JP2018023971A - Flow passage material and separation membrane element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体、気体等の流体の通過流路を形成する流路材および流路材を用いた分離膜エレメントに関する。 The present invention relates to a flow path material that forms a flow path for fluid such as liquid and gas, and a separation membrane element using the flow path material.
液体、気体等の流体に含まれる成分を高効率で分離する技術は、工業的に注目を浴びている。特に海水およびかん水などに含まれるイオン性物質を除くための技術においては、近年、省エネルギーおよび省資源のためのプロセスとして、分離膜エレメントによる分離法の利用が拡大している。分離膜エレメントによる分離法に使用される分離膜本体は、その孔径や分離機能の点から、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜に分類される。これらの膜は、例えば海水、かん水および有害物を含んだ水などからの飲料水の製造、工業用超純水の製造、並びに排水処理および有価物の回収などに用いられており、目的とする分離成分および分離性能によって使い分けられている。 A technique for separating components contained in a fluid such as liquid and gas with high efficiency has attracted industrial attention. In particular, in technology for removing ionic substances contained in seawater, brine, and the like, in recent years, the use of separation methods using separation membrane elements has been expanded as a process for saving energy and resources. Separation membrane bodies used for separation methods using separation membrane elements are classified into microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, and forward osmosis membranes in terms of their pore sizes and separation functions. These membranes are used, for example, in the production of drinking water from seawater, brackish water and water containing harmful substances, industrial ultrapure water, wastewater treatment and recovery of valuable materials. It is properly used depending on the separation component and separation performance.
分離膜エレメントとしては様々な形態があるが、分離膜本体の一方の面に供給水を供給し、他方の面から透過水を得る点では共通している。分離膜エレメントは、束ねられた多数の分離膜本体を備えることで、１個の分離膜エレメントあたりの膜面積が大きくなるように、つまり１個の分離膜エレメントあたりに得られる透過水の量が大きくなるように形成されている。分離膜エレメントとしては、用途や目的にあわせて、スパイラル型、中空糸型、プレート・アンド・フレーム型、回転平膜型、平膜集積型などの各種の形状が提案されている。 Although there are various forms as the separation membrane element, they are common in that the supply water is supplied to one surface of the separation membrane body and the permeated water is obtained from the other surface. The separation membrane element includes a large number of bundled separation membrane bodies so that the membrane area per separation membrane element is increased, that is, the amount of permeated water obtained per separation membrane element is large. It is formed to be large. As the separation membrane element, various shapes such as a spiral type, a hollow fiber type, a plate-and-frame type, a rotating flat membrane type, and a flat membrane integrated type have been proposed according to applications and purposes.
例えば、逆浸透ろ過には、スパイラル型分離膜エレメントが広く用いられる。スパイラル型分離膜エレメントは、中心管と、中心管の周囲に巻き付けられた積層体とを備える。積層体は、供給水（つまり被処理水）を分離膜本体の表面へ供給する供給側流路材、供給水に含まれる成分を分離する分離膜本体、および分離膜本体を透過し供給水から分離された透過水を中心管へと導くための透過側流路材が積層されることで形成される。スパイラル型分離膜エレメントは、供給水に圧力を付与することができるので、透過水を多く取り出すことができる点で好ましく用いられている。 For example, spiral separation membrane elements are widely used for reverse osmosis filtration. The spiral separation membrane element includes a center tube and a laminate wound around the center tube. The laminate includes a supply-side channel material that supplies supply water (that is, treated water) to the surface of the separation membrane body, a separation membrane body that separates components contained in the supply water, and a permeation through the separation membrane body. It is formed by laminating permeate-side flow path materials for guiding the separated permeated water to the central tube. The spiral separation membrane element is preferably used in that a large amount of permeated water can be taken out because pressure can be applied to the supplied water.
スパイラル型分離膜エレメントでは、一般的に、供給側水の流路を形成させるために、供給側流路材として、主に高分子製のネットが使用される。また、分離膜本体として、積層型の分離膜本体が用いられる。積層型の分離膜本体は、供給側から透過側に積層された、ポリアミドなどの架橋高分子からなる分離機能層（多孔性支持層）、ポリスルホンなどの高分子からなる多孔性樹脂層、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子からなる不織布の基材を備えている。また、透過側流路材としては、分離膜本体の落ち込みを防き、かつ透過側の流路を形成させる目的で、供給側流路材よりも間隔の細かいトリコットと呼ばれる編み物部材が使用される。 In the spiral type separation membrane element, in general, a polymer net is mainly used as a supply-side channel material in order to form a supply-side water channel. In addition, a laminated type separation membrane body is used as the separation membrane body. The laminate type separation membrane body is composed of a separation functional layer (porous support layer) made of a crosslinked polymer such as polyamide, a porous resin layer made of a polymer such as polysulfone, polyethylene terephthalate, which is laminated from the supply side to the permeation side. A non-woven substrate made of a polymer such as Further, as the permeation side channel material, a knitted member called a tricot having a smaller interval than the supply side channel material is used for the purpose of preventing the separation membrane main body from dropping and forming the permeation side channel. .
近年、造水コストの低減への要求の高まりから、分離膜エレメントの高性能化が求められている。例えば、分離膜エレメントの分離性能の向上、および単位時間あたりの透過水量の増大のために、各流路部材等の分離膜エレメント部材の性能向上が提案されている。 In recent years, due to the increasing demand for reducing the fresh water generation cost, there has been a demand for higher performance of the separation membrane element. For example, in order to improve the separation performance of the separation membrane element and increase the amount of permeated water per unit time, it has been proposed to improve the performance of the separation membrane element member such as each flow path member.
具体的には、特許文献１では、凹凸賦形された透過側流路材が提案されている。特許文献２では、連通孔の距離を制御した中心管が提案されている。また、特許文献３では、横糸を細くし、縦糸を蛇行する構造にし、融着法によって成形された供給側流路材が提案されている。
Specifically,
上述した種々の提案にもかかわらず、流路材は、流体通過速度の点では十分とは言えず、改善の余地があった。そこで、本発明は、高い流体通過速度を実現する流路材を提供することを目的とする。 Despite the various proposals described above, the channel material is not sufficient in terms of fluid passage speed and has room for improvement. Then, an object of this invention is to provide the flow-path material which implement | achieves a high fluid passage speed.
上記目的を達成するため、本発明は、次の（１）〜（８）の構成からなる。 In order to achieve the above object, the present invention comprises the following configurations (1) to (8).
（１）静的水接触角が１２５度以上の表面を持つ流路材。 (1) A channel material having a surface with a static water contact angle of 125 degrees or more.
（２）静的水接触角が１２５度以上の表面が全表面積の８０％以上を占める、
上記（１）に記載の流路材。
(2) A surface having a static water contact angle of 125 degrees or more occupies 80% or more of the total surface area.
The flow path material according to (1) above.
（３）表面の構成元素としてフッ素が存在していることを特徴とした、
上記（１）または（２）に記載の流路材。
(3) Fluorine is present as a constituent element on the surface,
The flow path material according to (1) or (2) above.
（４）分離膜エレメントに用いられる上記（１）〜（３）のいずれかに記載の流路材。 (4) The flow path material according to any one of (1) to (3), which is used for a separation membrane element.
（５）上記分離膜エレメントがスパイラル型である上記（４）に記載の流路材。 (5) The flow path material according to (4), wherein the separation membrane element is a spiral type.
（６）集水管と、供給側の面と透過側の面とを備える分離膜本体と、供給側流路材と、透過側流路材とを備える分離膜エレメントであって、
上記（１）〜（３）のいずれかに記載の流路材を上記供給側流路材および上記透過側流路材の少なくともいずれかに用いた分離膜エレメント。
(6) A separation membrane element comprising a water collecting pipe, a separation membrane body comprising a supply-side surface and a permeation-side surface, a supply-side flow passage material, and a permeation-side flow passage material,
A separation membrane element using the channel material according to any one of (1) to (3) above in at least one of the supply side channel material and the permeation side channel material.
（７）上記分離膜本体の上記透過側の面に対向するように設けられ、シートおよび上記シート上に固着された複数の突起物を有する透過側流路材を備える、
上記（６）に記載の分離膜エレメント。
(7) A permeation-side flow path member provided to face the permeation-side surface of the separation membrane main body and having a sheet and a plurality of protrusions fixed on the sheet,
The separation membrane element according to (6) above.
（８）上記突起物は、集水管の長手方向に対して垂直方向に連続していることを特徴とする、
上記（６）または（７）に記載の分離膜エレメント。
(8) The protrusion is continuous in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe,
The separation membrane element according to (6) or (7) above.
（９）上記透過側流路材は、厚み方向への貫通孔による開孔領域と、それ以外の非開孔領域を含み、上記非開孔領域は微細突起を複数含む、
上記（６）に記載の分離膜エレメント。
(9) The permeation-side flow path material includes an open area by a through hole in the thickness direction and other non-open areas, and the non-open area includes a plurality of fine protrusions.
The separation membrane element according to (6) above.
（１０）上記微細突起は厚み５μｍ以下であり、かつ数密度が２０個／ｍｍ２以上１０００個／ｍｍ２以下である、
上記（９）に記載の分離膜エレメント。
(10) The fine protrusions have a thickness of 5 μm or less and a number density of 20 pieces / mm 2 or more and 1000 pieces / mm 2 or less.
The separation membrane element according to (9) above.
本発明によって、流体の流動抵抗を抑えた流路を形成することができ、高い流体通過速度を実現する流路材を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to form a flow path that suppresses the flow resistance of the fluid, and it is possible to obtain a flow path material that realizes a high fluid passage speed.
この流路材を分離膜エレメントに適用することで、かん水や海水の淡水化にあたり、透過水量の多い運転の継続が期待される。 By applying this flow path material to the separation membrane element, it is expected that the operation with a large amount of permeated water will be continued in the desalination of brine and seawater.
