CN103459003A - 螺旋型分离膜元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种螺旋型分离膜元件，该螺旋型分离膜元件为将多片分离膜对卷绕在集水管的外周面上而形成的螺旋型分离膜元件，其具有至少两组分离膜对，该分离膜对是这样形成的：以使相邻的2张分离膜的与所述原流体接触的面相互面对的方式将多张分离膜层叠，并且通过密封材料使与集水管的长度方向平行、且靠近集水管的分离膜端部的面彼此封闭。

Description

螺旋型分离膜元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于分离液体、气体等流体中所含成分的螺旋型分离膜元件。另外，本发明涉及用于制造本发明的螺旋型分离膜元件的螺旋型分离膜元件制造方法。
背景技术
作为对液体、气体等流体中所含的成分进行分离的方法，存在各种方法。例如，为了去除海水、卤水等中所含的离子性物质，近年来，已经扩大了螺旋型分离膜元件的利用。在螺旋型分离膜元件中使用的分离膜，有微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜等。这些分离膜用于例如从海水、卤水、含有有害物质的水等中获取饮用水的情况，或者用于工业用超纯水的制造、排水处理、有用物的回收等，根据目标分离成分和分离性能而分别使用。
螺旋型分离膜元件是向分离膜的一面供给原流体，从另一面得到透过流体的分离膜元件，与其它分离膜元件相比，可以采用较大的分离膜面积这一点成为其优势。
螺旋型分离膜元件包括分离膜以螺旋状卷起的卷绕体、嵌合在卷绕体的一个侧端的上游侧端板、嵌合在卷绕体的另一个侧端的下游侧端板、沿着分离膜的一侧的面设置的原流体流路和沿着分离膜的另一侧的面设置的透过流体流路、以及透过流体收集管，在原流体流路相对于透过流体收集管为封闭的、并且透过流体流路相对于透过流体收集管为开放的状态下，分离膜在透过流体收集管的周围以螺旋状卷起，形成所述卷绕体，透过流体收集管在长度方向上的一个端部是封闭的，开放的另一个端部位于下游侧端板的外侧，通过上游侧端板向原流体流路供给原流体，通过下游侧端板排出未透过所述分离膜的浓缩流体，通过透过流体收集管导出已透过了所述分离膜的透过流体。
使用将反渗透膜用作分离膜的螺旋型分离膜元件来处理作为原流体的水时，作为用于形成使水沿着分离膜流动的流路的供给水侧流路材料，大多使用高分子制的网状。作为分离膜，大多使用通过由聚酰胺等交联高分子形成的分离功能层、由聚砜等高分子形成的多孔性支撑膜、由聚对苯二甲酸乙二醇酯等高分子形成的无纺布依次从供给水侧历经透过水侧层叠而成的复合半透膜。此外，作为用以使透过水沿着分离膜流动的透过水侧流路材料，为了防止分离膜陷入流路、并且形成透过水的流路，大多使用间隙比上述供给侧水流路材料更细小的特里科经编织物（Tricot）制的织物。
在使用了螺旋型分离膜元件的造水装置中，为了谋求造水成本的降低，要求分离膜元件的高性能化。为了增加每单位时间的透过流体量，作为提高螺旋型分离膜元件的分离性能的一个方法，提出了改善以螺旋状卷起的分离膜层的性能的方案，该分离膜层包括形成元件内的供给水和透过水的流路的各流路部件。
例如，在专利文献1中，提出了将被赋予凹凸形状的片状物用作透过水侧流路材料的方法。在专利文献2中，提出了不使用流路形成用基材（路材），而使用在分离膜的供给水侧表面形成凹凸、并在其内部形成中空通路的分离膜。在专利文献3中，提出了使用由具有凹凸的多孔性支持体和分离活性层所形成的片状复合半透膜，而不使用网状物等供给水侧流路材料或特里科经编织物等透过水侧流路材料的方法。
另一方面，在螺旋型分离膜元件中，已知使用了将一连串分离膜以供给水侧的面相对的状态折叠而成的分离膜对。因此，通过折叠分离膜，能够将诸如网状物的流路材料以比较良好的精度夹在分离膜的供给水侧的面中。所得分离膜对中的多个分离膜对以分离膜的透过水侧的面相对的状态层叠，形成卷绕体。
各分离膜对在一边具有折痕，分离膜对内侧的原流体流路通过此折痕而相对于收集管被封闭。与折痕方向成直角的方向的一个边（长度方向的一个边）与上游侧端板相对，与折痕方向成直角的方向的另一个边（长度方向的另一个边）与下游侧端板相对，由此形成卷绕体。各分离膜对剩下的一个边通过粘合而封闭。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP2006-247453A
专利文献2：JP11-114381A
专利文献3：JP2010-099590A
发明内容
然而，上述传统的螺旋状分离膜元件在性能提升、特别是在进行长时间的运转时的分离性能的稳定性上称不上充分。在由专利文献1提出的、将被赋予凹凸形状的片状物用作透过水侧流路材料的方法中，仅降低了透过水的流阻，并且由于该片状物本身具有厚度，与分离膜被直接赋予凹凸形状的情况相比空隙变少，透过水的流阻的降低效果称不上充分。
在由专利文献2提出的不使用流路形成用基材，而使用在分离膜的供给水侧表面形成凹凸、并在其内部形成中空通路的分离膜的方法中，由于分离膜内具有在与分离膜的表面平行的方向上延伸的中空通路，难以使分离膜表面的凹凸的高度变大，并且该凹凸的形状被限定。在专利文献2的实施例中，成为落差为0.15mm的槽。另外，由于透过水侧流路的形状也被限定，因此供给水侧、透过水侧的流路的流阻的降低效果称不上充分。
在专利文献3中提出的使用由具有凹凸的多孔性支持体和分离活性层所形成的片状复合半透膜，而不使用网状物等供给水侧流路材料或特里科经编织物等透过水侧流路材料的方法中，虽然在专利文献3的实施例中描述了使用平膜评价用小室时的膜性能，但实际上并没有公开使用此片状复合半透膜来制作分离膜元件时的性能。实际上在施加压力并使螺旋型分离膜元件运转时，供给水侧流路、透过水侧流路的截面积易于发生变化，且不仅是初期，在实施长时间运转时的性能也有易于发生变化的倾向。
另外，如传统般折叠分离膜而制得分离膜对时，由于分离膜的折叠不充分，有时会在折痕出产生空隙。在将这种分离膜对卷围在透过流体收集管上而制成螺旋型分离膜元件时，运转时会有发生流体泄漏的情况，此时无法实现螺旋型分离膜元件的功能。
本发明的目的是提供一种螺旋型分离膜元件，在制作分离膜对时几乎不存在膜错位，并且能够长时间稳定的维持良好的分离功能。
用以实现上述目的的本发明的螺旋型分离膜元件为这样的螺旋型分离膜元件，包括：
（a-1）具有以螺旋状卷起的分离膜的卷绕体；
（a-2）沿着所述分离膜的一侧的面设置的原流体流路；
（a-3）沿着所述分离膜的另一侧的面设置的透过流体流路；以及
（a-4）透过流体收集管，
（a-5）在所述原流体流路相对于所述透过流体收集管为封闭的、并且所述透过流体流路相对于所述透过流体收集管为开放的状态下，
（a-6）所述分离膜在所述透过流体收集管的周围以螺旋状卷起，从而形成所述卷绕体，
（a-7）从所述卷绕体的一侧的端部向所述原流体流路供给原流体，
（a-8）从所述卷绕体的另一侧的端部排出未透过所述分离膜的浓缩流体，
（a-9）通过所述透过流体收集管，导出已透过了所述分离膜的透过流体，
（b-1）该螺旋型分离膜元件具有至少两组分离膜对，该分离膜对是这样形成的：相邻的所述分离膜的与所述原流体接触的面相互面对，并且通过设置于所述分离膜的端部的密封材料，使在所述透过流体收集管侧的两个端部之间的所述原流体流路相对于所述透过流体收集管而被封闭，
（b-2）所述各分离膜对通过在所述透过流体收集管的周围以螺旋状卷起而形成所述卷绕体。
在本发明的螺旋型分离膜元件中，所述密封材料的与所述透过流体收集管的长度方向成直角的方向上的宽度优选为5mm至100mm。
在本发明的螺旋型分离膜元件中，所述密封材料的厚度优选为5μm至500μm。
在本发明的螺旋型分离膜元件中，优选的是，所述原流体流路由在所述分离膜的表面上形成的凹凸形成、或者由沿着所述分离膜的表面设置的流路材料形成。
在本发明的螺旋型分离膜元件中，在所述分离膜的表面上形成的所述凹凸的高低差、或者沿着所述分离膜的表面设置的所述流路材料的厚度优选为80μm至1000μm。
用以实现上述目的的本发明的螺旋型分离膜元件的制造方法具有：
（a）分离膜对的制作工序，其中，配置2张分离膜，使它们各自的与原流体接触的面相互面对，并且在这2张分离膜之间设置原流体流路，用密封材料将这2张分离膜的一边的端部相互结合，以封闭所述原流体流路，由此准备至少两组分离膜对；
（b）分离膜对的层叠体的制作工序，其中，将在所述分离膜对的制作工序中制作的至少两组分离膜对重叠，使它们各自的与透过流体接触的面相互面对，在这两组分离膜对之间设置透过流体流路，并且该透过流体流路的与所述分离膜的一边同侧的一边为开放状态，由此准备分离膜对的层叠体；以及
（c）卷绕体制作工序，其中，在周面上具有透过流体收集孔的透过流体收集管的周围，在所述透过流体流路的开放部分与所述透过流体的收集孔相对应的状态下，对在所述分离膜对的层叠体的制作工序中制作的分离膜对的层叠体进行卷起。
发明的效果
在本发明的螺旋型分离膜元件中，相对的分离膜之间的膜错位的发生被抑制。因此，本发明的螺旋状分离膜元件的分离性能能够长时间以稳定的状态维持。
附图说明
图1为展开了本发明的螺旋型分离膜元件的一个实施方式的一部分的立体图。
图2为对在传统的螺旋型分离膜元件中使用的分离膜对的前端部与在本发明的螺旋型分离膜元件中使用的分离膜对的前端部的差异进行说明的模式立体图。
图3为对在本发明的螺旋型分离膜元件中使用的分离膜对的制作方法的一个例子进行说明的分解立体模式图。
图4为与图3中的上下分离膜重合形成的分离膜对面对透过流体收集管的边成直角方向（分离膜对的长度方向）的纵截面模式图。
具体实施方式
在参照图1的同时，对本发明的螺旋型分离膜元件的实施方式的一个例子进行说明。
在图1中，螺旋型分离膜元件包括：
（A-1）由以螺旋状卷起的分离膜3形成的卷绕体3a、
（A-2）装配在该卷绕体3a的一个侧端的上游侧端板7和装配在该卷绕体3a的另一个侧端的下游侧端板8、
（A-3）沿着所述分离膜3的一侧的面设置的原流体流路4和沿着所述分离膜3的另一侧的面设置的透过流体流路5、以及
