CN104245101A - 分离膜元件和分离膜组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分离膜元件，其不损害具有优异分离膜功能的分离膜的特性，并且能够提高透过性能和耐久性。该分离膜元件1的特征在于，2片分离膜2,2彼此留出间隙5从而成为透过侧相对的对，将所述间隙5的边缘的密封部6密封的同时，在所述边缘的密封部6的内侧的分离膜2,2之间至少通过2个以上的树脂部7连接。

Description

分离膜元件和分离膜组件
技术领域
本发明涉及适用于饮用水制造、净水处理、废水处理等水处理领域、食品工业领域的分离膜元件和分离膜组件。
背景技术
近年来，可用于下水或废水的净化的平膜状或中空纤维膜状的分离膜，正在以配设有分离膜的分离膜元件或配置有多个该元件的分离膜组件的装置用于水净化处理。对于在利用分离膜元件的分离法中使用的分离膜，从其孔径和分离功能方面考虑，有微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜和正渗透膜等，这些膜用于(例如)从海水、盐水、以及含有有害物质的水等中制造饮用水的情况、或工业用超纯水的制造、排水处理和有用物的回收等，并根据目标分离成分及分离性能而分类使用。
另外，膜分离活性污泥法(MBR)为将分离膜浸渍在活性污泥槽中，并通过膜将活性污泥和处理水分离的处理方法。由于MBR省空间、并且可获得良好的水质，因此正在推进其以国内的小规模的设施为中心、以及在新设立的多个国外的超过10万m3/天的大规模的设施中的引入。
作为在壳体内以适当的间隔配置并且浸渍在被处理液中使用的膜元件，专利文献1中公开了，设置覆盖膜支持板的表面的过滤膜(分离膜)，在对膜支持板的表面开口的同时，形成与透过液吸引管连通的透过液流路。在专利文献1中记载的分离膜元件中，需要设法通过将分离膜贴合在膜支持板上而构成多个平膜型元件，并且在膜支持板上形成用于对膜透过水进行集水的沟部。但是，存在膜支持板厚度大、重量也重的问题。
作为没有膜支持板的平膜元件及其制造方法，专利文献2提出了用树脂粘合剂将2片平膜的边缘端面密封的袋状的平膜元件。
此外，专利文献3记载了一种过滤器复合材料，其具有第1过滤膜、由热塑性聚合物形成的第1粘合性网状物、排液织布、热塑性聚合物的第2粘合性网状物以及第2过滤膜。第1和第2过滤膜通过第1和第2粘合性网状物粘合在排液织布上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平7-132214号公报
专利文献2：日本国特开2000-117067号公报
专利文献3：日本国特表2011-519716号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中记载的支持板的两侧上粘贴分离膜这样形状的分离膜元件的情况下，支持板中通常使用ABS等树脂。在膜分离活性污泥法中，通过从浸渍在被处理液中的膜元件的下部进行曝气使膜表面处于经常清洗的状态，从而可从固体成分浓度高的活性污泥中获得处理水。在这样的使用环境下，膜元件受到由曝气产生的能量，因此膜元件需要能抵抗曝气的能量的刚性。因此，虽然也取决于膜元件的尺寸，但支持板的厚度至少需要在4mm以上左右，这成为膜元件、膜组件的成本上升的主要原因。另外，由于支持板也具有厚度，因此还存在这样的问题：将多个膜元件并列排列成膜组件时，单位设置面积的膜面积(分离膜的填充率)变低。
在专利文献2中，过滤时面对面的分离膜的透过侧的面接触因此流动阻力变大，不能充分获得透过水量，除此以外存在这样的问题：膜元件不具有能够充分经受膜分离活性污泥法的运转过程中的曝气能量那样大小的强度。
另外，在专利文献3的技术中，存在以下问题：由于透过水通过排液织布时的流动阻力大，因此不能充分获得透过水量，并且除了膜以外还需要粘合性网状物和排出材料等多个部件，且生产方法也很复杂，因此虽然其已成为无支持板的结构，但仍不能充分降低膜元件的成本。
在MBR的使用环境中，膜元件经受由曝气产生的能量，因此需要这样的膜组件：其中膜元件或膜组件具有适当的刚性同时具有能够避开曝气的能量的柔性，并且成本尽可能降低，然而还未获得这样的膜元件和膜组件。
本发明的目的在于解决传统技术的上述问题，并且提供能够提高透过水量的技术。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的分离膜元件和分离膜组件的特征在于具有下面的构成。
(1)一种分离膜元件，其特征在于，具有分离膜对和2个以上的树脂部，其中所述分离膜对具有透过侧的面彼此相对配置的2片分离膜，所述2个以上的树脂部粘合在彼此相对的所述透过侧的面的两者上，所述分离膜对的边缘部被密封。
(2)根据(1)中所述的分离膜元件，其中，相对于所述分离膜的边缘部的内侧的面积，树脂部的面积比例为1％以上70％以下。
(3)根据(1)或(2)所述的分离膜元件，其中，所述分离膜对中的所述分离膜的间隙为50μm以上5000μm以下。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的分离膜元件，其中所述树脂部由软化点为80～200℃的热塑性聚合物形成。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，所述树脂部以点状、线状、格子状中的任意一者配置。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，所述树脂部配置为线状，并且线状部分形成为花纹钢板的花纹图案。
(7)根据(6)所述的分离膜元件，其特征在于，所述树脂部的花纹图案的花纹在相对于所述分离膜对的边缘部近似平行和近似垂直的方向上形成。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，在边缘部的一部分上设置集水部，在该集水部中，在边缘部的内侧形成的集水流路与外部连通。
(9)一种分离膜组件，其为多个根据(1)至(8)中任一项所述的分离膜元件平行排列而成的分离膜组件，其特征在于，相邻的分离膜元件的所述集水部彼此以不在同一位置的方式配置。
