CN103648621A - 分离膜、分离膜元件以及分离膜的制造方法 - Google Patents

分离膜、分离膜元件以及分离膜的制造方法 Download PDF

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Abstract

分离膜具备:至少具有基材和分离功能层的分离膜主体;和流路材料,具有与所述分离膜主体不同的组成,被固定在所述分离膜主体的所述基材侧的面上,所述流路材料被设置为:在第1方向上不连续且在第2方向上从所述分离膜主体的一端到另一端连续。

Description

分离膜、分离膜元件以及分离膜的制造方法
技术领域
本发明涉及为了分离液体、气体等流体所包含的成分而使用的分离膜元件。
背景技术
近年来,在用于除去海水和咸水等所包含的离子性物质的技术中,作为用于节能和节约资源的工艺,利用分离膜元件的分离法的应用正在扩大。利用分离膜元件的分离法所使用的分离膜从其孔径和/或分离功能来看,被分类为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜。这些膜用于例如从海水、咸水以及含有有害物质的水等进行饮用水的制造、工业用超纯水的制造、以及排水处理和有价值物质的回收等,并根据目的分离成分和分离性能而分开使用。
作为分离膜元件存在各种各样的形态,但是在向分离膜的一面供给原流体,从另一面得到透过流体这一点上是共通的。分离膜元件通过具备捆绑起来的多个分离膜,以每1个分离膜元件的膜面积变大的方式、即每1个分离膜元件所得到的透过流体的量变大的方式形成。作为分离膜元件,配合用途、目的而提出了螺旋型、中空纤维型、板和框架(plate and frame)型、旋转平膜型、平膜集成型等各种形状。
例如,在反渗透过滤中广泛使用螺旋型分离膜元件。螺旋型分离膜元件具备中心管和卷绕在中心管的周围的层叠体。层叠体通过层叠有供给侧流路材料、分离膜、以及透过侧流路材料而形成。供给侧流路材料向分离膜表面供给原流体,分离膜对原流体所包含的成分进行分离,透过侧流路材料用于将透过分离膜从供给侧流体分离出的透过侧流体向中心管引导。由于螺旋型分离膜元件能够对原流体赋予压力,所以在能够大量取出透过流体这一点上优选使用。
在螺旋型分离膜元件中,一般来说,为了形成供给侧流体的流路,作为供给侧流路材料,主要使用高分子制的网。另外,作为分离膜,使用层叠型的分离膜。层叠型的分离膜是具备从供给侧向透过侧层叠的由聚酰胺等的交联高分子形成的分离功能层、由聚砜等的高分子形成的多孔性树脂层、由聚对苯二甲酸乙二醇酯等高分子形成的无纺布的分离膜。另外,作为透过侧流路材料,以防止分离膜的下降且形成透过侧的流路为目的,使用与供给侧流路材料相比间隔更小的被称为经编(tricot)的针织物部件。
近年来,由于对减少造水成本的要求提高,要求膜元件的高性能化。例如,为了提高分离膜元件的分离性能,以及增大每单位时间的透过流体量而提出了提高各流路部件等的分离膜元件部件的性能。
具体地说,在专利文献1中,作为透过侧流路材料,提出了具备凹凸成型的板状物的元件。在专利文献2中,提出了通过具备板状分离膜而不需要网等的供给侧流路材料和/或经编等的透过侧流路材料的元件,该板状分离膜具备有凹凸的多孔支撑体和分离活性层。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2006-247453号公报
专利文献2:日本特开2010-99590号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,上述的分离膜元件在提高性能、尤其在进行长时间运转时的稳定性这一点上还不充分。
因此,本发明的目的在于,提供一种分离膜和分离膜元件,所述分离膜和分离膜元件尤其在施加高压力下使分离膜元件运转时,能够使分离除去性能稳定化。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的,本发明的分离膜包含:至少具有基材和分离功能层的分离膜主体;和具有与所述分离膜主体不同的组成,在第1方向上不连续且在第2方向上从所述分离膜主体的一端到另一端呈连续状被固定在分离膜透过侧的不同原料。
该分离膜能够适用于分离膜元件。该分离膜元件具备集水管和分离膜,所述分离膜被配置为使所述第1方向沿着所述集水管的长度方向,且被卷绕在所述集水管的周围。
发明的效果
根据本发明,能够形成高效率且稳定的透过侧流路,从而能够得到具有分离成分的除去性能和高透过性能这样的高性能、高效率的分离膜元件。
附图说明
图1是表示分离膜叶片(leaf)的一个方式的分解立体图。
图2是表示在分离膜的长度方向(第2方向)具备连续设置的流路材料的分离膜的平面图。
图3是表示在分离膜的长度方向(第2方向)具备不连续设置的流路材料的分离膜的平面图。
图4是图2和图3的分离膜的剖视图。
图5是表示分离膜元件的一个方式的展开立体图。
图6是分离膜的横面示意图。
图7是表示分离膜主体的概略结构的剖视图。
具体实施方式
以下,针对本发明的一个实施方式进行详细地说明。
〔1.分离膜〕
(1-1)分离膜的概要
分离膜是能够对供给到分离膜表面的流体中的成分进行分离而得到透过了分离膜的透过流体的膜。分离膜具备分离膜主体和配置在分离膜主体上的流路材料。
作为这样的分离膜的例子,如图1所示,本实施方式的分离膜1具备分离膜主体2和透过侧的流路材料3。分离膜主体2具备供给侧的面21和透过侧的面22。
在本说明书中,分离膜主体的“供给侧的面”是指,分离膜主体的两个面中供给原流体一侧的表面。“透过侧的面”是指,与“供给侧的面”相反的一侧的面。在如后述那样分离膜主体如图7所示具备基材201和分离功能层203的情况下,一般来说,分离功能层侧的面为供给侧的面,基材侧的面为透过侧的面。
流路材料3被设置为在透过侧的面22上形成流路。关于分离膜1的各部分的详细内容如后所述。
在图中示出x轴、y轴、z轴的方向轴。有时将x轴称为第1方向、y轴称为第2方向。如图1等所示,分离膜主体2为长方形,第1方向和第2方向与分离膜主体2的外缘平行。有时将第1方向称为宽度方向,将第2方向称为长度方向。
(1-2)分离膜主体
<概要>
作为分离膜主体,使用具有与使用方法、目的等相应的分离性能的膜。分离膜主体可以由单一层形成,也可以为具备分离功能层和基材的复合膜。另外,如图7所示,在复合膜中,也可以在分离功能层203和基材201之间形成多孔支撑层202。
<分离功能层>
分离功能层的厚度并不限定于具体的数值,但在分离性能和透过性能这点上优选为5nm以上3000nm以下。尤其在反渗透膜、正渗透膜、纳滤膜中优选为5nm以上300nm以下。
分离功能层的厚度能够按照现有的分离膜的膜厚测定法为准进行测定。例如,利用树脂将分离膜包埋,通过将其切断来制作超薄切片,对得到的切片进行染色等处理。然后,通过利用透射型电子显微镜观察,能够测定厚度。另外,在分离功能层具有褶皱构造的情况下,在位于比多孔支撑层更靠上的位置的褶皱构造的截面长度方向上,以50nm间隔进行测定,测定20个褶皱,能够根据其平均而求出厚度。
分离功能层可以为具有分离功能和支撑功能这两种功能的层,也可以仅具备分离功能。此外,“分离功能层”是指至少具备分离功能的层。
在分离功能层具有分离功能和支撑功能这两种功能的情况下,作为分离功能层,优选适用含有纤维素、聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚砜作为主要成分的层。
此外,在本说明书中,“X含有Y作为主要成分”是指,X中的Y的含有率为50质量%以上、70质量%以上、80质量%以上、90质量%以上、或95质量%以上。另外,在存在与Y相当的多个成分的情况下,这些多个成分的合计量满足上述的范围即可。
另一方面,作为多孔支撑层分离功能层,在孔径控制容易且耐久性优异这一点上优选使用交联高分子。尤其,在原流体中的成分的分离性能优异这一点上,优选使用使多官能胺和多官能酰卤化物缩聚而成的聚酰胺分离功能层、有机无机混合功能层等。这些分离功能层能够通过在多孔支撑层上将单体缩聚而形成。
例如,分离功能层能够含有聚酰胺作为主要成分。这样的膜通过利用公知的方法,将多官能胺和多官能酰卤化物进行界面缩聚而形成。例如,在多孔支撑层涂敷多官能胺水溶液,利用风刀等除去多余的胺水溶液,然后,通过涂敷含有多官能酰卤化物的有机溶剂溶液,得到了聚酰胺分离功能层。
另外,分离功能层也可以具有含有Si元素等的有机-无机混合构造。具有有机无机混合构造的分离功能层,例如能够含有以下的化合物(A)、(B):
(A)具有烯属不饱和基团的反应基团和水解基团与硅原子直接结合而成的硅化合物,以及
(B)除了(A)以外的化合物且具有烯属不饱和基团的化合物。
具体地说,分离功能层可以含有化合物(A)的水解基团的缩合物以及化合物(A)和/或(B)的烯属不饱和基团的聚合物。即,分离功能层能够含有以下聚合物中的至少1种聚合物:
·仅通过化合物(A)缩合和/或聚合而形成的聚合物、
·仅化合物(B)聚合而形成的聚合物、以及