（A-4）透过流体收集管2。
所述卷绕体3a是通过下述方式形成的：
（A-5）在所述原流体流路4相对于所述透过流体收集管2为封闭的、并且所述透过流体流路5相对于所述透过流体收集管2为开放的状态下，
（A-6）所述分离膜3在所述透过流体收集管2的周围以螺旋状卷起。
另外，在螺旋型分离膜元件1中，
（A-7）所述透过流体收集管2在长度方向上的一个端部是封闭的，开放的另一个端部位于所述下游侧端板8的外侧，
（A-8）通过上游侧端板7向所述原流体流路4供给原流体101、
（A-9）通过下游侧端板8排出未透过所述分离膜3的浓缩流体103，
（A-10）通过所述透过流体收集管2导出已透过了所述分离膜3的透过流体102。
更具体而言，所述卷绕体3a通过下述方式形成的：
（B-1）螺旋型分离膜元件1具有至少两组分离膜对6，
在所述分离膜对6中，相邻的所述分离膜3的与所述原流体101接触的面以相互面对的方式配置，
通过设置在所述分离膜3上的密封材料9，使在所述透过流体收集管2侧的两个端部之间的所述原流体流路4相对于所述透过流体收集管2而被封闭；
（B-2）相邻的所述分离膜对6的与所述透过流体102接触的面以相互面对的方式配置，
在所述透过流体收集管2侧的两个端部之间的所述透过流体流路5相对于所述透过流体收集管2是开放的；并且
（B-3）所述各分离膜对6通过在所述透过流体收集管2的周围以螺旋状卷起，形成所述卷绕体3a。
作为分离膜3，只要是对供给至分离膜表面的流体中的成分进行分离，并获得透过分离膜的透过流体的分离膜即可，并不特别限制。优选使用由分离功能层、多孔性支撑膜和基材形成的复合分离膜。
作为形成分离功能层的材料，从孔径控制、耐久性方面考虑，优选使用交联高分子。从成分的分离性能方面考虑，适当地使用在多孔性支撑膜上形成的由多官能胺和多官能酰卤化合物缩聚而形成的聚酰胺分离功能层、或者由有机和无机形成的杂化功能层等。另外，也可以使用纤维素膜、聚偏二氟乙烯膜、聚醚砜膜、聚砜膜这种具有分离功能和支撑体功能的多孔性支撑膜。
对分离功能层由聚酰胺构成的情况进行详细说明。聚酰胺膜能够通过多官能胺与多官能酰卤化合物的界面缩聚而形成。此处，多官能胺或多官能酰卤化合物中的至少一者优选含有大于或等于3官能的化合物。
多官能胺是指1分子中至少具有2个伯氨基和/或仲氨基、所述氨基中的至少1个为伯氨基的胺。例如可以列举：2个氨基以邻位、间位或对位中的任意一个位置关系结合到苯环上而成的苯二胺、苯二甲胺、1,3,5-三氨基苯、1,2,4-三氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸、3-氨基苄胺、4-氨基苄胺等芳香族多官能胺；乙二胺和丙二胺等脂肪族胺；1,2-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、4-氨基哌啶、4-氨乙基哌嗪等脂环式多官能胺等。
其中，考虑到膜的选择分离性、透过性和耐热性，优选在1分子中具有2至4个伯氨基和/或仲氨基的芳香族多官能胺，作为这样的多官能芳香族胺，适宜使用间苯二胺、对苯二胺和1,3,5-三氨基苯。其中，由于易获取性和易操作性，更优选使用间苯二胺（以下称为m-PDA）。
这些多官能胺可以单独使用，也可以2种或2种以上同时使用。2种或2种以上同时使用时，可以将上述胺组合使用，也可以将上述胺与在1分子中至少具有2个仲氨基的胺组合使用。作为在1分子中至少具有2个仲氨基的胺，可以列举例如哌嗪、1,3-二哌啶基丙烷等。
多官能酰卤是指在1分子中至少具有2个卤代羰基的酰卤。例如，3官能酰卤可以列举均苯三甲酰氯、1,3,5-环己烷三甲酰氯、1,2,4-环丁烷三甲酰氯等；2官能酰卤可以列举联苯基二甲酰氯、偶氮苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、萘二甲酰氯等芳香族2官能酰卤化合物，己二酰氯和癸二酰氯等脂肪族2官能酰卤化合物，环戊烷二甲酰氯、环己烷二甲酰氯、四氢呋喃二甲酰氯等脂环式2官能酰卤化合物。
考虑到与多官能胺的反应性，多官能酰卤化合物优选为多官能酰氯化合物，另外，考虑到膜的选择分离性、耐热性，优选在1分子中具有2至4个氯代羰基的多官能芳香族酰氯化合物。其中，从易获取性和易操作性的角度考虑，更优选均苯三甲酰氯。这些多官能酰卤化合物可以单独使用，也可以大于或等于2种同时使用。
另外，从成型性、耐化学品性方面考虑，还可以使用使分离功能层为具有Si元素等的有机无机杂化结构的分离膜。作为有机无机杂化膜，并不特别限定，例如可以使用：具有烯属不饱和基的反应性基团和水解性基团均与硅原子直接结合而形成的硅化合物（A）；以及使用了除上述硅化合物之外的具有烯属不饱和基的化合物（B）的硅化合物（A）的水解性基团的缩合物；以及硅化合物（A）与具有烯属不饱和基的化合物（B）的烯属不饱和基的聚合物。
首先，对硅化合物（A）的具有烯属不饱和基的反应性基团和水解性基团均与硅原子直接结合而形成的硅化合物进行说明。
具有烯属不饱和基的反应性基团与硅原子直接结合。作为这样的反应性基团，可以列举乙烯基、烯丙基、甲基丙烯酰氧乙基、甲基丙烯酰氧丙基、丙烯酰氧乙基、丙烯酰氧丙基、苯乙烯基。从聚合性的角度考虑，优选甲基丙烯酰氧丙基、丙烯酰氧丙基、苯乙烯基。
另外，经过与硅原子直接结合的水解性基团变成羟基等过程，发生了硅化合物相互之间通过硅氧烷键结合的缩合反应，成为高分子。作为水解性基团，可以列举烷氧基、烯氧基、羧基、酮肟基、氨基羟基、卤原子和异氰酸酯基等官能团。
作为烷氧基，优选碳原子数的大于或等于1而小于或等于10的，更优选碳原子数为1或2的。作为烯氧基，优选碳原子数大于或等于2而小于或等于10的，更优选碳原子数大于或等于2而小于或等于4的，进一步优选碳原子数为3。作为羧基，优选碳原子数大于或等于2而小于或等于10的，更优选碳原子数为2，即乙酸基。作为酮肟基，可以列举甲基乙基酮肟基、二甲基酮肟基、二乙基酮肟基。氨基羟基为通过氧而使得氨基通过氧原子与硅原子结合的基团。作为这类基团，可以列举二甲基氨基羟基、二乙基氨基羟基、甲基乙基氨基羟基。作为卤原子，优选使用氯原子。
在形成分离功能层时，还可以使用上述水解性基团的一部分水解而成为硅烷醇结构的硅化合物。另外，也可以使用大于或等于2个的硅化合物在水解性基团的一部分水解、缩合而未交联的程度下发生高分子量化的。
作为硅化合物（A），优选由下述通式（a）表示的。
Si(R1)m(R2)n(R3)4-m-n   …（a）
（R1表示含有烯属不饱和基的反应性基团。R2表示烷氧基、烯氧基、羧基、酮肟基、卤原子或异氰酸酯基中的任意一个。R3表示氢或烷基。m、n为满足m+n≤4的整数，且满足m≥1，n≥1。在R1、R2、R3的每一个中，当大于或等于两个的官能团与硅原子结合时，它们可以相同也可以不同。）
R1为如上所述的含有烯属不饱和基的反应性基团。
R2为如上所述的水解性基团。R3表示的烷基的碳原子数优选大于或等于1而小于或等于10，更优选为1或2。
作为水解性基团，在形成分离功能层时，由于反应液具有粘性，所以优选使用烷氧基。
作为这样的硅化合物，可以列举乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
除了（A）硅化合物，还可以组合使用不具有含烯属不饱和基的反应性基团、但具有水解性基团的硅化合物。虽然这种硅化合物在通式（a）中被定义为“m≥1”，但是可以列出通式（a）中的m为零的化合物。作为这样的化合物，可以列举四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷。
下面，对（A）硅化合物之外的、具有烯属不饱和基的化合物（B）进行说明。
烯属不饱和基具有加成聚合性。作为这样的化合物，可以列举乙烯、丙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯以及它们的衍生物。
另外，为了在水溶液的分离等中使用分离膜时提高水的选择透过性、并提高阻盐率，该化合物（B）优选为具有酸性基团的碱溶性化合物。
优选的酸的结构为羧酸、膦酸、磷酸和磺酸，作为这些酸的结构，可以以酸的形态、酯化合物以及金属盐中的任何一种状态存在。这些具有大于或等于1个烯属不饱和基的化合物可以包含大于或等于2个的酸，其中，优选含有1个或2个酸性基团的化合物。
在上述具有大于或等于1个烯属不饱和基的化合物中，作为具有羧酸基的化合物，可以列举：马来酸、马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(羟甲基)丙烯酸、4-(甲基)丙烯酰氧基乙基偏苯三酸及其对应的酸酐、10-甲基丙烯酰氧基癸基丙二酸、N-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-N-苯基甘氨酸及4-乙烯基苯甲酸。
在上述具有大于或等于1个烯属不饱和基的化合物中，作为具有膦酸基的化合物，可以列举：乙烯基膦酸、4-乙烯基苯基膦酸、4-乙烯基苄基膦酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸、2-甲基丙烯酰胺乙基膦酸、4-甲基丙烯酰胺基-4-甲基-苯基膦酸、2-[4-(二羟基磷酰基)-2-氧杂-丁基]丙烯酸及2-[2-(二羟基磷酰基)-乙氧基甲基]丙烯酸-2,4,6-三甲基-苯基酯。
在上述具有大于或等于1个烯属不饱和基的化合物中，作为磷酸酯化合物，可以列举：磷酸氢2-甲基丙烯酰氧基丙酯和磷酸二氢2-甲基丙烯酰氧基丙酯、磷酸氢2-甲基丙烯酰氧基乙酯和磷酸二氢2-甲基丙烯酰氧基乙酯、磷酸氢2-甲基丙烯酰氧基乙基苯基酯、二(季戊四醇)五甲基丙烯酰氧基磷酸酯、磷酸二氢10-甲基丙烯酰氧基癸酯、二(季戊四醇)五甲基丙烯酰氧基磷酸酯、磷酸单-(1-丙烯酰基-哌啶-4-基)-酯、磷酸二氢6-(甲基丙烯酰胺基)己酯以及磷酸二氢1,3-二-(N-丙烯酰基-N-丙基-氨基)丙烷-2-基-酯。
在上述具有大于或等于1个烯属不饱和基的化合物中，作为具有磺酸基的化合物，可以列举：乙烯基磺酸、4-乙烯基苯基磺酸或3-(甲基丙烯酰胺基)丙基磺酸。