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．流路材〕
流路材とは、液体や気体などの流体の流路を形成する部材のことである。例として、上・下水道などに用いられる送水管や、油、薬品、食品の輸送や工場設備などに用いられる産業用ホースなどが挙げられるが、好ましくは分離膜エレメントに用いられる。流路材サンプル１５０ｍｍ×１５０ｍｍに対し、水接触角測定を任意の独立した２０箇所に関して実施した際、静的水接触角が１２５度以上である箇所が１６箇所以上であることが本書の目的のために好ましく、１８箇所以上がさらに好ましい。水接触角測定装置として協和界面科学株式会社製の全自動接触角計ＤＭ−９０１が例として挙げられ、任意の多点測定を全自動で実施することが可能である。本書の後述部分では流路材の用途として水処理に使用する分離膜エレメントを例に挙げているが、これに限らない。
〔２．分離膜エレメント〕
（２−１）概要
分離膜エレメントの形態としては、スパイラル型、中空糸型、プレート・アンド・フレーム型、回転平膜型、平膜集積型などが挙げられるが、特にスパイラル型エレメントは、分離膜エレメントに対する流路材の体積分率が他の形態のエレメントに比べて大きいため、本発明の形態として好ましい。以下では分離膜エレメントの形態としてスパイラル型を例に挙げているが、これに限らない。図１に示すように、分離膜エレメント１は、集水管６と、集水管６の周囲に巻回された分離膜本体（以降、単に「分離膜」と記載）３とを備える。また、分離膜エレメントは、供給側流路材２および端板等の部材をさらに備える。
[1. (Channel material)
The channel material is a member that forms a channel for a fluid such as liquid or gas. Examples include water pipes used for water and sewage and the like, industrial hoses used for transportation of oil, chemicals, foods, factory facilities, and the like, and preferably used for separation membrane elements. The purpose of this document is that when the water contact angle measurement is carried out on any independent 20 points on the flow channel material sample 150 mm × 150 mm, the static water contact angle is 16 points or more at 125 degrees or more. Therefore, 18 or more locations are more preferable. As an example of the water contact angle measuring device, a fully automatic contact angle meter DM-901 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. is given as an example, and arbitrary multipoint measurement can be performed automatically. In the later part of this document, the separation membrane element used for water treatment is cited as an example of the use of the flow path material, but the present invention is not limited to this.
[2. Separation membrane element)
(2-1) Overview The form of the separation membrane element includes spiral type, hollow fiber type, plate and frame type, rotating flat membrane type, flat membrane integrated type, etc. Since the volume fraction of the flow path material with respect to the membrane element is larger than that of the elements of other forms, it is preferable as a form of the present invention. In the following, a spiral type is given as an example of the form of the separation membrane element, but it is not limited to this. As shown in FIG. 1, the
分離膜３は、透過側の面を内側に向けた矩形状の封筒状膜５を形成する。封筒状膜５は、透過水が集水管６に流れるように、その一辺のみにおいて開口し、他の三辺においては封止される。透過水はこの封筒状膜によって供給水から隔離される。
The
供給側流路材２は、封筒状膜５の間、つまり分離膜３の供給側の面の間に配置される。供給側流路材２および複数の封筒状膜５は、重なった状態で、集水管６の周囲に巻き付けられる。
The supply-
透過側流路材４は、分離膜３の透過側面に対向するように配置され、かつ分離膜３と共に集水管６の周囲に巻き付けられる。透過側流路材４としては、具体的には、トリコット、または樹脂などで形成された複数の突起を有するシートなどを用いることができる。
The permeate-
上記シートとしては、不織布、織物、フィルム等が挙げられる。 Examples of the sheet include a nonwoven fabric, a woven fabric, and a film.
上記供給側流路材および上記透過側流路材のうち少なくとも１つ以上に本発明の流路材が適用されればよい。 The channel material of the present invention may be applied to at least one of the supply side channel material and the permeation side channel material.
分離膜エレメント１の長手方向における一端から供給された供給水７は、供給側流路材２によって形成された流路を通って、分離膜３に供給される。
分離膜３を透過した水（図中に「透過水８」として示す。）は、透過側流路材４によって形成された流路を通って集水管６に流れこむ。こうして、透過水８は、集水管６の一端から回収される。
Water that has permeated through the separation membrane 3 (shown as “permeated water 8” in the drawing) flows into the
一方、分離膜３を透過しなかった水（図中に「濃縮水９」として示す）は、分離膜エレメント１の他端から回収される。
On the other hand, water that has not permeated the separation membrane 3 (shown as “concentrated water 9” in the figure) is recovered from the other end of the
図１に示す分離膜エレメント１は、集水管と、集水管の周囲に巻回された分離膜とを備えるスパイラル型分離膜エレメントの構成の一例であり、本発明はこの形態に限定されるものではない。
A
（２−２）供給側流路材
（２−２−１）概要
供給側流路材として従来広く用いられているネットは、図２に示すように繊維状物２１と２２をそれぞれほぼ平行に配列して形成される。供給側流路材は隣り合う２枚の分離膜の供給側の面の間に配置され、封筒状膜の外側、つまり向かい合う分離膜の供給側の面の間には、供給側流路が形成される。
(2-2) Supply-side channel material (2-2-1) Outline As shown in FIG. 2, the net that has been widely used as the supply-side channel material has the
（２−２−２）供給側流路材の構成成分
表面に露出していない部分としては特に限定されないが、樹脂が好ましく用いられる。溶融成形の容易さから、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンやオレフィン共重合体や、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルなどのポリマーが選択でき、これらを単独もしくは２種類以上からなる混合物として用いることができる。
(2-2-2) Constituent Component of Supply Side Channel Material The part not exposed on the surface is not particularly limited, but a resin is preferably used. For ease of melt molding, polyolefins such as ethylene vinyl acetate copolymer resin, polyethylene and polypropylene, and olefin copolymers, and polymers such as urethane resin, epoxy resin, and polyester can be selected. Can be used as a mixture.
表面に露出している部分は、水接触角測定を任意の独立した２０箇所に関して実施した際、静的水接触角が１２５度以上である箇所が１６箇所以上であることが本書の目的のために好ましく、１８箇所以上がさらに好ましい。なお、ポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系ポリマーは静的水接触角が１００度以上（１２０度以下）を示すが、その高耐熱特性のために溶融成形が極めて困難であるため、流路材への適用が現実的ではない。それに対し、本書のように流路材表面のみが改質されることで、静的水接触角が１２５度以上である流路材を実現することが可能となる。 For the purpose of this document, the portion exposed on the surface has 16 or more locations where the static water contact angle is 125 degrees or more when the water contact angle measurement is performed for any 20 independent locations. 18 or more are more preferable. In addition, although fluorine-based polymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride have a static water contact angle of 100 degrees or more (120 degrees or less), because of their high heat resistance characteristics, melt molding is extremely difficult, Application to channel material is not realistic. On the other hand, by modifying only the surface of the flow path material as in this document, it is possible to realize a flow path material having a static water contact angle of 125 degrees or more.
（２−２−３）供給側流路材の形態
分離膜エレメント１は、向かい合う分離膜の供給側の面の間に、分離膜３に対する投影面積比が０を超えて１未満となる流路材を備える（図示せず）。供給側流路材の投影面積比は０．０３以上０．５０以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．１０以上０．４０以下、特に好ましくは、０．１５以上０．３５以下である。投影面積比が０．０３以上０．５０以下であることで、流動抵抗が比較的小さく抑えられる。なお、投影面積比とは、分離膜と供給側流路材を５ｃｍ×５ｃｍで切り出し、供給側流路材を分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値である。
(2-2-3) Form of Supply Side Channel Material The
供給側流路の流動抵抗は、供給側流路材が設ける流路の長さに比例するため、上記長さが長いほうが本発明による造水量向上効果を受けやすい。具体的には、上記長さは２５０ｍｍ以上が好ましく、５００ｍｍ以上がさらに好ましい。 Since the flow resistance of the supply-side flow path is proportional to the length of the flow path provided by the supply-side flow path material, the longer the length, the more easily the effect of improving the amount of water produced by the present invention. Specifically, the length is preferably 250 mm or more, and more preferably 500 mm or more.
供給側流路材の高さは、後述するように各性能のバランスや運転コストを考慮すると０．５ｍｍを超えて２．０ｍｍ以下が好ましく、０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下がさらに好ましい。 As will be described later, the height of the supply-side channel material is preferably more than 0.5 mm and not more than 2.0 mm, more preferably not less than 0.6 mm and not more than 1.0 mm, in consideration of the balance of each performance and the operation cost.
供給側流路材の形状は特に限定されず、連続形状を有していてもよいし、不連続な形状を有していてもよい。連続形状を有する流路材としては、フィルムおよびネットといった部材が挙げられる。ここで、連続形状とは、実質的に流路材の全範囲において連続であることを意味する。連続形状には、造水量が低下するなどの不具合が生じない程度に、流路材の一部が不連続となる箇所が含まれていても良い。「不連続」とは、複合分離膜の面に対する投影像が不連続である形状を指す。つまり、不連続部材は、複数の部分に分かれており、つまり複数の部材の集合物であり、それぞれの部材は、互いに分離可能である。また、不連続とは、部材の間を流体が流れることができる程度に、隣り合う部材の距離が離れていることである、とも言い換えられる。 The shape of the supply-side channel material is not particularly limited, and may have a continuous shape or a discontinuous shape. Examples of the channel material having a continuous shape include members such as a film and a net. Here, the continuous shape means that it is continuous over the entire range of the flow path material. The continuous shape may include a portion where a part of the flow path material is discontinuous to such an extent that a problem such as a decrease in the amount of water produced does not occur. “Discontinuous” refers to a shape in which the projected image on the surface of the composite separation membrane is discontinuous. That is, the discontinuous member is divided into a plurality of parts, that is, an aggregate of a plurality of members, and each member is separable from each other. In addition, the term “discontinuity” can also be said to mean that the distance between adjacent members is such that fluid can flow between the members.
（２−２−４）供給側流路材の効果
供給側流路材の表面に露出している部分は、静的水接触角が１２５度以上であることが好ましい。このような極めて高い撥水性を示す供給側流路表面特性により、供給水の流路に対する動摩擦係数が減り、供給側流動抵抗を抑制することができる。供給側流路の流動抵抗減は供給水の流速向上、つまりエレメント造水量の向上に繋がる。
(2-2-4) Effect of Supply Side Channel Material The portion exposed on the surface of the supply side channel material preferably has a static water contact angle of 125 degrees or more. Due to such supply side flow path surface characteristics exhibiting extremely high water repellency, the dynamic friction coefficient with respect to the flow path of the supply water can be reduced, and supply side flow resistance can be suppressed. A decrease in flow resistance in the supply-side flow path leads to an improvement in the flow rate of the supply water, that is, an improvement in the amount of the element water.