·化合物(A)与化合物(B)的共聚合物。
此外,聚合物包括缩合物。另外,在化合物(A)与化合物(B)的共聚合体中,化合物(A)也可以经由水解基团而缩合。
混合构造能够由公知的方法形成。混合构造的形成方法的一例如下。将含有化合物(A)和化合物(B)的反应液涂敷于多孔支撑层。在将多余的反应液除去之后,为了使水解基团缩合,进行加热处理即可。作为化合物(A)和化合物(B)的烯属不饱和基团的聚合方法,进行热处理、电磁波照射、电子线照射、等离子照射即可。以加速聚合速度为目的,可以在分离功能层形成时添加聚合引发剂、聚合促进剂等。
此外,针对任意的分离功能层,也可以在使用前通过例如含醇水溶液、碱性水溶液使膜的表面亲水化。
<多孔支撑层>
多孔支撑层是支撑分离功能层的层,也可以称为多孔性树脂层。
多孔支撑层所使用的材料及其形状并没有特别限定,但是例如也可以通过多孔性树脂在基板上形成。作为多孔支撑层,优选使用聚砜、醋酸纤维素、聚氯乙烯、环氧树脂或将这些混合层叠而成的材料,优选使用化学、机械、热稳定性高、孔径容易控制的聚砜。
多孔支撑层对分离膜赋予机械强度,且对于离子等的分子大小小的成分不具有分离膜这样的分离性能。多孔支撑层所具有的孔的大小和孔的分布并没有特别限定,但是例如,多孔支撑层可以具有均匀且微细的孔,或者具有从形成分离功能层一侧的表面向另一面孔径逐渐变大这样的孔径的分布。另外,在任意情况下,优选在形成分离功能层一侧的表面使用原子力显微镜或电子显微镜等测定出的细孔的投影面积圆相当径为1nm以上100nm以下。尤其在界面聚合反应性和分离功能层的保持性这一点上,优选在多孔支撑层形成分离功能层一侧的表面的孔具有3nm以上50nm以下的投影面积圆相当径。
多孔支撑层的厚度并没有特别限定,但是为了对分离膜赋予强度等理由,优选处于20μm以上500μm以下的范围,更优选为30μm以上300μm以下。
多孔支撑层的形态能够通过扫描型电子显微镜、透射型电子显微镜、原子显微镜观察。例如若利用扫描型电子显微镜观察,则在从基材剥下多孔支撑层之后,用冷冻断裂法将其切断而作为截面观察的样品。对该样品薄薄地涂敷铂、铂-钯或四氯化钌、优选薄薄地涂敷四氯化钌,在3kV~6kV的加速电压下利用高分辨率场发射型扫描电子显微镜(UHR-FE-SEM)进行观察。高分辨率场发射型扫描电子显微镜可以使用日立制S-900型电子显微镜等。基于得到的电子显微镜照片,可以对多孔支撑层的膜厚、表面的投影面积圆相当径进行测定。
多孔支撑层的厚度、孔径为平均值,在截面观察下在与厚度方向垂直的方向上以20μm间隔进行测定,多孔支撑层的厚度为20点测定的平均值。另外,孔径是对200个孔进行测定而得到的各投影面积圆相当径的平均值。
下面,对多孔支撑层的形成方法进行说明。多孔支撑层例如,可以通过将上述聚砜的N,N-二甲基甲酰胺(以后,记为DMF)溶液在后述的基材、例如紧密编织的聚酯布或无纺布之上注型至一定的厚度,使其在水中湿凝而制造。
多孔支撑层可以按照“海水淡化研究开发进度报告办公室(Office ofSaline Water Research and Development Progress Report)”No.359(1968)所记载的方法形成。此外,为了得到所希望的形态,可以对聚合物浓度、溶剂的温度、不良溶剂进行调整。
例如,通过如下步骤可以得到多孔支撑层:将预定量的聚砜溶解于DMF,调制规定浓度的聚砜树脂溶液。接着,在将该聚砜树脂溶液在由聚酯布或无纺布形成的基材上涂敷至大致一定的厚度之后,在空气中放置一定时间除去表面的溶剂,之后在凝固液中使聚砜凝固。
<基材>
从分离膜主体的强度、尺寸稳定性等的观点来看,分离膜主体可以具有基材。作为基材,从强度、凹凸形成能力和流体透过性这些方面考虑,优选使用纤维状基材。
作为基材,长纤维无纺布和短纤维无纺布均可以优选使用。尤其,由于长纤维无纺布具有优异的制膜性,所以在使高分子聚合体的溶液流延时,能够抑制该溶液因过浸透而浸染(裏抜け)、多孔支撑层剥离、进而由基材的起毛等而使膜不均匀化、以及产生小孔等的缺点。另外,基材通过由热可塑性连续纤丝构成的长纤维无纺布形成,与短纤维无纺布相比,能够抑制高分子溶液流延时因纤维的起毛引起的不均匀化和产生膜缺点。进而,在对分离膜进行连续制膜时,由于对制膜方向施加张力,所以优选使用尺寸稳定性优异的长纤维无纺布作为基材。
长纤维无纺布,从成形性、强度这方面考虑,优选与多孔支撑层相反一侧的表层的纤维比多孔支撑层侧的表层的纤维沿纵向取向得多。根据这样的构造,不仅通过保持强度实现了防止膜破损等的卓越的效果,而且也提高了对分离膜赋予凹凸时的作为包含多孔支撑层和基材的层叠体的成形性,使分离膜表面的凹凸形状稳定,故而优选。
更具体地说,优选长纤维无纺布的与多孔支撑层相反一侧的表层的纤维取向度为0°以上25°以下,另外,优选与多孔支撑层侧表层的纤维取向度的取向度差为10°以上90°以下。
在分离膜的制造工序、元件的制造工序中包括加热的工序,但是会通过加热引起多孔支撑层或分离功能层收缩的现象。尤其在连续制膜中没有赋予张力的宽度方向上,收缩显著。通过收缩,在尺寸稳定性等方面产生问题,因此,作为基材希望为热尺寸变化率小的基材。当在无纺布中与多孔支撑层相反一侧的表层的纤维取向度与多孔支撑层侧表层的纤维取向度之差为10°以上90°以下时,也能够抑制由热导致的宽度方向的变化,故而优选。
在此,纤维取向度是表示构成多孔支撑层的无纺布基材的纤维的方向的指标。具体地说,纤维取向度是进行连续制膜时的制膜方向、即无纺布基材的长度方向与构成无纺布基材的纤维之间的角度的平均值。也就是说,若纤维的长度方向与制膜方向平行,则纤维取向度为0°。另外,若纤维的长度方向与制膜方向呈直角,即与无纺布基材的宽度方向平行,则该纤维的取向度为90°。因此,纤维取向度越接近0°则表示越向纵向取向,越接近90°则表示越向横向取向。
纤维取向度如以下那样测定。首先,从无纺布中随机选取小片样品10个。接着,用扫描型电子显微镜以100~1000倍对该样品的表面进行拍摄。在拍摄图像中,按每个样品选择10条,对将无纺布的长度方向(纵方向、制膜方向)作为0°时的角度进行测定。也就是说,针对每1张无纺布共计对100条纤维进行角度的测定。根据针对这样测定出的100条纤维的角度算出平均值。对得到的平均值的小数点以后第一位进行四舍五入而得到的值为纤维取向度。
就基材的厚度而言,优选将基材与多孔支撑层的厚度的合计设定为处于30μm以上300μm以下的范围内、或50μm以上250μm以下的范围内的程度。
(1-3)透过侧流路材料
<概要>
在分离膜主体的透过侧的面以形成透过侧流路的方式设置有流路材料。“以形成透过侧的流路的方式设置”是指,在分离膜被组装于后述的分离膜元件时,以透过了分离膜主体的透过流体能够到达集水管的方式形成流路材料。流路材料的构成的详细内容如下。
<流路材料的构成成分>
优选流路材料3以与分离膜主体2不同的原料形成。不同的原料是指,具有与在分离膜主体2所使用的材料不同的组成的材料。尤其优选,流路材料3的组成与分离膜主体2中的形成有流路材料3的面的组成不同,优选与形成分离膜主体2的任意层的组成都不同。
作为构成流路材料的成分并没有特别限定,但是优选使用树脂。具体地说,在耐化学性这一点上,优选乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂、聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烃、共聚合聚烯烃等,也能够选择聚氨酯树脂、环氧树脂等的聚合物,可以将它们单独使用或将它们以包含两种以上的混合物的方式使用。尤其,由于热塑性树脂容易成形,所以能够形成均匀的形状的流路材料。
<流路材料形状和配置>
<<概要>>
以往广泛使用的经编为针织物,由立体交叉而成的线构成。也就是说,经编具有二维连续的构造。在将这样的经编作为流路材料而适用的情况下,流路的高度变得小于经编的厚度。即,无法利用整个经编厚度作为流路的高度。
对此,作为本发明的结构例,图1等所示的流路材料3配置为彼此不重叠。由此,本实施方式的流路材料3的高度(即厚度)能够活用为流路的槽的高度。由此,在适用了本实施方式的流路材料3的情况下,与使用了具有与流路材料3的高度相同厚度的经编的情况相比,流路变高。也就是说,由于流路的截面积进一步变大,所以流阻进一步变小。
另外,在各图所示的方式中,不连续的多个流路材料3固定在1个分离膜主体2上。“不连续”是指,多个流路材料处于隔开间隔而设置的状态。也就是说,在将1张分离膜中的流路材料3从分离膜主体2剥离时,得到了彼此分开的多个流路材料3。与此相对,网、经编和薄膜等部件即使从分离膜主体2分离也示出连续的一体的形状。
通过设置不连续的多个流路材料3,分离膜1在被组装于后述的分离膜元件100时,能够将压力损失抑制为低。作为这样的构成的一例,在图2中,流路材料3仅在第1方向上不连续地形成,在图3中在第1方向和第2方向上都不连续地形成。
优选分离膜在分离膜元件中配置为第2方向与卷绕方向一致。也就是说,在分离膜元件中,优选分离膜被配置为第1方向与集水管6的长度方向平行,第2方向与集水管6的长度方向垂直。