为了形成在本发明的螺旋型分离膜元件中使用的分离功能层，使用了除了硅化合物（A）之外、还含有具有大于或等于1个烯属不饱和基的化合物以及聚合引发剂的反应液。需要进行以下步骤：将该反应液涂敷在后述的多孔质膜上，并进一步使水解性基团缩合，除此之外，还使烯属不饱和基聚合，由此使这些化合物高分子量化。在单独使（A）硅化合物缩合的情况下，由于交联链的结合集中在硅原子上，使得硅原子周围与远离硅原子的部分之间的密度差变大，因此有可能导致分离功能层中的孔径不均一。
另一方面，除了硅化合物（A）自身的高分子量和交联之外，通过与具有烯属不饱和基的化合物（B）共聚，适度地分散了由水解性基团缩合而导致的交联点和由烯属不饱和基聚合而导致的交联点。通过这样适度地分散交联点，构成了具有均一孔径的分离功能层，从而可以得到透水性和去除性取得平衡的分离膜。此时，如果具有大于或等于1个烯属不饱和基的化合物的分子量低的话，则可能会在使用分离膜时被洗脱而导致膜性能下降，因此有必要进行高分子量化。
在分离功能层的制造方法中，相对于反应液中所含的固体成分的100重量份，具有烯属不饱和基的反应性基团和水解性基团均与硅原子直接结合而形成的硅化合物（A）的含量优选大于或等于10重量份，进一步优选大于或等于20重量份而小于或等于50重量份。此处，反应液中所含的固体成分是指这样的成分：在反应液所含的全部成分当中，去除溶剂以及在缩合反应中生成的水或醇等蒸馏成分之外的、在所得到的分离膜中最终作为分离功能层而含有的成分。当（A）硅化合物的量少时，交联度往往不足，因此可能会发生膜过滤时分离功能层被洗脱而导致分离性能下降等缺陷。
相对于反应液中所含的固体成分的100重量份，具有烯属不饱和基的化合物（B）的含量优选小于或等于90重量份，进一步优选为大于或等于50重量份而小于或等于80重量份。当化合物（B）的含量在上述范围时，所得到的分离功能层的交联度高，因此可以在分离功能层不被洗脱的情况下稳定地进行膜过滤。
下面，对在多孔支撑膜上形成分离功能层的方法进行说明。
作为形成分离功能层的示例性方法，按顺序进行下列工序：涂敷反应液的工序，该反应液含有硅化合物（A）和具有烯属不饱和基的化合物（B）；去除溶剂的工序；使烯属不饱和基聚合的工序；使水解性基团缩合的工序。在使烯属不饱和基聚合的工序中，也可以同时使水解性基团缩合。
首先，将含有（A）和（B）的反应液与多孔性支撑膜接触。这样的反应液通常是含有溶剂的溶液，对该溶剂并不特别限定，只要该溶剂不损坏多孔性支撑膜，并且可以溶解（A）和（B）以及根据需要添加的聚合引发剂即可。优选，相对于硅化合物（A）的摩尔数，在该反应液中与无机酸或有机酸一起添加1至10倍摩尔量、优选大于或等于1倍摩尔量而小于或等于5倍摩尔量的水，以促进硅化合物（A）的水解。
作为反应液的溶剂，优选水、醇类有机溶剂、醚类有机溶剂、酮类有机溶剂、以及它们的混合物。
例如，作为醇类有机溶剂，可以列举甲醇、乙氧基甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、环己醇、甲基环己醇、乙二醇一甲醚（2-甲氧基乙醇）、乙二醇一乙酸酯、二乙二醇一甲醚、二乙二醇一乙酸酯、丙二醇一乙醚、丙二醇一乙酸酯、二丙二醇一乙醚和甲氧基丁醇等。
作为醚类有机溶剂，可以列举甲缩醛、二乙醚、二丙醚、二丁醚、二戊醚、二乙缩醛、二己醚、三噁烷和二噁烷等。
作为酮类有机溶剂，可以列举丙酮、甲乙酮、甲丙酮、甲基异丁基酮、甲戊酮、甲基环己基酮、二乙酮、乙丁酮、三甲基壬酮、乙腈丙酮、二甲醚（dimethyl oxide）、佛尔酮、环己酮和二丙酮醇等。
作为溶剂的添加量，优选大于或等于50重量份而小于或等于99重量份，进一步优选大于或等于80重量份而小于或等于99重量份。如果溶剂的添加量过多，则膜中往往容易产生缺陷，如果过少则所得到的分离膜的透水性往往下降。
多孔性支撑膜与上述反应液的接触优选在多孔性支撑膜上均匀且连续地进行。具体而言，例如可以列举使用旋涂机、棒涂机、流动式涂敷机、模式涂敷机（die coater）、辊涂机、喷涂机等涂敷装置将反应液涂敷在多孔性支撑膜上的方法。另外还可以列举将多孔性支撑膜浸渍在反应液中的方法。
在浸渍的情况下，多孔性支撑膜与反应液的接触时间优选在大于或等于0.5分钟而小于或等于10分钟的范围内，进一步优选在大于或等于1分钟而小于或等于3分钟的范围内。在使反应液与多孔性支撑膜接触后，优选将溶液充分去除，使得在多孔性支撑膜上没有液滴残留。通过充分地去除溶液，可以防止在膜形成后液滴残留部分成为膜缺陷而使膜性能降低。作为去除液滴的方法，可以使用下列方法：沿垂直方向把持与反应液接触后的多孔性支撑膜，使过量的反应液自然流下的方法；以及从空气喷嘴吹出氮气等的风，强制性去除液滴的方法等。另外，去除液滴后，还可以对膜的表面进行干燥，以去除反应液的一部分溶剂成分。
使硅的水解性基团发生缩合的工序是通过在使反应液与多孔性支撑膜接触之后进行加热处理而进行的。此时的加热温度比多孔性支撑膜熔融从而降低了作为分离膜的性能时的温度低。为了使缩合反应快速进行，通常优选大于或等于0℃进行加热，更优选大于或等于20℃进行加热。另外，上述反应温度优选小于或等于150℃，更优选小于或等于100℃。如果反应温度大于或等于0℃，则水解反应和缩合反应快速进行；如果温度小于或等于150℃，则易于控制水解和缩合反应。
另外，通过添加促进水解或缩合的催化剂，即使在更低的温度下也可以进行反应。此外，优选选择加热条件和湿度条件以使得分离功能层具有细孔，从而可以适当地进行缩合反应。
作为使硅化合物（A）与具有烯属不饱和基的化合物的烯属不饱和基（B）进行聚合的方法，可以使用热处理、电磁波辐射、电子束辐射、等离子体辐射等来进行。此处，电磁波包括红外线、紫外线、X射线和γ射线等。可以适当地对聚合方法进行最佳选择，但是从运转成本以及生产性等方面考虑，优选使用电磁波辐射进行聚合。在电磁波中，从简便性的方面考虑，更优选使用红外线辐射或紫外线辐射。实际上在使用红外线或紫外线进行聚合时，这些光源不需要选择性地仅产生该波长区域的光，而只要含有这些波长区域的电磁波即可。但是，从缩短聚合时间以及易于控制聚合条件等方面考虑，优选这些电磁波的强度高于其他波长区域的电磁波强度。
电磁波可以由卤灯、氙灯、UV灯、准分子灯、金属卤化物灯、稀有气体荧光灯、汞灯等产生。对电磁波的能量并不特别限定，只要可以引发聚合即可，但是其中高效率的短波长紫外线的薄膜形成性高。这样的紫外线可以由低压汞灯、准分子激光灯产生。分离功能层的厚度、形态根据各个聚合条件的不同会发生大的变化，如果是使用电磁波进行聚合，取决于电磁波的波长、强度、与被照射物间的距离、以及处理时间，分离功能层的厚度、形态会发生大的变化。因此有必要对这些条件进行合适的最优化。
出于加快聚合速度的目的，在形成分离功能层时，优选添加聚合引发剂、聚合促进剂等。此处，对聚合引发剂和聚合促进剂并不特别限定，可以根据所使用的化合物的结构、聚合方法等进行适当的选择。
聚合引发剂的例子如下。作为通过电磁波引发聚合的引发剂，可以列举：安息香醚、二烷基苯偶酰缩酮、二烷氧基苯乙酮、酰基氧膦或二酰基氧膦、α-二酮（例如，9,10-菲醌）、二乙酰醌、呋喃醌、茴香基醌、4,4’-二氯苄基醌和4,4’-二烷氧基苄基醌、以及樟脑醌。
作为通过热引发聚合的引发剂，可以列举偶氮化合物（例如，2,2’-偶氮二(异丁腈)（AIBN）或偶氮二-(4-氰戊酸)）、或过氧化物（例如，过氧化二苯酰、二月桂酰基过氧化物、过辛酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯或二-(叔丁基)过氧化物）、还有芳香族重氮盐、双锍盐、芳香族碘
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盐、芳香族锍盐、过硫酸钾、过硫酸铵、烷基锂、枯烯基钾、萘钠以及联苯乙烯二阴离子。其中，特别优选苯频哪醇以及2,2’-二烷基苯频哪醇作为用于自由基聚合的引发剂。
为了加快引发，优选将过氧化物和α-二酮与芳香族胺组合使用。这种组合称为氧化还原体系。作为这样的体系的例子，有过氧化苯甲酰或樟脑醌与胺（例如，N,N-二甲基-对甲苯胺、N,N-二羟乙基对甲苯胺、对-二甲基-氨基苯甲酸乙酯或其衍生物）的组合。此外，还优选这样的体系，该体系含有过氧化物与作为还原剂的抗坏血酸、巴比妥酸盐或亚磺酸的组合。
下面，如果在约100℃至200℃下对其进行加热处理，则引发缩聚反应，从而能够在多孔性支撑膜的表面形成来自硅烷偶联剂的分离功能层。加热温度由多孔性支撑膜的原材料决定，温度过高则会发生溶解而阻塞多孔性支撑膜的细孔，从而使最终得到的分离膜的造水量降低。另一方面，加热温度过低时，缩聚反应变得不充分，则会由于分离功能层洗脱而使去除率下降。
另外，在上述制造方法中，使硅烷偶联剂和具有大于或等于1个烯属不饱和基的化合物进行高分子量化的工序，可以在硅烷偶联剂的缩聚工序之前进行，也可以在之后进行。另外，也可以同时进行。
这样制得的分离膜可以直接使用，但是优选在使用前利用例如含醇水溶液、碱性水溶液使膜的表面亲水化。
对分离功能层的厚度没有限定，但是从分离性和透过性方面考虑，分离功能层的厚度优选为大于或等于5nm而小于或等于3000nm。特别是在反渗透膜、正渗透膜、纳滤膜中，优选为大于或等于5nm而小于或等于300nm。
分离功能层的厚度的测定，能够通过常规使用的分离膜膜厚测量法来进行。例如可以在用树脂包埋分离膜后，制作超薄切片，并进行染色等处理，之后利用透射式电子显微镜进行观察，由此测定厚度。测定值例如能够这样求得：在分离功能层具有突起结构的情况下，在位于多孔性支撑膜上的突起结构的截面长度方向上以50nm的间隔进行测量，测量20个突起，由其平均值求得。
在使用多孔性支撑膜的情况下，其能够在保持作为分离膜的性能的同时，作为用于支撑分离功能层的膜。
多孔性支撑膜所使用的材料及其形状均不特别限定，可以例举例如在基材上形成多孔性支持体的膜。作为多孔性支持体的原料，使用了聚砜、醋酸纤维素、聚氯乙烯、环氧树脂，或者将它们混合、层叠而成的物质，优选使用化学稳定性、机械稳定性和热稳定性高、且易于控制孔径的聚砜。