また、供給側流路表面の低摩擦特性により、供給側流路材が接触している分離膜面に対する擦過損傷を極力減らすことが可能となる。さらに、供給水中に含まれる無機物や有機物等のファウラントが流路材に付着することを抑制することができる。エレメントを製造するために流路材と分離膜を積層して巻囲を行なう際、分離膜にシワが入りにくくなり、巻囲速度を向上させることも可能である。
（２−３）透過側流路材
（２−３−１）概要
透過側流路材として従来広く用いられているトリコットは編み物であり、立体的に交差した糸で構成されている。その他、図６や図７に示すように、シートと、上記シートに固着した複数の突起物とを有する流路材や凹凸成形したフィルムや不織布も透過側流路材として用いることが可能であり、この場合、流路材の高さと同じ厚みを有するトリコットが適用された場合よりも、流路は広くなるため、流動抵抗はより小さくなる。更に、流路表面の静的水接触角が１２５度以上であると、水が通過する際の動摩擦係数が小さくなり、流動抵抗は更に小さくなる。上記シートとしては、不織布、織物、フィルム等が挙げられる。透過側流路材は隣り合う２枚の分離膜の透過側の面の間に配置され、封筒状膜の内側、つまり向かい合う分離膜の透過側の面の間には、透過側流路が形成される。
In addition, the low friction characteristic on the surface of the supply side flow path makes it possible to reduce the scratch damage to the separation membrane surface with which the supply side flow path material is in contact as much as possible. Furthermore, it can suppress that foulants, such as an inorganic substance and organic substance contained in supply water, adhere to a flow-path material. When the flow channel material and the separation membrane are laminated to manufacture the element and the surrounding is performed, the separation membrane is less likely to wrinkle, and the surrounding speed can be improved.
(2-3) Permeation-side channel material (2-3-1) Outline The tricot that has been widely used as the permeation-side channel material is a knitted fabric, and is composed of three-dimensionally intersecting yarns. In addition, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, a flow path material having a sheet and a plurality of protrusions fixed to the sheet, a concavo-convex molded film, or a nonwoven fabric can be used as the permeation side flow path material. In this case, the flow resistance becomes smaller because the flow path becomes wider than when a tricot having the same thickness as the flow path material is applied. Furthermore, when the static water contact angle on the surface of the flow path is 125 degrees or more, the dynamic friction coefficient when water passes is reduced, and the flow resistance is further reduced. Examples of the sheet include a nonwoven fabric, a woven fabric, and a film. The permeate-side channel material is disposed between the permeate-side surfaces of two adjacent separation membranes, and a permeate-side channel is formed inside the envelope membrane, that is, between the permeate-side surfaces of the opposite separation membranes. Is done.
（２−３−２）透過側流路材の構成成分
（２−２−２）で述べた供給側流路材の構成成分と同様である。
(2-3-2) Constituent Component of Permeation-side Channel Material The same as the constituent component of the supply-side channel material described in (2-2-2).
（２−３−３）透過側流路材の形態
本発明のスパイラル型分離膜エレメントには、分離膜の透過側面に透過側流路材が配置される。透過側流路材は、透過側流路の流動抵抗を低減し、かつ加圧ろ過下においても流路を安定に形成させる点では、透過側流路材の横断面積比が０．４以上０．９以下である。本範囲の横断面積比を有する透過側流路材であればその種類は限定されず、従来のトリコットを流路が広がるように厚くした緯編物や繊維の目付量を低減した緯編物、不織布のような多孔性シートに突起物を配置したり、フィルムや不織布を凹凸加工した凹凸シートを用いることができる。
(2-3-3) Form of Permeation Side Channel Material In the spiral separation membrane element of the present invention, a permeation side channel material is disposed on the permeation side surface of the separation membrane. The permeate-side channel material has a cross-sectional area ratio of 0.4 or more and 0 in terms of reducing the flow resistance of the permeate-side channel and forming the channel stably even under pressure filtration. .9 or less. There is no limitation on the type of permeate side channel material having a cross-sectional area ratio in this range, and a weft knitted fabric in which a conventional tricot is made thick so that the channel spreads, a weft knitted fabric in which the amount of fiber is reduced, and a nonwoven fabric A concavo-convex sheet in which protrusions are arranged on such a porous sheet or a concavo-convex process of a film or a nonwoven fabric can be used.
ここで、透過側流路材の横断面積比について説明する。透過側流路材をスパイラル型分離膜エレメントに装填した際、集水管の長手方向と平行な方向に沿って透過側流路材の凸部を通るように切断し、その断面について、凸部の中心と隣接する凸部の中心の距離（ピッチとも言う）と透過側流路材の高さの積に対する、凸部の中心と隣接する凸部の中心との間に占める透過側流路材の横断面積との比が横断面積比である。 Here, the cross-sectional area ratio of the permeate side channel material will be described. When the permeate-side flow path material is loaded into the spiral separation membrane element, cut along the direction parallel to the longitudinal direction of the water collection pipe so as to pass through the convex portion of the permeate-side flow path material. The permeation-side channel material occupying between the center of the convex portion and the center of the adjacent convex portion with respect to the product of the distance between the center of the convex portion adjacent to the center (also referred to as pitch) and the height of the permeation-side channel material The ratio with the cross-sectional area is the cross-sectional area ratio.
透過側流路材の厚みは、０．１ｍｍ以上１ｍｍであることが好ましい。厚みの測定は、電磁式、超音波式、磁力式、光透過式等さまざまな方式のフィルム膜厚測定器が市販されているが、非接触のものであればいずれの方式でもよい。ランダムに１０箇所で測定を行いその平均値で評価する。０．１ｍｍ以上であることで透過側流路材としての強度を備え、応力が負荷されても透過側流路材の潰れや破れを引き起こすこと無く取り扱うことができる。また、厚みが１ｍｍ以下で集水管への巻囲性を損なうことなく、エレメント内に挿入できる分離膜や流路材数を増加させることができる。 The thickness of the permeate side channel material is preferably 0.1 mm or more and 1 mm. Various methods such as an electromagnetic method, an ultrasonic method, a magnetic method, and a light transmission method are commercially available for measuring the thickness, but any method may be used as long as it is a non-contact type. Measurements are made at 10 locations at random and the average value is evaluated. By being 0.1 mm or more, it has strength as a permeate-side channel material and can be handled without causing the permeation-side channel material to be crushed or torn even when stress is applied. In addition, the number of separation membranes and flow passage materials that can be inserted into the element can be increased without impairing the surrounding property of the water collecting pipe when the thickness is 1 mm or less.
シートと、上記シートに固着した複数の突起物とを有する流路材の突起物の形状としては、例えば、半球状、錐状（円錐状、角錐状を含む）、柱状（円柱状、角柱状等を含む）、または壁状等が挙げられる。すなわち、突起物の平面形状（シート本体の面方向に平行な方向の形状）としては、具体的には、円形状（楕円および真円を含む）、線状が挙げられる。また、シートの厚み方向における突起物の断面形状としては、半球状、矩形状等が挙げられる。１枚のシート上に設けられた、線状または壁状の複数の流路材は、互いに交差しないように配置されていればよく、例えば、互いに平行に配置されてもよい。 Examples of the shape of the projection of the flow path member having a sheet and a plurality of projections fixed to the sheet include a hemispherical shape, a cone shape (including a cone shape and a pyramid shape), and a column shape (a columnar shape, a prismatic shape). Etc.) or a wall shape. That is, specific examples of the planar shape of the protrusion (the shape in the direction parallel to the surface direction of the sheet main body) include a circular shape (including an ellipse and a perfect circle) and a linear shape. Moreover, hemispherical, rectangular shape etc. are mentioned as a cross-sectional shape of the protrusion in the thickness direction of a sheet | seat. The plurality of linear or wall-like flow path members provided on one sheet may be arranged so as not to cross each other, for example, may be arranged parallel to each other.
また、フィルムを、エンボス加工やインプリント加工により凹凸成形したシートを透過側流路材としてもよい。この場合、凹凸成形したシートの表面に、ロータス効果を発現するように５μｍ以下の厚みを持つ微細突起を数密度が２０個／ｍｍ２以上１０００個／ｍｍ２以下になるように配置することで、凹凸シート状物に撥水性を付与できる。 Moreover, it is good also considering the sheet | seat which carried out the uneven | corrugated shaping | molding of the film by the embossing or the imprint process as a permeation | transmission side channel material. In this case, the irregular shaped surfaces of the sheet, by arranging so that the number density of fine protrusions having a thickness of less than 5μm to express lotus effect is 20 / mm 2 or more 1000 / mm 2 or less Water repellency can be imparted to the uneven sheet-like material.
微細突起の厚みとは、ある１つの凸部分に着目した際、隣接する凹部分の一番深い箇所を基準とした、上記凸部分の高さのことを表わす。 The thickness of the fine protrusion represents the height of the convex portion with reference to the deepest portion of the adjacent concave portion when attention is paid to a certain convex portion.
微細突起の厚みは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、ＴＥＭトモグラフィー、集束イオンビーム／走査型電子顕微鏡（ＦＩＢ／ＳＥＭ）等の観察手法を用いて凹凸シート状物サンプルをＣＤに切断し、その断面観察により測定できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、サンプルに白金または白金−パラジウムまたは四酸化ルテニウム、好ましくは四酸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）を用いて観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立製Ｓ−９００型電子顕微鏡などが使用できる。観察倍率は２００〜２，０００倍が好ましく、得られた電子顕微鏡写真から観察倍率を考慮して微細突起の厚みをスケールなどで直接測定することができる。なお、凹凸シート状物の微細突起の形状は、特に限定されない。 The thickness of the fine protrusions is determined by cutting the concavo-convex sheet sample into CDs using an observation technique such as a transmission electron microscope (TEM), TEM tomography, or focused ion beam / scanning electron microscope (FIB / SEM). It can be measured by observation. For example, when observing with a scanning electron microscope, the sample is thinly coated with platinum, platinum-palladium, ruthenium tetroxide, preferably ruthenium tetroxide, and a high-resolution field emission scanning electron microscope (acceleration voltage of 3 to 6 kV ( Observation is performed using (UHR-FE-SEM). A Hitachi S-900 electron microscope or the like can be used as the high-resolution field emission scanning electron microscope. The observation magnification is preferably 200 to 2,000 times, and the thickness of the fine protrusions can be directly measured with a scale or the like in consideration of the observation magnification from the obtained electron micrograph. In addition, the shape of the fine protrusion of the concavo-convex sheet is not particularly limited.
上記数密度は、シート平面を上から見た際、任意の１ｍｍ２当たりに存在する、厚みが５μｍ以下の微細突起数を測定することによって得られる。 The number density is obtained by measuring the number of fine protrusions having a thickness of 5 μm or less, which are present per arbitrary 1 mm 2 when the sheet plane is viewed from above.
