JP6910889B2 - ろ過膜モジュールおよびその製造方法並びにろ過膜モジュールの設置方法 - Google Patents
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Description
Organic Carbon)などが要求レベルに達することが求められる。その為、一般的に本用途のろ過膜モジュールでは、製品の製造工程の最後に、フィルターからの微粒子発塵、イオン成分および有機物の溶出を低減するための洗浄工程が設けられ、清浄な状態まで洗浄された状態で出荷されている。
しかし、超純水の製造ラインで使用されるろ過膜モジュールは上述の通り使用開始から短い時間で超純水としての水質を満足することが求められるため、グリセリン、アルコールなどの有機物、ナトリウムなどの金属イオン成分を含む保存液を用いるとその洗浄に時間を要する問題があった。その為、本用途の保存液としては、低濃度であっても微生物の繁殖を抑制するホルムアルデヒド水溶液や、有機物、イオン成分を残留させずに殺菌効果が有る過酸化水素水溶液が用いられてきた。
よる圧力上昇を軽減するため、ろ過膜モジュールの原水側に圧力緩衝機構を設けるとともに、封入した純水の熱による体積膨張を吸収するため、ろ過膜モジュールの原水側に体積膨張吸収機構を設け、ろ過膜モジュールのろ過側は密閉状態とすることが好ましい。
材質:ポリスルホン
分画分子量:6000Da(限外ろ過膜)
内径/外径:0.6mm/1.0mm
材質:ポリスルホン
形状:円筒状
サイズ:ろ過領域における円筒部内径/外径:154mm/170mm
ノズル部における円筒部内径/外径:162mm/183mm
ノズルの内径:58mm
筒状ケースの長さ/ノズルの中心間距離:1050mm/872mm
中空糸膜モジュールに封入された水をサンプリングし、ミリポア社製HPCトータルカウント サンプラー(型式:MHPC10025)を用いて生菌の有無を判断した。また
、中空糸膜モジュールとして使用した際にろ過水中の微粒子としてカウントされる菌の状態をパーティクルメジャリングシステムズ社製UltraDI−50を用いて確認した。
保存液(純水)中の各種成分濃度の分析は、以下の機器を用いて行った。
微粒子:パーティクルメジャリングシステムズ社製 UltraDI−50
TOC:島津製作所製 TOC5000A
金属イオンの濃度:アジレントテクノロジー社製 7500cs
塩化物イオンの濃度:メトローム社製 881CompactIC
限外ろ過膜を用いてろ過した純水を中空糸膜モジュールに封入し、その中空糸膜モジュールをオーブンに入れ、90℃で、16時間の加熱処理を実施し、殺菌された純水がモジュール内に封入されている状態とした。なお、この加熱処理時には圧力緩衝機構としてポリエチレン(PE)製の袋を、また、体積膨張吸収機構としてポリプロピレン(PP)製のカップを原水側のノズルに取り付けた。加熱処理終了後には、所定の密栓部材でノズルを封止し、20℃〜25℃に温度調整された保管室で3か月間保管した。
加熱温度と加熱時間を表1に記載の条件に変えた以外は、実施例1と同様にして、加熱処理および保管後の生菌数カウント、保存液中のTOC、金属イオン、および塩化物イオンのそれぞれの濃度を測定した。その結果を表1に示す。実施例3においては、3ヶ月保管後に生菌が3カウントされたが、本実施例のそれぞれの中空糸膜モジュールを用いて、超純水の製造を実施したところ、稼働開始から直ちに超純水として使用可能な水質のろ過水が得られた。
実施例1と同様にして、加熱処理および保管後の生菌数カウント、保存液中のTOC、金属イオン、および塩化物イオンのそれぞれの濃度を測定した。その結果を表1に示す。本実施例のそれぞれの中空糸膜モジュールを用いて、超純水の製造を実施したところ、稼働開始から直ちに超純水として使用可能な水質のろ過水が得られた。
