。また、この群から選ばれる少なくとも1つをガラス繊維強化樹脂(GFRP)として用いても良い。   The material constituting the connection pipe 93 is not specifically limited, but acrylonitrile butadiene styrene copolymer resin (ABS) from the viewpoint of productivity, cost and weight reduction, and chemical resistance to various substances contained in the supply fluid. It is preferably at least one selected from the group consisting of vinyl chloride resin (PVC), modified polyphenylene oxide resin (PPO), modified polyphenylene ether resin (PPE), and polyoxymethylene resin (POM). Further, at least one selected from this group may be used as the glass fiber reinforced resin (GFRP).

(3−4)接続流路
接続流路は、隣り合う分離膜エレメント1の供給流路同士を接続する流路である。
(3-4) Connection channel The connection channel is a channel that connects the supply channels of adjacent separation membrane elements 1 to each other.

上述の供給側流路41の端面積S1に対して、接続流路の断面積S2の比S2/S1が、75〜135%であることが好ましい。この比は、さらに好ましくは、80%以上125%以下、より好ましくは、95%以上105%以下である。   It is preferable that the ratio S2 / S1 of the cross-sectional area S2 of the connection channel is 75 to 135% with respect to the end area S1 of the supply-side channel 41 described above. This ratio is more preferably 80% or more and 125% or less, and more preferably 95% or more and 105% or less.

比率S2/S1が100%を超える場合、135%以下であることで、濃縮流体103が巻回体61内部から接続流路に流れ出るときの拡流および接続流路から巻回体61内部へ流れ入るときの縮流による圧力損失が小さく抑えられる。また、渦の発生も抑制される。   When the ratio S2 / S1 exceeds 100%, it is 135% or less, so that the concentrated fluid 103 flows out from the inside of the wound body 61 to the connection channel and flows from the connection channel to the inside of the wound body 61. Pressure loss due to contraction flow when entering is kept small. Moreover, the generation of vortices is also suppressed.

さらに、比率S2/S1が100%を下回る場合、75%以上であることで、濃縮流体103が巻回体61内部から接続流路に流れ出たときの縮流による圧力損失および接続流路から巻回体61内部に流れ入るときの拡流による圧力損失が小さく抑えられる。   Furthermore, when the ratio S2 / S1 is less than 100%, it is 75% or more, so that the concentrated fluid 103 flows out of the wound body 61 into the connection flow path, resulting in pressure loss due to contraction and winding from the connection flow path. Pressure loss due to flow expansion when flowing into the rotating body 61 is suppressed to a small level.

接続流路の断面の径、面積、形状等は、集水管の長手方向において、一定であってもよいし、変動してもよい。接続流路の断面積S2とは、集水管の径方向に平行な断面P2における面積である。断面P2とは、接続流路の断面積(1つの分離膜エレメントと、それに隣り合う分離膜エレメントとの間に、複数の接続流路が設けられている場合はその総和)が最大になる断面である。つまり、集水管の長手方向における位置によって、接続流路の断面積が変動するのであれば、その面積が最大になるように、断面P2の位置が決定される。集水管の長手方向における位置によって、接続流路の断面積が変わらず一定であれば、断面P2の位置は任意に決定される。   The diameter, area, shape, etc. of the cross section of the connection channel may be constant or may vary in the longitudinal direction of the water collection pipe. The cross-sectional area S2 of the connection channel is an area in a cross section P2 parallel to the radial direction of the water collecting pipe. The cross section P2 is a cross section in which the cross sectional area of the connection flow path (the sum of a plurality of connection flow paths is provided between one separation membrane element and the adjacent separation membrane element) is the maximum. It is. That is, if the cross-sectional area of the connection flow path varies depending on the position in the longitudinal direction of the water collecting pipe, the position of the cross section P2 is determined so that the area is maximized. If the cross-sectional area of the connection flow path is constant without changing depending on the position in the longitudinal direction of the water collecting pipe, the position of the cross-section P2 is arbitrarily determined.

図8の例では、テレスコープ防止板71および72の第1面が、巻回体61の端部と、隙間なく生じないように密着している。また、テレスコープ防止板71の第2面と、上流側でそれに対向するテレスコープ防止板712の第2面とが、隙間を生じないように密着している。   In the example of FIG. 8, the first surfaces of the telescope prevention plates 71 and 72 are in close contact with the end of the wound body 61 so as not to be generated without a gap. Further, the second surface of the telescope prevention plate 71 and the second surface of the telescope prevention plate 712 facing it on the upstream side are in close contact with each other so as not to create a gap.

つまり、隣り合う分離膜エレメント1間で、巻回体61内の供給側流路41を接続する(言い換えると、供給流体101の流路として機能する)接続流路は、本例では、テレスコープ防止板71および72の孔703のみである。よって、断面P3におけるテレスコープ防止板の孔の面積P3は、断面P2における接続流路の面積S2に一致する。よって、比率S3/S1が上述の範囲内にあることで、比率S2/S1が上述の範囲内にある場合と同様の効果が得られる。   That is, the connection flow path connecting the supply-side flow path 41 in the wound body 61 between the adjacent separation membrane elements 1 (in other words, functioning as the flow path of the supply fluid 101) is a telescope in this example. Only the holes 703 of the prevention plates 71 and 72 are provided. Therefore, the area P3 of the hole of the telescope prevention plate in the cross section P3 coincides with the area S2 of the connection flow path in the cross section P2. Therefore, when the ratio S3 / S1 is within the above range, the same effect as that when the ratio S2 / S1 is within the above range can be obtained.