发明效果
根据本发明，可以形成高效并且稳定的透过侧流路，同时可增大单位单体体积的有效膜面积，并且可获得具有高透过性能和高耐久性能的高效率、高性能、高耐久性的分离膜。
附图简要说明
[图1]图1(a)(b)为示意性示出本发明的分离膜元件的实施方案的一个例子的截面图，图1(a)为在分离膜元件的厚度中心处与膜表面平行地切断时的截面图，图1(b)为在厚度方向上切断分离膜元件时的截面图。
[图2]图2为示意性示出本发明的分离膜元件的实施方案的一个例子的截面图，其为与图1(a)相当的截面图。
[图3]图3为示意性示出本发明的分离膜元件的实施方案的一个例子的截面图，其为与图1(a)相当的截面图。
[图4]图4(a)(b)为示意性示出本发明的分离膜元件的实施方案的一个例子的截面图，其为与图1(a)(b)相当的截面图。
[图5]图5为示意性示出本发明的分离膜元件的实施方案的一个例子的截面图，其为与图1(a)相当的截面图。
[图6]图6为示意性示出本发明的分离膜元件的实施方案的一个例子的截面图，其为与图1(a)相当的截面图。
[图7]图7为示意性示出本发明的分离膜元件的实施方案的一个例子的截面图，其为与图1(a)相当的截面图。
[图8]图8为示出膜元件所用集水口的实施方案的一个例子的平面图。
[图9]图9(a)(b)为示出本发明所用集水口的实施方案的一个例子的概要图，并且图9(a)为平面图，图9(b)为正面图。
[图10]图10(a)(b)为示出本发明的分离膜元件的实施方案的一个例子的概要图，图10(c)为从上方看图10(a)(b)所述的分离膜元件交互排列后的形态的概要图。
[图11]图11为示出使用包含本发明的分离膜元件的膜组件的水处理装置的例子的示意图。
具体实施方式
图1(a)(b)为举例说明本发明的分离膜元件的实施方案的截面图，图1(a)为从平面看的截面，图1(b)为示意性说明厚度方向上的截面的图。同样，图2～3、图4(a)、图5～7为分离膜元件的其他实施方案的从平面看的截面图，图4(b)为分离膜元件的其他实施方案的厚度方向上的截面图。
在图1(a)(b)～7中，符号1表示分离膜元件、符号2表示分离膜、符号3表示分离功能层、符号4表示基材、符号5表示分离膜之间的间隙、符号6表示由边缘的树脂层形成的密封部、符号7表示内侧的树脂部、符号8表示集水部、符号9表示集水口。
本发明的分离膜元件1由2片分离膜2,2的对构成，该分离膜2,2配置为透过侧彼此相对，并留出指定的间隙5。以下，有时将分离膜元件简单称为“元件”。间隙5的周围由树脂密封，从而构成密封部6。另外，边缘的密封部6内侧的分离膜2,2之间的一部分通过2个以上的内侧的树脂部7连接。
即，2片分离膜2,2通过具有确保指定的间隙的形态的树脂7将分离膜2,2两者粘合。在分离膜2,2之间形成的指定的间隔5成为透过膜的水流通的流路，即集水流路，通过此处的水在集水部8(图2～7中所述)处进行集水，水可以从此处向外部取出。分离膜元件的周围(边缘部)通过粘合树脂、热熔接、超声波熔接等方法密封从而构成密封部6。在边缘的密封部6的一部分上设置集水部8，该集水部8没有密封。
本文中，分离膜的透过侧彼此相对是指2片分离膜的透过侧面对面配置。面对面的2片分离膜称为“分离膜对”。需要说明的是，成对的分离膜既可以是可分离的2片分离膜，也可以是折叠后的1片分离膜。在相对的分离膜的透过侧面之间设置间隙。
另外，将密封部6配置在分离膜的边缘以围起间隙5。密封部6通过粘合在分离膜对中面对面的2个透过侧面的两者上，将分离膜对中的分离膜的间隙密封。由此形成袋状膜。需要说明的是，密封是指通过粘合、压接、熔接、融合、折叠等使供给水不直接流入袋状膜的内部(即，使供给水不透过分离膜无法流入)。同时，密封是指透过分离膜的透过水除集水部8以外不向分离膜元件的外部泄漏。
利用树脂部7的“分离膜之间的连接”构成是指在1个分离膜对中，1个树脂部7粘合在一方的分离膜2的透过侧面和与其相对的另一方的分离膜2的透过侧面的两者上的构成。即，在分离膜对中，一方的分离膜经树脂固定在另一方的分离膜上。
另外，“内侧”是说在分离膜的透过侧表面中除去边缘的表面。特别是，在分离膜形成如上所述的袋状膜的情况下，以密封部分围起的部分相当于“内侧”。
图1举例说明了分离膜2为分离功能层3层压在基材4上的形态，在基材4的表面之中，与分离功能层3在不同侧的表面成为分离膜2的透过侧。需要说明的是，在本发明中，分离膜2的构成不限于图示的例子。只要分离膜将供给到分离膜表面的流体中的成分分离并获得透过分离膜的透过流体即可，没有特别限定。分离膜可具有(例如)分离功能层、多孔性支持层和基材。
在本实施方案中，如图1(b)所示，由于至少2个树脂部7粘合在相对的2个透过侧的面的两者上，因此即使进行上述的反压清洗，压力也不集中在密封部6上而是分散在内侧的粘合部分(树脂部7)上。因此，抑制了分离膜之间的剥离的发生，并且获得了水从供给侧向透过侧的渗漏难以发生的效果。另外，由于每个树脂部7可具有较高的刚性，因此分离膜的每单位面积的树脂部7的个数、树脂部7的面积等的构成中的自由度较高。
在分离膜的基材中也可含浸有树脂部7的树脂的成分。如果在分离膜的透过侧的基材中配置树脂，并且从分离膜的分离功能层表面进行加热的话，树脂的含浸从分离膜的透过侧起向功能层面进行。像这样，伴随着含浸的进行，树脂和基材之间的粘合变得牢固。因此，在对制造的元件进行清洗时，即使利用药液从透过侧清洗，分离膜对之间也难以发生剥离。
在元件中，通过在分离膜的透过侧确保指定的间隙5，可以减小透过分离膜的透过水的流动阻力。通常，如果在元件中在分离膜的透过侧上不设置隔板等部件，则由于分离膜的透过侧之间彼此紧贴，透过液的流动阻力变大，其结果，透过液的水量降低。本发明的分离膜元件不配置这样的隔板等部件，能够在分离膜之间确保间隙从而减小透过水的流动阻力。
分离膜的透过侧的间隙5优选在50μm以上5000μm以下的范围。若分离膜的间隙超过5000μm，则存在通过水处理运转中的曝气操作，气泡与膜面激烈撞击而破损的可能。另外，若分离膜的间隙不足50μm，则透过侧的内侧的空间变小、透过液的流动阻力变大，从而透过液的水量变小。因此，通过本发明的构成，可稳定确保透过液的流路，并且利用药液的透过侧的清洗成为可能。分离膜的间隙进一步优选在500μm以上3000μm以下的范围。