例如可以通过以下方式制造：将聚砜的N,N′-二甲基甲酰胺（以下记为DMF）溶液以一定的厚度浇注在后述基材、例如密织的聚酯布或无纺布上，然后使其在水中进行湿式凝固。
多孔性支撑膜可以根据“Office of Saline Water:Research andDevelopment Progress Report”No.359(1968)中所记载的方法来进行制造，其中，为了获得上述形态而对聚合物浓度、溶剂温度、不良溶剂进行调节。
例如，将预定量的聚砜溶于DMF中，配制预定浓度的聚砜树脂溶液。下面，将该聚砜树脂溶液以大约一定的厚度涂敷在由聚酯布或无纺布构成的基材上，然后在空气中放置一定时间以去除表面的溶剂后，在凝固液中使聚砜凝固，由此可以得到上述膜。此时，在与凝固液接触的表面部分等处，溶剂DMF迅速挥发，同时聚砜的凝固急速进行，生成了以存在有DMF的部分作为核的微细的连通孔。
另外，在从上述的表面部分朝向基材侧的内部中，与表面相比，DMF的挥发和聚砜的凝固缓慢进行，因此DMF易于凝集而形成大核，因而所生成的连通孔的孔径变大。不用说，由于上述核生成的条件随着与表面的距离而渐渐发生变化，因此会形成无明确界限且具有平滑的孔径分布的支撑膜。
通过调节该形成工序中所使用的聚砜树脂溶液的温度、聚砜的浓度、进行涂敷时的氛围的相对湿度、从涂敷到浸渍于凝固液中的时间或者凝固液的温度和组成等，可以得到平均孔隙率和平均孔径得以控制的聚砜膜。
作为多孔性支撑膜，对孔的大小和分布并不特别限定，只要是向分离膜提供了机械强度、并且对于离子等分子大小较小的成分不具备分离膜之类的分离性能即可。优选使用这样的多孔性支撑膜，例如：具有均一的微孔，或者具有从形成有分离功能层一侧的表面向另一表面渐渐变大的微孔，并且在形成有分离功能层一侧的表面，使用原子力显微镜、电子显微镜等从表面测得的孔的投影面积圆当量直径大于或等于1nm且小于或等于100nm。特别是，从界面聚合反应性、分离功能膜的保持性方面考虑，优选具有3nm至50nm的投影面积圆当量直径。
对多孔性支撑膜的厚度并不特别限定，但是从分离膜的强度、分离膜高低差的形成方面，以及供给水侧流路的形态稳定性方面考虑，优选在大于或等于20μm而小于或等于500μm的范围内，更优选大于或等于30μm而小于或等于300μm。
多孔性支撑膜的形态可以通过扫描电子显微镜、透射式电子显微镜、或原子力显微镜来观察。例如，如果使用扫描电子显微镜来观察，在从基材剥离多孔性支持体后，利用冰冻断裂法将其切断，制成截面观察用的样品。将铂、铂-钯或四氯化钌（优选四氯化钌）薄薄地涂覆到该样品上，在3kV至6kV的加速电压下，使用高分辨率场发射扫描电子显微镜（UHR-FE-SEM）来进行观察。高分辨率场发射扫描电子显微镜可以使用日立制S-900型电子显微镜等。
由所得到的电子显微镜照片来确定多孔性支撑膜的膜厚和表面的投影面积圆当量直径。该支撑膜的厚度、孔径为平均值，该支撑膜的厚度为在截面观察中与厚度方向垂直的方向上以20μm的间隔所测得的20个点的平均值。另外，孔径为数出的200个孔的各个投影面积圆当量直径的平均值。
另外，从分离膜的强度、尺寸稳定性、凹凸形成能方面考虑，可以使用基材。作为基材，并不特别限定，从保持分离膜的分离性和透过性、同时提供适当的机械强度并控制分离膜表面的高低差的方面考虑，优选使用纤维状基材。
作为形成纤维状基材的材料，使用聚烯烃、聚酯、纤维素等，从形成分离膜的高低差的方面、以及形态保持性方面考虑，优选聚烯烃、聚酯。另外，基材也可以使用由多种原料混合而成的物质。
透过流体收集管2是一个方向（图1所示的x轴方向）长的圆筒部件。在透过流体收集管2的侧面设置有多个流体收集孔2a。沿着透过流体流路5流动的透过流体通过上述多个流体收集孔2，向透过流体收集管2的内侧收集。
分离膜3只要是具有所需分离性能的膜即可。关于可适用于分离膜3的膜的例子将在后面说明。分离膜3具有与原流体101接触的面31和与透过流体102接触的面32。
原流体流路4设置在分离膜3的与原流体接触的面31上。分离膜3的与原流体接触的面31在从该表面开始的厚度方向上具有以下区域：形成分离膜3的树脂体的密度较高的区域和密度较低的区域。
透过流体流路5可使用常规通用的流路材料来形成。作为此时的流路材料，包括例如特里科经编织物等编织物。透过流体流路5设置在分离膜对6中的相邻的分离膜3与透过流体接触的面32上。形成透过流体流路5的所述部件可变更为能够形成透过流体流路的其它部件。另外，作为分离膜3，通过使用表面上形成有凹凸的分离膜，能够通过此凹凸来形成透过流体流路5。此时可以省略上述流路材料。关于形成透过流体流路的具体方法以及其它例子将在后面进行说明。
相邻的2张分离膜对6以分离膜的与透过流体接触的面32相互面对的状态重叠，形成分离膜对层。各分离膜对6的平面的形状为长方形。相邻的2张分离膜对6之间的三个边是封闭的，剩下的一个边（沿着透过流体收集管2的一个边）是开口的。
各分离膜对6在将上述那个边的开口以朝向透过流体收集管2的方式配置的基础上，被卷绕在通过流体收集管2的周围。在分离膜元件1中，多个分离膜对6重叠卷绕，形成卷绕体3a。各分离膜对6内侧的面为与原流体接触的面31，各分离膜对6中的相邻的分离膜3以与原流体接触的面31相互面对的状态形成分离膜对6。即，在各分离膜对6的相邻的分离膜3之间形成原流体流路4，在各分离膜对6外侧形成透过流体流路5。
上游侧端板7安装在分离膜对6的卷绕体3a的上游侧端部21上，下游侧端板8安装在分离膜对6的卷绕体3a的下游侧端部22上。
此外，螺旋型分离膜元件1可以具有上述以外的部件。例如，分离膜的卷绕体3a的周围也可以用薄膜等其它部件覆盖。
原流体101通过上游侧端板7供给至分离膜3的与原流体接触的面31。透过分离膜3的透过流体102通过在相邻的分离膜对6之间形成的透过流体流路5，从设置在透过流体收集管2上的流体收集孔2a流入透过流体收集管2的内部。流过透过流体收集管2的透过流体102向下游侧端板8的外侧、即分离膜元件1的外部导出。浓缩流体103通过在与原流体接触的面31之间的原流体流路5，从下游侧端板8向分离膜元件的外部排出。于是，原流体101被分离为透过流体102和浓缩流体103。
螺旋型分离膜元件1中含有的多个分离膜对6分别是这样形成的：将相邻的2张分离膜3以与原流体接触的面31相互面对的状态层叠，使与原流体接触的面31的与透过流体收集管2的长度方向平行、且靠近透过流体收集管2的分离膜端部，彼此被密封材料9（参照图3）封闭。2张分离膜3以分离膜3的与原流体接触的面31相互面对的方式层叠。另外，在分离膜3中，在与透过流体收集管2的长度方向平行的端部、且靠近透过流体收集管2的分离膜端部与原流体接触的面31之间是封闭的。由于是通过这种封闭来制作分离膜对6，因此，即使在形成分离膜对时，也没有必要如现有技术所示折叠长条状的分离膜。
在现有的折叠方式的分离膜中，在折痕部分会发生分离膜的弯曲。然而，螺旋型分离膜元件中含有的多个分离膜对6的端部被密封材料封闭，因此消除了该部分的分离膜弯曲的问题。如果存在折叠工序，则在分离膜3的折叠不充分的情况下，折痕附近的分离膜3会弯曲，在卷绕成为螺旋型分离膜元件时，在折叠部分会产生空隙，有时会发生流体的泄露。如果发生了流体的泄露，则会产生使分离膜对回收率降低的问题。
分离膜对回收率是指在水中进行螺旋型分离膜元件的漏气测试，并对发生漏气的分离膜对数进行记数，然后由算式(发生漏气的分离膜对数/提供于评价的分离膜对数)算得的值的百分率。作为具体的漏气测试法，存在将螺旋型分离膜元件的透过水收集管的端部封闭、由另一个端部注入空气的方法。所注入的空气通过透过收集管的孔到达分离膜对的透过水侧。如上所述，由于分离膜的折叠不充分而使折痕附近的分离膜发生弯曲，因此如果该部分存在空隙，空气就会流入此空隙。结果，空气向分离膜对的原流体侧移动，并从分离膜元件端部的原流体侧向水中流出。
具体而言，2张分离膜3以使彼此与原流体接触的面31成对的方式、即面对的方式层叠。此时，在层叠而成的分离膜3间，也可以配置流路材料，形成原流体流路4，或者还能够使用在与原流体接触的面31上通过凹凸形成有高低差的分离膜3，通过此高低差，形成原流体流路4。
如果是使用了上述密封材料的方法，由于在分离膜上不存在折痕，则分离膜难以在折痕附近弯曲。因此，如果是使用了密封材料的方法，就难以产生上述空隙。
作为密封方法，可以列举：用粘合剂、胶带或热胶膜等粘合；夹入橡胶制或硅胶制这种薄片等的方法；通过加热、激光或超声波来熔接等。然而，在通过加热来熔接的情况下，有必要在大于或等于200℃对分离膜的功能层或多孔性支撑膜进行处理，有时会使熔接部的周围劣化或者被破坏，降低此处作为分离膜的功能。但是，在熔接部处，由于原流体没有到达此处，因此不需要分离功能，在没有发生熔接不充分的情况下，也可以不考虑热劣化的影响。作为结论，通过使用了密封材料的粘合来进行密封，从密封的完全性、简便性出发是优选的。
密封材料是指薄片或粘合剂这种能够使分离膜对6中的相邻的分离膜3之间封闭的材料，即，能够使与透过流体收集管2的长度方向平行、且靠近透过流体收集管2的分离膜端部的与原流体接触的面31之间封闭的材料。粘合是指用瞬时粘合剂、或者包含双液混合型、热熔胶类、热塑性树脂类、热固性树脂类、乳液（emulsion）类、弹性体（elastomer）类的公知粘合剂来进行粘合；熔接是指通过将分离膜3热融化，然后加压冷却来进行粘合。
作为密封材料9（参照图3），只要是对螺旋型分离膜元件1的酸或碱等的化学溶液清洗具有抗性者即可，并不特别限定。可以使用市售的密封材料。对于以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯或聚酰胺为主要成分、且用作热熔胶的材料，由于其耐化学品性高，能够短时间且简便的由2张分离膜3制作分离膜对6，因而优选。
