JP5367368B2 - 中空糸膜束の製造方法 - Google Patents
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(1)端部が固定された中空糸膜束を製造する方法であって、固定される領域よりも中央寄りの中空糸膜束内部に挿入物を挿入し、該中空糸膜端部を固定し、その後、該挿入物を中空糸膜束内部から除去することを特徴とする端部が固定された中空糸膜束の製造方法。
(2)挿入物の見掛け密度が1g/cm3以下であることを特徴とする上記(1)の中空糸膜束の製造方法。
(3)挿入物の見掛け密度が0.1g/cm3以下であることを特徴とする上記(1)の中空糸膜束の製造方法。
(4)挿入物が中空状物であることを特徴とする上記(1)〜(3)の中空糸膜束の製造方法。
(5)挿入物が発泡体であることを特徴とする上記(4)の中空糸膜束の製造方法。
(6)挿入物が、内部に気体及び/又は液体を包含している風船状物であることを特徴とする上記(4)の中空糸膜束の製造方法。
(7)挿入物が、球状、円柱状、多角柱状の何れかの形態を有していることを特徴とする上記(1)〜(6)の中空糸膜束の製造方法。
(8)挿入物は、長軸に対して垂直な断面が円、楕円、多角形の何れかの形状であり、該断面の円相当径が長軸に沿って中央から片方又は両方の先端に向けて縮小していることを特徴とする上記(1)〜(6)の中空糸膜束の製造方法。
(9)挿入物が、熱可塑性樹脂又はゴムからなることを特徴とする上記(1)〜(8)の中空糸膜束の製造方法。
(10)端部が固定される領域の片側に貫通穴を設けることを特徴とする上記(1)〜(9)の中空糸膜束の製造方法。
(11)端部の固定部の中空糸膜の中央寄りの界面における膜充填率が5〜40%の範囲である上記(1)〜(10)の中空糸膜束の製造方法。
(12)端部が固定された中空糸膜束を製造する方法であって、固定される領域よりも中央寄りの中空糸膜束内部に、見掛け密度が0.1g/cm3以下である挿入物を挿入し該中空糸膜端部に遠心力によって注型剤を注入して硬化させることによって該中空糸膜端部を固定し、その後、該挿入物を中空糸膜束内部から除去することを特徴とする端部が固定された上記(1)〜(11)の中空糸膜束の製造方法。
(13)上記(1)〜(12)の製造方法により得られる端部が固定された中空糸膜束。
(14)上記(1)〜(9)の端部が固定された中空糸膜束の製造方法において、中空糸膜束を端部固定部囲繞部材または外筒に収容する工程を有する中空糸膜ろ過素子の製造方法。
(15)上記14の方法により得られる中空糸膜ろ過素子。
置いて中空糸膜束を製造した場合にも、挿入物の下になる中空糸膜が変形することがない。また、後述のような遠心接着法によって注型剤を注入して端部固定部を形成する場合には、遠心力によって挿入物の位置が移動することがあるが、見掛け密度0.4g/cm3以下の挿入物は移動する傾向が少なくなり、0.1g/cm3以下のものであれば殆ど移動することがない。
一方、本発明の挿入物は、水溶性の材料を用いて賦形したものであってもよい。例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、珪酸ナトリウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水溶性無機塩や、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン等の水溶性有機高分子、可溶性澱粉、カルボキシメチルセルロース、ヒドロシキエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性有機化合物等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし複数の混合物として使用することもできる。中でも、可溶性澱粉と水溶性有機高分子との組み合わせ、或いは、可溶性澱粉と水溶性有機化合物との組み合わせであると、見掛け密度が低く、かつ、機械的強度が比較的高い挿入物が得られるので好適である。また、水溶性の挿入物であると、中空糸膜束を製造後、挿入物を水等で溶かして除去することができるという利点がある。特に、中空糸膜束が外筒などに収容されていて、挿入物を取り出しにくい場合に用いると有用である。