凹凸シート状物は、透過側流路材として隣り合う２枚の分離膜の透過側の面の間に配置されるが、フィルム自体に透水性は無いため、２枚の分離膜からの透過水を透過側流路へと導くには、フィルムに貫通孔を設ける必要がある。キーエンス製３次元レーザマーカなどを用いて、凹凸インプリントシートの非凹凸面から、凹凸における凹部対してレーザ加工することで貫通孔を得ることができる。凹凸シート状物に貫通孔が設けられる位置は、本発明の効果が発現するように調整できる。これは、分離膜エレメントの大きさや運転条件により、処理される水量が異なるためであり、処理される水が多いほど貫通孔は多く必要となる。ただし、貫通孔は凹凸シート状物の全面に均等に設ける必要はない。 The concavo-convex sheet is disposed as a permeate-side channel material between the permeate-side surfaces of two adjacent separation membranes, but the permeated water from the two separation membranes because the film itself has no water permeability. It is necessary to provide a through hole in the film in order to guide the liquid to the permeate side flow path. A through-hole can be obtained by performing laser processing on the concave portion in the concavo-convex from the non-concave surface of the concavo-convex imprint sheet using a Keyence 3D laser marker or the like. The position where the through-hole is provided in the concavo-convex sheet can be adjusted so that the effect of the present invention is exhibited. This is because the amount of water to be treated varies depending on the size of the separation membrane element and the operating conditions. The more water to be treated, the more through holes are required. However, it is not necessary to provide the through holes evenly over the entire surface of the uneven sheet.
貫通孔のパターンの目安としては、凹凸シート状物を装填した分離膜エレメントを運転させる条件において、凹凸シート状物の平面方向における圧力損失を算出または測定し、例えばハーゲン・ポアズイユ式により算出される貫通孔の圧力損失が１０ｋＰａ以下となるように貫通孔の平面形状における径やピッチを決定することができる。 As a guide for the pattern of the through-holes, the pressure loss in the planar direction of the uneven sheet material is calculated or measured under the condition that the separation membrane element loaded with the uneven sheet material is operated, for example, calculated by the Hagen-Poiseuille equation The diameter and pitch in the planar shape of the through hole can be determined so that the pressure loss of the through hole is 10 kPa or less.
例として、図３〜図５に示す透過側流路材４１〜４３はいずれも断面形状が異なる。すなわち、図３の突起物４０１の断面は、上部が丸く、下部が矩形である。図４の突起物４０２の断面は台形である。図５の突起物４０３の断面は長方形である。
As an example, the permeation
図６および図７に示す透過側流路材４４および４５は、それぞれ、円形のドット状の突起物４０４、壁状の突起物４０５を備える。図３〜図５の断面は、図６および図７の形態のいずれに適用されてもよい。
The permeation-side
シートと、上記シートに固着した複数の突起物とを有する流路材は圧力が付与されたときでも、透過側流路を安定に形成できるだけでなく、従来のトリコットよりも流動抵抗が少なく、高効率な流路を形成することができる。 A flow path material having a sheet and a plurality of protrusions fixed to the sheet can not only stably form a permeate-side flow path even when pressure is applied, but has a lower flow resistance than a conventional tricot. An efficient flow path can be formed.
また、シートと、上記シートに固着した複数の突起物とを有する流路材の突起物は、少なくともエレメントの幅方向に不連続であることが好ましい。長さ方向に関しては不連続でも連続でもよいが、連続の場合は加圧ろ過時の複合分離膜の膜落込みを抑制できるため好ましい。また、「不連続」の定義については、供給側の流路材について説明したとおりである。 Moreover, it is preferable that the protrusions of the flow path member having the sheet and the plurality of protrusions fixed to the sheet are discontinuous at least in the width direction of the element. The length direction may be discontinuous or continuous, but continuous is preferable because it can suppress the drop of the composite separation membrane during pressure filtration. The definition of “discontinuity” is as described for the flow path material on the supply side.
透過側流路の流動抵抗は、透過側流路材が設ける流路の長さに比例するため、上記長さが長いほうが本発明による造水量向上効果を受けやすい。具体的には、上記長さは５００ｍｍ以上が好ましく、１０００ｍｍ以上がさらに好ましい。 Since the flow resistance of the permeation side flow path is proportional to the length of the flow path provided by the permeation side flow path material, the longer the length, the easier it is to receive the water production improvement effect of the present invention. Specifically, the length is preferably 500 mm or more, and more preferably 1000 mm or more.
（２−３−４）透過側流路材の効果
透過側流路材の表面に露出している部分は、静的水接触角が１２５度以上である。このような極めて高い撥水性を示す透過側流路表面特性により、透過水の透過側流路に対する動摩擦係数が減り、透過側流動抵抗を抑制することができる。透過側流路の流動抵抗減は透過水の流速向上、つまりエレメント造水量の向上に繋がる。また、流路表面の低摩擦特性により、エレメントを製造するために流路材と分離膜を積層して巻囲を行なう際、分離膜にシワが入りにくくなり、巻囲速度を向上させることが可能となる。
(2-3-4) Effect of Permeation Side Channel Material The portion exposed on the surface of the transmission side channel material has a static water contact angle of 125 degrees or more. By such permeation side channel surface characteristics exhibiting extremely high water repellency, the coefficient of dynamic friction with respect to the permeation side channel of permeate can be reduced, and permeation side flow resistance can be suppressed. A decrease in the flow resistance of the permeate side channel leads to an increase in the flow rate of the permeate, that is, an improvement in the amount of the element water. In addition, due to the low friction characteristics of the flow path surface, it is difficult for wrinkles to enter the separation membrane when stacking the flow path material and the separation membrane to produce an element, and the surrounding speed can be improved. It becomes possible.
〔３．分離膜〕
（３−１）概要
分離膜とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得ることができる膜である。
[3. Separation membrane)
(3-1) Overview A separation membrane is a membrane that can separate components in a fluid supplied to the surface of the separation membrane and obtain a permeated fluid that has permeated the separation membrane.
このような分離膜の一例を図８に示す。図８に示すように、分離膜３１は供給側の面１７と透過側の面１８とを備えている。
An example of such a separation membrane is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the
本発明において、分離膜の「供給側の面」とは、分離膜の２つの面のうち、被処理水が供給される側の表面を意味する。「透過側の面」とは、その逆側の面を意味する。分離膜が、図９に示すように、分離機能層１５および基材１６を備える場合は、一般的に、分離機能層側の面が供給側の面であり基材側の面が透過側の面である。
In the present invention, the “supply side surface” of the separation membrane means a surface on the side to which the water to be treated is supplied, of the two surfaces of the separation membrane. The “transmission side surface” means the opposite side surface. When the separation membrane includes the separation
（３−２）分離機能層
分離機能層の厚さは具体的な数値に限定されないが、分離性能と透過性能の点で５ｎｍ以上３０００ｎｍ以下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５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。
(3-2) Separation Function Layer The thickness of the separation function layer is not limited to a specific numerical value, but is preferably 5 nm or more and 3000 nm or less in terms of separation performance and transmission performance. In particular, in the case of a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, and a nanofiltration membrane, the thickness is preferably 5 nm or more and 300 nm or less.
分離機能層の厚さは、通常の分離膜の膜厚測定法に準ずることができる。例えば、分離膜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、厚さ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。 The thickness of the separation functional layer can be in accordance with an ordinary separation film thickness measurement method. For example, the separation membrane is embedded with resin, and an ultrathin section is prepared by cutting the separation membrane, 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 can be made at intervals of 50 nm in the cross-sectional length direction of the pleat structure located above the porous support layer, the number of pleats can be measured, and the average can be obtained. it can.
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、またはポリスルホン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 cellulose, polyvinylidene fluoride, polyether sulfone, or polysulfone as a main component is preferably applied as the separation functional layer.
なお、本明細書において、「ＸがＹを主成分として含有する」とは、ＸにおけるＹの含有率が、５０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、または９５質量％以上である場合を意味する。また、Ｙに該当する複数の成分が存在する場合は、それら複数の成分の合計量が、上述の範囲を満たせばよい。 In this specification, “X contains Y as a main component” means that the Y content in X is 50 mass% or more, 70 mass% or more, 80 mass% or more, 90 mass% or more, or It means a case of 95% by mass or more. In addition, when there are a plurality of components corresponding to Y, the total amount of these components only needs to satisfy the above range.
一方、多孔性支持層で支持される分離機能層としては、孔径制御が容易であり、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、供給水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なるポリアミド分離機能層、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 supported by the porous support 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, and the like are preferably used in that the separation performance of components in the feed water is excellent. 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。このような分離膜は、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される。例えば、多孔性支持層に多官能アミン水溶液を塗布し、余分な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、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 separation membrane is formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide by a known method. For example, by applying a polyfunctional amine aqueous solution to the porous support layer, removing the excess amine aqueous solution with an air knife or the like, and then applying an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide, the polyamide separation functional layer Is obtained.
また、分離機能層は、Ｓｉ元素などを有する有機−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）、（Ｂ）を含有することができる：
（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）上記化合物（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。
Further, the separation functional layer may have an organic-inorganic hybrid structure containing Si element or the like. The separation functional layer having an organic-inorganic hybrid structure can contain, for example, the following compounds (A) and (B):
(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 above compound (A) and having an ethylenically unsaturated group Compound.
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）との共重合物中で、化合物（Ａ）は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
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), and-At least 1 sort (s) of polymer of the copolymer of a compound (A) and a compound (B) can be contained. The polymer includes a condensate. In the copolymer of compound (A) and compound (B), compound (A) may be condensed via 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 to the porous support layer. In order to condense the hydrolyzable group after removing the excess reaction solution, heat treatment may be performed. As a polymerization method of the ethylenically unsaturated groups of the compound (A) and the compound (B), 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、アルカリ水溶液によって分離膜の表面を親水化させてもよい。 For any separation functional layer, the surface of the separation membrane may be hydrophilized with an alcohol-containing aqueous solution or an alkaline aqueous solution, for example, before use.
（３−３）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、多孔性樹脂層とも言い換えられる。
(3-3) 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.
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、分離膜に機械的強度を与え、かつイオン等の分子サイズの小さな成分に対して分離機能層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、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下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 and does not have a separation performance like a separation functional layer 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. It may have a pore size distribution such that the diameter gradually increases 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. Particularly in terms of interfacial polymerization reactivity and retention of the separation functional layer, the pores on the surface on the side where the separation functional layer is formed in the porous support layer preferably have a projected area equivalent circle diameter of 3 nm to 50 nm. .
多孔性支持層の厚さは特に限定されないが、分離膜に強度を与えるため等の理由から、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 for reasons such as giving strength to the separation membrane.
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、原子間力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、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３ｋＶ〜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は、日立製Ｓ−９００型電子顕微鏡などが使用できる。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 force 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 kV to 6 kV. A Hitachi S-900 electron microscope or the like 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.