在图2（a）至（c）中，分离膜对的端部中的沿着透过流体收集管2的端部表示为前端T。在图2（a）所示的具有折痕的分离膜对6a中，如图2（b）所示，分离膜整体是从下方侧（即与前端T相反的侧）开始展开至分离膜对6a的前端T为止、即至折痕部分变平为止。另一方面，如图2（c）所示，在由具有宽度W1的密封材料9封闭的分离膜对6中，在设有密封材料9的区域、即从分离膜对6的前端T开始的距离小于或等于W1的区域中，分离膜没有展开。
在将图3所示的上下2张分离膜重合来制作分离膜对6时，分离膜3在长度方向的密封材料的宽度W1如果过窄，则开始加压过滤而使原流体流入时的耐久性不足，有时会发生原流体的一部分流入透过水侧的问题。如果密封材料9的宽度W1太大，则虽然耐久性增加，但与分离相关的分离膜3的面积（即有效膜面积）变小。因此，考虑到它们的平衡，优选密封材料9的宽度W1大于或等于5mm而小于或等于100mm。密封材料9的宽度W1更加优选为大于或等于10mm而小于或等于100mm。
另外，如果图4所示的上下分离膜3之间所形成的密封材料的高度（厚度）H过小，则通过密封材料6形成的粘合部有时会无法完全承受原流体流入时的分离膜对6的膨胀，从而破损或在膜上产生伤痕。如果密封材料9的高度（厚度）H过大，则能够装填进螺旋型分离膜元件的分离膜对6的数量变少。因此，密封材料9的高度（厚度）H优选大于或等于5μm而小于或等于500μm，更加优选大于或等于10μm而小于或等于200μm。
由流路材料形成流体流路的实施方案并不特别限定。以即使在高压下运转也能良好发挥分离膜元件的作用为前提，在过滤盐浓度高的海水时，优选由流路材料形成流体流路。另一方面，对于通过向分离膜的表面赋予高低差而形成流体流路的分离膜，由于分离膜的原流体侧或透过流体侧的流体的流阻变小，因此特别是在对要求高造水性能的卤水进行过滤时优选使用。
在具有通过槽部将透过流体导入透过流体收集管2的侧边、并以槽部之间的凸部支撑分离膜的结构的特里科经编织物这种形成透过流体流路5的流路材料，或者，在分离膜的透过流体侧，在与透过流体收集管2的长度方向平行、并且靠近透过流体管2一侧的除了分离膜的端部以外，通过粘合剂、热熔剂、橡胶制薄片等使透过流体侧之间封闭并层叠而形成分离膜层，将此分离膜层卷围为螺旋状而制作螺旋型分离膜元件时，几乎不发生如上所述的泄露问题。
在实现本发明的效果的范围内，对经过层叠而装填到螺旋型分离膜元件中的分离膜对6的数量进行适当的选择。其中，只要是在不损害本发明的效果的范围内，也可以含有传统的折叠构造的分离膜对。
为了形成流体流路而在分离膜的表面上具有高低差的部分，例如形成凹凸的方法并不特别限定。例如，可以列举压花成型、水压成型、轧光加工等凹凸形成方法。在压花成型、水压成型、轧光加工的情况下，分离膜成型后，通过在40℃至150℃下对分离膜进行热处理，能够提高所形成的凹凸形状的保持性。
实施辊式压花加工（roll embossing）时的压力或处理温度，是根据构成分离膜3的树脂的融点而适当确定的。例如，在使用环氧树脂的多孔性树脂的情况下，优选线性负荷（linear load）大于或等于10kg/cm而小于或等于60kg/cm的加压，并且优选加热温度大于或等于40℃而小于或等于150℃的热处理温度。另外，在使用聚砜等耐热性树脂的多孔性树脂时，优选线性负荷（linear load）大于或等于10kg/cm而小于或等于70kg/cm的加压，并且优选辊加热温度大于或等于70℃而小于或等于160℃的热处理温度。在辊式压花加工的情况下，经过加工的分离膜的卷绕速度优选大于或等于1m/分而小于或等于20m/分。
实施压花加工时，辊表面的图案的形状并不特别限定。重要的是，使流体流路中的流体的流阻小，并且在向螺旋型分离膜元件1供给原流体、以及原流体透过分离膜时使流体流路稳定化。从这些方面考虑，作为从分离膜表面上方观察到的凹凸的凸部面的形状为椭圆、圆、长圆、梯形、三角形、长方形、正方形、平行四边形、菱形、不定形，在立体上，存在将表面上方的形状直接朝底面方向成型而得到的形状、以扩大的形状成型而得到的形状、以及以缩小的形状成型而得到的形状。
对在分离膜3的原流体侧的表面上配置高低差大于或等于80μm而小于或等于1000μm的连续的凸部、或者位置不连续的凸部的情况进行说明。通过在分离膜的原流体侧的表面上存在高低差，能够确保流体流路，并省略原流体侧的流路材料。
连续的凸部是指投影为如网状物、薄膜等时，形成凸部的构成材料的位置相连续的凸部。
位置不连续的凸部是指在排列的多个凸部中，相邻的凸部之间的凸部缺失的多个凸部。例如，如网点、条纹等这种将原料相互不连续的配置而得到的凸部。多个凸部优选为点纹或条纹，其中特别优选点纹。
在点纹的情况下，优选高度大于或等于0.1mm而小于或等于2.0mm，直径大于或等于0.1mm而小于或等于5.0mm，间隔大于或等于0.2mm而小于或等于20.0mm的锯齿形或格子排列。更优选高度大于或等于0.2mm而小于或等于1.0mm，直径大于或等于0.5mm而小于或等于1.0mm，间隔大于或等于1.0mm而小于或等于15.0mm的锯齿形或格子排列。
配置凸部的部位并不特别限定。使分离膜成对并组装到螺旋型分离膜元件1中时，优选至少在透过流体收集管2长度方向上两侧的带状端部配置。由此，在使分离膜3成为信封状、即分离膜对6时，能够防止膜错位。从这个角度出发，凸部的涂敷宽度、即带状端部的宽度优选为从端部开始大于或等于10.0mm而小于或等于100.0mm，更加优选为从端部开始大于或等于5.0mm而小于或等于70.0mm。
这里所说的连续，是指只要实质上在流路材料的全体范围中连续即可，在不会造成造水量降低等损害本发明的效果的程度下，也可以含有流路材料的一部分不连续的部位。
另外，连续状的凸部或不连续状的凸部优选由聚烯烃、改性聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂等热塑性树脂形成。特别是从加工性和费用方面出发，更加优选由乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂等聚烯烃树脂或聚酯树脂形成。特别优选由可以在小于或等于100℃加工的乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂等聚烯烃树脂或聚酯树脂形成。
连续状的凸部或不连续状的凸部的形成方法并不特别限定，只要是在分离膜的原流体侧的带状端部能够形成目标图案即可。例如，可以列举喷嘴法、丝网印刷法、凹印法等。
用于形成连续状的凸部或不连续状的凸部的树脂的涂敷工序并不特别限定。能够适当采用通过以下工序涂敷树脂的方法：在制作分离膜前的阶段对支撑膜进行加工的工序；对支撑膜、基材层叠而成的层叠体进行加工的工序；对分离膜进行加工的工序。
作为赋予高低差的方法的组合，可以遍及分离膜的原流体侧的全区域实施压花，也可以除压花加工之外，将粒状物这样的不同原料进行不连续配置，或者仅将不同原料进行不连续配置。
如果是不连续状的凸部，则虽然其流体的流阻与传统的如网状物这种连续状凸部的情况几乎相同，但是能够通过少量的流路材料确保稳定的流体流路。此处，不连续是表示在构成元件的分离膜对6中至少具有不连续的部分，并不是如网状物、薄片等这样在投影时由构成材料连续形成的，而是如（例如）粒状、线状等这样将原料相互不连续配置而成。换言之，不连续表示在流体能够于部件之间流动的程度下将相邻部件的距离分开。
不同的原料表示具有与分离膜3所使用的材料不同的组成或大小的材料，只要是满足在使分离功能层、多孔性支撑膜、基材成型并赋予高低差时与分离膜中的任一种原料不同的组成物、直径、形状中的任一者即可，并不特别限定。
在分离膜3的透过流体侧不连续或连续的配置不同原料的方法并不特别限定。除了网状物、特里科经编织物之外，能够通过热熔加工、印刷、喷雾等配置不连续或连续状物。
由上述方法所赋予的分离膜3的原流体侧的高低差，能够由以下方式进行自由的调整：分离特性或原流体透过性能够满足所要求的条件，例如，如果是压花加工，则变更加压热处理条件，另外，如果是在通过热熔法不连续的配置不同原料的情况下，则变更处理温度。然而，如果分离膜3的原流体侧的高低差过大，则虽然流体的流阻变小，在元件化时，能够填充到卷绕体3a中的膜分离膜对的数变少。如果高低差变小，则流体流路的流体流阻变大，分离特性或原流体的透过性降低。因此，元件的造水能力下降，用于增加造水量的运转成本提高。
因此，考虑到上述各性能的平衡或运转成本，在螺旋型分离膜元件1中，分离膜的原流体侧的高低差优选大于或等于80μm而小于或等于1000μm，更加优选为大于或等于100μm而小于或等于500μm。
另一方面，在透过流体侧，与原流体侧相比，由于透过流体的流路变少，流体的流动抵抗的影响变小。因此，分离膜的透过流体侧的高低差优选大于或等于50μm而小于或等于500μm，更加优选大于或等于100μm而小于或等于300μm。作为满足这些的物质，存在特里科经编织物这种流路材料，或者由热熔加工、印刷、喷雾等形成的不连续或连续状的凸部。由于在分离膜的透过流体侧存在高低差，因此能够确保流体流路，并且能够省略透过流体侧的流路材料。
分离膜的原流体侧的面（表面）和/或透过流体侧的面（背面）的高低差能够使用市售的形状测量系统能进行测量。例如，通过激光显微镜所得到的截面的高低差能够由Keyence制高精度形状测量系统KS-1100等进行测量。测量值是针对存在任意的高低差的部位实施、将各高低值的总和值除以测量部位的总数而求得的。
流体的流阻会根据槽的宽度而发生变化，可以考虑分离膜特性或原流体的透过性能的平衡或运转成本来决定槽的宽度。槽的宽度优选大于或等于0.2mm而小于或等于10mm，更加优选大于或等于0.5mm而小于或等于3mm。槽的间距适当设计为大于或等于槽宽度的十分之一而小于或等于50倍之间即可。槽的宽度为在存在高低差的表面下降的部分。间距为从存在高低差的表面的高处中的最高之处到邻近的高处中的最高之处为止的水平距离。
相对于分离膜表面上部和/或下部的观察面积（2维面积），表面上部和/或下部方向上位置比分离膜的原流体侧表面和/或在透过侧流体表面所存在的高低差的中心线高的凸面积的比率，能够为了满足分离特性或原流体的透过性所要求的条件而进行自由的调整。如果此比率过高，则流体的流阻变得过大，在元件化时，造水量变小。另一方面，如果比率过低，虽然流体的流阻变小，但流体流动的均一化边难，发生浓度的分极，使元件性能下降。从此观点出发，相对于分离膜的上面上部的观察面积（2维面积），比率优选大于或等于5%而小于或等于95%，在流体的流阻和流体流路的稳定性方面，特别优选大于或等于35%而小于或等于85%。此外，将该比率定义为凸面积率。
