JP2714854B2 - 曝気用中空糸の製造方法 - Google Patents

曝気用中空糸の製造方法

Info

Publication number
JP2714854B2
JP2714854B2 JP1145423A JP14542389A JP2714854B2 JP 2714854 B2 JP2714854 B2 JP 2714854B2 JP 1145423 A JP1145423 A JP 1145423A JP 14542389 A JP14542389 A JP 14542389A JP 2714854 B2 JP2714854 B2 JP 2714854B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hollow fiber
air
aeration
spinning
hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1145423A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0314611A (ja
Inventor
博 緒明
正実 塩坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP1145423A priority Critical patent/JP2714854B2/ja
Publication of JPH0314611A publication Critical patent/JPH0314611A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2714854B2 publication Critical patent/JP2714854B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Artificial Filaments (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水中に中空糸の微細孔から粒径の小さい気
泡を出し、効率的に水中に酸素を供給する曝気用中空糸
の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来から汚水浄化に中空糸を用いて曝気しようという
考えがあり、それは、特開昭53−128142号公報に示され
た廃水処理方法及びその装置でも開示され、また中空糸
モジュールの改良構造として実公昭58−32800号公報に
示された円筒形中空色モジュールで開示されている。そ
してこの中空糸モジュールに用いる中空糸の製法に関し
ては特開昭52−15627号公報に示されている。
上記従来の中空糸は溶融紡糸法により作成されてい
た。また、曝気に使用する中空糸の孔径については上記
特開昭52−15627号公報に開示されたように、0.05μm
(500Å)程度は必要とされる。これは紡糸方法が溶融
紡糸法であることによる制限であって、これより小さい
孔径からは気泡が発生しにくいことを意味する。
膜の孔径の測定方法として、「気泡圧力法」がある。
水にぬれた膜に圧力をかけ空気を透過させるとき、透過
を始める圧力Pと、孔の直径Dと表面張力rとの間には
次式の関係がある。
いま、表面張力を73ダイン/cmとすると、Pが1kg/cm2
GでDが3μmとなり、またPが10kg/cm2GでDが0.3μ
m、Pが100kg/cm2GでDが0.03μm(300Å)となる。
このため、孔径が小さい場合、大きな圧力を供給しない
と中空糸の孔から気泡が発生しないことになる。
ただし、上記(1)式は膜表面が平滑で滑らかである
場合にのみ成立し、上記特開昭58−32800号、特開昭52
−15627号公報に示された孔径0.05μmでも実際には圧
力Pは10kg/cm2G以下で孔から気泡が発生しているもの
と推定される。
これに対して、中空糸の材料となる高分子材を、その
溶媒に溶かし、増孔剤を添加したドープを用い、乾・湿
式紡糸法にて中空糸を作成し、さらにこの中空糸が凝固
した後、延伸操作を施すようにした中空糸の製造方法が
知られている。この製造方法では、紡糸された中空糸
を、これの凝固後に延伸することにより、中空糸の膜表
面の構造が変化すると共に、スポンジ層に亀裂が発生し
て単位面積当りの透過空気量が増加する。
以下にこの従来の中空糸の製造例を、通常の湿式紡糸
法による場合について説明する。
中空糸材とその溶剤(以下これをドープという)に
は、ポリスルホンP−1700(ユニオンカーバイト社製)
をN−メチル−2−ピロリドン中に25wt%溶かし、増孔
剤としてエチレングリコール(以下EGと記す)を1〜10
wt%、望ましくは3〜5wt%を添加した。
次にEGを添加されたドープを真空状態に保ち、脱泡を
行なった。
内部凝固液及び外部凝固液は水を用いた。
凝固浴槽水面と紡糸ノズルとの乾式部の長さは0〜10
cm程度、望ましくは5cm程度が操作上好ましいが、あえ
てこの長さにこだわるものではない。
上記紡糸は室温で行なわれ、凝固浴槽の温度は15〜35
℃の間で行なわれた。またEGを添加されたドープと内部
凝固液は、室温と同じ温度にさらされているため、室温
であり、あえて制御していない。
次の操作として、上述した紡糸が完了して、時間が経
ると、N−メチル−2−ピロリドンが中空糸より水に溶
け出し、中空糸が凝固する。
凝固したその中空糸を延伸率1.1倍、1.2倍、1.3倍と
延伸した。
このようにして製造された中空糸は、その外表面及び
内表面が緻密な膜でできており、その中間はスポンジ状
の支持体からなっている。そして上記外表面及び内表面