なお、上述の例では、接続流路は、テレスコープ防止板の孔によって形成されるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、隣合う分離膜エレメントのテレスコープ防止板の間に、接続流路を形成する別の部材を挿入してもよい。別の部材としては、隣合う分離膜エレメントのテレスコープ防止板の孔の間を繋ぐ管、または接続流路となる貫通孔が設けられた板状の部材などが例として挙げられる。また、テレスコープ防止板は、集水管と巻回体とを有する分離部(分離膜エレメント1からテレスコープ防止板を除いた構成)の間の接続流路を構成する部材の一例に過ぎず、テレスコープ防止板以外にも、接続流路を形成できる部材であれば、適用できる。   In the above example, the connection channel is formed by the hole of the telescope prevention plate, but the present invention is not limited to this. For example, another member that forms a connection flow path may be inserted between the telescope prevention plates of adjacent separation membrane elements. Examples of the other member include a pipe connecting between the holes of the telescope prevention plate of the adjacent separation membrane element, or a plate-like member provided with a through hole serving as a connection flow path. In addition, the telescope prevention plate is merely an example of a member constituting a connection flow path between separation parts (a configuration in which the telescope prevention plate is removed from the separation membrane element 1) having a water collecting pipe and a wound body, In addition to the telescope prevention plate, any member that can form a connection flow path is applicable.

〔4.分離膜モジュールによる液体分離〕
図1、図8等を参照して、分離膜モジュールにおける液体分離について説明する。
[4. Liquid separation by separation membrane module)
Liquid separation in the separation membrane module will be described with reference to FIGS.

供給流体101は、分離膜モジュール9の上流側端部の図示しない供給口から分離膜モジュール9内に流入し、最上流の分離膜エレメント1に供給される。分離膜エレメント1に上流側のテレスコープ防止板71が装着されていれば、このとき、テレスコープ防止板71に設けられた孔を通って供給流体101は分離膜エレメント1内に供給される。   The supply fluid 101 flows into the separation membrane module 9 from a supply port (not shown) at the upstream end of the separation membrane module 9 and is supplied to the most upstream separation membrane element 1. If the upstream telescope prevention plate 71 is attached to the separation membrane element 1, the supply fluid 101 is supplied into the separation membrane element 1 through a hole provided in the telescope prevention plate 71 at this time.

供給流体101は供給流路41内を流れ、分離膜3の供給側の面31に供給される。   The supply fluid 101 flows through the supply channel 41 and is supplied to the supply-side surface 31 of the separation membrane 3.

供給流体101の一部が分離膜3を透過することで、供給流体101は透過流体102と濃縮流体103とに分離される。   When a part of the supply fluid 101 permeates the separation membrane 3, the supply fluid 101 is separated into the permeation fluid 102 and the concentrated fluid 103.

透過流体102は、分離膜3の透過側の面32の間、つまり透過側流路51内を流れて、集水管2に到達する。集水管内を流れた透過流体102は集水管2の端部から、下流側の分離膜エレメント1の集水管2に流入する。   The permeating fluid 102 flows between the permeation side surfaces 32 of the separation membrane 3, that is, in the permeation side flow path 51, and reaches the water collecting pipe 2. The permeated fluid 102 that has flowed through the water collection pipe flows from the end of the water collection pipe 2 into the water collection pipe 2 of the separation membrane element 1 on the downstream side.

濃縮流体103は、分離膜3の供給側の面31の間、つまり供給側流路41内を流れて、分離膜エレメント1の端部から流出する。濃縮流体103は、供給流体101として、接続流路95を介して、下流側の分離膜エレメント1へ供給される。こうして分離が繰り返された後、分離膜モジュール9の下流端から、濃縮流体103と透過流体102とが取り出される。   The concentrated fluid 103 flows between the supply-side surfaces 31 of the separation membrane 3, that is, in the supply-side flow channel 41, and flows out from the end of the separation membrane element 1. The concentrated fluid 103 is supplied as the supply fluid 101 to the separation membrane element 1 on the downstream side via the connection channel 95. After the separation is repeated in this way, the concentrated fluid 103 and the permeated fluid 102 are taken out from the downstream end of the separation membrane module 9.

このような液体分離は、原水(供給流体)を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得る水処理にも適用される。   Such liquid separation is also applied to water treatment in which raw water (supply fluid) is separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated through a membrane to obtain water for a purpose.