多孔性支持層の厚さおよび孔径は、平均値であり、多孔性支持層の厚さは、断面観察で厚さ方向に直交する方向に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 are average values, and the thickness of the porous support layer is measured at intervals of 20 μm in a direction orthogonal to the thickness direction in cross-sectional observation, and is an average value of 20 point measurements. . 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」と記載）溶液を、後述する基材、例えば密に織ったポリエステル布あるいは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. For example, the porous support layer has a certain thickness on a substrate, for example, a densely woven polyester cloth or non-woven fabric, which is described later, with a solution of the above polysulfone in N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as “DMF”). It can be manufactured by casting it into water and wet coagulating it 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することができる。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布あるいは不織布からなる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多孔性支持層得ることができる。 For example, a predetermined amount of polysulfone is dissolved in DMF to prepare a polysulfone resin solution having a predetermined concentration. Next, this polysulfone resin solution is applied to a substrate made of polyester cloth or nonwoven fabric to a substantially constant thickness, and after removing the surface solvent in the air for a certain period of time, the polysulfone is coagulated in the coagulation liquid. A porous support layer can be obtained.
（３−４）基材
分離膜の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜は基材を有することができる。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。
(3-4) Substrate From the viewpoint of the strength and dimensional stability of the separation membrane, the separation membrane can have a substrate. As the base material, it is preferable to use a fibrous base material in terms of strength, unevenness forming ability and fluid permeability.
基材としては、長繊維不織布および短繊維不織布のいずれも好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、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分離膜が不均一化すること、およ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膜の不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜は、連続製膜されるときに、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 a base material, both a long fiber nonwoven fabric and a short fiber nonwoven fabric can be used preferably. In particular, since the long fiber nonwoven fabric has excellent film-forming properties, when the polymer solution is cast, the solution penetrates through the permeation, the porous support layer peels off, and Can prevent the separation membrane from becoming non-uniform due to fluffing of the base material and the like, and the occurrence of defects such as pinholes. In addition, since the base material is made of a long-fiber nonwoven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, compared to a short-fiber nonwoven fabric, non-uniform film formation and film defects caused by fiber fluffing during polymer solution casting can be prevented. Can be suppressed. Furthermore, since the separation membrane is tensioned 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、成形性、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, in terms of moldability and strength, it is preferable that the fibers in the surface layer on the side opposite to the porous support layer have a longitudinal orientation than the fibers in the surface layer on the porous support layer side. 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°以上２５°以下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°以上９０°以下であることが好ましい。 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 ° or more and 25 ° or less, and the fiber orientation in the surface layer on the porous support layer side. The degree of orientation difference with respect to the degree is preferably 10 ° or more and 90 ° or less.
分離膜の製造工程や分離膜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、加熱により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。不織布において多孔性支持層とは反対側の表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°以上９０°以下であると、熱による幅方向の変化を抑制することもでき、好ましい。 The process for producing the separation membrane and the process for producing the separation membrane element include a heating step, 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. In the nonwoven fabric, when the difference between the fiber orientation degree on the surface layer opposite to the porous support layer and the fiber orientation degree on the porous support layer side surface layer is 10 ° or more and 90 ° or less, the change in the width direction due to heat is suppressed. Can also be preferred.
ここで、繊維配向度とは、多孔性支持層を構成する不織布基材の繊維の向きを示す指標である。具体的には、繊維配向度とは、連続製膜を行う際の製膜方向、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の長手方向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。 Here, the fiber orientation degree is an index indicating the direction of the fibers of the nonwoven fabric substrate constituting the porous support layer. Specifically, the fiber orientation degree is an average value of angles between the film forming direction when continuous film forming is performed, that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric base material and the longitudinal direction of the fibers constituting the nonwoven fabric base material. is there. 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.
繊維配向度は以下のように測定される。まず、不織布からランダムに小片サンプル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本の繊維を選び、不織布の長手方向を０°としたときの、繊維の長手方向の角度を測定する。ここで、不織布の長手方向とは、不織布製造時の“Ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ”を指す。 The degree of fiber orientation is measured as follows. First, 10 small piece 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 fibers are selected for each sample, and the angle of the fibers in the longitudinal direction when the longitudinal direction of the nonwoven fabric is 0 ° is measured. Here, the longitudinal direction of the nonwoven fabric refers to “Machine direction” at the time of manufacturing the nonwoven fabric.
こうして、１枚の不織布あたり計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、長手方向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。 In this way, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. For the 100 fibers thus measured, an average value is calculated from the angle in the longitudinal direction. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.
基材の厚さは、基材と多孔性支持層との厚さの合計は、３０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内、または５０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内にあるように、基材の厚さが選択されることが好ましい。 The thickness of the substrate is selected so that the total thickness of the substrate and the porous support layer is in the range of 30 μm to 300 μm, or in the range of 50 μm to 250 μm. It is preferred that
〔４．分離膜エレメントの製造方法〕
分離膜エレメントの製造には、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（特公昭４４−１４２１６、特公平４−１１９２８、特開平１１−２２６３６６）に記載される方法を用いることができる。詳細には以下の通りである。
[4. Method for manufacturing separation membrane element]
A conventional element manufacturing apparatus can be used for manufacturing the separation membrane element. In addition, as an element manufacturing method, a method described in a reference (Japanese Patent Publication No. 44-14216, Japanese Patent Publication No. 4-11928, Japanese Patent Laid-Open No. 11-226366) can be used. Details are as follows.
（４−１）流路材の表面処理
流路材の表面高撥水化には、参考文献（特開昭６３−３５６３２）に記載される低温プラズマ処理法を用いることができる。詳細には以下の通りである。
(4-1) Surface treatment of flow path material A low temperature plasma treatment method described in a reference (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-35632) can be used to increase the water repellency of the flow path material. Details are as follows.
シート状の流路材を一定真空度まで排気した真空系内に、フッ素系ガス（例えば、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ、Ｃ２Ｆ４）、ヘキサフルオロプロペン（ＨＦＰ、Ｃ３Ｆ６）、ペルフルオロ−（２−トリフルオロメチル−）ペンテン、ペルフルオロ−（２−メチルペント−２−エン）またはそのトリマー）１種以上を１分間以上導入し、真空度を０．０１〜５．０Ｔｏｒｒ、放電出力を０．５〜１０Ｗ／ｃｍ２、処理時間を５〜６００秒として放電を行ない、かつ被処理構造物が放電電極の一方に接触して移動することで、本書の目的の流路材が得られる。 In a vacuum system in which the sheet-like channel material is exhausted to a certain degree of vacuum, fluorine-based gas (for example, tetrafluoroethylene (TFE, C 2 F 4 ), hexafluoropropene (HFP, C 3 F 6 ), perfluoro- One or more (2-trifluoromethyl-) pentene, perfluoro- (2-methylpent-2-ene) or its trimer) is introduced for 1 minute or more, the degree of vacuum is 0.01 to 5.0 Torr, and the discharge output is 0. .5~10W / cm 2, the processing time performs discharge as 5-600 seconds, and that the treated structure is moved in contact with one of the discharge electrodes, the purpose of the channel member in this document can be obtained.
（４−２）透過側流路材の製造
シートと、上記シートに固着した複数の突起物とを有する流路材を製造する場合、例えば、柔らかな材料をシート上に配置する工程と、それを硬化する工程とを備える。突起物の配置には、紫外線硬化樹脂、化学重合、ホットメルト、乾燥等が利用される。特に、ホットメルトは好ましく用いられ、具体的には、熱により樹脂等の材料を軟化する（つまり熱溶融する）工程、軟化した材料をシート上に配置する工程、この材料を冷却により硬化することでシート上に固着させる工程を含む。
(4-2) Manufacture of transmission-side channel material When manufacturing a channel material having a sheet and a plurality of protrusions fixed to the sheet, for example, a step of arranging a soft material on the sheet, And a step of curing. For the arrangement of the protrusions, ultraviolet curable resin, chemical polymerization, hot melt, drying or the like is used. In particular, hot melt is preferably used. Specifically, a step of softening a material such as a resin by heat (that is, heat melting), a step of placing the softened material on a sheet, and curing the material by cooling. And a step of fixing on the sheet.
突起物を配置する方法としては、例えば、塗布、印刷、噴霧等が挙げられる。また、使用される機材としては、ノズル型のホットメルトアプリケーター、スプレー型のホットメルトアプリケーター、フラットノズル型のホットメルトアプリケーター、ロール型コーター、押出型コーター、印刷機、噴霧器などが挙げられる。また、凹凸を有するシートの場合は、（２−３−３）に記載したようにフィルムや不織布をエンボス加工やインプリント加工により得ることができる。 Examples of the method for arranging the protrusions include coating, printing, spraying, and the like. Examples of the equipment used include a nozzle type hot melt applicator, a spray type hot melt applicator, a flat nozzle type hot melt applicator, a roll type coater, an extrusion type coater, a printing machine, and a sprayer. Moreover, in the case of the sheet | seat which has an unevenness | corrugation, as described in (2-3-3), a film and a nonwoven fabric can be obtained by embossing or imprinting.
流路材の表面高撥水化は（４−１）に記載の方法で実施する。 The surface water repellent property of the channel material is implemented by the method described in (4-1).
（４−３）分離膜の製造
分離膜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。
(4-3) Production of separation membrane Although the production method of the separation membrane has been described above, it can 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. Furthermore, chemical treatment with chlorine, acid, alkali, nitrous acid or the like is performed to improve separation performance and permeation performance as necessary, and the monomer is washed to produce a continuous sheet of separation membrane.
（４−４）流路の形成
供給側流路材が、ネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜と供給側流路材とを重ね合わせることで、供給側流路を形成することができる。同様に、分離膜と透過側流路材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。
(4-4) Formation of flow path
When the supply-side channel material is a continuously formed member such as a net, the supply-side channel can be formed by overlapping the separation membrane and the supply-side channel material. Similarly, the permeation side flow path can be formed by overlapping the separation membrane and the permeation side flow path material.
（４−５）膜リーフの形成
膜リーフは、供給側の面が内側を向くように分離膜を折りたたむことで形成することされてもよいし、別々の２枚の分離膜を、供給側の面が向かい合うように貼り合わせることで形成されてもよい。
(4-5) Formation of membrane leaf The membrane leaf may be formed by folding the separation membrane so that the surface on the supply side faces inward, or two separate separation membranes may be formed on the supply side. It may be formed by bonding so that the surfaces face each other.