に緻密な膜には多数の細孔ができている。
膜に細孔があいている場合の気体の膜透過の原理を以
下に記す。
孔径が100A以下になると、(2)式に示すように、気
体の細孔内の移動は分子量の平方根に逆比例するように
なる。これをクヌーセン流れを示す膜という。透過速度
qは ここで、Mは気体の分子量、Rは気体定数、rは孔
径、lは孔の管長(膜厚)、P1,P2は膜の両側の圧力、
εは膜の多孔度、Tは温度である。
この(2)式を上記緻密な膜にあいた孔径の推定に使
うこととする。
この方法で作成した中空糸を第2図に示す測定装置で
測定した。
この測定装置は、外径が約1mm、内径が約0.7mmの中空
糸を多数本束ねた中空糸束1を、その両端部をモールド
材2,2にて支持して筒体3内に収納し、筒体3の一端部
に入口室4を、また両モールド材2,2の間に出口室5を
構成し、入口室4に入口管6を、また出口室5に出口管
7をそれぞれ接続してある。そして上記入口管6にはブ
ロア8が、また出口管7には真空ポンプ9がそれぞれ接
続されている。真空ポンプ9の出口にフローメータ10が
接続されている。
上記測定装置において、ブロア8と真空ポンプ9を作
動すると、ブロア8にて入口室4へ流入した空気は中空
糸束1の各中空糸を透過し出口室5より真空ポンプ9に
て吸引されフローメータ10に排出され、このフローメー
タ10でその流量を測定する。さらに、この透過空気を図
示しないガスクロマトグラフィー装置で、これの酸素及
び窒素の濃度を測定した。
上記真空ポンプ9の到達真空度が40Torrの大型のもの
を使い、測定装置内の中空糸透過空気量がある程度多く
なっても常に40Torrを維持する程度のものを使用した。
測定結果は第1表の通りであった。
上記測定において、中空糸膜を透過した空気の酸素濃
度から、この中空糸膜はクヌーセン流現象を起こしてい
ることがわかる。言いかえるなら、この中空糸膜に生成
した孔径は100Å程度であるといえる。なお通常の大気
の酸素濃度は20.95V%である。
すなわち、空気中の窒素(N2:分子量28gr)の分子量
が空気中の酸素(O2:分子量32gr)より小さいため、速
くこの細孔を透過し、酸素濃度が通常の大気の酸素濃で
ある20.95V%より低い値である20.13〜20.16V%を示す
ものである。
また第1表よりわかるように、延伸率に対し透過空気
中の酸素濃度が一定している。これは延伸によって孔の
径が大きくなっていないことを示している。しかし、中
空糸を透過する空気量は延伸する程増えている。これは
上記した中空糸のスポンジ状支持体(スポンジ層)にス
トレスが加わったことにより、スポンジ状態に変化がお
きて亀裂などが発生し、空気透過抵抗が減ったためであ
る。
次に水中での気泡の発生状態を調べるために、第3図
に示すように、中空糸束1の両端をモールド材2′,2′
にて支持し、それぞれを空気流入管11に接続した中空糸
モジュール12をビーカ13内の水中に入れ、上記空気流入
管11に圧力計14を有する調圧器15及びフローメータ16を
介して圧縮空気を供給した。
その結果、延伸をしない中空糸からは圧力を3kg/cm2G
にしても全く気泡は出なかった。
しかし、延伸率を1.1倍にしたものは3kg/cm2Gの圧力
で細かい気泡23が発生した。
第2表に延伸率を1.2倍としたときの中空糸にかかる
圧力と気泡の粒径及び単位面積当りの透過空気量につい
てまとめて結果を示す。
以上の従来例でわかるように、凝固した中空糸を延伸
することにより、2〜3kg/cm2Gの圧力で中空糸の微細孔
より気泡が水中に発生した。
この理由の1つとして上述のように、延伸した中空糸
のスポンジ層に亀裂などが発生し、空気の透過抵抗が少
なくなったことがあげられる。他の1つとしては延伸し
たことによる中空糸外表面の構造変化が考えられる。
すなわち、上述した「気泡圧力法」で述べたように、
表面が滑らかであれば、空気が2〜3kg/cm2G程度では気
泡は発生しない。このことから、この延伸という操作が
気泡発生の大きな原因になっている。
しかしながら、このように延伸して成形する従来の中
空糸では、曝気用として用いた場合、これの単位面積当
り透過空気量はいまだ十分でなかった。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、曝気
用の中空糸として単位面積当り透過空気量を十分大きく
できるようにした曝気用中空糸の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明に係る曝気用中空
糸の製造方法は、中空糸の材料となる高分子材を、その
溶媒に溶かし、増孔剤を添加したドープを用い、乾・湿
式紡糸法にて中空糸を作成し、さらにこの中空糸が凝固
した後、延伸操作を施すようにした曝気用中空糸の製造
方法において、上記乾・湿式紡糸法にて中空糸を作成す
る際に、紡糸時の中空部成形部位で中空糸の内面と外面
との間に電圧を印加して作成し、この作成された中空糸
が凝固した後に上記延伸操作を施す。
〔作 用〕
紡糸された中空糸を、これの凝固後に延伸することに
より、中空糸の膜表面の構造が変化すると共に、スポン
ジ層に亀裂が発生して単位面積当りの透過空気量が増加
するが、この延伸操作の前で、中空糸の紡糸時にこれの
内面と外面に500mV程度の電圧を印加することにより、
上記延伸操作時における中空糸の膜に生成する上記亀裂
により孔数が増大して単位面積当りの透過空気量が増加
する。
〔実施例〕
上記従来の中空糸の乾・湿式紡糸方法において、紡糸
ノズルを通常のものに替えて、第1図に示す電圧印加型
の紡糸ノズル17を用いて紡糸した。