複合半透膜の耐久性を考慮すると、複合半透膜に被処理水を透過する際の運転圧力は、0.2MPa以上、10MPa以下が好ましい。なお、運転圧力とはいわゆる膜間圧力差(trans membrane pressure)である。供給水温度は、高くなると塩除去性が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、5℃以上、45℃以下が好ましい。また、供給水pHは、高くなると海水などの高塩濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高pH運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。   Considering the durability of the composite semipermeable membrane, the operating pressure when the treated water passes through the composite semipermeable membrane is preferably 0.2 MPa or more and 10 MPa or less. The operating pressure is a so-called transmembrane pressure. As the feed water temperature increases, the salt removability decreases, but as it decreases, the membrane permeation flux also decreases. In addition, when the pH of the feed water becomes high, scales such as magnesium may be generated in the case of feed water with a high salt concentration such as seawater, and there is a concern about deterioration of the membrane due to high pH operation. Is preferred.

複合半透膜によって処理される原水としては、海水、かん水、排水等の500mg/L〜100g/LのTDS(TotalDissolved Solids:総溶解固形分)を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、TDSは総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」で表されるか、1Lを1kgと見なして「質量比」で表される。定義によれば、0.45ミクロンのフィルターで濾過した溶液を39.5〜40.5℃の温度で蒸発させ残留物の質量から算出できるが、より簡便には実用塩分から換算する。   Examples of raw water to be treated by the composite semipermeable membrane include liquid mixtures containing TDS (Total Dissolved Solids) of 500 mg / L to 100 g / L, such as seawater, brine, and drainage. Generally, TDS refers to the total amount of dissolved solids and is expressed as “mass / volume”, or expressed as “mass ratio” by regarding 1 L as 1 kg. According to the definition, the solution filtered with a 0.45 micron filter can be calculated from the mass of the residue by evaporating at a temperature of 39.5 to 40.5 ° C., but more simply converted from practical salt content.

上記の分離膜エレメント1、モジュールは、それらに流体を供給するポンプや、その流体を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。   The separation membrane element 1 and the module described above can be combined with a pump that supplies fluid to them, a device that pretreats the fluid, and the like to form a fluid separation device.

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(巻回体端部の供給側流路面積S1、径D1)
巻回体61の端部における供給側流路面積S1および集水管径方向の径D1を以下のようにして求めた。
(Supply side flow passage area S1 and diameter D1 of the end of the wound body)
The supply side channel area S1 and the diameter D1 in the water collecting pipe radial direction at the end of the wound body 61 were determined as follows.

分離膜巻回体の端部における分離膜間の距離を画像処理にて20箇所計測した。得られた数値から平均値を算出し、D1とした。D1、供給側流路材4の長さ(巻回方向における長さ)と数を乗じることにより、巻回体端部における分離膜間の隙間の面積を算出した。そして、巻回体の端面における、供給側流路材である、ネットの断面積を減じることにより、巻回体端部の供給側流路面積S1を算出する。ネットの断面積は、供給側流路材であるネットの1格子分について、ネット構成糸の1辺を20分割し、分割した各断面における断面積を、マイクロスコープを用いて測定し、20ヶ所の平均値を算出し、格子1辺分の長さで乗じることにより、ネット構成糸の1辺分の体積を算出する。それを20箇所の構成糸1辺につき実施することにより、平均値を算出し、ネット構成糸1辺の体積とする。そして、ネットの断面積を算出した。
(ネットの断面積)=(ネットの巻回方向長さ)×(ネット数)×{(ネットの1格子分の面積)×(D1)−(ネットの1格子中の構成糸1辺の体積)×4}/{(集水管長さ方向のネット1格子分の長さ)×(巻回方向のネット1格子分の長さ)}
(巻回体間の接続流路断面積の最大値S2)
分離膜巻回体の端面間における流路の断面積の総和は、以下の様に求めた。
The distance between the separation membranes at the end of the separation membrane roll was measured at 20 locations by image processing. An average value was calculated from the obtained numerical values and set to D1. The area of the gap between the separation membranes at the end of the wound body was calculated by multiplying D1 and the length (length in the winding direction) and the number of the supply-side channel material 4. And the supply side flow path area S1 of a wound body edge part is calculated by reducing the cross-sectional area of the net | network which is a supply side flow path material in the end surface of a wound body. The cross-sectional area of the net is divided into 20 parts on one side of the net constituting thread for one lattice of the net, which is the supply-side channel material, and the cross-sectional area of each divided cross-section is measured using a microscope. Is calculated and multiplied by the length of one side of the lattice to calculate the volume of one side of the net constituting yarn. By carrying out it for one side of the constituent yarns at 20 locations, an average value is calculated and set as the volume of one side of the net constituent yarns. And the cross-sectional area of the net was calculated.
(Cross-sectional area of the net) = (length in the winding direction of the net) × (number of nets) × {(area of one lattice of the net) × (D1) − (volume of one side of the constituent yarn in one lattice of the net) ) × 4} / {(length of net 1 lattice in the length of the water collecting pipe) × (length of net 1 lattice in the winding direction)}
(Maximum value S2 of the cross-sectional area of the connecting flow path between the wound bodies)
The sum total of the cross-sectional areas of the flow paths between the end faces of the separation membrane roll was determined as follows.