流路材料3在第1方向上不连续地设置,并且被设置为在第2方向上从分离膜主体2的一端到另一端连续。也就是说,在如图5那样将分离膜组装在分离膜元件上时,流路材料3被配置为从卷绕方向的分离膜1的内侧端部到外侧端部连续。卷绕方向的内侧是指,分离膜上靠近集水管的一侧,卷绕方向的外侧是指,分离膜上远离集水管的一侧。
流路材料“在第2方向上连续”包含如下两种情况:如图2那样不中断流路材料而设置的情况,和如图3那样虽然存在流路材料被中断之处但是流路材料实质上连续的情况。“实质上连续”方式优选满足在第2方向上的流路材料的间隔e(也就是说流路材料上被中断的部分的长度)为5mm以下。尤其更优选满足间隔e为1mm以下,进而优选为0.5mm以下。另外,在第2方向上排成一列的流路材料的从最前头到最末尾所包含的间隔e的合计值优选为100mm以下,更优选为30mm以下,进而优选为3mm以下。此外,在图2的方式中,间隔e为0(零)。
在如图2那样流路材料3没有中断而设置的情况下,能够抑制压滤时膜下降。膜下降是指膜下降至流路而使流路狭窄。
在图3中,流路材料3不仅在第1方向上还在第2方向上不连续地设置。也就是说,流路材料3在长度方向上隔开间隔而设置。但是,如上所述,通过流路材料3在第2方向上实质上连续,能够抑制膜下降。另外,这样,通过在2个方向上设置不连续的流路材料3,由于流路材料与流体的接触面积变小所以压力损失变小。该方式也可以说是流路5具备分支点的结构。也就是说,在图3的结构中,透过流体一边在流路5流动,一边被流路材料3分开,进而能够在下游合流。
如上所述,在图2中,流路材料3被设置为在第1方向上从分离膜主体2的一端到另一端连续。另外,在图3中,在第1方向上流路材料3被划分成多个部分,但是这些多个部分被设置为从分离膜主体2的一端到另一端排列。
流路材料“被从分离膜主体的一端到另一端设置”包含如下两种方式:流路材料被设置到分离膜主体2的边缘的方式、和在边缘附近存在没有设置流路材料的区域的方式。也就是说,流路材料以能够形成透过侧的流路的程度在第2方向上分布即可,在分离膜主体也可以存在没有设置流路材料的部分。例如,在透过侧的面的与其他分离膜的粘接部分无需设置流路材料。另外,根据其他的规格上或制造上的理由,在分离膜的端部等的一部分的位置也可以设置没有配置流路材料的区域。
在第1方向上,流路材料3也能够在分离膜主体的整体范围内大致均等地分布。但是,与在第2方向上的分布同样地,透过侧的面的与其他分离膜的粘接部分无需设置流路材料。另外,根据其他的规格上或制造上的理由,在分离膜的端部等的一部分的位置也可以设置没有配置流路材料的区域。
<<分离膜主体和流路材料的尺寸>>
如图2~图4所示,a~f指以下值。
a:分离膜主体2的长度
b:在分离膜主体2的宽度方向上的流路材料3的间隔
c:流路材料的高度(流路材料3与分离膜主体2的透过侧的面22的高度差)
d:流路材料3的宽度
e:在分离膜主体2的长度方向上的上述流路材料的间隔
f:流路材料3的长度
值a~f的测定能够使用例如市面上出售的形状测定系统或显微镜等。各值通过在1张分离膜利用30处以上进行测定,并将这些值合计得到的值除以测定总处的数量来算出平均值而求出。这样,至少30处的测定的结果所得到的各值满足上述范围即可。
(分离膜主体的长度a)
长度a是在第2方向上的从分离膜主体2的一端到另一端的距离。在该距离非恒定的情况下,在1张分离膜主体2利用30个处以上的位置来测定该距离,能够通过求出平均值而得到长度a。
(第1方向上的流路材料间隔b)
在第1方向上的流路材料3的间隔b相当于流路5的宽度。在1个截面上1个流路5的宽度非恒定的情况下,也就是说在相邻的2个流路材料3的侧面不平行的情况下,在1个截面内,测定1个流路5的宽度的最大值和最小值的平均值,算出其平均值。如图4所示,在垂直于第2方向的截面上,在流路材料3示出上窄下宽的梯形形状的情况下,首先,对相邻的2个流路材料3的上部间的距离和下部间的距离进行测定,算出其平均值。在任意的30处以上的截面上,测定流路材料3的间隔,在各自的截面上算出平均值。然后,通过进一步算出这样得到的平均值的算术平均值,从而算出间隔b。
虽然随着间隔b变大,压力损失变小,但是容易发生膜下降。相反地虽然间隔b越小、则膜下降越难发生,但是压力损失变大。在考虑压力损失时,优选间隔b为0.05mm以上、0.2mm以上或0.3mm以上。另外,在抑制膜下降方面,优选间隔b为5mm以下、3mm以下、2mm以下、或0.8mm以下。
这些上限和下限可以任意组合。例如,优选间隔b为0.2mm以上5mm以下,若处于该范围,则能够抑制膜下降并减小压力损失。间隔b更优选为0.05mm以上3mm以下,进而0.2mm以上2mm以下,进而更优选0.3mm以上0.8mm以下。
(流路材料的高度c)
高度c是流路材料与分离膜主体的表面的高度差。如图4所示,高度c是垂直于第2方向的截面上的流路材料3的最高的部分与分离膜主体的透过侧面的高度之差。即,在高度上,没有考虑含浸在基材中的部分的厚度。高度c是针对30处以上的流路材料3测定高度、进行平均而得到的值。流路材料的高度c可以通过观察同一平面内的流路材料的截面而得到,也可以通过观察多个平面内的流路材料的截面而得到。
高度c能够根据元件的使用条件和目的等而适当选择,但是例如也可以如下那样设定。
高度c大的情况下,流阻变小。因此,优选高度c为0.03mm以上、0.05mm以上或0.1mm以上。其另一方面,高度c小的情况下,每1个元件所填充的膜的数量变多。因此,优选高度c为0.8mm以下、0.4mm以下或0.32mm以下。这些上限和下限能够组合,例如,优选高度c为0.03mm以上0.8mm以下,优选为0.05mm以上0.4mm以下,进而优先为0.1mm以上0.32mm以下。
另外,优选相邻的2个流路材料的高度差为小。由于在高度差大时,在压滤时会发生分离膜的变形,所以有时分离膜发生缺陷。优选相邻的2个流路材料的高度差为0.1mm以下,更优选为0.06mm以下,进而优选为0.04mm以下。
根据同样的理由,优选设置于分离膜的全部流路材料的最大高度差为0.25mm以下,尤其优选为0.1mm以下,进而优选为0.03mm以下。
(流路材料的宽度d)
流路材料3的宽度d如下那样测定。首先,在垂直于第1方向的1个截面上,算出1个流路材料3的最大宽度和最小宽度的平均值。也就是说,在如图4所示的上部窄下部宽的流路材料3中,测定流路材料下部的宽度和上部的宽度,算出其平均值。在至少30处的截面算出这样的平均值,通过算出其算术平均,能够算出每1张膜的宽度d。
优选流路材料3的宽度d为0.2mm以上或0.3mm以上。通过使宽度d为0.2mm以上,即使在分离膜元件的运转时对流路材料3施加压力,也能够保持流路材料的形状从而稳定地形成透过侧流路。优选宽度d为2mm以下或1.5mm以下。通过使宽度d为2mm以下,能够充分确保透过侧的流路。
通过使流路材料的宽度比第2方向上的流路材料间隔b宽,能够分散施加于流路材料的压力。
流路材料3以其长度比其宽度大的方式形成。这样长的流路材料3也被称为“壁状物”。
(第2方向上的流路材料间隔e)
在第2方向上的流路材料3的间隔e为在第2方向上相邻的流路材料3间的最短距离。如图2所示,在流路材料3在第2方向上从分离膜主体2的一端到另一端(在分离膜元件内,从卷绕方向的内侧端部到外侧端部)连续设置的情况下,间隔e为0mm。另外,如图3所示,在流路材料3在第2方向上被中断的情况下,优选间隔e为5mm以下,更优选为1mm以下,进而优选为0.5mm以下。通过使间隔e在上述范围内,即使发生膜下降也能够减小对膜的机械的负荷,从而能够使由流路堵塞导致的压力损失比较小。此外,间隔e的下限为0mm。
(流路材料的长度f)
流路材料3的长度f为分离膜主体2的在长度方向(也就是说第2方向)上的流路材料3的长度。长度f通过在1张分离膜1内对30个以上的流路材料3的长度进行测定并算出其平均值而求出。流路材料的长度f为分离膜主体的长度a以下即可。在流路材料的长度f与分离膜主体的长度a同等时是指,流路材料3从分离膜1的卷绕方向内侧端部向外侧端部连续地设置。长度f优选为10mm以上或20mm以上。通过使长度f为10mm以上,在压力下也能够确保流路。
(尺寸a-f的关系)
如上所述,本实施方式的流路材料与具有现有的经编这样的连续形状的流路材料相比能够减小压力损失。换言之,根据本实施方式的技术,即使压力损失同等,与现有技术相比也能够增大叶片长。若能够增大叶片长,则能够减少叶片数。
通过将尺寸a-f设定为满足以下的数式,尤其可以减少叶片数。
i)a2f2(b+c)2(b+d)×10-6/b3c3(e+f)2≦1400且
ii)850≦a≦7000且
iii)b≦2且
iv)c≦0.5且
v)0.15≦df/(b+d)(e+f)≦0.85
这样,通过在透过侧以预定的方式设置流路材料,由于与具有现有的经编那样的连续形状的流路材料相比减小了压力损失,所以能够使叶片长变长。由此,即使减少每1个分离膜元件的叶片数,也能够提供分离性能优异的分离膜元件。