この紡糸ノズル17はステンレスにて構成したオリフィ
ス部18と、絶縁材にて構成され、かつドープ入口19を有
する本体部20と、ステンレスにて構成され、かつ本体部
20内に装着した内部凝固液注入チューブ21とからなって
おり、上記オリフィス部18と内部凝固液注入チューブ21
との間に、内部凝固液注入チューブ21側がプラス側とな
るようにして可変直流電圧源22が接続されている。
上記構成において、ドープ入口19からドープを、また
内部凝固液注入チューブ21をそれぞれ供給すると、オリ
フィス部18より中空糸23が紡糸される。このとき、可変
直流電圧源22より、オリフィス部18と内部凝固液注入チ
ューブ21に直流電圧を印加する。この印加電圧は0V、+
20mV、+100mV、+500mV、+1.5V、+3.0V、+9.0Vであ
る。
次の操作は上記従来の湿式紡糸法による製造方法と同
じである。
この実施例にて得られた中空糸の透過空気の酸素濃度
と単位面積当りの透過空気量は第3表に示す通りであ
る。なおこのときの各中空糸は非延伸時のものである。
この第3表からわかるように、非延伸時の単位面積当
り透過空気量は+100〜+500mV付近に極大値を持つこ
と、また印加電圧にかかわらず透過空気中の酸素濃度が
20.3V%と変わらないことから、中空糸にあいた孔は印
加電圧が+100〜500mV付近のときが最も多く発生してい
るものと推考される。
次に電圧を印加しながら紡糸後、1.2倍に延伸したと
きの透過空気の酸素濃度と単位面積当りの透過空気量を
第4表に示す。
上記第4表によれば、+100mV印加したものが最も空
気の透過量が多いが、+20mV、+500mVも、+100mVのそ
れに近い数値であり、+20〜+500mV程度の幅で延伸し
た場合、透過流量の増大がみられ、0Vの値と比較する
と、約2倍程度に増加していることがわかる。これは電
圧を印加したことによる孔数の増大が原因であるものと
推考される。
なお、上記中空糸の延伸率は1.2倍に限定するもので
はなく、あくまでもデータ比較のための一例であって、
延伸するという操作そのものが、この実施例で重要な構
成要件の1つである。
次に水中での気泡の発生状態を上記実施例1と同一の
装置で調べた。
第5表に印加電圧が0V、+100mVで紡糸したあと、1.2
倍に延伸した中空糸にかかる圧力と気泡の粒径及び単位
面積当り透過空気量についてまとめた結果を示す。
以上の実施例でわかるように、凝固した中空糸を延伸
したことにより、2〜3kg/cm2Gの圧力で中空糸の微細孔
より気泡が水中に発生し、延伸の操作に加え、紡糸時に
直流電圧を印加したことにより、電圧を印加しない(0
V)ものより約2倍の水中への空気送気が可能になっ
た。
延伸により、中空糸の膜表面に荒れを作ったり、スポ
ンジ層に亀裂が発生して空気透過抵抗を減らす作用を起
こすものと推考され、また紡糸時に500mV以下の電圧を
印加することにより、膜に生成する孔数が増大する作用
がなされるものと推考される。このことにより、上記第
5表に示すように、水中への空気透過量を約2倍増大さ
せることが可能になった。
なお上記実施例の中空糸は湿式紡糸法で紡糸したもの
の例を示したが、これは乾式紡糸法で紡糸した中空糸の
場合でも本発明方法は何らさしつかえなく適用すること
ができる。
また本発明方法にて作成される中空糸は廃水処理だけ
でなく、バクテリヤやカビが混入しない気泡を水中に供
給できることにより、水耕栽培用の水耕液の曝気用、発
酵装置の曝気用等に用いることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、乾・湿式紡糸法にて中空糸を作成す
る際に、紡糸時の中空部成形部位で中空糸内面と外面と
の間に電圧を印加して作成し、この作成された中空糸が
凝固した後、、延伸操作を施して中空系の製造したこと
により、紡糸した中空糸をこれの凝固後延伸だけを施し
た製造した中空糸に比べて、中空糸の単位面積当りの透
過空気量を増加することができ、曝気用の中空糸系とし
て十分な透過空気量を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は電圧印加型の紡糸ノズルを示す断面図、第2図
は空気の透過度を調らべるための透過量測定装置を示す
概略的な構成説明図、第3図は気泡発生装置を示す概略
的な構成説明図である。 17は紡糸ノズル、18はオリフィス部、19はドープ入口、
20は本体部、21は内部凝固液注入チューブ、22は可変直
流電圧源。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中空糸の材料となる高分子材を、その溶媒
    に溶かし、増孔剤を添加したドープを用い、乾・湿式紡
    糸法にて中空糸を作成し、さらにこの中空糸が凝固した
    後、延伸操作を施すようにした曝気用中空糸の製造方法
    において、上記乾・湿式紡糸法にて中空糸を作成する際
    に、紡糸時の中空部成形部位で中空糸の内面と外面との
    間に電圧を印加して作成し、この作成された中空糸が凝
    固した後に上記延伸操作を施すことを特徴とする曝気用
    中空糸の製造方法。
JP1145423A 1989-06-09 1989-06-09 曝気用中空糸の製造方法 Expired - Lifetime JP2714854B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1145423A JP2714854B2 (ja) 1989-06-09 1989-06-09 曝気用中空糸の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1145423A JP2714854B2 (ja) 1989-06-09 1989-06-09 曝気用中空糸の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0314611A JPH0314611A (ja) 1991-01-23