圧力緩衝機構を設けることなく原水側のノズルを開放し、体積吸収機構を設けない状態で加熱処理を実施した以外は実施例1と同様にして加熱処理および保管後の生菌数カウント、純水中のTOC、金属イオン、および塩化物イオンのそれぞれの濃度を測定した。その結果を表1に示す。加熱処理中にノズルから多量の水があふれ出てしまった為、常温まで冷ました際には、モジュール内に空気溜まり部が発生してしまった。また、3ヶ月保管後には生菌が29カウントされた為、本実施例の中空糸膜モジュールを用いた、超純水の製造試験は実施しなかった。
体積膨張吸収機構としてのポリプロピレン製カップを用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、加熱処理および保管後の生菌数カウント、純水中のTOC、金属イオン、および塩化物イオンのそれぞれの濃度を測定した。その結果を表1に示す。加熱処理中に圧力緩衝機構としてのポリエチレン製の袋内への水漏れが確認された。本実施例の中空糸膜モジュールを用いて、超純水の製造を実施したところ、稼働開始から直ちに超純水として使用可能な水質のろ過水が得られた。
限外ろ過膜を用いてろ過した純水を中空糸膜モジュールに封入し、その中空糸膜モジュールをオーブンに入れ、90℃で、16時間の加熱処理を実施し、殺菌された純水がモジュール内に封入されている状態とした。なお、実施例9では、図4に示す構成を採用し、加熱処理を行い際には、体積膨張吸収機構として、ポリプロピレン(PP)製ボトルを、チューブを介した状態で原水側のノズルに取り付け、そのポリプロピレン製ボトルの上部に圧力緩衝機構として孔径0.2μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製のエアベント用フィルター(PTFEフィルタ)を取り付けた。加熱処理終了後には、あらかじめノズルに取付けたポリエチレン製の袋内に入れておいた所定の密栓部材でノズルを封止し、20℃〜25℃に温度調整された保管室で3か月間保管した。
実施例1と同時期に、保存液として限外ろ過膜を用いてろ過された純水を中空糸膜モジュールに封入して密閉した。このモジュールを20℃〜25℃に温度調整された保管室で3か月間保管した。3ヶ月保管後に、保存液のとして封入された純水をサンプリングし、保存液中の生菌数をカウントした。また合わせて保存液中のTOC、金属イオン、および塩化物イオンのそれぞれの濃度を測定した。その結果を表1に示す。本比較例においては、保存液である純水中から多数(100以上でカウントが困難)の生菌が確認された。
この中空糸膜モジュールを用いて、超純水の製造を実施したところ、ろ過水中に生菌由来の多数の微粒子が観測され、その低減に実施例1に比べると14倍の時間を要した。
3 中空糸膜束
3a 中空糸膜
5 ケース
5a 上側ノズル
5b 下側ノズル
5c 貯留部
10,11 キャップ
10a,11a 管路
10b 密栓部材
12 Oリング
13 ナット
14 接着部
20 体積膨張吸収機構
21 圧力緩衝機構
22 密栓部材
23 密栓部材
24 ポリプロピレン(PP)製ボトル
25 チューブ
26 エアベント用フィルター
27 ポリエチレン製の袋
100 過装置
101 供給配管
101a,102a 各種弁
102 循環配管
103 第1ろ過水集水管
104 第2ろ過水集水管
105 合流管
105a 各種弁
Claims (11)
- 液体のろ過に使用されるろ過膜と、該ろ過膜が収容されるケースとを備え、
前記ケース内に、前記ろ過膜のろ過性能を保持するための保存液として、殺菌された純水が充填されているろ過膜モジュールであって、
前記保存液中の有機物含有量が、TOC(Total Organic Carbon)として5ppm以上50ppm未満であり、
前記保存液に含まれる金属イオンの濃度が、10ppb以上100ppb未満であり、
前記保存液に含まれる塩化物イオンの濃度が、25ppb以上250ppb未満であるろ過膜モジュール。 - 液体のろ過に使用されるろ過膜と、該ろ過膜が収容されるケースとを備えたろ過膜モジュールであって、前記ケース内に、前記ろ過膜のろ過性能を保持するための保存液として、殺菌された純水が充填されているろ過膜モジュールの製造方法であって、
前記ろ過膜が収容されたケース内に、ろ過によって除菌された純水を封入し、該純水が封入されたケースを80℃以上100℃未満で加熱処理することによって、前記ろ過膜モジュール内の純水を滅菌して前記保存液とし、