此外,在上述的数式中,长度单位可采用mm。
(形状)
流路材料的形状并没有特别限定,但是可选择减少流路的流阻、使透过时的流路稳定化的形状。在这些方面,在垂直于分离膜的面方向的任意截面上,流路材料的形状可以为直柱状、梯形形状、曲柱状、或它们的组合。
在流路材料的截面形状为梯形的情况下,若上底的长度与下底的长度之差过大,则与较小一方接触的膜在压滤时容易发生膜下降。例如,在流路材料的上底比下底短的情况下,在这之间的流路中,上部的宽度比下部的宽度宽。由此,上方的膜容易向下方下降。因此,为了抑制这样的下降,优选上底的长度相对流路材料的下底的长度的比率为0.6以上1.4以下,进而优选为0.8以上1.2以下。
流路材料可以以越向上部宽度越减小的方式形成,相反地也可以以越向上部宽度越扩大的方式形成,也可以与距分离膜表面的高度无关地,以具有相同宽度的方式形成。
但是,只要处于压滤时的流路材料崩塌不明显的范围内,则在流路材料的截面上,其上边可以带有圆角。
若流路材料为热塑性树脂,则通过变更处理温度和选择的热塑性树脂的种类,能够自由地调整流路材料的形状,以能够满足所要求的分离特性、透过性能的条件。
另外,在流路材料的分离膜的平面方向上的形状如图2和图3所示,作为整体可以为直线状,作为其他的形状,例如可以为曲线状、锯齿状、波线状。另外,在这些形状中,流路材料也可以为虚线状。
另外,在流路材料的分离膜的平面方向上的形状为直线状的情况下,相邻的流路材料可以互相大致平行地配置。“大致平行地配置”包含:例如,流路材料在分离膜上不交叉、相邻的2个流路材料的长度方向所形成的角度为0°以上30°以下,上述角度为0°以上15°以下,以及上述角度为0°以上5°以下等。
另外,优选流路材料的长度方向与集水管的长度方向所形成的角度为60°以上120°以下,更优选为75°以上105°以下,进而优选85°以上95°以下。通过使流路材料的长度方向与集水管的长度方向所形成的角度处于上述范围,能够使透过水高效地收集于集水管。
为了稳定形成流路,优选在分离膜元件中能够抑制对分离膜主体加压时的分离膜主体的下降。为此,优选增大分离膜主体与流路材料的接触面积,也就是说增大相对于分离膜主体的面积的流路材料的面积(对于分离膜主体的膜面的投影面积)。另一方面,为了减少压力损失,优选扩大流路的截面积。就流路的截面而言,优选确保扩大与流路的长度方向垂直的分离膜主体和流路材料的接触面积,并且为了确保扩大流路的截面积,优选流路的截面形状为凹透镜状。另外,流路材料3在与卷绕方向垂直的方向上的截面形状上,可以为宽度不变化的直柱状。另外,只要处于对分离膜性能不产生影响的范围内,则在与卷绕方向垂直的方向上的截面形状,可以为宽度存在变化这样的梯形形状的壁状物、椭圆柱、椭圆锥、四角锥或半球这样的形状。
流路材料的形状并不限定于图1-图3所示的形状。在分离膜主体的透过侧的面上,例如,如热熔法这样,在通过使熔融后的材料固定来配置流路材料的情况下,通过变更处理温度、选择的热熔用树脂的种类,能够自由地调整流路材料的形状,以使其能够满足所要求的分离特性和透过性能的条件。
在图1-图3中,流路材料3的平面形状在长度方向上为直线状。但是,流路材料3相对于分离膜主体2的表面而凸起,并且只要处于不损害作为分离膜元件所希望的效果的范围内,则能够变更成其他的形状。即,流路材料的平面方向上的形状也可以为曲线状和波线状等。另外,1个分离膜所包含的多个流路材料也可以以宽度和长度的至少一方彼此不同的方式形成。
(投影面积比)
流路材料相对于分离膜的透过侧的面的投影面积比,尤其在减少透过侧流路的流阻、使流路稳定形成这一点上,优选为0.03以上0.85以下,更优选为0.15以上0.85以下,进而优选为0.2以上0.75以下,进而更优选为0.3以上0.6以下。此外,投影面积比是指,将分离膜以5cm×5cm切出,将向与分离膜的面方向平行的平面投影时得到的流路材料的投影面积除以切出面积(25cm2)得到的值。另外,该值可以用上述的式df/(b+d)(e+f)表示。
(缺陷率)
透过了分离膜的水通过透过侧流路5而收集于集水管6。在分离膜中,透过了远离集水管的区域,也就是说透过了卷绕方向外侧的端部附近的区域(图5中的靠近右侧端部的区域)的水在前往集水管6期间,与透过了卷绕方向上更靠近内侧的区域的水合流而前往集水管6。因此,在透过侧流路中,远离集水管6的一方所存在的水量较少。
因此,在卷绕方向外侧的端部附近的区域,即使不存在透过侧流路材料、在该区域的流阻变高,对元件整体的造水量产生的影响也轻微。根据同样的理由,在卷绕方向外侧的端部附近的区域,即使流路材料的形成精度低、形成流路材料的树脂在第1方向上连续涂敷,对作为元件的造水量产生的影响也小。在该区域,在分离膜主体的面方向(x-y平面)上进行无间隙涂敷的情况也同样。
因此,若将在分离膜主体2的卷绕方向外侧端部设置的区域、即没有形成透过侧流路材料的区域、或透过侧流路材料被设置为在第1方向上连续(在第1方向上没有隔开间隔而设置透过侧流路材料)的区域设为R3,则区域R3的长度L3相对于分离膜叶片整体的长度L1(相当于上述的“a”。)所占的比例可以为0%,优选为30%以下,进而优选为10%以下,尤其优选为3%以下。将该比例称为缺陷率。缺陷率在图6中以(L3/L1)×100表示。
在图6中,由于在区域R3没有设置流路材料,所以L3表示从分离膜主体2的卷绕方向外侧的端部到透过侧流路材料3的卷绕方向外侧的端部的距离。
〔2.分离膜元件〕
(2-1)概要
如图4所示,分离膜元件100具备集水管6和上述的任意结构,具备卷绕在集水管6的周围的分离膜1。另外,分离膜元件100还具备未图示的端板等的部件。
(2-2)分离膜
<概要>
分离膜1卷绕在集水管6的周围,被配置为宽度方向沿着集水管6的长度方向。其结果,分离膜1被配置为长度方向沿着卷绕方向。
因此,作为壁状物的流路材料3在分离膜1的透过侧的面22被配置为至少在集水管6的长度方向呈不连续状。也就是说,流路5以在卷绕方向上从分离膜的外侧端部到内侧端部连续的方式形成。其结果,透过水容易到达中心管,即流阻变小,因此能够得到很大的造水量。
“卷绕方向的内侧”和“卷绕方向的外侧”如图5所示。也就是说,“卷绕方向的内侧端部”和“卷绕方向的外侧端部”分别相当于分离膜1中靠近集水管6一方的端部和远离集水管6一方的端部。
如上所述,由于流路材料不到达分离膜的边缘也可,所以,例如,可以在卷绕方向上的信封状膜的外侧端部、和集水管长度方向上的信封状膜的端部不设置流路材料。
<膜叶片和信封状膜>
如图1所示,分离膜形成膜叶片4(在本说明书中,有时仅称为“叶片”。)。在叶片4中,分离膜1被配置为,供给侧的面21隔着未图示的供给侧流路材料与其他分离膜7的供给侧的面71相对。在分离膜叶片4中,在彼此相对的分离膜的供给侧的面之间形成供给侧流路。
进而,通过使2张膜叶片4重叠,分离膜1和与分离膜1的透过侧的面22相对的其他膜叶片的分离膜7形成信封状膜。在信封状膜中,在相对的透过侧的面之间,在分离膜的长方形状中,仅在卷绕方向内侧的一边开放,在其他三边封固,以使透过水在集水管6中流动。透过水通过该信封状膜与供给水隔离。
作为封固,可以列举通过粘接剂或热熔等来粘接的方式、通过加热或激光等来熔合的方式、和夹入橡胶制片的方式。利用粘接进行的封固由于最简便且效果高因而特别优选。
另外,在分离膜的供给侧的面,卷绕方向上的内侧端部通过折叠或封固而封闭。通过使分离膜的供给侧面不进行折叠而被封固,可使得难以发生分离膜的端部的挠曲。通过抑制在折痕附近发生挠曲,能够抑制在卷绕时分离膜间产生空隙和由该空隙导致的泄漏的发生。
这样通过抑制泄漏的发生,提高了信封状膜的回收率。信封状膜的回收率如下求出。即,在水中进行分离膜元件的空气泄漏测试(air leak test),对发生了泄漏的信封状膜数进行计数。基于该计数结果,将(发生了空气泄漏的信封状膜的数量/供评价的信封状膜的数量)的比率作为信封状膜的回收率算出。
具体的空气泄漏测试的方法如以下。对分离膜元件的中心管的端部进行封固,从另一方的端部注入空气。注入的空气通过集水管的孔到达分离膜的透过侧,但是如上所述当分离膜的折叠不充分且在折痕附近发生了挠曲而存在空隙时,空气会向该空隙移动。其结果,空气向分离膜的供给侧移动,空气从分离膜元件的端部(供给侧)到达水中。这样可以以产生气泡的方式确认空气泄漏。
在通过折叠而形成分离膜叶片的情况下,叶片越长(也就是说原分离膜越长)、分离膜的折叠所需的时间就越长。但是,通过不折叠而封固分离膜的供给侧面,即使叶片长也能够抑制制造时间的增长。
此外,在分离膜叶片和信封状膜中,彼此相对的分离膜(图1中的分离膜1和分离膜7)可以具备相同的结构,也可以具备不同的结构。即,在分离膜元件中,在相对的2张透过侧的面中的至少一方设置上述的透过侧流路材料即可,因此,具备透过侧流路材料的分离膜和不具备透过侧流路材料的分离膜可以交替重叠。但是,为了便于说明,在分离膜元件和与其相关的说明中,“分离膜”包括不具备透过侧流路材料的分离膜(例如具备与分离膜主体相同结构的膜)。