JP2714854B2 true JP2714854B2 (ja) 1998-02-16

Family

ID=15384907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1145423A Expired - Lifetime JP2714854B2 (ja) 1989-06-09 1989-06-09 曝気用中空糸の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2714854B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019027104A1 (ko) * 2017-07-31 2019-02-07 서울대학교산학협력단 전기적 변수 인가 습식방사법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100273913B1 (ko) * 1998-03-20 2000-12-15 민경훈 생물학적반응에의한하폐수처리장치및방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0693979B2 (ja) * 1985-08-21 1994-11-24 三菱レイヨン株式会社 ポリプロピレン多孔質中空糸膜
JPH0822934B2 (ja) * 1986-12-09 1996-03-06 旭化成工業株式会社 ポリアクリロニトリル系多孔体の製造方法
JP2528893B2 (ja) * 1987-08-24 1996-08-28 株式会社クラレ ポリスルホン中空繊維膜の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019027104A1 (ko) * 2017-07-31 2019-02-07 서울대학교산학협력단 전기적 변수 인가 습식방사법

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0314611A (ja) 1991-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106731897B (zh) 一种高抗污染型聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜、制备方法及装置
JP2009095808A (ja) 液体処理用の中空糸膜
CN101227968A (zh) 纳米复合空心纤维膜及其制备方法
JP2006088148A (ja) 透水性に優れた中空糸膜
CN206500037U (zh) 一种高抗污染型聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜的制备装置
CN113144909A (zh) 一种应用于ecmo的聚4-甲基-1-戊烯中空纤维膜及其制备方法
JP2714854B2 (ja) 曝気用中空糸の製造方法
CN215539887U (zh) 一种用于ecmo的聚4-甲基-1-戊烯中空纤维膜的制备装置
CN113856475A (zh) 一种中空纤维膜的漂洗方法及装置
Saghafi Effect of hybrid post treatments on the structural property and water flux of polysulfone hollow fiber membrane
US6517758B1 (en) Process for the production of cellulosic moulded bodies
JP2008194647A (ja) 中空糸膜
JP4013396B2 (ja) 多孔質ポリアミドイミド中空糸膜の製造法
JP5423326B2 (ja) 中空糸膜の製造方法
JPS6452814A (en) Polysulfone hollow fiber membrane and production thereof
CN215539886U (zh) 一种用于ecmo的中空纤维膜渗漏性检测装置
Ahmadpour et al. Hydrophobic Modification of Polyetherimide Hollow Fiber Membrane Contactor by 2-(Perfluoroalkyl) Ethanol Coating for Carbon Dioxide Absorption
JP3128875B2 (ja) ポリフェニレンスルフィドスルフォン中空糸膜およびその製造方法
JP2714849B2 (ja) 中空糸の製造方法
JP2739509B2 (ja) 中空糸膜の製造方法及びそれに用いられる筒状物
JP2533787B2 (ja) 芳香族ポリスルホン中空糸膜
JPH0596272A (ja) 水中溶存酸素の脱気方法
RU2676991C1 (ru) Мембрана половолоконная
JP3473202B2 (ja) 中空糸膜の製造方法
Zarrebini et al. High pressure injection technique for hypochlorite treatment of polysulfone hollow fibre membranes