図9に示すように、隣り合う分離膜エレメントの間で、互いに対向する2枚のテレスコープ防止板711と712との間に隙間G1がある場合は、その隙間G1が、接続流路において断面積S2が最大である箇所となる。よって、圧力容器の断面積(内壁で囲まれた部分の面積)から接続管の断面積(接続管の外周で囲まれる面積である。2本の集水管の間が密着していれば、接続管の断面積を集水管の断面積に置き換えることができる。)を減じた値を、接続流路断面積の総和の最大値とした。   As shown in FIG. 9, when there is a gap G1 between two telescope prevention plates 711 and 712 facing each other between adjacent separation membrane elements, the gap G1 is disconnected in the connection flow path. The area S2 is the maximum. Therefore, from the cross-sectional area of the pressure vessel (area of the part surrounded by the inner wall) to the cross-sectional area of the connecting pipe (area surrounded by the outer periphery of the connecting pipe. If the two water collecting pipes are in close contact, the connection The value obtained by subtracting the cross-sectional area of the pipe with the cross-sectional area of the water collecting pipe) was taken as the maximum sum of the cross-sectional areas of the connecting flow channels.

図10に示すように、テレスコープ防止板713および714のスポーク部分717と巻回体の端部との間に隙間G2がある場合、つまり、外周環部715および内周環部716よりもスポーク部分717の厚みが小さくなっている場合は、その隙間が接続流路において断面積S2が最大である箇所となる。よって、分離膜エレメントの断面積(巻回体の断面積とほぼ一致する)のうち、内周環部716よりも外側の領域の面積を、分離膜端面間の接続流路断面積の総和の最大値とした。   As shown in FIG. 10, when there is a gap G2 between the spoke portions 717 of the telescope prevention plates 713 and 714 and the end of the wound body, that is, the spokes are more than the outer ring portion 715 and the inner ring portion 716. When the thickness of the portion 717 is small, the gap is a portion where the cross-sectional area S2 is maximum in the connection channel. Therefore, in the cross-sectional area of the separation membrane element (which substantially coincides with the cross-sectional area of the wound body), the area of the region outside the inner peripheral ring portion 716 is the sum of the cross-sectional areas of the connection flow paths between the separation membrane end faces. Maximum value.

図8に示すように、互いに向かい合うテレスコープ防止板間に隙間がなく、かつテレスコープ防止板と巻回体との間にも隙間がない場合は、テレスコープ防止板の孔703の断面積が最大となっている断面で、接続流路断面積(孔703の断面積の総和)を測定した。   As shown in FIG. 8, when there is no gap between the telescope prevention plates facing each other and there is no gap between the telescope prevention plate and the wound body, the cross-sectional area of the hole 703 of the telescope prevention plate is The cross-sectional area of the connection channel (the total sum of the cross-sectional areas of the holes 703) was measured at the maximum cross section.

(巻回体間の接続流路における孔の集水管径方向最大径D2)
巻回体間の接続流路における孔の集水管径方向最大径D2は、以下の様に求めた。
(Maximum diameter D2 in the water collecting pipe radial direction of the hole in the connection flow path between the winding bodies)
The maximum diameter D2 of the water collecting pipe radial direction of the hole in the connection flow path between the wound bodies was obtained as follows.

図9に示すように、隣り合う分離膜エレメントの間で、互いに対向する2枚のテレスコープ防止板711と712との間に隙間G1がある場合は、その隙間G1において集水管の径方向に最大の長さが集水管径方向最大径である。   As shown in FIG. 9, when there is a gap G1 between two adjacent telescope prevention plates 711 and 712 between adjacent separation membrane elements, the radial direction of the water collecting pipe in the gap G1 The maximum length is the maximum diameter in the water collecting pipe radial direction.

図10に示すように、テレスコープ防止板713および714のスポーク部分717と巻回体の端部との間に隙間G2がある場合、つまり、外周環部715および内周環部716よりもスポーク部分717の厚みが小さくなっている場合は、その隙間G2において集水管の径方向に最大の長さが集水管径方向最大径である。   As shown in FIG. 10, when there is a gap G2 between the spoke portions 717 of the telescope prevention plates 713 and 714 and the end of the wound body, that is, the spokes are more than the outer ring portion 715 and the inner ring portion 716. When the thickness of the portion 717 is small, the maximum length in the radial direction of the water collecting pipe in the gap G2 is the maximum diameter in the water collecting pipe radial direction.

図8に示すように、互いに向かい合うテレスコープ防止板間に隙間がなく、かつテレスコープ防止板と巻回体との間にも隙間がない場合は、テレスコープ防止板の孔703の集水管径方向の長さが最大となっている箇所を測定した
(接続流路の孔と巻回体の端部の供給側流路との連通度)
接続流路の孔の巻回体の端部の供給側流路との連通度は、テレスコープ防止板が取り付けられたエレメント端面を集水管の径方向断面とは垂直な方向から撮影し、撮影された画像を解析し、巻回体の供給側流路が観察される割合を算出した。
As shown in FIG. 8, when there is no gap between the telescope prevention plates facing each other and there is no gap between the telescope prevention plate and the wound body, the water collecting pipe of the hole 703 of the telescope prevention plate The location where the length in the radial direction is the maximum was measured (the degree of communication between the hole of the connection channel and the supply-side channel at the end of the wound body)
The degree of communication with the supply-side channel at the end of the winding body of the hole in the connection channel is taken from the direction perpendicular to the radial cross section of the water collection pipe, by photographing the element end face to which the telescope prevention plate is attached. The obtained image was analyzed, and the rate at which the supply-side flow path of the wound body was observed was calculated.