需要说明的是，通过在透过侧内侧夹入网状物等流路材料，可以确保流路。但是，网状物自身也存在流动阻力，并且还夹着进行了流路加工的部件，因此相对于分离膜元件全体的厚度而言，确保流路的效率差。另外，对于利用药液的从透过侧进行的清洗，通过从透过侧向分离膜施加的压力，由分离膜形成的袋会膨胀，从而存在分离膜破损的可能。
相对于分离膜2的面积的树脂部7的面积比例小的话，则在利用药液的从透过侧进行的清洗中存在分离膜发生剥离的可能，另外，面积比例较大的话，则由于树脂而阻碍流路从而透过液的水量降低。因此，相对于分离膜2的内侧的面积，内侧的树脂部7的面积比例优选在1％以上70％以下的范围。进一步优选在10％以上50％以下的范围。
接着，对本发明的树脂部7的平面形状、即对树脂部7投影在分离膜上的形状进行说明。本发明的重点是通过将树脂涂布在分离膜2上形成树脂部7，该树脂承担粘合内衬的效果，并且付与分离膜2和分离膜元件适度的柔性和刚性。
只要是不损害作为元件所希望的效果的范围，对从膜表面的上部观察树脂部7时的形状就没有特别限定。例如，在图1(a)的从平面看的截面图中，内侧的树脂部7的截面形状为椭圆形的点状。内侧的树脂部7的从平面看的截面形状并不限于此例，而是可形成为圆形、多角形、不定形等点状、或直线、曲线、波浪线、Z字形、格子等线状。另外，点状的树脂的配置不特别限定于格子状、锯齿状等。
例如，图2所示分离膜元件中的树脂部为这样的例子：其中形成以朝上下方向的虚线状平行排列的线形的树脂部7。另外，图3所示分离膜元件中的树脂部为这样的例子：其中形成以倾斜α角度的虚线状平行排列的线形的树脂部7。
图4(a)(b)所示分离膜元件中的树脂部为这样的例子：其中形成由朝上下方向的长线形的树脂部7和朝左右方向的短线形的树脂部7形成的花纹钢板的花纹图案的形态的树脂部7。图5所示分离膜元件中的树脂部为这样的例子：其中使各树脂部7的长度大致相同，并且成为具有树脂部7的延长方向相对于边缘的密封部6倾斜约45°的形态的花纹钢板的花纹图案。图6所示分离膜元件中的树脂部为这样的例子：其成为具有朝上下方向的3个线形的树脂部7与朝左右方向的3个线形的树脂部7组合的形态的花纹钢板的花纹图案。
图6所示分离膜元件中的树脂部为将大致圆形的树脂部7上下左右整齐排列的例子。
可以通过调整内侧的树脂部7的形状来设计元件，从而满足所需分离特性和透过性能的条件。
另外，例如，在图1(b)的截面图中，在树脂部7的厚度方向的截面的形状可形成为圆形、椭圆形、正方形、长方形、平行四边形、梯形、三角形等。另外，树脂部的侧面(面向间隙5的面)可变为凹面、凸面、曲线、平面等各种形状。
本发明的特征在于树脂部7向分离膜的投影图像不连续。即，在1片分离膜中，在分离膜的平面方向上设置间隔而配置2个以上树脂部。更具体而言，在分离膜的透过侧表面的内侧部分中，每5cm见方上优选设置1个以上、5个以上、或10个以上的树脂部。另外，每5cm见方上优选设置100个以下、50个以下、或30个以下的树脂部。
另外，在本发明中，由于将树脂部7的形状设为花纹板状能够提高分离膜元件的刚性和耐久性，因而优选。
花纹板状表示一般用于地板用材料等的热延花纹钢板的花纹图案。花纹钢板的花纹图案的形状多种多样，其花纹的数目、长度、角度、和相邻的花纹的节距等不同。花纹钢板的花纹图案的最大的特征为花纹图案没有一系列的方向性(各向异性)。即，如图4(a)所例示的那样，为在上下左右、各相邻的花纹排列在彼此不同的方向(水平和垂直方向)上的花纹图案。对于在表面具有花纹钢板的地面，对于任何方向均可获得同样的防滑效果。
将这样的花纹钢板的花纹图案的形态应用于树脂部7的形状(即，从投影到分离膜上的平面看的树脂部7的形状)时，粘合线变得没有方向性，并且可进一步提高膜元件的刚性。
本文中“粘合线”是说，例如，像图2、3所示的排列为虚线状的树脂部7那样，将与元件边缘的密封部6相邻的任意树脂部7-1作为起点，将从该起点起对向的、或者与相邻的其他元件的边缘的密封部6相邻的树脂部7-2作为终点时，从该起点以上下、左右以及任意角度α到达终点的同时，在从起点到终点的直线上通过其间的树脂部排成一列的树脂部7形成的直线。需要说明的是，“排成一列”是说起点和终点之间存在的树脂部具有方向性时，起点-终点间的全部树脂部的延长方向与起点至终点的直线平行。
例如，图2是树脂部7形成为直线状，并且使上下左右排成一列从而配置的分离膜元件的例子，由于树脂部7的形状(方向)相同，因此粘合线具有方向性(各向异性)。另一方面，图5为使直线状的树脂部7相对于边缘的密封部6倾斜±45°配置的花纹钢板的花纹图案的树脂部7的例子，树脂部7的形状(延长方向)不同，因此粘合线没有方向性(各向异性)。
像这样，在将树脂部的形状设为花纹钢板的花纹图案时，不具有粘合线、树脂部的排列没有方向性(即，各向同性)。因此，特别是在进行曝气的下废水处理的用途中能够抑制挠曲，因此优选将树脂部的形状设为花纹钢板的花纹图案。
作为花纹钢板的花纹图案，可以列举(例如)由在一个方向上排列的短凸条A的组和在与凸条A的方向正交的方向上排列的短凸条B的组形成、并且凸条A和凸条B交替排列的花纹图案。如图4所示，这里凸条A和凸条B可以分别在相对于分离膜的边缘的密封部6近似平行和近似垂直的方向上排列。另外，如图5所述，凸条A和凸条B的延长方向也可以相对于分离膜的边缘的密封部6而倾斜。图5的例子中，凸条A和凸条B的延长方向相对于分离膜的边缘的密封部6倾斜±45°而形成树脂部4。需要说明的是，图5的例子为凸条A和凸条B具有相同长度的例子。
另外，凸条A和凸条B既可以像图4所示那样上下左右一个接一个地交替排列，也可以像图6所示那样多个凸条A和多个凸条B上下左右交替排列。像这样，关于上下左右、各相邻的花纹的方向和角度，对周期、排列规则性没有特别限定。
关于花纹的方向，相对于膜边缘平行、垂直或45°等任意均可，但从制作性的观点考虑，优选相对于膜边缘近似平行和近似垂直的方向。只要花纹的长度、数目、节距间隔如上所述满足能够付与分离膜2和分离膜元件适度的柔性和刚性的特性即可，对其没有特别限定。