在透过侧的面或供给侧的面,彼此相对的分离膜可以为2张不同的分离膜,也可以为1张膜被折叠而成的分离膜。
(2-3)透过侧流路
如上所述,分离膜1具备透过侧流路材料3。通过透过侧流路材料3,在信封状膜的内侧、也就是说相对的分离膜的透过侧的面之间形成透过侧流路。
(2-4)供给侧流路
(流路材料)
分离膜元件100在交叠的分离膜的供给侧的面之间,具备相对于分离膜1的投影面积比超过0且低于1的流路材料(未图示)。优选供给侧流路材料的投影面积比为0.03以上0.50以下,进而优选为0.10以上0.40以下,尤其优选为0.15以上0.35以下。通过使投影面积比为0.03以上0.50以下,能够将流阻抑制为比较小。此外,投影面积比是指,将分离膜和供给侧流路材料以5cm×5cm切出,将供给侧流路材料在与分离膜的面方向平行的平面投影时得到投影面积除以切出面积得到的值。
供给侧流路材料的高度如后述那样在考虑各性能的平衡、运转成本时,优选超过0.5mm且为2.0mm以下,进而优选为0.6mm以上1.0mm以下。
供给侧流路材料的形状并没有特别限定,可以具有连续形状,也可以具有不连续的形状。作为具有连续形状的流路材料,可以列举薄膜和网这样的部件。在此,连续形状是指,在实质上流路材料的整个范围内连续。连续形状以不会发生造水量降低等的不良的程度而可以包括流路材料在一部分不连续的处所。另外,就“不连续”的定义而言,如针对透过侧的流路材料已说明的那样。此外,供给侧流路材料的原料没有特别的限定,与分离膜相同的原料或不同的原料都可以。
(凹凸加工)
另外,替代在分离膜供给侧配置供给侧流路材料,可以通过压花成形、水压成形、压延加工这样的方法在分离膜的供给侧赋予高度差。
作为压花成形法,可以列举例如辊压花加工等,实施时的压力、处理温度可根据分离膜的融点而适当决定。例如,在分离膜具有包含环氧树脂的多孔支撑层的情况下,优选线压为10kg/cm以上60kg/cm以下,优选加热温度为40℃以上150℃以下。另外,在具有包含聚砜等的耐热性树脂的多孔支撑层的情况下,优选线压为10kg/cm以上70kg/cm以下,优选辊加热温度为70℃以上160℃以下。只要是辊压花加工则在任何情况下都优选卷取速度为1m/分以上20m/分以下。
在实施压花加工的情况下,辊的图案的形状并没有特别限定,但是重要的是,减少流路的流阻并且使在流体向分离膜元件供给、透过时的流路稳定化。从这些方面考虑,从表面上部观察到的形状有椭圆、圆、长圆、梯形、三角形、长方形、正方形、平行四边形、菱形、不定形,立体地看可以使用:将从表面上部看到的形状直接在表面方向上成型得到的形状,以扩大的形状成型得到的形状,以变窄的形状成型得到的形状。
能够通过压花加工赋予的分离膜的供给侧表面的高度差可以通过变更加压热处理条件而自由地调整,以满足分离特性、水透过性能所要求的条件。然而,在分离膜的供给侧表面的高度差过深时,流阻变小,但是在元件化的情况下能够填充到容器的膜叶片数变少。在高度差小时,流路的流阻变大,分离特性、水透过性能会降低。因此,元件的造水能力降低,用于增加造水量的运转成本变高。
因此,在考虑上述的各性能的平衡、运转成本时,在分离膜中,优选分离膜的供给侧表面的高度差超过0.5mm且为2.0mm以下,进而优选为0.6mm以上1.0mm以下。
分离膜的供给侧表面的高度差能够通过与上述的分离膜透过侧的高度差情况相同的方法求出。
优选槽宽为0.2mm以上10mm以下,更优选为0.5mm以上3mm以下。
间距可以在槽宽的10分之1以上50倍以下之间进行适当设计。槽宽是指在存在高度差的表面沉陷部位的宽度,间距是指存在高度差的表面的从高处的最高点到相邻的高处的最高点的水平距离。
通过压花加工而成凸起的部分的投影面积比,根据与供给侧流路材料的情况同样的理由,优选为0.03以上0.5以下,进而优选为0.10以上0.40以下,尤其优选为0.15以上0.35以下。
分离膜的面的“高度差”是指,在配置由不同原料形成的流路材料的情况下,分离膜主体的表面与流路材料的顶点的高度差(也就是说流路材料的高度),在对分离膜主体进行凹凸加工的情况下,为凹部与凸部的高度差。
(2-5)集水管
集水管6构成为透过水在其中流动即可,材质、形状、大小等并没有特别限定。作为集水管6,例如,可以使用圆筒状的部件,该圆筒状的部件具有设置有多个孔的侧面。
〔3.分离膜元件的制造方法〕
(3-1)分离膜主体的制造
分离膜主体的制造方法如上所述,但是简单汇总如下。
在良溶剂中溶解树脂,使得到的树脂溶液在基材上流延并浸渍在纯水中使多孔支撑层与基材复合。然后,如上所述,在多孔支撑层上形成分离功能层。进而,根据需要为了提高分离性能、透过性能,实施氯、氧、碱、亚硝酸等的化学处理,进而清洗单体等而制作分离膜主体的连续片。
此外,在化学处理之前或之后,也可以通过压花等在分离膜主体上形成凹凸。
(3-2)透过侧流路材料的配置
分离膜的制造方法包括在分离膜主体的透过侧的面上设置不连续的流路材料的工序。该工序可以在分离膜制造任何时刻进行。例如,流路材料可以在在基材上形成多孔支撑层之前设置,可以在设置多孔支撑层之后且形成分离功能层之前设置,也可以在形成分离功能层之后、实施上述的化学处理之前或之后进行。
配置流路材料的方法,例如,包括将柔软的材料配置在分离膜上的工序和使其固化的工序。具体地说,可以在流路材料的配置中利用紫外线固化树脂、化学聚合、热熔、干燥等。尤其,优选使用热熔,具体地说,包括利用热使树脂等的材料软化的(即进行热熔融)工序、将软化后的材料配置在分离膜上的工序、和通过将该材料冷却而固化从而固定于分离膜上的工序。
作为配置流路材料的方法,例如,可以列举涂敷、印刷、喷雾等。另外,作为所使用的设备,可以列举喷嘴型的热熔涂敷器、喷涂型的热熔涂敷器、扁平喷嘴型的热熔涂敷器、辊型涂敷器、挤压型涂敷器、印刷机、喷雾器等。
(3-3)供给侧流路的形成
在供给侧流路材料为由与分离膜主体不同的原料形成的不连续的部件的情况下,在供给侧流路材料的形成中,可以适用与透过侧流路材料的形成相同的方法和定时。
另外,也可以不用与分离膜主体不同的原料形成供给侧流路材料,而能够通过压花成形、水压成形、压延加工这样的方法对分离膜的供给侧赋予高度差。
作为压花成形法,可以列举例如辊压花加工等,实施时的压力、处理温度可根据分离膜的融点而适当决定。例如在分离膜具有包含环氧树脂的多孔支撑层的情况下,优选线压为10kg/cm以上60kg/cm以下,优选加热温度为40℃以上150℃以下。另外,在具有包含聚砜等的耐热性树脂的多孔支撑层的情况下,优选线压为10kg/cm以上70kg/cm以下,优选辊加热温度为70℃以上160℃以下。只要为辊压花加工则在任何情况下都优选卷取速度为1m/分以上20m/分以下。
在实施压花加工的情况下,辊的图案的形状并没有特别限定,但是重要的是,减少流路的压力损失,且使在流体向分离膜元件供给、透过时的流路稳定化。从这些方面考虑,从表面上部观察到的形状,可以采用椭圆、圆、长圆、梯形、三角形、长方形、正方形、平行四边形、菱形、不定形等。另外,从立体来看,可以形成为在高度越高处宽度越小,相反地也可以形成为在越高处宽度越宽,也可以与高度无关而以相同宽度形成。
能够通过压花加工赋予的分离膜的供给侧表面的高度差可以通过变更加压热处理条件而自由地调整,以满足分离特性、水透过性能所要求的条件。
此外,如以上所述,供给侧流路的形成在通过将供给侧流路材料固定于分离膜主体而进行的情况下,或者在通过对膜进行凹凸加工而进行的情况下,这些供给侧流路的形成工序也可以看作分离膜的制造方法中的一个工序。
在供给侧流路为网等连续形成的部件的情况下,通过在分离膜主体配置透过侧流路材料而制造了分离膜之后,将该分离膜和供给侧流路材料交叠即可。
(3-4)分离膜叶片的形成
如上所述,分离膜叶片可以通过折叠分离膜以使供给侧的面向内侧而形成,也可以通过使分开的2张分离膜贴合而形成。
优选分离膜元件的制造方法具备将分离膜的卷绕方向上的内侧端部在供给侧的面进行封固的工序。在封固的工序中,将2张分离膜以彼此的供给侧的面相对的方式重叠。进而,将重叠而成的分离膜的卷绕方向上的内侧端部、也就是说图5中的左侧端部进行封固。
作为进行“封固”的方法,可以列举通过粘接剂或热熔等实现的粘接、通过加热或激光等实现的熔合、以及夹入橡胶制片的方法。利用粘接实现的封固由于最简便且效果高因而尤其优选。
此时,可以在重叠而成的分离膜的内侧配置与分离膜另外形成的供给侧流路材料。如上所述,通过压花或树脂涂敷等重新在分离膜的供给侧的面设置高度差,也能够省略供给侧流路材料的配置。
供给侧的面的封固和透过侧的面的封固(信封状膜的形成)哪一个先进行都可以,也可以一边使分离膜重叠,一边并行进行供给侧的面的封固和透过侧的面的封固。但是,为了抑制卷绕时在分离膜发生皱折,优选宽度方向端部的粘接剂或热熔的固化等、也就是说用于形成信封状膜的固化等在卷回的结束后完成,以允许相邻的分离膜因卷绕而在长度方向上偏移。
(3-5)信封状膜的形成