前記純水が封入されたケースを加熱処理する工程において、
前記封入した純水の熱による体積膨張を吸収するため、前記ろ過膜モジュールの原水側に体積膨張吸収機構を設けることを特徴とするろ過膜モジュールの製造方法。 - 前記純水が封入されたケースを加熱処理する工程において、
前記封入した純水の熱膨張による圧力上昇を軽減するため、前記ろ過膜モジュールの原水側に圧力緩衝機構を設けることを特徴とする請求項2記載のろ過膜モジュールの製造方法。 - 前記ろ過によって除菌された純水が、限外ろ過膜または逆浸透膜でろ過された水であって、前記純水に含まれる50nm以上の微粒子が10個/L以上200個/L以下である請求項2または3記載のろ過膜モジュールの製造方法。
- 前記純水中の有機物含有量が、TOC(Total Organic Carbon)として5ppm以上50ppm未満である請求項2から4のいずれか1項記載のろ過膜モジュールの製造方法。
- 前記純水に含まれる金属イオンの濃度が、10ppb以上100ppb未満である請求項2から5のいずれか1項記載のろ過膜モジュールの製造方法。
- 前記純水に含まれる塩化物イオンの濃度が、25ppb以上250ppb未満である請求項2から6のいずれか1項記載のろ過膜モジュールの製造方法。
- 前記純水が封入されたケースを加熱処理する工程において、
前記封入した純水の熱膨張による圧力上昇を軽減するため、前記ろ過膜モジュールの原水側に圧力緩衝機構をさらに設け、前記封入した純水の熱による体積膨張を吸収するため、前記ろ過膜モジュールの原水側に前記体積膨張吸収機構を設け、前記ろ過膜モジュールのろ過側は密閉状態とする請求項2記載のろ過膜モジュールの製造方法。 - 前記ろ過膜モジュールが、前記ケース内に前記ろ過膜として中空糸膜を収容した中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜の中空部と連通するろ過側ポートと、中空糸膜の外側と連通する原水側ポートとを有し、
前記純水が封入されたケースを加熱処理する工程において、
前記原水側ポートに、前記体積膨張吸収機構を設けるとともに、前記圧力緩衝機構を該圧力緩衝機構内に密栓部材を含有した状態で設け、かつ前記ろ過側ポートを密閉状態とし、
前記加熱処理の工程後に、前記圧力緩衝機構内で、前記体積膨張吸収機構を前記密栓部材に付け替え、その後、前記圧力緩衝機構と前記体積膨張吸収機構を取り外すことを特徴とする請求項8記載のろ過膜モジュールの製造方法。 - 前記ろ過膜モジュールが、前記ケース内に前記ろ過膜として中空糸膜を収容した中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜の中空部と連通するろ過側ポートと、中空糸膜の外側と連通する原水側ポートとを有し、
前記純水が封入されたケースを加熱処理する工程において、
前記原水側ポートに、前記体積膨張吸収機構を設けるとともに、該体積膨張吸収機構に対して、気体を透過可能であってかつ菌体を透過させない前記圧力緩衝機構を設け、さらに前記原水側ポートに外気が流入するのを防止する気体流入防止部材を該気体流入部材内に密栓部材を含有した状態で設け、かつ前記ろ過側ポートを密閉状態とし、
前記加熱処理の工程後に、前記気体流入防止部材内で、前記体積膨張吸収機構を前記密栓部材に付け替え、その後、前記圧力緩衝機構が設けられた前記体積膨張吸収機構および前記気体流入防止部材を取り外すことを特徴とする請求項8記載のろ過膜モジュールの製造方法。 - 請求項9または10に記載の製造方法を用いて製造されたろ過膜モジュールを、水処理装置の配管に取り付ける方法において、
前記ろ過膜モジュールの前記ろ過側ポートおよび前記原水側ポートを密閉している密栓部材を取り外し、
前記ろ過膜モジュール内に封入した純水を、前記水処理装置の配管以外に廃棄した後、前記水処理装置の配管の取り付けることを特徴とするろ過膜モジュールの設置方法。
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