螺旋型分离膜元件的制造方法并不特别限定。对如下代表性方法进行叙述：将聚酰胺分离功能层层叠到多孔性支撑膜、基材上之后，将连续流路材料配置于原流体侧、不连续流路材料配置于透过流体侧，由此制造元件。注意，如上所述，在透过流体侧配置不连续流路材料时的成型工序等，在分离膜的制膜工序之前、图中、之后的任一者中都可以进行。
将多孔性支撑膜复合到基材上后，在多孔性支撑膜上涂敷多官能胺水溶液，用气刀等去除多余的胺水溶液后，涂敷含有多官能酰卤化合物的溶液，从而形成聚酰胺分离功能层。优选有机溶剂不与水混合，能溶解多官能酰卤化合物，并且不破坏多孔性支撑膜，只要是对于多官能胺化合物和多官能酰卤化合物是惰性的即可。作为优选的例子，可以列举正己烷、正辛烷、正癸烷等烃化合物。
此外，必要时为了提高分离性和透过性，实施氯、酸、碱、亚硝酸等的化学处理，然后洗涤单体等，从而得到分离膜片材。
之后，在所得到的分离膜片材的原流体侧进行压花加工，赋予高低差，或是通过热熔法等配置连续和/或不连续流路材料。在透过流体侧配置连续或不连续流路材料，使用传统的元件制作装置，制作了分离膜对数为26片、分离膜对的有效面积为37m2的2英寸元件。作为元件制作方法，可以使用JP44-014216B、JP04-011928A或JP11-226366A中所记载的方法。
使26片分离膜对6重叠，卷绕在透过流体收集管2的周围并粘合。分离膜对6彼此的粘合用粘合剂的粘度优选在大于或等于40PS（泊）而小于或等于150PS的范围内，更加优选在大于或等于50PS而小于或等于120PS的范围内。在粘合剂的粘度过高时，将层叠的叶片卷围在透过流体收集管2上时，容易起皱，从而易于损坏螺旋型分离膜元件1的性能。反之，在粘合剂的粘度过低的情况下，从叶片的端部（粘合面部分）会流出粘合剂，除了弄脏装置之外，粘合剂附着于不需要的部分，从而在损害螺旋型分离膜元件的性能的同时，因流出的粘合剂的处理工作而使工作效率显著降低。
作为粘合剂，优选聚氨酯类粘合剂，为了使粘度在大于或等于40PS而小于或等于150PS的范围内，只要将作为主剂的异氰酸盐与作为硬化剂的多元醇以异氰酸盐:多元醇=1:1至1:5的比例混合即可。粘合剂的粘度是用B型粘度计（JIS K6833）对预先规定了了主剂、固化剂单体以及配制比例的混合物的粘度进行测量而得到的。
由此制造的本发明的螺旋型分离膜元件还可以进一步串联或并联并收纳在压力容器中而制成分离膜组件。
上述螺旋型分离膜元件（组件）可以与向它们供给流体的泵、以及对该流体进行前处理的装置等组合，从而构成流体分离装置。通过使用此装置，例如可以将作为原流体的原水分离为作为透过流体的透过水和作为没透过分离膜的浓缩流体的浓缩水，从而得到符合目的的透过水、例如饮用水。
流体分离装置的操作压力越高，应去除成分的去除率就会越高，但是运转所需要的能量也增加。另外，考虑到膜元件的原流体流路、透过流体流路的保持性，作为原流体的被处理水在透过膜组件时的操作压力优选大于或等于0.2MPa而小于或等于5MPa。如果被处理水的温度变高，则除盐率下降，但随着温度的变低，膜透过流束也减少，因此被处理水的温度优选大于或等于5℃而小于或等于45℃。另外，当被处理水的pH变高时，在海水等高盐浓度的被处理水的情况下，很可能会出现镁等的水垢，另外，担心由高pH运转引起的膜劣化，因此优选在中性区域中的运转。
对由螺旋型膜元件处理的流体并不特别限定。在将元件用于水处理的情况下，作为原水，可以列举海水、卤水、以及排水等含有500mg/L至100g/L的TDS（Total Dissolved Solids：总固体溶解成分）的液状混合物。一般来说TDS是指总固体溶解成分的量，以(质量/体积)的值表示，或将1L视作1kg时以重量比表示。根据定义，可以使通过0.45μm的过滤器过滤的溶液在39.5℃至40.5℃的温度下进行蒸发，由此时的残留物的重量算得TDS，更加简便的是能够由实用盐度（S）来换算。
以下使用几个实施例对本发明进行进一步的说明，但是本发明并不以任何方式被这些实施例所限定。
（分离膜透过水侧的高低差）
使用Keyence制的高精度形状测量系统KS-1000，由切成大小为5cm×5cm的分离膜透过水侧的测量结果对平均的高低差进行解析。对高低差大于或等于10μm的部位进行测量，以各高度值的总和除以所测部位的总数来计算。对3个样品进行计算，采用各样品所得值的平均值。
（脱盐率（TDS去除率））
基于式：TDS去除率（%）=100×{1-(透过水中的TDS浓度/供给水中的TDS浓度)}求得。
注意，在1小时后的测量值与8小时后的测量值中存在大于或等于0.1%的变化时，标记其结果。
（造水量）
供给水（卤水）的螺旋型膜元件的透过水量表示为造水量（m3/天），即在含有500mg/L食盐的原水、运转压力为0.7MPa、运转温度为25℃的条件下，每个螺旋型分离膜元件每天的透水量（立方米）。注意，当1小时后的测量值与8小时后的测量值大于或等于1m3/天时，对其进行标记。
（分离膜对回收率）
将螺旋型分离膜元件浸渍于水中并供给压力空气（0.3MPa），将产生大于或等于3分钟的气泡的情况视为泄露。对发生泄露的分离膜对数进行记数，以发生漏气的(分离膜对数/供以评价的分离膜对数)的值作为回收率。
实施例1
在由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的无纺布（线径：1分特；厚度：约90μm；透气度：1cc/cm2/秒）上，将15.0重量%的聚砜的DMF溶液在室温（25℃）下以180μm的厚度进行浇注，将所得物立即浸渍于纯水中并放置5分钟，由此制作由纤维强化聚砜支撑膜构成的多孔性支撑膜（厚度为130μm）卷。
然后，从多孔性支撑膜卷展开为多孔性支撑膜，在聚砜表面上涂敷m-PDA为1.8重量%、ε-己内酰胺为4.5重量%的水溶液，由空气喷嘴喷出氮气以从支撑膜表面去除多余的水溶液，然后涂敷含有0.06重量%的均苯三甲酰氯的正癸烷溶液（25℃）使得表面完全润湿。其后，通过鼓风从膜上去除多余的溶液，用50℃的热水清洗，浸渍于3.5%的甘油水溶液中1分钟后，用100℃的热风烘箱处理1分钟，得到半干燥状态的分离膜卷。
其后，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂（TEX YEAR INDUSTRIESINC.制，商品名：703A）进行热熔，对于分离膜卷的分离膜表面（供给水侧）的端部两侧，以7.0mm的间距，将直径为1.0mm、高度为400μm的点纹以50mm的宽度涂敷为格子状。
将所得到的2张分离膜（各分离膜的面积为集水管的长度方向的分离膜宽度W2（300mm）×与集水管的长度方向垂直的方向的分离膜的长度L（955mm））以供给水侧彼此面对的方式配置，将粘合剂（东丽精细化工株式会社制，商品名：KEMIT R-248）用作密封材料，以10mm的宽度W1粘合，得到分离膜对。
然后，作为透过水侧的流路材料，将特里科经编织物（厚度：300μm；槽的宽度：200μm；脊的宽度：300μm；槽的深度：105μm）层叠于分离膜的透过水侧的表面，然后进行切断，并将分离膜以供给水侧面对的方式层叠，将透过水侧配置有流路材料的分离膜对以使螺旋型分离膜元件的有效面积为1.0m2方式，制成在与集水管的长度方向垂直的方向上的分离膜长度L为930mm的2片分离膜。此处，针对200个计算从分离膜的透过水侧的高处中的最高之处到邻近的高处中的最高之处为止的水平距离，其平均值为间距。
其后，将透过水侧流路材料的端部卷绕在集水管上，制作将26片分离膜对状物卷绕为螺旋状的螺旋型分离膜元件，并在所得卷绕体的外周卷上薄膜，以胶带固定后进行切边，装上端板，然后进行绕线，制成2英寸的元件。
将所得元件装入压力容器中，在含有500mg/L食盐的原水、运转压力为0.7MPa、运转温度为25℃、pH7的条件下进行运转（回收率为15%）时，造水量和脱盐率为0.81m3/天和98.7%，分离膜对回收率为99.4%。
表1中示出了分离膜的加工条件和元件性能。
实施例2
在实施例2中，在端部两侧配置的点纹之间，实施了压花加工，除此之外，全部与实施例1相同地制作分离膜卷。以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.79m3/天和97.9%，分离膜对回收率为99.1%。表1中示出了向分离膜赋予高低差的条件和元件性能。
实施例3
在实施例3中，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂（TEX YEARINDUSTRIES INC.制，商品名：703A）取代特里科经编织物在分离膜上进行热熔，形成高度为230μm的点纹，在分离膜的透过水侧上赋予了高低差，除此之外，全部与实施例1相同地制作分离膜卷。以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.82m3/天和98.5%，分离膜对回收率为99.2%。表1中示出了向分离膜赋予高低差的条件和元件性能。
实施例4
在实施例4中，全部与实施例1相同地制作了分离膜卷。然后，除了使密封材料的宽度为90mm以外，以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.73m3/天和98.8%，分离膜对回收率为99.5%。表1中示出了分离膜的加工条件和元件性能。
实施例5
在实施例5中，对于分离膜卷的分离膜表面（供给水侧）端部两侧不实施热熔，作为流路材料，使用了网状物，除此之外，全部与实施例1相同地制作分离膜卷。以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.75m3/天和98.8%，分离膜对回收率为99.0%。表1中示出了分离膜的加工条件和元件性能。