通过使1张分离膜以透过侧面向内侧的方式折叠而贴合,或者使2张分离膜以透过侧面向内侧的方式重叠而贴合,能够形成信封状膜。在长方形状的信封状膜中,以仅长度方向一端开口的方式封固其他3边。封固可通过由粘接剂或热熔等实现的粘接、通过由热或激光实现的熔合等而执行。
信封状膜的形成所使用的粘接剂优选粘度处于40PS以上150PS以下的范围内,进而更优选为50PS以上120PS以下。在粘接剂粘度过高的情况下,在将层叠而成的叶片卷围于集水管时,容易发生皱折。皱折有时会损害分离膜元件的性能。相反地,在粘接剂粘度过低的情况下,有时粘接剂会从叶片的端部流出而污染装置。另外,当在应粘接的部分以外附着粘接剂时,会损害分离膜元件的性能,并且由于流出的粘接剂的处理作业也会使作业效率显著降低。
就粘接剂的涂敷量而言,在将叶片卷围于集水管之后,优选为使涂敷粘接剂的部分的宽度为10mm以上100mm以下这样的量。由此,由于能够切实地粘接分离膜,所以能够抑制原流体向透过侧流入。另外,也能够将有效膜面积确保为比较大。
作为粘接剂优选聚氨酯类粘接剂,为了使粘度处于40PS以上150PS以下的范围,优选将主剂的异氰酸酯和固化剂的多元醇以异氰酸酯:多元醇=1:1~1:5的比例混合。粘接剂的粘度是由B型粘度计(JIS K6833)对规定了主剂、固化剂单体、以及配合比例的混合物的粘度进行预先测定而得到的粘度。
(3-6)分离膜的卷绕
在分离膜元件的制造中可以使用现有的元件制作装置。另外,作为元件制作方法,可以使用参考文献(特公昭44-14216、特公平4-11928、日本特开平11-226366)所记载的方法。详细内容如下。
当在集水管的周围卷绕分离膜时,将分离膜配置为叶片的关闭的端部、也就是说信封状膜的闭口部分朝向集水管。通过利用这样的配置在集水管的周围卷绕分离膜,使分离膜呈螺旋状卷绕。
若预先在集水管卷绕经编、基材这样的间隔件,则在元件卷围时向集水管涂敷的粘接剂难以流动,从而抑制了泄漏,进而确保了集水管周边的流路稳定。此外,间隔件预先卷绕地比集水管的圆周长即可。
若预先在集水管卷绕经编,则在元件卷围时向集水管涂敷的粘接剂难以流动,从而抑制了泄漏,进而确保了集水管周边的流路稳定。此外,经编预先卷绕得比集水管的圆周长即可。
(3-7)其他工序
分离膜元件的制造方法中,可以包括在如上所述所形成的分离膜的卷绕体的外侧进一步卷绕薄膜和纤丝等,也可以包括对集水管的长度方向上的分离膜的端部进行修剪的边缘切割,并安装端板等的进一步的工序。
〔4.分离膜元件的利用〕
分离膜元件也可以通过进一步串联或并联连接并收纳于压力容器而作为分离膜组件使用。
另外,上述的分离膜元件、组件能够与向它们供给流体的泵和/或对该流体进行预处理的装置等组合而构成流体分离装置。通过使用该分离装置,例如能够将供给水分离为饮用水等的透过水和没有透过膜的浓水,从而得到与目的相适合的水。
流体分离装置的操作压力高的情况下除去率提高,但是运转所需的能量也会增加,另外,在考虑到分离膜元件的供给流路、透过流路的保持性时,优选膜组件在透过待处理的水时的操作压力为0.2MPa以上5MPa以下。供给水温度升高时脱盐率降低,但随着供给水温度降低膜透过通量也会减少,因此供给水温度优选为5℃以上45℃以下。另外,在供给水的pH处于中性区域的情况下,即使供给水为海水等的高盐浓度的液体,也能够抑制产生镁等的水垢(scale),另外,也能够抑制膜的劣化。
通过分离膜元件处理的流体并没有特别限定,但是在用于水处理的情况下,作为供给水,可以列举海水、咸水、排水等的含有500mg/L以上100g/L以下的TDS(Total Dissolved Solids:总溶解固体)的液状混合物。一般来使,TDS指总溶解固体量,以“质量÷体积”表示,但是也有时将1L看作1kg而以“重量比”来表示。根据定义,使由0.45μm的过滤器过滤后的溶液在39.5~40.5℃的温度下蒸发,并能够根据残留物的重量算出,但是更简便地是根据实用盐度(S)换算。
实施例
以下通过实施例对本发明进行更加详细地说明,但是并不是通过这些实施例对本发明作任何限定。
(分离膜透过侧的高度差)
使用基恩士公司(Keyence)制高精度形状测定系统KS-1100,根据5cm×5cm的透过侧的测定结果对平均的高度差进行了解析。对存在10μm以上的高度差的30处进行测定,将各高度的值合计得到的值除以测定总处数而求出。
(透过侧流路材料的间距和间隔)
使用扫描型电子显微镜(S-800)(日立制作所制)对30个任意的流路材料截面以500倍进行照片拍摄,针对200处测定从分离膜的透过侧的流路材料的顶点到相邻的流路材料的顶点的水平距离,将其平均值作为间距算出。
另外,就间隔b而言,在测定了间距的照片上,利用上述的方法而测定出。
(流路材料的投影面积比)
与流路材料一起将分离膜以5cm×5cm切出,使用激光显微镜(从倍率10~500倍中选择),使工作台移动,测定该流路材料的全投影面积。在将该流路材料从分离膜透过侧或供给侧投影时得到的投影面积除以切出面积得到的值设为投影面积比。
(造水量)
针对分离膜或分离膜元件,使用浓度500mg/L且pH6.5的食盐水作为供给水,在运转压力2.5MPa、运转温度25℃、回收率15%的条件下进行100小时运转。然后,在相同条件下,通过进行10分钟的运转而得到了透过水。根据通过该10分钟的运转得到的透过水的体积,将分离膜的每单位面积且每1日的透水量(立方米)表示为造水量(m3/日)。
(脱盐率(TDS除去率))
对于通过造水量的测造水量的测定中的10分钟的运转使用的供给水和采样得到的透过水,通过电导率测定求出TDS浓度,根据下式算出TDS除去率。
TDS除去率(%)=100×{1-(透过水中的TDS浓度/供给水中的TDS浓度)}。
(缺陷率)
对于整个壁状物测定膜叶片长L1、并相对于膜叶片长测定远离集水管的端部的不存在壁状物的距离或壁状物被整面涂敷的距离L3,在基于缺陷率(%)=L3/L1×100的公式算出之后,求出每1个壁状物的平均值。以下,将得到的平均值记为“缺陷率”。
(经时变化率)
是从运转开始1小时后和500小时后的造水量的变化率,能够以100-(500小时后的造水量/1小时后的造水量)×100表现,数值越接近0、则成为造水量的变动越小的分离膜元件。
(实施例1)
通过在由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维构成的由抄纸法得到的无纺布(线径:1分特、厚度:90μm、透气度:0.9cc/cm2/sec)上使聚砜的15.0重量%的DMF溶液以180μm的厚度在室温(25℃)流延,立即浸渍在纯水中放置5分钟后用80℃的温水浸渍1分钟,从而制作成了由纤维加强聚砜支撑膜构成的多孔支撑层(厚度130μm)辊。
然后,将多孔支撑层辊放卷,在m-PDA的1.8重量%、ε-己内酰胺4.5重量%水溶液中对聚砜表面进行涂敷,在从空气喷嘴吹出氮气从支撑膜表面清除多余的水溶液之后,以使表面完全被包含均苯三甲酰氯0.06重量%的25℃的正癸烷溶液浸润的方式涂敷。然后,利用鼓风将多余的溶液从膜除去,在80℃的热水中清洗,利用鼓风挡水而得到了分离膜辊。
接着,使用装有狭缝宽0.5mm、间距0.9mm的梳状垫片的涂敷器,将支承辊的温度调节为20℃,并且将乙烯-乙酸乙烯酯类热熔701A(TEXYEAR INDUSTRIES INC.制)以树脂温度125℃、行走速度3m/min呈直线状涂敷,从而使高度0.26mm、流路材料宽0.5mm、与集水管长度方向形成的角度为90°、第1方向上的流路材料间隔0.4mm、间距0.9mm、投影面积比0.55、缺陷率0%的流路材料固定于分离膜的整体,所述直线状为在作为分离膜元件的情况下垂直于集水管的长度方向且在作为信封状膜的情况下与从卷绕方向的内侧端部到外侧端部垂直于集水管的长度方向的直线状。
此外,相邻的流路材料的高度差为30μm以下。
将该分离膜切成43cm2,放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到透过水后,造水量和脱盐率分别为1.03m3/m2/日和98.3%。
将实施例以及比较例的条件和评价结果在表1-表4中示出。
(实施例2)
对由实施例1得到的分离膜辊进行折叠切割加工,以使得分离膜元件的有效面积为37.0m2,将网(厚度:0.7mm、间距:5mm×5mm、纤维径:350μm、投影面积比:0.13)作为供给侧流路材料以宽900mm且叶片长800mm而制作成了26张叶片。
将这样得到的叶片呈螺旋状卷绕在ABS制集水管(宽:1,020mm、径:30mm、孔数40个×直线状1列),在外周进一步卷绕有薄膜。在用胶带固定后,通过边缘切割、端板安装以及纤丝缠绕,制作成了8英寸元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到透过水,造水量和脱盐率分别为35.8m3/日和98.2%,经时变化率为4.6%。
(实施例3)