貫通穴の好ましい大きさは、相当直径が2〜30mmが好ましく、より好ましくは5〜25mmである。この範囲とすることにより、穴付近に原水中の懸濁物質が付着しても十分な量の気泡を中空糸膜束内に均一に送りこむことができる。ここで相当直径とは、4×(流路断面積)/(周囲辺長)と定義される。貫通穴の形状は、三角形、四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形、扇型、C字型、又は星形等、任意である。
この後、適宜、中空糸膜束の周囲を布やフィルム等で覆って端部を固定する。また、膜束の上下端に注型剤カップなど、注型剤等を受けて端部固定部を作成するための部材である注型部材を設け、これと注型剤ポットを注入ホースで接続する。該注型部材は、上部ヘッド、下部リングといった端部固定部囲繞部材等、ろ過素子の一部となる部材を介して、もしくはこれらの部材を注型部材として設けることもできる。また挿入物が挿入された中空糸膜束を、一端外筒に挿入した後注型部材をセットすると、外筒内に中空糸膜束が収まった形で端部固定された中空糸膜ろ過素子を得ることができる。中空糸膜端部を固定する方法としては、端部に注型剤等を中空糸膜束内に注入して固定する方法がある。注型剤を注入する方法としては、遠心力によって注型剤等を注入する遠心成形法と、水頭差やポンプ圧力によって注型剤等を注入する静置成形法とが挙げられる。このうち遠心成形法が、中空糸膜間に均一に注入することができるので、より好ましい。遠心成形法で固定部を形成させる場合には、見掛け密度が0.1g/cm3以下の挿入物を用いることがより好ましい。0.1g/cm3以下であると挿入物が固定部形成領域側に移動しにくく、端部固定部の中心部分まで中空糸膜がより均等に分散しやすい。
発泡ポリエチレン製の円柱状の挿入物を使用し、遠心接着法により端部を固定した中空糸膜束を有するろ過素子を製造した。該挿入物は、厚み1mmの発泡ポリエチレンシートを捲回して、外径75mm、全長800mmに成形した。該挿入物の重量と体積を測定して見掛け密度を求めたところ、0.04g/cm3であった。
〔FA/FC〕=(MA/SA)/(MC/SC)
その結果、〔FA/FB〕が1.0であり、〔FA/FC〕が1.1であった。
市販のゴム風船に空気を封入した挿入物を使用し、遠心接着法により中空糸膜束を有するろ過素子を製造した。該挿入物は、外径70mm、全長800mm、封止部の反対側端が外径70mmの半球状を呈している円柱状であった。該挿入物の見掛け密度は、0.02g/cm3であった。なお、該見掛け密度は、ポリエチレン製袋を用いずに直接該挿入物を水中に浸漬して体積を測定した他は、実施例1と同様にして求めた。
図2−gに示す形状のポリ塩化ビニル製の挿入物を使用し、静置接着法により中空糸膜束を有するろ過素子を製造した。
図2−gに示す形状の挿入物を使用し、遠心接着法により中空糸膜束を有するろ過素子を製造した。
図2−gに示す形状の挿入物を使用し、遠心接着法により中空糸膜束を有するろ過素子を製造した。
実施例2と同じ形状の加硫ゴム製挿入物を使用し、静置接着法により中空糸膜束を有するろ過素子を製造した。挿入物内には35重量%エタノール水溶液を入れて密封した。該挿入物の見掛け密度は、0.95g/cm3であった。
断面形状が楕円環状である水溶性の挿入物2個を使用し、遠心接着法により端部を固定した中空糸膜束を有するろ過素子を製造した。該挿入物は、可溶性澱粉にカルボキシメチルセルロースの水溶液を加えてペースト状にしたものを型に流し込んで乾燥させて成形したものであり、空隙率が70%の多孔体である。断面形状が、短軸外径40mm、短軸内径30mm、長軸外径100mm、長軸内径90mmの楕円環であり、全長が850mmである。該挿入物の見掛け密度は、0.09g/cm3であった。なお、見掛けの密度は、実施例1と同様にして求めた。