对构成边缘的密封部6和内侧的树脂部7的成分没有特别限定，从耐化学品性的观点考虑，优选乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃或烯烃共聚物等，并且还可选择聚氨酯树脂、环氧树脂等聚合物。但是，如果是热塑性聚合物，由于成型容易，因此可使树脂的形状均一。
若由软化点高的热塑性聚合物构成密封部6、树脂部7，则在向分离膜2粘合树脂时，分离功能层3有可能溶解，另一方面，若软化温度过低，则运转中分离膜的内侧有剥离的可能。因此，优选软化点为80℃～200℃的范围内的热塑性聚合物作为构成密封部6和树脂部7的树脂。这里软化点是指树脂软化变形开始的温度，并可通过环球法(ringand ball method)测定。作为具体的方法，可适用JIS K-2531、JISK-2207/2425、JIS K6863-1994、ASTM D-36中规定的方法。在这些方法中，任意一种方法所测得的软化点包含在上述范围内即可。更优选的是，由JIS K6863-1994的方法测定的软化点包含在上述范围内。
更具体的测定方法的一个例子如下。向环内径为15.9mm的环内填充试料，放置冷却。将试料在硅油浴中保持水平，向试料的中央放置直径为9.53mm质量为3.5g的铜制球。若浴温以每分钟5℃的比例上升，则试料慢慢软化并从该环流出并落下，因此将试料或球接触环台的底板时的温度测定为软化点。需要说明的是，环台的底板上表面和环的下表面的距离为25.4mm，测定气氛为20±5℃、湿度为70±5％。
对将树脂粘合在分离膜的透过侧的边缘和内侧的一部分上的方法没有特别限定，但可以通过改变处理温度和选择的树脂的种类，来自由调整树脂的形状从而满足所需的分离特性或透过性能的条件。
需要说明的是，树脂层6和树脂部7中可适用同样的树脂，也可适用不同的树脂。另外，边缘的密封部6的目的是密封，因此既可以不使用树脂而直接将分离膜融合，也可以用树脂或粘合剂从外侧包埋。
在本发明中，分离膜为平膜状的分离膜，并优选为在无纺布基础的基材上对分离功能层进行制膜的分离膜。
若分离膜的分离功能层的厚度过薄，则存在裂纹等缺陷产生、从而过滤性能降低的情况，若过厚，则透水量有时降低，因此该厚度通常在0.001～0.5mm(1μm～500μm)，优选0.05～0.2mm(50μm～200μm)的范围内选定。
作为分离功能层，从孔径控制、耐久性的方面来说，优选由交联高分子构成。从成为分离对象的成分的分离性能方面来说，优选的是在多孔性支持层上使多官能胺与多官能酰卤化物缩聚而形成的分离功能层、或有机无机杂化功能层等。另外，还可使用纤维素膜、聚偏二氟乙烯膜、聚醚砜膜、聚砜膜那样的多孔性支持层、即具有分离功能和支持体功能两者的膜。即，分离功能层和多孔性支持层可以通过单层来实现。
构成本发明的分离膜元件的分离膜优选由基材和分离功能层形成，特别是，可使用形成有聚偏二氟乙烯类树脂形成的分离功能层的分离膜。此处，优选的是，在基材和分离功能层之间插入构成该分离功能层的树脂与基材混合存在的层。聚偏二氟乙烯类共混树脂从基材表面向内部进入，由此通过所谓的固着效应将分离功能层牢固地固定在基材上，从而可防止分离功能层从基材上剥离。分离功能层相对于基材既可以存在于单面，也可以存在于两面。相对于基材，分离功能层既可以是对称结构，也可以是非对称结构。另外，在分离功能层相对基材存在于两面的情况下，两侧的分离功能层隔着基材既可以是连续的也可以是不连续的。
在分离功能层与基材形成的分离膜中，基材具有支持分离功能层并付与分离膜强度的功能。作为构成基材的材质，可以是有机基材、无机基材等，没有特别限定，但从轻量化容易的方面出发，优选有机基材。作为有机基材，可列举由纤维素纤维、三醋酸纤维素纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等有机纤维制成的编织物或无纺布。其中，特别优选较容易控制密度的无纺布。
下面，对本发明所用分离膜的制造方法进行说明。该分离膜可这样制造：将含有聚偏二氟乙烯类树脂和开孔剂等的制膜原液附着在基材的单个表面或两个表面上，在含有非溶剂的凝固液中使之凝固从而形成分离功能层。此时，向基材的表面附着制膜原液的方法既可以是制膜原液的涂布，也可以是将基材浸渍在制膜原液中。在向基材涂布制膜原液的情况中，既可以向基材的单面涂布也可以向两面涂布。也可以与基材分开只形成分离功能层之后将两层接合。
并且，在使制膜原液凝固时，可以仅仅使基材上的分离功能层形成用制膜原液被膜与凝固液接触，另外，也可以使分离功能层形成用制膜原液被膜与基材一起浸渍在凝固液中。为了仅使分离功能层形成用制膜原液被膜与凝固液接触，存在这样的方法，例如，使基材上形成的制膜原液被膜朝下与凝固浴表面接触的方法，或者使基材与玻璃板、金属板等平滑的板接触并贴附从而使凝固浴不能进入基材侧，然后将带有制膜原液被膜的基材和板一起浸渍在凝固浴中的方法等。在后者的方法中，可以在将基材贴附在板上之后形成制膜原液的被膜，也可以在基材上形成制膜原液的被膜之后贴附在板上。
并且，除了前述聚偏二氟乙烯类树脂以外，可根据需要向制膜原液中添加开孔剂和溶解它们的溶剂等。
在向制膜原液中加入具有促进多孔形成作用的开孔剂时，该开孔剂只要是能够被凝固液提取的物质即可，并优选为在凝固液中的溶解性高的物质。例如，可使用氯化钙、碳酸钙等无机盐。另外，还可以使用聚乙二醇、聚丙二醇等聚氧化亚烷基类，聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸等水溶性高分子，以及甘油。开孔剂虽然可根据制膜原液所用树脂的种类而任意选择，但(例如)在使用以聚偏二氟乙烯为主要成分的树脂的情况下，优选以聚乙二醇为主要成分的聚合物，其中，从表面的孔径、孔径分布和透水性的平衡出发，特别优选使用以重均分子量为10,000以上的聚乙二醇为主要成分的聚合物。
另外，在本发明中，作为开孔剂，可使用含有聚氧化亚烷基结构、或脂肪酸酯结构或者羟基的表面活性剂。通过使用表面活性剂，容易获得目标细孔结构。
作为聚氧化亚烷基结构，可列举-(CH2CH2O)n-、-(CH2CH2(CH3)O)n-、-(CH2CH2CH2O)n-、-(CH2CH2CH2CH2O)n-等，尤其从亲水性的观点出发，优选-(CH2CH2O)n-，即所谓的聚氧乙烯。