如图3那样,除了将流路材料形成为在第2方向上中断的壁状物以外,全部与实施例1同样来制作分离膜辊。第2方向上的流路材料的间隔(图3中的“e”)为0.3mm,第2方向上的间隙数为10个。接着,与实施例2同样地制作分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为36.0m3/日和98.0%,经时变化率为4.7%。
(实施例4)
如图3那样,除了将流路材料形成为在第2方向上中断的壁状物以外,全部与实施例1同样来制作分离膜辊。第2方向上的流路材料的间隔(图3中的“e”)为1mm,第2方向上的间隙数为10个。接着,与实施例2同样地制作分离膜元件。
该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为36.7m3/日和98.2%,经时变化率为97.1%。
(实施例5)
除了缺陷率为12%以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊。接着,与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为36.1m3/日和97.5%,经时变化率为4.9%。
(实施例6)
除了缺陷率为25%以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊。接着,与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为28.9m3/日和98.2%,经时变化率为4.6%。
(实施例7)
在壁状物的第2方向上,每1张膜叶片存在0.3mm的中断,除了缺陷率为12%以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊。接着,与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为28.7m3/日和98.2%,经时变化率为4.6%。
(实施例8)
除了将与集水管长度方向所形成的角度变更为80°以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊。接着,与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为34.7m3/日和98.3%,经时变化率为4.6%。
(实施例9)
除了将与集水管长度方向所形成的角度变更为80°以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊。接着,与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为34.3m3/日和98.3%,经时变化率为4.7%。
(实施例10)
除了将与集水管长度方向所形成的角度变更为65°以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊。接着,与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为34.8m3/日和98.3%,经时变化率为4.6%。
(实施例11)
除了在供给侧没有配置网而对分离膜进行压花加工(加工温度130℃、线压60kgf/cm、高度350μm、间距5mm、投影面积比0.13)以外全部与实施例2同样地制作分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为36.0m3/日和97.6%,经时变化率为5.9%。
(实施例12)
除了将壁状物的高度设为0.32mm、将有效膜面积设为36m2以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为25.6m3/日和98.4%,经时变化率为4.2%。
(实施例13)
除了将网的厚度设为0.85mm、将有效膜面积设为34m2以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为32.1m3/日和98.6%,经时变化率为4.6%。
(实施例14)
除了将网的厚度设为0.95mm、将有效膜面积设为31m2以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为28.5m3/日和98.7%,经时变化率为4.5%。
(实施例15)
将固定好由实施例1得到的壁状物的分离膜辊以在分离膜元件的有效面积为0.5m2的方式进行折叠切割加工,将网(厚度:510μm、间距:2mm×2mm、纤维径:255μm、投影面积比:0.21)作为供给侧流路材料以宽200mm制作了2张叶片。
然后,制作使2张叶片卷绕在ABS制集水管(宽:300mm、外径:17mm、孔数8个×直线状2列)并呈螺旋状卷绕而成的分离膜元件,在外周卷绕薄膜,用胶带固定之后,进行边缘切割、端板安装,从而制作了2英寸元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为0.241m3/日和98.3%,经时变化率为2.8%。
(实施例16)
除了将壁状物的高度设为0.20mm、将有效膜面积设为0.51m2以外全部与实施例15同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为0.253m3/日和98.4%,经时变化率为2.8%。
(实施例17)
除了将壁状物的高度设为0.11mm、将有效膜面积设为0.56m2以外全部与实施例15同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为0.258m3/日和98.3%,经时变化率为2.9%。
(实施例18)
除了将膜叶片数设为1张(叶片长1,600mm)、将有效膜面积设为0.49m2以外全部与实施例15同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为0.245m3/日和98.3%,经时变化率为2.8%。
(实施例19)
对固定有由实施例1得到的壁状物的分离膜辊以在分离膜元件的有效面积为0.5m2的方式进行折叠切割加工,将网(厚度:510μm、间距:2mm×2mm、纤维径:255μm、投影面积比:0.21)作为供给侧流路材料而制作成了6张宽200mm的叶片。
然后,制作使2张叶片卷绕在ABS制集水管(宽:300mm、外径:17mm、孔数8个×直线状2列)并呈螺旋状卷绕而成的分离膜元件,在外周卷绕薄膜,用胶带固定之后,进行边缘切割、端板安装,从而制作成了3英寸元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为0.721m3/日和98.3%,经时变化率为2.8%。
(实施例20)
除了将第1方向上流路材料间隔变更为1.0mm、间距变更为1.5mm以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊,与实施例19同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为0.449m3/日和98.1%,经时变化率为2.8%。
(实施例21)
除了将第1方向上的流路材料间隔变更为2.0mm、间距变更为2.5mm以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊,与实施例19同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为0.246m3/日和98.1%,经时变化率为2.8%。
(实施例22)
除了将壁状物的截面形状做成半圆状(直径:0.5mm)以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊,与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为35.3m3/日和98.3%,经时变化率为4.7%。
(实施例23)
除了基材为聚酯纤维长纤维无纺布(线径:1分特、厚度:约90μm、透气度:1.0cc/cm2/sec、多孔支撑层侧表层的纤维取向度:40°、与多孔支撑层相反一侧的表层的纤维取向°:20°)以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊,与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为35.7m3/日和98.4%,经时变化率为4.5%。
(实施例24)
除了使膜叶片数为25张(叶片长850mm)、有效膜面积为37.4m2以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为35.9m3/日和98.1%,经时变化率为4.5%。
(实施例25)
除了使膜叶片数为22张(叶片长970mm)、有效膜面积为37.7m2以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为35.5m3/日和98.3%,经时变化率为4.4%。