この中空糸膜ろ過素子の両端面にろ過装置の配管と接続するためのキャップを取り付けた。このキャップからろ過装置に接続して原水側から70℃の熱水を流した。これにより挿入物を溶解させて除去した。
下部リング側において円柱状の挿入物を配置せずに遠心接着を実施した以外は、実施例1と同様にして中空糸膜束およびろ過素子を製造した。
2.上部ヘツド
2’.注型剤カップ部(或いは、注型剤カップ)
3.下部リング
4.上部ヘッド側端部固定部
5.下部リング側端部固定部
6.貫通穴
7.支柱
8.貫通穴形成ピン
9.多孔板
10.挿入物
11.注型剤ポット
12.注入ホース
13.注型剤
14.外筒
15.樹脂棒
16.ナット
17.曝気用気体導入管
18.曝気用気体噴出口
19.集水キャップ
20.端部固定部の中空糸膜の中央寄りの界面
O:中心線
P1,P2:中心線と端部固定部辺縁とが交差する点
Y1,Y2,Z1,Z2:中心線と直交する線と端部固定部辺縁とが交差する点
Q1,Q2:中心線と直交する線とが交差する点
Claims (14)
- 端部が固定された中空糸膜束を製造する方法であって、固定される領域よりも中央寄りの中空糸膜束内部に見掛け密度が0.1g/cm3以下である挿入物を挿入し、該中空糸膜端部を固定し、その後、該挿入物を中空糸膜束内部から除去することを特徴とする端部が固定された中空糸膜束の製造方法。
- 挿入物が中空状物であることを特徴とする請求項1の中空糸膜束の製造方法。
- 挿入物が発泡体であることを特徴とする請求項2の中空糸膜束の製造方法。
- 挿入物が、内部に気体及び/又は液体を包含している風船状物であることを特徴とする請求項2の中空糸膜束の製造方法。
- 挿入物が、球状、円柱状、多角柱状の何れかの形態を有していることを特徴とする請求項1〜4の何れかの中空糸膜束の製造方法。
- 挿入物は、長軸に対して垂直な断面が円、楕円、多角形の何れかの形状であり、該断面の円相当径が長軸に沿って中央から片方又は両方の先端に向けて縮小していることを特徴とする請求項1〜5の何れかの中空糸膜束の製造方法。
- 挿入物が、熱可塑性樹脂又はゴムからなることを特徴とする請求項1〜6の何れかの中空糸膜束の製造方法。
- 端部が固定される領域の片側に貫通穴を設けることを特徴とする請求項1〜7の何れかの中空糸膜束の製造方法。
- 端部の固定部の中空糸膜の中央寄りの界面における膜充填率が5〜40%の範囲である請求項1〜8の何れかの中空糸膜束の製造方法。
- 端部が固定された中空糸膜束を製造する方法であって、固定される領域よりも中央寄りの中空糸膜束内部に、見掛け密度が0.1g/cm3以下である挿入物を挿入し該中空糸膜端部に遠心力によって注型剤を注入して硬化させることによって該中空糸膜端部を固定し、その後、該挿入物を中空糸膜束内部から除去することを特徴とする端部が固定された請求項1〜9の何れかの中空糸膜束の製造方法。
- 請求項1〜10の何れかの製造方法により得られる端部が固定された中空糸膜束。
- 中空糸膜束の端部が端部固定部囲繞部材内に固定された中空糸膜ろ過素子を製造する方法であって、
固定される領域よりも中央寄りの前記中空糸膜束内部に見掛け密度が0.1g/cm 3 以下である挿入物を挿入し、
前記中空糸膜束の端部を前記端部固定部囲繞部材内に固定し、その後、前記挿入物を前記中空糸膜束内部から除去することを特徴とする中空糸膜ろ過素子の製造方法。 - 外筒内部に挿入された中空糸膜束の端部が固定された中空糸膜ろ過素子を製造する方法であって、
固定される領域よりも中央寄りの前記中空糸膜束内部に見掛け密度が0.1g/cm 3 以下である挿入物を挿入し、
前記中空糸膜束の端部を、前記外筒内部において固定し、その後、前記挿入物を前記中空糸膜束内部から除去することを特徴とする中空糸膜ろ過素子の製造方法。 - 請求項12または請求項13に記載の製造方法により得られる中空糸膜ろ過素子。
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