作为脂肪酸酯结构，可列举具有长链脂肪族基团的脂肪酸。作为长链脂肪族基团，可列举直链状、分支状的任意一者，作为脂肪酸，可列举硬脂酸、油酸、月桂酸、棕榈酸等。另外，还可列举来自油脂的脂肪酸酯，例如牛脂、棕榈油、椰子油等。
作为含有羟基的表面活性剂，可列举乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、甘油、山梨糖醇、葡萄糖、蔗糖等。
在本发明中，作为开孔剂使用的表面活性剂优选包含聚氧化亚烷基结构、脂肪酸酯结构、羟基中的两个以上。
其中，特别优选使用含有聚氧化亚烷基结构、脂肪酸酯结构、以及羟基的全部的表面活性剂，例如，作为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，可列举聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇椰子油脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯；作为聚氧乙烯脂肪酸酯，可列举聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯、聚乙二醇单月桂酸酯。这些表面活性剂不仅特别改善无机微粒的分散性，而且同时具有即便残存在多孔质层中并干燥，透水性、阻止性也不降低的特征，因而优选。另外，这些表面活性剂可以这样使用，即在分离膜制造后涂布至分离膜并使之干燥，并且还可防止透水性和阻止性的降低。
另外，在制膜原液中使用用于溶解聚偏二氟乙烯类树脂、其他的有机树脂和开孔剂等的溶剂的情况下，作为该溶剂，可使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、丙酮、甲基乙基酮等。其中，可优选使用对聚偏二氟乙烯类树脂的溶解性高的NMP、DMAc、DMF和DMSO。
制膜原液中也可以添加其他非溶剂。非溶剂为不溶解聚偏二氟乙烯类树脂或其他有机树脂的物质，并且作用为控制聚偏二氟乙烯类树脂或其他有机树脂的凝固速度从而控制细孔的大小。作为非溶剂，可以使用水，或甲醇、乙醇等醇类。其中，从废水处理的容易程度和价格方面考虑，优选水和甲醇。也可以使用它们的混合物。
在制膜原液的组成中，聚偏二氟乙烯类树脂优选在5重量％～30重量％、开孔剂优选在0.1重量％～15重量％、溶剂优选在45重量％～94.8重量％、非溶剂优选在0.1重量％～10重量％的范围内。其中，若聚偏二氟乙烯类树脂极少，则多孔质层的强度可能降低，若过多，则透水性可能降低，因此更优选在8重量％～20重量％的范围。若开孔剂过少，则透水性可能降低，若过多，则多孔质层的强度可能降低。另外，若开孔剂极多，则其过剩地残留在聚偏二氟乙烯类树脂中从而在使用中溶出，并且透过水的水质可能发生劣化，或者透水性可能发生变化。因此，更优选的范围为0.5重量％～10重量％。此外，若溶剂过少，则原液易于凝胶化，若过多，则多孔质层的强度降低。溶剂更优选的范围为60重量％～90重量％。另外，非溶剂过多的话，原液易于发生凝胶化，若极少的话，细孔和粗孔的大小难以控制。因而，非溶剂更优选为0.5重量％～5重量％。
另一方面，作为凝固浴，可以使用非溶剂、或者含有非溶剂和溶剂的混合溶液。在制膜原液中也使用非溶剂的情况下，在凝固浴中，非溶剂优选为凝固浴的至少80重量％。过少时，聚偏二氟乙烯类树脂的凝固速度变慢，细孔径变大。凝固浴中的非溶剂更优选为85重量％～100重量％的范围。另一方面，在制膜原液中不使用非溶剂的情况下，与制膜原液中也使用非溶剂的情况相比，优选减少凝固浴中的非溶剂的含量。凝固浴中非溶剂的含量优选至多40重量％。非溶剂过多时，会使聚偏二氟乙烯类树脂的凝固速度加快，多孔质层的表面变得致密，从而透水性可能降低。非溶剂的含量更优选为1重量％～40重量％的范围。通过调整凝固浴中非溶剂的含量，可控制多孔质层表面的孔径和粗孔的大小。需要说明的是，凝固浴的温度过高时，凝固速度变得过快，反之，过低时，凝固速度变得过慢，因此通常优选在15～80℃的范围内选择。更优选20～60℃的范围。
另外，本发明的分离膜元件可适用于反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜中的任意一者。另外，可根据分离对象物质的大小来适当选择、组合一种以上的膜，但作为下废水处理用而言，特别优选超滤膜和微滤膜。
并且，在使用本发明的分离膜元件时，通过在分离膜元件上配置集水口9，由分离膜过滤的透过水流过树脂部7之间的空间，并可通过集水口9向分离膜元件外部取出。
分离膜元件的种类没有特别限定，可以是平膜型元件、螺旋型元件、褶型元件等，但从下排水处理的原水的水质的方面出发，优选平板状的膜元件。
在不损害所期望的效果的范围内，构成分离膜元件1的集水部8没有特别限定，可以在元件的端部也可以位于内侧。例如，作为可适用于下废水处理用途的分离膜元件的形态的例子，优选在分离膜元件的端部设置集水部8，并安装支持集水口9的固定夹具23。
例如，分离膜元件也可以具有图1(a)(b)所示分离膜元件1和图8所示固定夹具23作为集水口9。在分离膜元件1的边缘(沿分离膜的矩形的一边)上，配置固定夹具23，使其夹在分离膜元件1的分离膜2之间。集水管24通过固定夹具23，并且集水管24的端部作为集水口9发挥功能。透过水从间隙5通过集水管24，从而排出到分离膜元件1的外部。需要说明的是，如上所述，设置有集水部8的位置不限于分离膜元件的端部，也可以是内侧的区域。
在图7中，将分离膜元件1与其他形态的集水口9并列表示。另外，图9示出了该集水口9的平面图(a)和正面图(b)。
图9(a)(b)为本发明所用集水口的实施方式的一个例子。集水口9通过上部和下部的中空部件构成。集水口9的下部中，2个弯曲面配置为中空，其下方开放且上方大致为平面并且闭合，同时该上方平面的大致中央处具有开口部，该开口部连接椭圆状的筒(上部中空部件)而构成。通过使集水口9成为图9(a)(b)所示的形状，随着向分离膜元件1的集水部8的安装不会产生褶皱，从而可密封集水口9和密封部6。作为密封的方法，可考虑利用热熔接的方法、使用粘合剂的方法等，对密封方法并没有特别限定。为了进一步确保密封，可考虑热熔接和粘合剂共用的方法。对安装部分的形状没有特别限定，可从分离膜元件1的大小、集水口9的大小和形状等出发进行适当选择。