分離膜エレメントの製造方法は、分離膜の巻回方向における内側端部を、供給側の面において封止する工程を備えることが好ましい。封止する工程においては、２枚の分離膜を、互いの供給側の面が向かい合うように重ねる。さらに、重ねられた分離膜の巻回方向における内側端部を封止する。 The manufacturing method of the separation membrane element preferably includes a step of sealing the inner end portion in the winding direction of the separation membrane on the surface on the supply side. In the sealing step, the two separation membranes are overlapped so that the surfaces on the supply side face each other. Further, the inner end in the winding direction of the overlapped separation membrane is sealed.
「封止」する方法としては、接着剤またはホットメルトなどによる接着、加熱またはレーザなどによる融着、およびゴム製シートを挟みこむ方法が挙げられる。接着による封止は、最も簡便で効果が高いために特に好ましい。 Examples of the method of “sealing” include adhesion by an adhesive or hot melt, fusion by heating or laser, and a method of sandwiching a rubber sheet. Sealing by adhesion is particularly preferable because it is the simplest and most effective.
このとき、重ねられた分離膜の内側に、分離膜とは別に形成された供給側流路材を配置する。 At this time, a supply-side channel material formed separately from the separation membrane is disposed inside the overlapped separation membrane.
供給側の面の封止と透過側の面の封止（封筒状膜の形成）とは、どちらかが先に行われてもよいし、分離膜を重ねながら、供給側の面の封止と透過側の面の封止とを並行して行ってもよい。ただし、巻回時における分離膜でのシワの発生を抑制するためには、隣り合う分離膜が巻回によって長さ方向にずれることを許容するように、幅方向端部における接着剤またはホットメルトの固化等、つまり封筒状膜を形成するための固化等を、巻回の終了後に完了させることが好ましい。 Either the supply-side sealing or the permeation-side sealing (envelope-like membrane formation) may be performed first, or the supply-side sealing is performed while stacking separation membranes. And the sealing of the surface on the transmission side may be performed in parallel. However, in order to suppress the generation of wrinkles in the separation membrane during winding, the adhesive or hot melt at the end in the width direction is allowed to allow the adjacent separation membranes to shift in the length direction due to winding. It is preferable to complete the solidification or the like, that is, the solidification for forming an envelope-like film, after the winding is completed.
（４−６）封筒状膜の形成
１枚の分離膜を透過側面が内側を向くように折り畳んで貼り合わせることで、または２枚の分離膜を透過側面が内側を向くように重ねて貼り合わせることで、封筒状膜を形成することができる。長方形状の封筒状膜においては、長さ方向の一端のみが開口するように、他の３辺を封止する。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。
(4-6) Formation of an envelope-like membrane One separation membrane is folded and bonded so that the permeation side faces inward, or two separation membranes are laminated and pasted so that the permeation side faces inward. Thus, an envelope-like film can be formed. In the rectangular envelope film, the other three sides are sealed so that only one end in the length direction is opened. Sealing can be performed by bonding with an adhesive or hot melt, or by fusion with heat or laser.
封筒状膜の形成に用いられる接着剤は、粘度が４０Ｐ以上１５０Ｐ以下の範囲内であることが好ましく、さらに５０Ｐ以上１２０Ｐ以下がより好ましい。接着剤粘度が高すぎる場合には、積層した膜リーフを集水管に巻囲するときに、しわが発生し易くなる。しわは、分離膜エレメントの性能を損なうことがある。逆に、接着剤粘度が低すぎる場合には、膜リーフの端部から接着剤が流出して装置を汚すことがある。また、接着すべき部分以外に接着剤が付着すると、分離膜エレメントの性能が損なわれると共に、流出した接着剤の処理作業により作業効率が著しく低下する。 The adhesive used for forming the envelope film preferably has a viscosity in the range of 40P to 150P, and more preferably 50P to 120P. If the adhesive viscosity is too high, wrinkles are likely to occur when the laminated membrane leaf is wrapped around the water collection tube. Wrinkles may impair the performance of the separation membrane element. Conversely, if the adhesive viscosity is too low, the adhesive may flow out from the end of the membrane leaf and soil the device. Moreover, when an adhesive adheres to a portion other than the portion to be bonded, the performance of the separation membrane element is impaired, and the work efficiency is significantly reduced due to the processing operation of the adhesive that has flowed out.
接着剤の塗布量は、膜リーフを集水管に巻囲した後に、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、分離膜が確実に接着されるので、供給水の透過側への流入が抑制される。また、分離膜エレメントの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 where the adhesive is applied after the membrane leaf is wrapped around the water collecting tube is 10 mm or more and 100 mm or less. As a result, the separation membrane is securely bonded, so that inflow of the feed water to the permeate side is suppressed. In addition, the effective membrane area of the separation membrane element can be secured relatively large.
接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を４０Ｐ以上１５０Ｐ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を、イソシアネート／ポリオールの質量比率が１／５以上１以下となるように混合したものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、およ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）で測定したものである。 As the adhesive, a urethane-based adhesive is preferable, and in order to make the viscosity in the range of 40 P or more and 150 P or less, the isocyanate of the main agent and the polyol of the curing agent have an isocyanate / polyol mass ratio of 1/5 or more and 1 or less. Such a mixture is preferred. The viscosity of the adhesive is obtained by measuring the viscosities of a main agent, a curing agent alone, and a mixture in which a blending ratio is previously determined with a B-type viscometer (JIS K 6833).
（４−７）分離膜の巻回
分離膜エレメントの製造には、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（日本国特公昭４４−１４２１６号公報、日本国特公平４−１１９２８号公報、日本国特開平１１−２２６３６６号公報）に記載される方法を用いることができる。詳細には以下の通りである。
(4-7) Separation Membrane Winding A conventional element manufacturing apparatus can be used to manufacture a separation membrane element. In addition, as an element production method, a method described in a reference document (Japanese Patent Publication No. 44-14216, Japanese Patent Publication No. 4-11928, Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-226366) is used. it can. Details are as follows.
集水管の周囲に分離膜を巻回するときは、分離膜を、膜リーフの閉じられた端部、つまり封筒状膜の閉口部分が集水管を向くように配置する。このような配置で集水管の周囲に分離膜を巻きつけることで、分離膜をスパイラル状に巻回する。 When the separation membrane is wound around the water collecting pipe, the separation membrane is arranged so that the closed end of the membrane leaf, that is, the closed portion of the envelope-shaped membrane faces the water collecting pipe. By winding the separation membrane around the water collecting pipe in such an arrangement, the separation membrane is wound in a spiral shape.
集水管にトリコットや基材のようなスペーサーを巻回しておくと、エレメント巻囲時に集水管へ塗布した接着剤が流動し難く、リークの抑制につながり、さらには集水管周辺の流路が安定に確保される。なお、スペーサーは集水管の円周より長く巻回しておけばよい。 If a spacer such as a tricot or base material is wound around the water collection pipe, the adhesive applied to the water collection pipe will not flow easily when the element is wrapped, leading to suppression of leakage, and the flow path around the water collection pipe is stable. Secured. The spacer may be wound longer than the circumference of the water collecting pipe.
（４−８）その他の工程
分離膜エレメントの製造方法は、上述のように形成された分離膜の巻回体の外側に、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、集水管の長手方向における分離膜の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
(4-8) Other steps The method for producing a separation membrane element may include further winding a film, a filament, and the like around the outer periphery of the wound membrane of the separation membrane formed as described above. Further steps such as edge cutting for aligning the end of the separation membrane in the longitudinal direction of the water collecting pipe, attachment of an end plate, and the like may be included.
〔５．分離膜エレメントの利用〕
分離膜エレメントは、さらに、直列または並列に接続して圧力容器に収納されることで、分離膜モジュールとして使用されてもよい。
[5. (Use of separation membrane element)
The separation membrane element may be further used as a separation membrane module by being connected in series or in parallel and housed in a pressure vessel.
また、上記の分離膜エレメント、分離膜モジュールは、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。この分離装置を用いることにより、例えば供給水を飲料水などの透過水と分離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ことができる。 In addition, the separation membrane element and the separation membrane 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. By using this separation device, for example, the supplied water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated through the separation membrane, and water suitable for the purpose can be obtained.
流体分離装置の操作圧力は高い方が除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、分離膜エレメントの供給流路、透過流路の保持性を考慮すると、膜モジュールに被処理水を透過する際の操作圧力は、０．５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下が好ましい。供給水温度が高くなると塩除去率が低下するが、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、供給水のｐＨが中性領域にある場合、供給水が海水などの高塩濃度の液体であっても、マグネシウムなどのスケールの発生が抑制され、また、分離膜の劣化も抑制される。 The higher the operating pressure of the fluid separator, the higher the removal rate, but the energy required for operation also increases, and considering the retention of the separation membrane element supply channel and permeation channel, the membrane module The operating pressure when passing through the water to be treated is preferably 0.5 MPa or more and 10 MPa or less. The salt removal rate decreases as the feed water temperature increases, but the membrane permeation flux decreases as the feed water temperature decreases. Further, when the pH of the feed water is in a neutral range, even if the feed water is a high salt concentration liquid such as seawater, the generation of scales such as magnesium is suppressed, and the deterioration of the separation membrane is also suppressed. .
分離膜エレメントによって処理される流体は特に限定されないが、水処理に使用する場合、供給水としては、海水、かん水、排水等の５００ｍｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下のＴＤＳ（Ｔｏｔａｌ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ 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」で表されるが、１Ｌを１ｋｇと見なして「質量比」で表されることもある。定義によれば、０．４５μｍのフィルターで濾過した溶液を３９．５℃以上４０．５℃以下の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分（Ｓ）から換算する。 The fluid to be treated by the separation membrane element is not particularly limited, but when used for water treatment, the feed water is TDS (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) of 500 mg / L or more and 100 g / L or less such as seawater, brine, drainage, etc. A liquid mixture containing a solid content). Generally, TDS refers to the total amount of dissolved solids and is expressed by “mass / volume”, but 1 L may be regarded as 1 kg and may be expressed by “mass ratio”. According to the definition, the solution filtered through a 0.45 μm filter can be calculated from the weight of the residue by evaporating at a temperature of 39.5 ° C. or higher and 40.5 ° C. or lower. Convert.
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.