实施例6
在实施例6中，对于分离膜卷的分离膜表面（供给水侧）端部两侧不实施热熔，作为流路材料，使用了网状物，除此之外，全部与实施例5相同地制作分离膜卷。以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.69m3/天和98.9%，分离膜对回收率为99.2%。表2中示出了分离膜的加工条件和元件性能。
比较例1
在比较例1中，全部与实施例1相同地制作分离膜卷。然后，除了将切断工序设为传统的折叠切断之外，以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.82m3/天和98.0%，分离膜对回收率为94.5%。表2中示出了向分离膜赋予高低差的条件和元件性能。
比较例2
在比较例2中，全部与实施例1相同地制作分离膜卷。然后，除了将切断工序设为传统的折叠切断、并以网状物（厚度：900μm；间距：3mm×3mm）作为分离膜的供给水侧流路材料之外，以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.74m3/天和98.8%，分离膜对回收率为93.6%。表2中示出了向分离膜赋予高低差的条件和元件性能。
比较例3
在比较例3中，全部与实施例1相同地制作分离膜卷。然后，除了将切断工序设为热压制（双面加压，压力：1.0MPa，温度：250℃）之外，以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.85m3/天和85.0%，分离膜对回收率为15.6%。表2中示出了向分离膜赋予高低差的条件和元件性能。
比较例4
在比较例4中，全部与实施例1相同地制作分离膜卷。然后，除了将切断工序设为胶带之外，以与实施例1相同的方法制作2英寸元件、并以与实施例1相同的条件运转时，造水量和脱盐率为0.83m3/天和67.2%，分离膜对回收率为7.5%。表2中示出了向分离膜赋予高低差的条件和元件性能。
如上所述，本发明的螺旋型分离膜元件具有高造水性能、优异的运转稳定性、优异的去除性能。
表1
表2
Figure BDA0000390165930000351
工业实用性
本发明的螺旋型分离膜元件特别能够适用于卤水或海水的脱盐。
符号的说明
1   螺旋型分离膜元件
2   透过流体收集管（集水管）
2a  流体收集孔（集水孔）
2b  透过流体收集管的一个端部（集水管的一个端部）
21  卷绕体的上游侧端部
22  卷绕体的下游侧端部
3   分离膜
3a  卷绕体
31  与原流体接触的面（分离膜的供给水侧的面）
32  与透过流体接触的面（分离膜的透过水侧的面）
4   原流体流路（供给水侧流路）
5   透过流体流路（透过水侧流路）
6   分离膜对
7   上游侧端板
8   下游侧端部
9   密封材料
101 原液流体
102 透过流体
103 浓缩流体
H：密封材料的高度（厚度）
L：与透过流体收集管（集水管）的长度方向垂直的方向上的分离膜长度
T：分离膜对的前端
W1  制作分离膜对时的密封材料的宽度
W2  在透过流体收集管（集水管）的长度方向上的分离膜的宽度

Claims (6)

1.一种螺旋型分离膜元件，其为包括：
（a-1）具有以螺旋状卷起的分离膜的卷绕体；
（a-2）沿着所述分离膜的一侧的面设置的原流体流路；
（a-3）沿着所述分离膜的另一侧的面设置的透过流体流路；以及
（a-4）透过流体收集管，
（a-5）在所述原流体流路相对于所述透过流体收集管为封闭的、并且所述透过流体流路相对于所述透过流体收集管为开放的状态下，
（a-6）所述分离膜在所述透过流体收集管的周围以螺旋状卷起，从而形成所述卷绕体，
（a-7）从所述卷绕体的一侧的端部向所述原流体流路供给原流体，
（a-8）从所述卷绕体的另一侧的端部排出未透过所述分离膜的浓缩流体，
（a-9）通过所述透过流体收集管，导出已透过了所述分离膜的透过流体而成螺旋形分离膜元件，
（b-1）该螺旋型分离膜元件具有至少两组分离膜对，该分离膜对是这样形成的：相邻的所述分离膜的与所述原流体接触的面相互面对，并且通过设置于所述分离膜的端部的密封材料，使在所述透过流体收集管侧的两个端部之间的所述原流体流路相对于所述透过流体收集管而被封闭，
（b-2）所述各分离膜对通过在所述透过流体收集管的周围以螺旋状卷起，由此形成所述卷绕体而成。
2.根据权利要求1所述的螺旋型分离膜元件，所述密封材料的与所述透过流体收集管的长度方向成直角的方向上的宽度为5mm至100mm。
3.根据权利要求2所述的螺旋型分离膜元件，所述密封材料的厚度为5μm至500μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋型分离膜元件，所述原流体流路由在所述分离膜的表面上形成的凹凸形成、或者由沿着所述分离膜的表面设置的流路材料形成。
5.根据权利要求4所述的螺旋型分离膜元件，在所述分离膜的表面上形成的所述凹凸的高低差、或者沿着所述分离膜的表面设置的所述流路材料的厚度为80μm至1000μm。
6.一种制造权利要求1所述的螺旋型分离膜元件的螺旋型分离膜元件制造方法，具有：
（a）分离膜对的制作工序，其中，配置2张分离膜，使它们各自的与原流体接触的面相互面对，并且在这2张分离膜之间设置原流体流路，用密封材料将这2张分离膜的一边的端部相互结合，以封闭所述原流体流路，由此准备至少两组分离膜对；
（b）分离膜对的层叠体的制作工序，其中，将在所述分离膜对的制作工序中制作的至少两组分离膜对重叠，使它们各自的与透过流体接触的面相互面对，在这两组分离膜对之间设置透过流体流路，并且该透过流体流路的与所述分离膜的一边同侧的一边为开放状态，由此准备分离膜对的层叠体；以及
（c）卷绕体制作工序，其中，在周面上具有透过流体收集孔的透过流体收集管的周围，在所述透过流体流路的开放部分与所述透过流体的收集孔相对应的状态下，对在所述分离膜对的层叠体的制作工序中制作的分离膜对的层叠体进行卷起。
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WO (1) WO2012133153A1 (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106687201A (zh) * 2014-09-25 2017-05-17 日东电工株式会社 螺旋型膜元件
CN107614092A (zh) * 2015-05-29 2018-01-19 住友化学株式会社 螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置
CN109414654A (zh) * 2016-07-21 2019-03-01 纳诺斯通水务公司 具有密封装置的陶瓷膜过滤组件及相关方法
CN109715273A (zh) * 2016-09-16 2019-05-03 日东电工株式会社 螺旋型膜组件
CN109789369A (zh) * 2017-03-17 2019-05-21 住友化学株式会社 气体分离膜元件、气体分离膜模块及气体分离装置
CN109795909A (zh) * 2017-11-16 2019-05-24 湖南沁森高科新材料有限公司 一种反渗透家用膜元件中心管前处理装置及其方法
CN109952144A (zh) * 2016-10-31 2019-06-28 东丽株式会社 分离膜元件
CN112135680A (zh) * 2018-05-18 2020-12-25 日东电工株式会社 流路间隔物和螺旋型膜元件
CN112165982A (zh) * 2018-05-18 2021-01-01 日东电工株式会社 流路间隔物和螺旋型膜元件

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103495218B (zh) * 2013-10-21 2016-10-12 四川大学华西医院 活化细胞吸附器及其控制系统和控制方法
JP6305729B2 (ja) * 2013-11-05 2018-04-04 日東電工株式会社 複合半透膜
US20170007970A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-12 Koch Membrane Systems, Inc. Novel Spiral Wound Membrane Leaf Packet for Spiral Wound Filtration Modules
AU2017330537A1 (en) 2016-09-20 2019-04-11 Aqua Membranes Llc Permeate flow patterns
WO2018094288A2 (en) 2016-11-19 2018-05-24 Aqua Membranes Llc Flow directing devices for spiral-wound elements
KR102551387B1 (ko) 2017-04-12 2023-07-04 아쿠아 멤브레인스 인코포레이티드 여과 권취 요소를 위한 단계적 스페이서
KR102355893B1 (ko) 2017-04-20 2022-01-26 아쿠아 멤브레인스 인코포레이티드 나선형 권취 요소를 위한 비-중첩, 비-변형 패턴
US11745143B2 (en) 2017-04-20 2023-09-05 Aqua Membranes, Inc. Mixing-promoting spacer patterns for spiral-wound elements
WO2019075370A1 (en) 2017-10-13 2019-04-18 Aqua Membranes Llc BRIDGE BRACKET AND REDUCED POWER SUPPLIES FOR SPIRAL WINDING ELEMENTS