下面示出将多个该分离膜元件1集束从而组件化时的实施方式。由于本发明的分离膜元件为无支持板的元件，因此可使元件整体的厚度变薄，作为膜组件而言，可提高每设置面积的膜面积(分离膜的填充率)。然而，分离膜元件1中安装有集水口9。因此，比膜部分更重要的问题是，怎样配置集水口可提高分离膜元件1的填充率。因此，本发明的分离膜组件的特征在于相邻的元件的集水口以彼此之间不干涉的方式配置。
图10(a)(b)中示出了2片分离膜元件。两者的不同在于集水口9的安装位置，(a)的分离膜元件1a中集水口9的位置和(b)的分离膜元件1b中集水口9的位置不同。通过使集水口9的设置位置彼此不同且不重叠，在组建膜组件10时，可以避开相邻元件的集水口之间的干涉(重合而变大)，因此元件之间的间隔彼此变小进行配置成为可能。多个分离膜元件1a和1b交替排列的分离膜组件10的从上部看的模式图在图10(c)中示出。需要说明的是，图10(a)～(c)示出了一个例子，并且只要是相邻集水口9能够以不干涉的方式配置，则其并不限于该结构。
此处，图10(a)(b)记载的分离膜元件1a和1b为这样的例子：将长方形的平膜状分离膜的一个角去除，从而成为具有斜边11的形状，并在该斜边上配置集水部和集水口9。像这样，通过设置斜边11，并在斜边11上配置集水口9，从而具有易于决定集水口的安装场所的位置这样的制作上的优点，除此以外还具有这样的优点，在将集水管设置在膜元件的横向，并且通过管道等连接该集水管和各集水口的情况下，集水管不会受到无法承受的力，并且可防止集水口和膜元件之间的粘合发生剥离或破坏。
另外，可以作为将多个该膜元件容纳在外壳中而构造的膜组件使用。并且，膜组件具有多个膜元件以并列排列的状态固定的结构。该膜组件可浸渍在存积有废水等被处理液的槽内从而用于膜过滤。在这些膜元件或膜组件中附设有对透过分离膜的透过液进行集液的集液部件，并且可作为液体处理装置而用于下废水的处理等。
接着，基于图11举例说明的下废水处理装置说明膜组件的使用方法。在图11中，膜组件12这样构成，其中多片膜元件13彼此平行并且以相邻的膜元件13的膜面之间具有空间的方式收纳在外壳内。该膜组件浸渍在膜浸渍水槽14中积存的有机性废水等被处理水中从而使用。在膜组件12的内部设置有垂直方向上装填的多个膜元件13，在其下方设置有散气装置15。散气装置15将来自鼓风机16的气体供给至分离膜的膜面。另外，在膜组件12的下游侧设置吸引透过水20的泵17。
在这样构成的下废水处理装置中，废水等被处理液通过泵17的吸引力而通过膜元件13的分离膜。此时，被处理液中所含微生物颗粒、无机物颗粒等悬浊物质得到过滤。然后，通过分离膜的透过水在分离膜的透过侧流动并通过配置在元件的端部的集水口从而经泵17在被处理水槽的外部取出。另一方面，与过滤并行的是散气装置15产生气泡，并且通过该气泡的气浮作用而产生的、平行于膜元件的膜面的上升流使堆积在膜面上的过滤物脱离。
当然，作为被处理液并不限于下废水，如果为水处理领域则可在净水处理、上水处理、排水处理、工业用水制造等中利用，并且可将河水、湖泊水、地下水、海水、下水、排水等作为被处理水。
实施例
实施例、比较例中的分离膜的透水量和内侧的树脂部的面积比例、透过侧的间隙、内侧的树脂部的平面形状、内侧的树脂部的间隔、内侧的树脂部的截面形状测定如下。
[元件的透水量]
以12cm见方切出2片通过后述方法制成的分离膜，以各实施例、比较例中记载的方法制成分离膜元件。向所获得的分离膜元件安装带有集水口的固定夹具，将其浸渍在高20cm、宽20cm、深20cm的水槽中，以水头高度1m在25℃下预透过5分钟蒸馏水，接着使蒸馏水透过，采集5分钟透过水，由此测定透水量。
[内侧的树脂部的面积比例]
将设置有树脂部的分离膜元件的内侧切出5cm见方，通过市售的扫描仪获得图像，通过亮度差对该图像进行2值化处理，从而测定平面方向上的每个树脂部的面积。将该面积的总和视为从与膜表面垂直的方向对树脂部进行投影时所得的投影面积，并计算将该投影面积除以切出的膜的面积(25cm2)的值(比例，面积％)。
[透过侧的间隙]
通过显微镜(キーエンス公司制，型号：VHX-1100)由将分离膜元件沿厚度方向切断后的截面中测定2片分离膜的间隙。
[内侧的树脂部的平面形状]
通过市售的扫描仪获得设置有树脂部的分离膜元件的内侧的图像，通过亮度差对该图像进行2值化处理，目视判断平面方向上每个树脂部的大致形状。对于每个树脂部而言，将仅仅树脂部(不包括没有树脂的部分)的最大直径的大小作为该树脂部的长径、将长径线的中心处的垂直线(也可以包括没有树脂的部分)作为短径，计算其平均值。需要说明的是，对于树脂部的长径、短径的平均值，将小数点后第2位四舍五入。
[内侧的树脂部的间隔]
对于设置有树脂部的分离膜元件的内侧，通过市售的扫描仪获得从与分离膜的表面垂直的方向所见的图像，通过亮度差对该图像进行2值化处理后，测定每个树脂部与相邻的其他树脂部的最短距离，并计算其平均值。需要说明的是，对于树脂部的间隔的平均值，将小数点后第2位四舍五入。
[内侧的树脂部的截面形状]
从将分离膜元件沿厚度方向切断后的截面中，以目视判断树脂部的截面的大致形状。
(实施例1)
将聚偏二氟乙烯(PVDF，重均分子量28万)用作制膜原液用树脂成分。另外，将聚乙二醇(PEG20,000，重均分子量20,000)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、和H2O分别用作开孔剂、溶剂和非溶剂。将它们在95℃的温度下充分搅拌从而制备具有下面组成的制膜原液。
将密度为0.42g/cm3、尺寸为50cm宽×150cm长的长方形聚酯纤维制无纺布用作基材，将上述制膜原液冷却至30℃后涂布在基材上，涂布后立即浸渍在20℃的纯水中5分钟，进一步浸渍在90℃的热水中2分钟，从而将溶剂N,N-二甲基甲酰胺和开孔剂聚乙二醇洗掉。之后，浸渍在20重量％的表面活性剂(聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯)的水溶液中30分钟，用75℃的热风干燥机干燥30分钟从而制造分离膜。