（流路材の静的水接触角）
流路材を１５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさに切り出し、協和界面科学株式会社製の全自動接触角計ＤＭ−９０１に切り出したサンプルを測定箇所が水平になるように設置した。温度２５℃の雰囲気下、１．３μＬの水滴を任意の２０箇所に滴下し、それぞれの箇所において流路材の静的水接触角を測定した。
（緯編物による透過側流路材トリコットの作製）
緯編物は、ポリエチレンテレフタレートフィラメント（融点：２５５℃）にポリエチレンテレフタレート系低融点ポリエステルフィラメント（融点：２３５℃）を混繊してなるマルチフィラメント糸（４８フィラメント、１１０デシテックス）を編糸として、天竺編の緯編組織（ゲージ（編機の単位長間にあるニードルの本数））を編成し、それを２４５℃で熱セット処理した後にカレンダ加工を施して透過側流路材トリコットを作製した。
(Static water contact angle of channel material)
The channel material was cut into a size of 150 mm × 150 mm, and a sample cut into a fully automatic contact angle meter DM-901 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. was placed so that the measurement location was horizontal. Under an atmosphere at a temperature of 25 ° C., 1.3 μL of water droplets were dropped at 20 arbitrary locations, and the static water contact angle of the flow path material was measured at each location.
(Preparation of transmission side channel material tricot with weft knitting)
The weft knitted fabric is made of multi-filament yarn (48 filaments, 110 dtex) made by blending polyethylene terephthalate filaments (melting point: 255 ° C) with polyethylene terephthalate-based low melting point polyester filaments (melting point: 235 ° C). The weft knitting structure (gauge (number of needles between unit lengths of the knitting machine)) was knitted, heat set at 245 ° C., and then calendered to produce a permeate side channel material tricot.
なお、表中には本透過側流路材の形態を、Ａと示した。
（不織布上に突起物を有する透過側流路材の作製）
スリット幅０．５ｍｍ、ピッチ０．９ｍｍの櫛形シムを装填したアプリケーターを用いて、バックアップロールを２０℃に温度調節しながら、スパイラル型分離膜エレメントとした場合に集水管の長手方向に対して垂直かつ封筒状膜とした場合に巻回方向の内側端部から外側端部まで集水管の長手方向に対して垂直になるよう直線状もしくは不連続状に、高結晶性ＰＰ（ＭＦＲ１０００ｇ／１０分、融点１６１℃）６０質量％と低結晶性α−オレフィン系ポリマー（出光興産株式会社製；低立体規則性ポリプロピレン「Ｌ−ＭＯＤＵ・Ｓ４００」（商品名））４０質量％からなる組成物ペレットを樹脂温度２０５℃、走行速度１０ｍ／ｍｉｎで直線状に不織布上に塗布した。不織布は厚み０．０７ｍｍ、目付量が３５ｇ／ｍ２、エンボス柄（φ１ｍｍの円形、ピッチ５ｍｍの格子状）であった。
In the table, the form of the permeation side channel material is indicated as A.
(Preparation of permeate-side channel material having protrusions on the nonwoven fabric)
Using an applicator loaded with a comb-shaped shim with a slit width of 0.5 mm and a pitch of 0.9 mm, the temperature of the backup roll is adjusted to 20 ° C., and when the spiral separation membrane element is used, it is perpendicular to the longitudinal direction of the water collection pipe And when it is set as an envelope-like film, a highly crystalline PP (MFR 1000 g / 10 min, linearly or discontinuously so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe from the inner end to the outer end in the winding direction. The composition pellets consisting of 60% by mass of melting point 161 ° C.) and 40% by mass of low crystalline α-olefin polymer (Idemitsu Kosan Co., Ltd .; low stereoregular polypropylene “L-MODU · S400” (trade name)) It was applied on the nonwoven fabric linearly at a temperature of 205 ° C. and a running speed of 10 m / min. The nonwoven fabric had a thickness of 0.07 mm, a weight per unit area of 35 g / m 2 , and an embossed pattern (a circle with a diameter of 1 mm, a lattice with a pitch of 5 mm).
なお、表中には本透過側流路材の形態を、Ｂと示した。 In the table, the form of the permeation side channel material is indicated as B.
（貫通孔を有するフィルムによる透過側流路材の作製）
無延伸ポリプロピレンフィルム（東レ製 トレファン）にインプリント加工およびＣＯ２レーザ加工を施し、貫通孔を有する透過側流路材を得た。具体的には、互いに平行配置された溝（幅０．５ｍｍ、ピッチ０．９ｍｍ）を持ち、５μｍ以下の微細突起の数密度が１００個／ｍｍ２になるように切削加工した金属金型で無延伸ポリプロピレンフィルムを挟み込み、１４０℃／２分間／１５ＭＰａで保圧し、４０℃で冷却後に金型から取り出した。
(Preparation of permeate-side channel material with a film having through holes)
Imprint processing and CO2 laser processing were applied to an unstretched polypropylene film (Toray manufactured by Toray Industries, Inc.) to obtain a permeate-side channel material having through holes. Specifically, a metal mold having grooves (width 0.5 mm, pitch 0.9 mm) arranged in parallel to each other and machined so that the number density of fine protrusions of 5 μm or less is 100 pieces / mm 2. An unstretched polypropylene film was sandwiched, held at 140 ° C./2 minutes / 15 MPa, cooled at 40 ° C., and taken out from the mold.
続いて、３Ｄ−Ａｘｉｓ ＣＯ２レーザマーカ ＭＬＺ９５００を用いて、凹凸インプリントシートの非凹凸面から、凹凸における凹部対してレーザ加工し貫通孔を得た。なお、貫通孔を各溝にピッチ２ｍｍで設けた。 Subsequently, using a 3D-Axis CO2 laser marker MLZ9500, laser processing was performed on the concave and convex portions on the concave and convex surfaces of the concave and convex imprint sheet to obtain through holes. Note that through holes were provided in each groove with a pitch of 2 mm.
なお、表中には本透過側流路材の形態を、Ｃと示した。 In the table, the form of the permeation side channel material is indicated as C.
（造水量）
作製した分離膜エレメントについて、温度２５℃、ｐＨ７．０に調整した塩化ナトリウム水溶液（ＴＤＳ濃度約２００ｐｐｍ）を操作圧力０．４１ＭＰａで供給して膜ろ過処理を３０分行なった後に１０分間のサンプリングを行い、１日あたりの透水量（立方メートル）を造水量（ｍ３／日）として表した。
(Water production)
About the produced separation membrane element, the sodium chloride aqueous solution (TDS density | concentration of about 200 ppm) adjusted to temperature 25 degreeC and pH 7.0 was supplied with the operating pressure of 0.41 MPa, and the membrane filtration process was performed for 30 minutes, Then, sampling for 10 minutes The amount of water per day (cubic meter) was expressed as the amount of water produced (m 3 / day).
（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
造水量の測定における１０分間の運転で用いた供給水およびサンプリングした透過水について、ＴＤＳ濃度を伝導率測定により求め、下記式から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）｝
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布（繊度：１デシテックス、厚み：約９０μｍ、通気度：１ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、密度０．８０ｇ／ｃｍ３）上にポリスルホンの１７．０質量％の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分間放置し、８０℃の温水で１分間浸漬することによって繊維補強ポリスルホン支持膜からなる、多孔性支持層（厚さ１３０μｍ）ロールを作製した。
(Desalination rate (TDS removal rate))
For the feed water and the sampled permeate used in the operation for 10 minutes in the measurement of water production, the TDS concentration was determined by conductivity measurement, and the TDS removal rate was calculated from the following formula.
TDS removal rate (%) = 100 × {1− (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water)}
Example 1
On a non-woven fabric made of polyethylene terephthalate fibers (fineness: 1 dtex, thickness: about 90 μm, air permeability: 1 cc / cm 2 / sec, density: 0.80 g / cm 3 ), a 17.0% by weight DMF solution of polysulfone is 180 μm. A porous support layer (thickness) composed of a fiber-reinforced polysulfone support membrane, cast at a room temperature (25 ° C.), immediately immersed in pure water for 5 minutes, and immersed in warm water at 80 ° C. for 1 minute. 130 μm) roll was produced.
その後、多孔性支持層のポリスルホンからなる層の表面をｍ−ＰＤＡの２．２質量％水溶液中に２分間浸漬してから、垂直方向にゆっくりと引き上げた。さらに、エアーノズルから窒素を吹き付けることで、支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。 Thereafter, the surface of the porous support layer made of polysulfone was immersed in a 2.2 mass% aqueous solution of m-PDA for 2 minutes, and then slowly pulled up in the vertical direction. Furthermore, the excess aqueous solution was removed from the surface of the support film by blowing nitrogen from the air nozzle.
その後、トリメシン酸クロリド０．０８質量％を含むｎ−デカン溶液を、膜の表面が完全に濡れるように塗布してから、１分間静置した。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１分間洗浄して、複合分離膜ロールを得た。 Thereafter, an n-decane solution containing 0.08% by mass of trimesic acid chloride was applied so that the surface of the film was completely wetted, and then allowed to stand for 1 minute. Thereafter, excess solution was removed from the membrane by air blow, and washed with hot water at 80 ° C. for 1 minute to obtain a composite separation membrane roll.
また、ポリプロピレン製ネット（厚み：７００μｍ、ピッチ：３ｍｍ×３ｍｍ、繊維径：０．３５ｍｍ、投影面積比：０．１８）に対し、一定真空度まで排気した真空系内に、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ、Ｃ２Ｆ４）を１分間導入し、真空度を２.０Ｔｏｒｒ、放電出力を５Ｗ／ｃｍ２、処理時間を５００秒として放電を行なうプラズマ処理を施して供給側流路材を得た。 Also, tetrafluoroethylene (TFE) was placed in a vacuum system evacuated to a certain degree of vacuum against a polypropylene net (thickness: 700 μm, pitch: 3 mm × 3 mm, fiber diameter: 0.35 mm, projected area ratio: 0.18). , C 2 F 4 ) was introduced for 1 minute, a plasma treatment was performed to perform discharge with a degree of vacuum of 2.0 Torr, a discharge output of 5 W / cm 2 , and a treatment time of 500 seconds to obtain a supply-side channel material.
透過側流路材Ｂ（厚み：２８０μｍ、溝幅：４００μｍ、畝幅：３９０μｍ、溝深さ：２３０μｍ）に対し、上記プラズマ処理を施した。 The above plasma treatment was performed on the permeation side channel material B (thickness: 280 μm, groove width: 400 μm, ridge width: 390 μm, groove depth: 230 μm).
上記複合分離膜を、エレメントでの有効面積が０．４５ｍ２になるように折り畳み断裁加工し、上記供給側流路材を挟み込み、次いで上記透過側流路材を積層して、２５４ｍｍの幅を有する２枚の膜リーフを作製した。 The composite separation membrane is folded and cut so that the effective area at the element is 0.45 m 2 , the supply-side flow path material is sandwiched, and then the permeation-side flow path material is laminated to obtain a width of 254 mm. Two membrane leaves were prepared.