KR102342446B1 (ko) * 2018-10-18 2021-12-22 주식회사 엘지화학 분리막 엘리먼트의 결함 검출 방법 및 분리막 엘리먼트 결함 검출 장치
JP7302973B2 (ja) * 2019-01-18 2023-07-04 日東電工株式会社 スパイラル型膜エレメント及びその製造方法
CN113784780B (zh) * 2019-06-26 2023-11-10 株式会社Lg化学 用于形成分离膜活性层的组合物、用于制造分离膜的方法、分离膜、以及水处理模块
US11633700B2 (en) 2020-04-07 2023-04-25 Aqua Membranes Inc. Independent spacers and methods

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11226366A (ja) * 1998-02-19 1999-08-24 Toray Ind Inc 流体分離膜エレメントの製造方法および装置ならびに流体分離膜エレメント
JP2006507117A (ja) * 2002-11-22 2006-03-02 コッチ・メンブレイン・システムズ・インコーポレーテッド Ｕｖ硬化性接着剤を利用した渦巻型ろ過モジュールのための折り目保護及びそれを行うための方法
JP2008302344A (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Nitto Denko Corp スパイラル型膜エレメントおよびその製造方法
JP2010099590A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Nitto Denko Corp シート状複合半透膜及びその製造方法
WO2011005657A1 (en) * 2009-07-09 2011-01-13 Dow Global Technologies Inc. Spiral wound module including membrane sheet with capillary channels

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3367504A (en) 1964-12-21 1968-02-06 Gulf General Atomic Inc Spirally wrapped reverse osmosis membrane cell
US4475973A (en) * 1981-09-16 1984-10-09 Nitto Electric Industrial Company, Ltd. Method for production of a fluid separation module
JPH0628703B2 (ja) 1990-04-27 1994-04-20 東レ株式会社 スパイラル型液体分離素子
US5114582A (en) * 1991-04-12 1992-05-19 W. R. Grace & Co.-Conn. Filter element and spiral-wound membrane cartridge containing same
WO1993010889A1 (en) 1991-11-25 1993-06-10 The Dow Chemical Company Spirally wound membrane device having three channels
US5858229A (en) 1996-07-19 1999-01-12 Kurita Water Industries Ltd. Spiral wound type membrane module
JPH11114381A (ja) 1997-10-16 1999-04-27 Nitto Denko Corp スパイラル型膜エレメント
US6533937B1 (en) * 1999-01-22 2003-03-18 Nitto Denko Corporation Methods of running and washing spiral wound membrane modules
US6068771A (en) 1999-02-11 2000-05-30 Koch Membrane Systems, Inc. Method for sealing spiral wound filtration modules
JP2006136839A (ja) 2004-11-15 2006-06-01 Nitto Denko Corp スパイラル型膜エレメント
JP2006247453A (ja) 2005-03-08 2006-09-21 Toray Ind Inc 液体分離素子、およびそれを用いた逆浸透装置、逆浸透膜処理方法
US20070068864A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Cruz Josh D L Fold protection for spiral wound filter element
US7875177B2 (en) * 2008-12-09 2011-01-25 Dow Global Technologies Inc. Membrane leaf packet with reinforced fold

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11226366A (ja) * 1998-02-19 1999-08-24 Toray Ind Inc 流体分離膜エレメントの製造方法および装置ならびに流体分離膜エレメント
JP2006507117A (ja) * 2002-11-22 2006-03-02 コッチ・メンブレイン・システムズ・インコーポレーテッド Ｕｖ硬化性接着剤を利用した渦巻型ろ過モジュールのための折り目保護及びそれを行うための方法
JP2008302344A (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Nitto Denko Corp スパイラル型膜エレメントおよびその製造方法
JP2010099590A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Nitto Denko Corp シート状複合半透膜及びその製造方法
WO2011005657A1 (en) * 2009-07-09 2011-01-13 Dow Global Technologies Inc. Spiral wound module including membrane sheet with capillary channels

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106687201B (zh) * 2014-09-25 2020-04-24 日东电工株式会社 螺旋型膜元件
CN106687201A (zh) * 2014-09-25 2017-05-17 日东电工株式会社 螺旋型膜元件
US10918996B2 (en) 2014-09-25 2021-02-16 Nitto Denko Corporation Spiral membrane element
CN107614092A (zh) * 2015-05-29 2018-01-19 住友化学株式会社 螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置
CN107614092B (zh) * 2015-05-29 2020-09-15 住友化学株式会社 螺旋型酸性气体分离膜元件、酸性气体分离膜模块、以及酸性气体分离装置
CN109414654A (zh) * 2016-07-21 2019-03-01 纳诺斯通水务公司 具有密封装置的陶瓷膜过滤组件及相关方法
CN109715273A (zh) * 2016-09-16 2019-05-03 日东电工株式会社 螺旋型膜组件
CN109715274A (zh) * 2016-09-16 2019-05-03 日东电工株式会社 螺旋型膜组件
US11433356B2 (en) 2016-09-16 2022-09-06 Nitto Denko Corporation Spiral membrane element
CN109952144A (zh) * 2016-10-31 2019-06-28 东丽株式会社 分离膜元件
CN109789369A (zh) * 2017-03-17 2019-05-21 住友化学株式会社 气体分离膜元件、气体分离膜模块及气体分离装置
CN109795909A (zh) * 2017-11-16 2019-05-24 湖南沁森高科新材料有限公司 一种反渗透家用膜元件中心管前处理装置及其方法
CN112135680A (zh) * 2018-05-18 2020-12-25 日东电工株式会社 流路间隔物和螺旋型膜元件
CN112165982A (zh) * 2018-05-18 2021-01-01 日东电工株式会社 流路间隔物和螺旋型膜元件

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US9764291B2 (en) 2017-09-19
US20140014569A1 (en) 2014-01-16
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CN103459003B (zh) 2016-04-06
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