接着，以12cm见方从所得分离膜切出2片切片。使用热熔涂布机(サンッ一ル公司制，装置名：CF-03SS-S)在树脂温度为120℃、行进速度为12m/min下将乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂(TEX YEARINDUSTRIES INC制，商品名：703A，软化点96℃)涂布在其中的1片分离膜的透过侧。此时，以宽5mm、高3mm左右的大小向分离膜的外周部分(即边缘的密封部)涂布树脂。另外，向内侧的区域以点状并以长4mm、宽3mm、纵间隔8mm、横间隔4mm、高1mm左右的大小涂布树脂。
然后，向分离膜上放置另一片分离膜使得透过侧的面面对面，向该分离膜的周边配置铝板作为隔板。将该2片的分离膜与隔板一起夹在厚3mm的2片铝板之间，在85℃的炉子中静置30分钟，从而使树脂粘合在分离膜的透过侧。
由此获得的分离膜元件的透过侧的间隙为0.5mm(500μm)。另外，内侧的树脂部为长径8.0mm、短径4.5mm、纵间隔4.0mm、横间隔2.5mm的大致椭圆形的点状，其面积比例为35％(参考图1)。需要说明的是，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。
此外，向端部安装集水口用固定夹具，并对分离膜的透水性能(透水量)进行测定，结果为24.8×10-9m3/m2/s/Pa。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表1。
(实施例2)
按与实施例1相同的方式制作元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的高度和隔板铝板的厚度使得分离膜的透过侧的间隙为0.05mm(50μm)，结果，内侧的树脂部为长径8.0mm、短径4.5mm、纵间隔4.0mm、横间隔2.5mm的大致椭圆形的点状，其面积比例为35％(参考图1)。需要说明的是，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为24.6×10-9m3/m2/s/Pa，该值低于实施例1。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表1。
(实施例3)
按与实施例1相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的高度和隔板铝板的厚度使得分离膜的透过侧的间隙为2mm(2000μm)，结果，内侧的树脂部为长径8.0mm、短径4.5mm、纵间隔4.0mm、横间隔2.5mm的大致椭圆形的点状，其面积比例为35％(参考图1)。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为25.8×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例1几乎相等。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表1。
(实施例4)
按与实施例1相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的高度和隔板铝板的厚度使得分离膜的透过侧的间隙为5mm(5000μm)，结果，内侧的树脂部为长径8.0mm、短径4.5mm、纵间隔4.0mm、横间隔2.5mm的大致椭圆形的点状，其面积比例为35％(参考图1)。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为25.5×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例1几乎相等。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表1。
(实施例5)
按与实施例1相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的点状的大小和纵横间隔使得内侧的树脂部的面积比例为1％，结果，内侧的树脂部为长径1.1mm、短径1.1mm、纵间隔9.4mm、横间隔8.3mm的大致圆形的点状。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为椭圆形。分离膜的透水性能为24.7×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例1几乎相等。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表1。
(实施例6)
按与实施例3相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的点状的大小和纵横间隔以及隔板铝板的厚度，使得分离膜的透过侧的间隙为2mm(2000μm)、内侧的树脂部的面积比例为5％，结果，内侧的树脂部为长径2.6mm、短径1.8mm、纵横间隔7.5mm的大致椭圆形的点状。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为椭圆形。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为25.1×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例3几乎相等。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表1。
(实施例7)
按与实施例3相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的点状的大小和纵横间隔，使得分离膜的透过侧的间隙为2mm(2000μm)、内侧的树脂部的面积比例为20％，结果，内侧的树脂部为长径5.1mm、短径3.6mm、纵间隔5.6mm、横间隔3.7mm的大致椭圆形的点状。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为25.9×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例3几乎相等。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表1。