こうして得られた膜リーフを集水管にスパイラル状に巻き付け、巻囲体を得た。巻囲体の外周にフィルムを巻き付け、テープで固定した後に、エッジカットおよび端板取りつけを行うことで、２インチエレメントを作製した。 The membrane leaf thus obtained was wound spirally around a water collecting tube to obtain a wound body. A film was wound around the outer periphery of the wound body and fixed with tape, and then edge cutting and end plate mounting were performed to produce a 2-inch element.
このようにして得られた複合分離膜エレメントを圧力容器に入れて、２５℃の純水を用いて運転圧力０．４１ＭＰａ、ワンパス方式にて３０分間通水することで複合分離膜エレメントの洗浄を行った。その後、２００ｍｇ／Ｌ食塩水を用い、運転圧力０．４１ＭＰａ、運転温度２５．０℃、ｐＨ７で運転（回収率３０％）したところ、造水量および脱塩率は０．４３ｍ３／ｄａｙおよび９６．６％であった。
The composite separation membrane element thus obtained is put into a pressure vessel, and the composite separation membrane element is washed by passing water for 30 minutes by a one-pass method at an operating pressure of 0.41 MPa using pure water at 25 ° C. went. Then, when 200 mg / L saline was used and operated at an operating pressure of 0.41 MPa, an operating temperature of 25.0 ° C., and a pH of 7 (recovery rate of 30%), the water production amount and the desalination rate were 0.43
以下、特に言及しない条件については、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製した。 Hereinafter, separation membrane elements were produced in the same manner as in Example 1 under conditions not specifically mentioned.
（実施例２）
膜リーフ数を１枚に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Example 2)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of membrane leaves was changed to one. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例３）
透過側流路材を上記プラズマ処理を施したトリコット（厚み：２６０μｍ、溝幅：２００μｍ、畦幅：３００μｍ、溝深さ：１０５μｍ）に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Example 3)
Separation membrane in the same manner as in Example 1 except that the permeate-side channel material was changed to the above-mentioned tricot (thickness: 260 μm, groove width: 200 μm, ridge width: 300 μm, groove depth: 105 μm). An element was produced. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例４）
供給側流路材を上記プラズマ処理を施していないネットに変更し、透過側流路材に上記プラズマ処理を施したトリコットに変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
Example 4
A separation membrane element is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the supply side channel material is changed to a net not subjected to the plasma treatment and the permeation side channel material is changed to a tricot subjected to the plasma treatment. did. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例５）
供給側流路材を上記プラズマ処理を施していないネットに変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Example 5)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the supply-side channel material was changed to a net not subjected to the plasma treatment. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例６）
透過側流路材を上記プラズマ処理を施していないトリコットに変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Example 6)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the permeate-side channel material was changed to the tricot not subjected to the plasma treatment. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例７）
透過側流路材をポリプロピレン製突起物がポリエチレンテレフタレート製不織布上に固着された透過側流路材（上記プラズマ処理は施されていない）に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Example 7)
Separation was carried out in the same manner as in Example 1 except that the permeation side flow path material was changed to a permeation side flow path material in which a polypropylene protrusion was fixed on a polyethylene terephthalate non-woven fabric (not subjected to the plasma treatment). A membrane element was prepared. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例８）
透過側流路材をポリプロピレン製突起物がポリエチレンテレフタレート製不織布上に固着された透過側流路材（上記プラズマ処理は施されていない）に変更し、膜リーフ数を１枚に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Example 8)
Except for changing the permeate-side channel material to a permeate-side channel material in which the polypropylene protrusions are fixed on the non-woven fabric made of polyethylene terephthalate (the above plasma treatment has not been applied), and changing the number of membrane leaves to one. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例９）
供給側流路材を上記プラズマ処理を施していないネットに変更し、透過側流路材をインプリント加工した凹凸シートに変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
Example 9
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the supply-side flow path material was changed to a net not subjected to the plasma treatment, and the permeation-side flow path material was changed to an imprinted uneven sheet. . When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例１０）
透過側流路材をインプリント加工した凹凸シートに変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Example 10)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the permeation side channel material was changed to an imprinted uneven sheet. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（実施例１１）
供給側流路材と透過側流路材のプラズマ処理時間を６００秒に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Example 11)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the plasma treatment time for the supply side channel material and the permeation side channel material was changed to 600 seconds. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（比較例１）
供給側流路材を上記プラズマ処理を施していないネットに変更し、透過側流路材を上記プラズマ処理を施していないトリコットに変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Comparative Example 1)
The separation membrane element was changed in the same manner as in Example 1 except that the supply side channel material was changed to a net not subjected to the plasma treatment, and the transmission side channel material was changed to a tricot not subjected to the plasma treatment. Produced. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（比較例２）
供給側流路材を上記プラズマ処理を施していないネットに変更し、透過側流路材をポリプロピレン製突起物がポリエチレンテレフタレート製不織布上に固着された透過側流路材（上記プラズマ処理は施されていない）に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Comparative Example 2)
The supply-side channel material is changed to a net that has not been subjected to the above-mentioned plasma treatment, and the transmission-side channel material is replaced with a transmission-side channel material in which a polypropylene protrusion is fixed on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric (the above-mentioned plasma treatment is applied). A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the change was made to (No). When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（比較例３）
供給側流路材を上記プラズマ処理時間を５０秒間施したネットに変更し、透過側流路材を上記プラズマ処理を施していないトリコットに変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Comparative Example 3)
The separation membrane was changed in the same manner as in Example 1 except that the supply side channel material was changed to a net subjected to the plasma treatment time of 50 seconds and the permeate side channel material was changed to a tricot not subjected to the plasma treatment. An element was produced. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（比較例４）
供給側流路材を上記プラズマ処理時間を５０秒間施したネットに変更し、透過側流路材をポリプロピレン製突起物がポリエチレンテレフタレート製不織布上に固着された透過側流路材（上記プラズマ処理は施されていない）に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Comparative Example 4)
The supply-side channel material is changed to a net subjected to the plasma treatment time of 50 seconds, and the transmission-side channel material is made of a transmission-side channel material in which a polypropylene protrusion is fixed on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric (the plasma treatment is A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that it was changed to (not applied). When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（比較例５）
供給側流路材を上記プラズマ処理を施していないネットに変更し、透過側流路材を上記プラズマ処理を５０秒間施したトリコットに変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Comparative Example 5)
Separation membrane element in the same manner as in Example 1 except that the supply-side channel material is changed to a net not subjected to the plasma treatment, and the permeate-side channel material is changed to a tricot subjected to the plasma treatment for 50 seconds. Was made. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（比較例６）
供給側流路材を上記プラズマ処理を施していないネットに変更し、透過側流路材を上記プラズマ処理を５０秒間施した、ポリプロピレン製突起物がポリエチレンテレフタレート製不織布上に固着された透過側流路材に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Comparative Example 6)
The supply side channel material is changed to a net not subjected to the plasma treatment, and the permeation side channel material is subjected to the plasma treatment for 50 seconds, and the polypropylene protrusion is fixed on the polyethylene terephthalate nonwoven fabric. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the road material was changed. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
（比較例７）
供給側流路材を上記プラズマ処理を施していないネットに変更し、透過側流路材をポリプロピレン製突起物がポリエチレンテレフタレート製不織布上に固着された透過側流路材（上記プラズマ処理は施されていない）に変更し、膜リーフ数を１枚に変更した以外は全て実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。分離膜エレメントを圧力容器に入れて、造水量、ＴＤＳ除去率を評価したところ表１に示す値であった。
(Comparative Example 7)
The supply-side channel material is changed to a net that has not been subjected to the above-mentioned plasma treatment, and the transmission-side channel material is replaced with a transmission-side channel material in which a polypropylene protrusion is fixed on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric (the above-mentioned plasma treatment is applied). The separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the number of membrane leaves was changed to 1. When the separation membrane element was put in a pressure vessel and the amount of water produced and the TDS removal rate were evaluated, the values shown in Table 1 were obtained.
本発明の膜エレメントは、特に、かん水や海水の脱塩に好適に用いることができる。 The membrane element of the present invention can be suitably used particularly for brine or seawater desalination.
１ 分離膜エレメント
２ 供給側流路材
２１、２２ 繊維状物
３、３１、３２ 分離膜
４、４１〜４５ 透過側流路材
４０ 透過側流路材に用いられるシート
４０１〜４０５ 透過側流路材に設けられた突起物
５ 封筒状膜
６ 集水管
７ 供給水（被処理水）
８ 透過水
９ 濃縮水
１１、１５ 分離機能層
１２ 多孔性支持層
１３、１６ 基材
１７ 供給側の面
１８ 透過側の面
DESCRIPTION OF
8 Permeated water 9
Claims (10)
請求項１または２に記載の流路材。 The surface with a static water contact angle of 125 degrees or more occupies 80% or more of the total surface area.
The channel material according to claim 1 or 2.
請求項１に記載の流路材。 Fluorine is present as a constituent element on the surface,
The channel material according to claim 1.
請求項１〜３のいずれかに記載の流路材を前記供給側流路材および前記透過側流路材の少なくともいずれかに用いた分離膜エレメント。 A separation membrane element comprising a water collecting pipe, a separation membrane body having a supply side surface and a permeation side surface, a supply side flow channel material, and a permeation side flow channel material,
A separation membrane element using the channel material according to any one of claims 1 to 3 in at least one of the supply side channel material and the permeation side channel material.
請求項６に記載の分離膜エレメント。 A permeation-side flow path member provided to face the permeation-side surface of the separation membrane body and having a sheet and a plurality of protrusions fixed on the sheet;
The separation membrane element according to claim 6.
請求項６または７に記載の分離膜エレメント。 The protrusion is continuous in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe,
The separation membrane element according to claim 6 or 7.
請求項６に記載の分離膜エレメント。 The permeate-side flow path material includes an open area by a through-hole in the thickness direction and other non-open areas, and the non-open area includes a plurality of fine protrusions.
The separation membrane element according to claim 6.
請求項９に記載の分離膜エレメント。 The fine protrusions have a thickness of 5 μm or less and a number density of 20 pieces / mm 2 or more and 1000 pieces / mm 2 or less.
The separation membrane element according to claim 9.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113573547A (en) * | 2021-07-01 | 2021-10-29 | Oppo广东移动通信有限公司 | Heat dissipation assembly, method, shell assembly and electronic equipment |
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2017
- 2017-07-25 JP JP2017143470A patent/JP2018023971A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113573547A (en) * | 2021-07-01 | 2021-10-29 | Oppo广东移动通信有限公司 | Heat dissipation assembly, method, shell assembly and electronic equipment |
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