(造水量)
供給水として、濃度2000mg/LかつpH6.5の食塩水を用い、供給圧力1.55MPa、運転温度25℃、供給流量240m/日の条件下で運転を行った際の24時間の総造水量を、造水量(m/日)として表した。
(Water production)
As a feed water, a saline solution having a concentration of 2000 mg / L and pH 6.5 is used, and a total of 24 hours when operating under conditions of a feed pressure of 1.55 MPa, an operating temperature of 25 ° C., and a feed flow rate of 240 m 3 / day. The amount of water was expressed as the amount of water produced (m 3 / day).

(脱塩率(TDS除去率))
上記運転時の透過水の電気伝導度を測定し、TDS濃度を算出した。この透過水のTDS濃度と、供給水のTDS濃度を、下記式に当てはめることで、TDS除去率を算出した。
TDS除去率(%)=100×{1−(透過水中のTDS濃度/供給水中のTDS濃度)}
(圧力損失)
上記運転24時間経過時の、モジュール供給流体の圧力と濃縮流体の圧力差を測定し、圧力損失とした。また、24時間経過後、1分間運転、1分間停止を繰り返し行う発停試験を10000回行った。発停試験10000回実施後の圧力損失を測定し、長期間運転の性能安定性の指標とした。
(Desalination rate (TDS removal rate))
The electric conductivity of the permeated water during the above operation was measured, and the TDS concentration was calculated. The TDS removal rate was calculated by applying the TDS concentration of the permeated water and the TDS concentration of the feed water to the following equation.
TDS removal rate (%) = 100 × {1− (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water)}
(Pressure loss)
The pressure difference between the pressure of the module supply fluid and the concentrated fluid at the time of 24 hours after the operation was measured and taken as pressure loss. In addition, after 24 hours, a start / stop test was repeated 10,000 times, which was repeated for 1 minute operation and 1 minute stop. The pressure loss after 10,000 start / stop tests was measured and used as an index of performance stability during long-term operation.

(実施例1)
ポリエチレンテレフタレート繊維から抄紙法で得られた不織布を支持膜として準備した。この不織布は、その構成繊維の糸径は約1デシテックス、不織布の厚みは90μm、通気度(JISL 1096による)1cc/cm/sec、繊維配向度は多孔性支持層側表層で40°であり、多孔性支持層とは反対側の表層で20°である。その上にポリスルホンの16.0質量%DMF溶液を180μmの厚みで室温(25℃)にてキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって、厚さ135μmのポリエステル繊維で補強された補強ポリスルホン支持膜からなるロールを作製した。
Example 1
A non-woven fabric obtained by a paper making method from polyethylene terephthalate fiber was prepared as a support film. This nonwoven fabric has a fiber diameter of about 1 dtex, a nonwoven fabric thickness of 90 μm, an air permeability (according to JISL 1096) of 1 cc / cm 2 / sec, and a fiber orientation of 40 ° in the surface layer on the porous support layer side. The surface layer on the side opposite to the porous support layer is 20 °. A 16.0% by mass DMF solution of polysulfone was cast at a room temperature (25 ° C.) with a thickness of 180 μm, and immediately immersed in pure water for 5 minutes to reinforce with a polyester fiber with a thickness of 135 μm. A roll made of the reinforced polysulfone support membrane was prepared.

その後、ロールから支持膜を巻き出し、支持膜のポリスルホン側表面に、m−フェニレンジアミンの2.5質量%水溶液を塗布し、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。その後トリメシン酸クロリド0.10質量%を含む25℃のn−デカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布した。その後、膜から余分な溶液をエアブローで除去し、80℃の熱水で洗浄して、エアブローで液切りして分離膜3を得た。   Thereafter, the support membrane was unwound from the roll, a 2.5 mass% aqueous solution of m-phenylenediamine was applied to the polysulfone side surface of the support membrane, and nitrogen was blown from an air nozzle to remove excess aqueous solution from the support membrane surface. Thereafter, an n-decane solution at 25 ° C. containing 0.10% by mass of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted. Thereafter, excess solution was removed from the membrane by air blow, washed with hot water at 80 ° C., and drained by air blow to obtain separation membrane 3.

次いで、分離膜3をスパイラル型分離膜エレメントでの有効膜面積が37mになるように、長さ:1.7m、幅0.93mに26枚断裁加工した。 Next, 26 sheets of the separation membrane 3 were cut into a length of 1.7 m and a width of 0.93 m so that the effective membrane area of the spiral separation membrane element was 37 m 2 .