(实施例26)
除了将膜叶片数设为18张(叶片长1,180mm)、有效膜面积为38.0m2以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为35.0m3/日和98.3%,经时变化率为4.2%。
(实施例27)
除了使膜叶片数为11张(叶片长1,930mm)、有效膜面积为38.7m2以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为34.8m3/日和98.3%,经时变化率为4.2%。
(比较例1)
除了配置于透过侧的透过侧流路材料使用了具有连续形状的经编(厚度:280μm、槽宽:400μm、垄宽:300μm、槽深度:105μm、聚对苯二甲酸乙二醇酯制)以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为30.4m3/日和98.2%,经时变化率为4.2%。
(比较例2)
在透过侧将支承辊的温度调节为20℃,并使用以直径0.5mm的圆形、间距1.0mm雕刻而成的凹版辊将乙烯-乙酸乙烯酯类热熔701A(TEXYEAR INDUSTRIES INC.制)以树脂温度125℃、行走速度3m/min、涂敷成投影面积比0.32、交错型不连续状,使高度0.26mm、流路材料宽0.5mm、第1方向和第2方向上的流路材料间隔0.4mm、间距0.9mm、投影面积比0.32的流路材料与分离膜的整体接合而成。除此以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊,与实施例2同样地制作了元件,并且对元件进行了评价,造水量和脱盐率分别为36.9m3/日和98.0%,经时变化率为19.3%。在表1汇总示出流路材料条件和元件性能。
(比较例3)
在透过侧将支承辊的温度调节为20℃,并使用以直径0.5mm的圆形、间距1.0mm雕刻而成的凹版辊将乙烯-乙酸乙烯酯类热熔701A(TEXYEAR INDUSTRIES INC.制)以树脂温度125℃、行走速度3m/min涂敷成投影面积比0.32、交错型不连续状,使高度0.33mm、流路材料宽0.5mm、第1方向和第2方向上的流路材料间隔0.4mm、间距0.9mm、投影面积比0.32的流路材料与分离膜的整体接合而成。除此以外全部与实施例1同样地制作了分离膜辊,除了网(厚度:1.1mm、间距:6mm×6mm、纤维径:0.55mm、投影面积比:0.21)以外全部与实施例2同样地制作了元件,并且对元件进行了评价,造水量和脱盐率分别为27.2m3/日和98.4%,经时变化率为19.0%。在表1汇总示出流路材料条件和元件性能。
(比较例4)
除了缺陷率为45%以外全部与实施例2同样地制作了元件,对元件进行了评价,造水量和脱盐率分别为19.5m3/日和98.2%,经时变化率为4.5%。在表1汇总示出流路材料条件和元件性能。
(比较例5)
除了配置于透过侧的透过侧流路材料使用了具有连续形状的经编(厚度:280μm、槽宽:400μm、垄宽:300μm、槽深度:105μm、聚对苯二甲酸乙二醇酯制)以外全部与实施例15同样地制作了分离膜元件,并且对分离膜元件进行了评价,造水量和脱盐率分别为0.200m3/日和98.3%,经时变化率为2.7%。在表1汇总示出流路材料条件和元件性能。
(比较例6)
除了配置于透过侧的透过侧流路材料使用了具有连续形状的经编(厚度:280μm、槽宽:400μm、垄宽:300μm、槽深:105μm、聚对苯二甲酸乙二醇酯制)以外全部与实施例18同样地制作了分离膜元件,并且对分离膜元件进行了评价,造水量和脱盐率分别为0.2020m3/日和98.3%,经时变化率为2.7%。在表1汇总示出流路材料条件和元件性能。
正如从结果中可以看出,实施例的分离膜和分离膜元件具有高造水性能、稳定运转性能、优异的除去性能。
(比较例24)
除了将膜叶片数设为10张(叶片长2,120mm)、有效膜面积为38.9m2以外全部与实施例2同样地制作了分离膜元件。
将该元件放入压力容器,在上述的条件下进行运转而得到了透过水,造水量和脱盐率为30.4m3/日和98.3%,经时变化率为4.2%。
[表1]
Figure BDA0000453955580000391
[表2]
Figure BDA0000453955580000401
[表3]
Figure BDA0000453955580000411
[表4]
Figure BDA0000453955580000421
[表5]
Figure BDA0000453955580000431
产业上的可利用性
本发明的膜元件尤其能够优选适用于咸水、海水的脱盐。
标号说明
1分离膜
2分离膜主体
201基材
202多孔支撑层
203分离功能层
3透过侧流路材料
4分离膜叶片
5透过侧流路
5流路材料
6集水管
7分离膜
21供给侧的面
22透过侧的面
71供给侧的面
72透过侧的面
100分离膜元件
a分离膜(叶片)长度
b透过侧流路材料的宽度方向间隔
c透过侧流路材料的高度差
d透过侧流路材料的宽度
e透过侧流路材料的长度方向的间隔
f透过侧流路材料的长度
R2在分离膜上包含从卷绕方向内侧到外侧排列的透过侧流路材料的从最前头到最末尾的区域
R3在分离膜的卷绕方向外侧端部没有设置透过侧流路材料的区域
L1分离膜整体的长度
L2区域R2的长度
L3区域R3的长度

Claims (13)

1.一种分离膜,具备:
至少具有基材和分离功能层的分离膜主体;和
流路材料,具有与所述分离膜主体不同的组成,被固定在所述分离膜主体的所述基材侧的面上,
所述流路材料被设置为:在第1方向上不连续且在第2方向上从所述分离膜主体的一端到另一端连续。
2.根据权利要求1所述的分离膜,其中,
所述第2方向的所述流路材料的间隔为5mm以下。
3.根据权利要求1~2中任一项所述的分离膜,其中,
所述流路材料与所述分离膜的基材侧的面的高度差为0.03mm以上0.8mm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的分离膜,其中,
在所述第1方向,相邻的所述流路材料的间隔为0.05mm以上5mm以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的分离膜,其中,
相邻的所述流路材料的高度差为0.1mm以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的分离膜,其中,
设置于1个所述分离膜的流路材料的高度差的最大值为0.25mm以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的分离膜,其中,
所述流路材料的长度方向与集水管的长度方向所形成的角度为60°以上120°以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的分离膜,其中,
所述流路材料由热塑性树脂形成。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的分离膜,其中,
所述分离膜主体还具备多孔支撑层,
所述多孔支撑层配置在所述基材和分离功能层之间,
所述基材为长纤维无纺布。
10.根据权利要求9所述的分离膜,其中,
所述长纤维无纺布的与所述多孔支撑层相反一侧的表层的纤维与所述多孔支撑层侧的表层的纤维相比沿纵向取向得多。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的分离膜,其中,
在所述第2方向上的所述分离膜主体的长度a、在所述第1方向上的所述流路材料的间隔b、所述流路材料与所述分离膜主体的透过侧的面的高度差c、在所述第1方向上的所述流路材料的宽度d、在所述第2方向上的所述流路材料的间隔e、在所述第2方向上的所述流路材料的长度f满足如下的条件:
i)a2f2(b+c)2(b+d)×10-6/b3c3(e+f)2≦1400;
ii)850≦a≦7000;
iii)b≦2;
iv)c≦0.5;以及
v)0.15≦df/(b+d)(e+f)≦0.85。
12.一种分离膜元件,具备集水管和权利要求1~11中任一项所述的所述分离膜,
所述分离膜被配置为所述第1方向沿着所述集水管的长度方向且被卷绕在所述集水管的周围。
13.一种分离膜的制造方法,包括:
准备至少具有基材和分离功能层的分离膜主体的工序;
利用热对具有与所述分离膜主体不同的组成的材料进行软化的工序;
通过将软化后的所述材料在所述分离膜主体的基材侧的面上配置为在第1方向上不连续且在第2方向上从所述分离膜主体的一端到另一端连续,来形成透过侧流路材料的工序;以及
通过对所述材料进行固化,使所述透过侧流路材料固定在所述分离膜主体上的工序。
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