そして、供給側の面が対向するように分離膜3を折り畳み、さらにネット(厚み:0.71mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:0.36mm)を供給側流路材4として、折り畳んだ分離膜3の間に挟み込んだ。   Then, the separation membrane 3 is folded so that the surfaces on the supply side face each other, and further the net (thickness: 0.71 mm, pitch: 5 mm × 5 mm, fiber diameter: 0.36 mm) is folded as the supply-side channel material 4. It was sandwiched between the separation membranes 3.

次に、ABS製集水管(幅:1020mm、径:30mm、孔数40個×直線状1列)にトリコット(厚み:0.26mm、溝幅:0.2mm、畦幅:0.3mm、溝深さ:0.105mm)を両面テープで固定し、折り畳んだ分離膜3の透過側の面に配置し、集水管側の一辺を除く三辺に接着剤を塗布し、その上に同様に折り畳んだ別の分離膜3を重ねていき、合計26枚の封筒状膜を積層した。さらに、外周にフィルムを巻き付け、テープで固定した後に、エッジカットを行い、図3に示すテレスコープ防止板(面積比100%、最大径5mm)をエレメント両端部に取りつけ、フィラメントワインディングを行うことで、8インチ径のエレメントを作製した。   Next, a tricot (thickness: 0.26 mm, groove width: 0.2 mm, ridge width: 0.3 mm, groove) on a water collecting pipe made of ABS (width: 1020 mm, diameter: 30 mm, number of holes 40 × 1 linear line) (Depth: 0.105mm) is fixed with double-sided tape, placed on the permeate side of the folded separation membrane 3, adhesive is applied to the three sides except one side of the water collection tube, and folded in the same manner Separate separation membranes 3 were stacked, and a total of 26 enveloped membranes were stacked. Furthermore, after winding the film on the outer periphery and fixing it with tape, edge cutting is performed, and the telescope prevention plate (area ratio 100%, maximum diameter 5 mm) shown in FIG. 3 is attached to both ends of the element, and filament winding is performed. An 8 inch diameter element was produced.

7本のエレメントを圧力容器91に入れて、隣り合うエレメント同士は接続管を挿入することで、分離膜モジュールとした。そして、上述の条件で運転した際の、圧力損失、造水量および脱塩率は、表に示すとおりであった。   Seven elements were put into the pressure vessel 91, and adjacent elements were connected to each other to form a separation membrane module. And the pressure loss at the time of driving | running on the above-mentioned conditions, the amount of fresh water, and the desalination rate were as showing in a table | surface.

以下、表に実施例ならびに比較例のエレメント構成、テレスコープ部材の形態およびエレメント性能をまとめて示す。   The table below summarizes the element configurations, telescope member configurations, and element performances of Examples and Comparative Examples.

(実施例2)
テレスコープ防止板の孔の最大径を1mmに変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Example 2)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the maximum diameter of the hole of the telescope prevention plate was changed to 1 mm, and a separation membrane module was similarly operated.

(実施例3)
テレスコープ防止板の孔の最大径を9mmに変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
Example 3
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the maximum diameter of the hole of the telescope prevention plate was changed to 9 mm, and a separation membrane module was similarly operated.

(実施例4)
テレスコープ防止板のスポークの厚みを厚くし、巻回体の端面における供給側流路の面積S1に対する、集水管の径方向断面における接続流路の面積S2の比S2/S1を75%に変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
Example 4
Increase the spoke thickness of the telescope prevention plate and change the ratio S2 / S1 of the area S2 of the connecting channel in the radial cross section of the water collecting pipe to the area S1 of the supply side channel on the end face of the wound body to 75%. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the separation membrane module was similarly operated.

(実施例5)
テレスコープ防止板のスポークの厚みを薄くし、巻回体の端面における供給側流路の面積S1に対する、集水管の径方向断面における接続流路の面積S2の比S2/S1を133%に変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Example 5)
The spoke thickness of the telescope prevention plate is reduced, and the ratio S2 / S1 of the area S2 of the connecting flow path in the radial cross section of the water collecting pipe to the area S1 of the supply side flow path at the end face of the wound body is changed to 133%. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the separation membrane module was similarly operated.

(実施例6)
テレスコープ防止板を図5に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を0.65mmに変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Example 6)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the telescope prevention plate was changed to the shape shown in FIG. 5 and the maximum diameter of the hole of the telescope prevention plate was changed to 0.65 mm. A separation membrane module was used for operation.

(実施例7)
テレスコープ防止板を図6に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を10mmに変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Example 7)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the telescope prevention plate was changed to the shape shown in FIG. 6 and the maximum diameter of the hole of the telescope prevention plate was changed to 10 mm. Operation was performed with a membrane module.

(実施例8)
テレスコープ防止板を図5に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を0.71mmに変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Example 8)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the telescope prevention plate was changed to the shape shown in FIG. 5 and the maximum diameter of the hole of the telescope prevention plate was changed to 0.71 mm. A separation membrane module was used for operation.

(実施例9)
テレスコープ防止板を図5に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を2.2mmに変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
Example 9
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the telescope prevention plate was changed to the shape shown in FIG. 5 and the maximum diameter of the hole of the telescope prevention plate was changed to 2.2 mm. A separation membrane module was used for operation.

(実施例10)
テレスコープ防止板を図5に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を1mmに変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Example 10)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the telescope prevention plate was changed to the shape shown in FIG. 5 and the maximum diameter of the hole of the telescope prevention plate was changed to 1 mm. Operation was performed with a membrane module.

(比較例1)
テレスコープ防止板を図11に示す形状のものに変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Comparative Example 1)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the telescope prevention plate was changed to the shape shown in FIG.

図11に示すテレスコープ防止板7Aは、アーチ型の複数の孔を有しており、テレスコープ防止板7Aを有するエレメントにおいては、巻回体の端面における供給側流路の面積S1に対する、集水管の径方向断面における接続流路の面積S2の比S2/S1が140%となった。   The telescope prevention plate 7A shown in FIG. 11 has a plurality of arch-shaped holes. In the element having the telescope prevention plate 7A, the telescope prevention plate 7A is a collection with respect to the area S1 of the supply-side flow path on the end face of the wound body. The ratio S2 / S1 of the area S2 of the connection flow path in the radial cross section of the water pipe was 140%.

(比較例2)
テレスコープ防止板の孔の最大径を1mmにし、巻回体の端面における供給側流路の面積S1に対する、集水管の径方向断面における接続流路の面積S2の比S2/S1を60%に変更した以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Comparative Example 2)
The maximum diameter of the hole of the telescope prevention plate is set to 1 mm, and the ratio S2 / S1 of the connection flow passage area S2 in the radial cross section of the water collecting pipe to the supply flow passage area S1 at the end face of the wound body is set to 60%. Except for the change, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1, and the separation membrane module was similarly operated.

(比較例3)
テレスコープ防止板として、接続管の長さを10mm長くすることで、隣り合うテレスコープ防止板の間に隙間を設けた以外は、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
(Comparative Example 3)
As the telescope prevention plate, a separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the connecting tube was lengthened by 10 mm to provide a gap between adjacent telescope prevention plates. The module was operated as a module.

Figure 2017047417
Figure 2017047417

Figure 2017047417
Figure 2017047417

1 分離膜エレメント
2 集水管
21 集水孔
3 分離膜
31 分離膜の供給側の面
32 分離膜の透過側の面
4 供給側流路材
41 供給側流路
5 透過側流路材
51 透過側流路
6 膜ユニット
61 巻回体
71、72、73、74、75、76 テレスコープ防止板
711、712 テレスコープ防止板
713、714 テレスコープ防止板
715 外周環部
716 内周環部
717 スポーク
731 周方向スポーク
732 径方向スポーク
733 隙間
741 スパイラル型スポーク
743 アーチ型の孔
753、763 孔
7a 外周環部
7b 内周環部
9、93 接続管
91 圧力容器
92 供給流体シール部材
95 接続流路
101、103 供給流体
102 透過流体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Separation membrane element 2 Water collecting pipe 21 Water collecting hole 3 Separation membrane 31 Separation membrane supply side surface 32 Separation membrane permeation side surface 4 Supply side flow channel material 41 Supply side flow channel 5 Permeation side flow channel material 51 Permeation side Channel 6 Membrane unit 61 Winding body 71, 72, 73, 74, 75, 76 Telescope prevention plate 711, 712 Telescope prevention plate 713, 714 Telescope prevention plate 715 Outer peripheral ring portion 716 Inner peripheral ring portion 717 Spoke 731 Circumferential spoke 732 Radial spoke 733 Gap 741 Spiral type spoke 743 Arch type hole 753, 763 Hole 7a Outer ring part 7b Inner ring part 9, 93 Connection pipe 91 Pressure vessel 92 Supply fluid seal member 95 Connection channel 101, 103 Supply fluid 102 Permeate fluid

Claims (16)

(A)下記(1)および(2)を有し、直列に並べられた複数の分離膜エレメント、
(1)集水管、
(2)前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体、
(B)隣合う前記巻回体の端面間で、前記供給側流路を接続する接続流路と、
を備える分離膜モジュールであって、
前記巻回体の端面における前記供給側流路の面積S1に対する、前記集水管の径方向断面における前記接続流路の面積S2の比S2/S1が、75〜135%であることを特徴とする
分離膜モジュール。
(A) a plurality of separation membrane elements having the following (1) and (2) and arranged in series;
(1) Water collecting pipe,
(2) A plurality of separation membranes wound around the water collecting pipe, a supply-side flow passage provided between the separation membranes, and a permeation-side flow passage provided between the separation membranes. Having a wound body,
(B) a connecting flow path that connects the supply-side flow path between the end faces of the adjacent wound bodies;
A separation membrane module comprising:
A ratio S2 / S1 of the area S2 of the connection flow path in the radial cross section of the water collecting pipe to the area S1 of the supply-side flow path at the end face of the wound body is 75 to 135%. Separation membrane module.
前記接続流路における孔の前記集水管径方向最大径が前記0.2〜10mmである、
請求項1に記載の分離膜モジュール。
The maximum diameter of the water collecting pipe in the connecting channel is 0.2 to 10 mm.
The separation membrane module according to claim 1.
前記接続流路の断面が、複数のアーチ形状を有する、
請求項1または2に記載の分離膜モジュール。
A cross section of the connection channel has a plurality of arch shapes;
The separation membrane module according to claim 1 or 2.
前記接続流路の断面形状がスパイラル状である、
請求項1または2に記載の分離膜モジュール。
The connection channel has a spiral cross-sectional shape,
The separation membrane module according to claim 1 or 2.
前記巻回体の端面における前記供給側流路の前記集水管径方向の径D1と、前記接続流路の集水管径方向の最大径D2の比D2/D1が、50%以上1000%以下である、
請求項4に記載の分離膜モジュール。
The ratio D2 / D1 between the diameter D1 of the supply-side flow path in the water collecting pipe radial direction and the maximum diameter D2 of the connection flow path in the water collecting pipe radial direction at the end face of the wound body is 50% or more and 1000%. Is
The separation membrane module according to claim 4.
前記集水管径方向の断面において、前記接続流路空隙部の50%以上が、前記巻回体の端面における前記供給側流路と直接連通している、
請求項4または5に記載の分離膜モジュール。
In the cross section in the water collecting pipe radial direction, 50% or more of the connection flow passage gap is in direct communication with the supply flow passage on the end face of the wound body.
The separation membrane module according to claim 4 or 5.
前記巻回体の端部に装着されたテレスコープ防止板を更に備え、
前記テレスコープ防止板に設けられた孔が、前記接続流路として機能する
請求項1〜6のいずれかに記載の分離膜モジュール。
Further comprising a telescope prevention plate attached to the end of the wound body,
The separation membrane module according to claim 1, wherein a hole provided in the telescope prevention plate functions as the connection channel.
(1)集水管、
(2)前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体、
(3)前記巻回体の端部に装着されたテレスコープ防止板
を備え、
前記テレスコープ防止板は、前記供給側流路を露出させるように設けられた孔を有し、
前記巻回体の端部での供給側流路の面積S1に対する、前記テレスコープ防止板の孔の面積S3の比S3/S1が、75〜135%であることを特徴とする、
分離膜エレメント。
(1) Water collecting pipe,
(2) A plurality of separation membranes wound around the water collecting pipe, a supply-side flow passage provided between the separation membranes, and a permeation-side flow passage provided between the separation membranes. Having a wound body,
(3) provided with a telescope prevention plate attached to the end of the wound body,
The telescope prevention plate has a hole provided to expose the supply-side flow path,
The ratio S3 / S1 of the area S3 of the hole of the telescope prevention plate to the area S1 of the supply-side flow path at the end of the wound body is 75 to 135%,
Separation membrane element.
前記孔の前記集水管径方向最大径が0.2〜10mmである、
請求項8に記載の分離膜エレメント。
The maximum diameter of the water collecting pipe in the radial direction of the hole is 0.2 to 10 mm.
The separation membrane element according to claim 8.
前記孔が、複数のアーチ状である、
請求項8または9に記載の分離膜エレメント。
The hole has a plurality of arcuate shapes;
The separation membrane element according to claim 8 or 9.
前記孔が、スパイラル状である、
請求項8または9に記載の分離膜エレメント。
The hole is spiral;
The separation membrane element according to claim 8 or 9.
前記巻回体の端面における前記供給側流路の前記集水管径方向の径D1と、前記テレスコープ防止板の孔D3の比D3/D1が、50%以上1000%以下である、
請求項8〜11に記載の分離膜エレメント。
The ratio D3 / D1 between the diameter D1 of the water collecting pipe radial direction of the supply-side flow path at the end face of the wound body and the hole D3 of the telescope prevention plate is 50% or more and 1000% or less.
The separation membrane element according to claim 8-11.
前記集水管径方向の断面において、前記テレスコープ防止板の孔の50%以上が、前記巻回体の端面における前記供給側流路と直接連通している、
請求項8〜12に記載の分離膜エレメント。
In the cross section in the water collecting pipe radial direction, 50% or more of the holes of the telescope prevention plate are in direct communication with the supply-side flow path in the end face of the wound body.
The separation membrane element according to claim 8-12.
前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体の端部に装着されるテレスコープ防止板であって、
前記テレスコープ防止板が孔を有し、前記孔の前記集水管径方向最大径が0.2〜10mmである、
テレスコープ防止板。
A winding having a plurality of separation membranes wound around the water collecting pipe, a supply-side flow path provided between the separation membranes, and a permeation-side flow path provided between the separation membranes. A telescope prevention plate attached to the end of the body,
The telescope prevention plate has a hole, and the maximum diameter of the water collecting pipe in the diameter direction is 0.2 to 10 mm.
Telescope prevention plate.
前記孔が、複数のアーチ状である、
請求項14に記載のテレスコープ防止板。
The hole has a plurality of arcuate shapes;
The telescoping prevention plate according to claim 14.
前記孔が、スパイラル状である、
請求項14に記載のテレスコープ防止板。
The hole is spiral;
The telescoping prevention plate according to claim 14.
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