(实施例8)
按与实施例3相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的点状的大小和纵横间隔，使得分离膜的透过侧的间隙为2mm(2000μm)、内侧的树脂部的面积比例为67％，结果，内侧的树脂部为长径11.7mm、短径6.0mm、纵横间隔0.7mm的大致椭圆形的点状。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为24.0×10-9m3/m2/s/Pa，该值低于实施例3。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表1。
(实施例9)
按与实施例3相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，分离膜的透过侧内侧的树脂的形状为条纹状，且内侧的树脂部的面积比例变为31％，结果，内侧的树脂部为长度99.7mm、宽度1.8mm、宽度方向的间隔为5.0mm的直线状。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为25.3×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例3几乎相等。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表2。
(实施例10)
按与实施例3相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，分离膜的透过侧内侧的树脂的形状为条纹状，且内侧的树脂部的面积比例变为57％，结果，内侧的树脂部为长度10.1mm、宽度3.7mm、宽度方向的间隔3.5mm的直线状。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为24.1×10-9m3/m2/s/Pa，该值略低于实施例9。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表2。
(实施例11)
按与实施例3相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，分离膜的透过侧内侧的树脂的形状为花纹钢板的花纹图案，且内侧的树脂部的面积比例变为10％，结果，内侧的树脂部为长度17.0mm、宽度1.7mm、间隔6.7mm的大致长方形的花纹钢板的花纹图案。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为25.0×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例3几乎相等。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表2。
(实施例12)
按与实施例11相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，分离膜的透过侧内侧的树脂的形状为花纹钢板的花纹图案，且内侧的树脂部的面积比例变为34％，结果，内侧的树脂部为长度6.8mm、宽度3.2mm、间隔1.6mm的大致长方形的花纹钢板的花纹图案。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为24.8×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例11几乎相等。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表2。
(实施例13)
按与实施例11相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，分离膜的透过侧内侧的树脂的形状为花纹钢板的花纹图案，且内侧的树脂部的面积比例变为59％，结果，内侧的树脂部为长度14.3mm、宽度3.2mm、间隔1.3mm的大致长方形的花纹钢板的花纹图案。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为24.2×10-9m3/m2/s/Pa，该值比实施例11低少许。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表2。
(实施例14)
按与实施例3相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，分离膜的透过侧内侧的树脂的形状为格子状，且内侧的树脂部的面积比例变为34％，结果，内侧的树脂部为长径13.8mm、短径7.5mm、间隔3.4mm的大致#字形的格子点状。另外，内侧的树脂部的截面形状大致为长方形。分离膜的透水性能为24.5×10-9m3/m2/s/Pa，该值低于实施例1。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表3。
(比较例1)
按与实施例1相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，仅在分离膜的透过侧的周围涂布树脂。分离膜的透过侧的间隙为0.4mm以下(400μm以下)，分离膜的透水性能为6.3×10-9m3/m2/s/Pa，该值为实施例1的1/4左右。需要说明的是，树脂部的有无、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表3。
(比较例2)
按与实施例1相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，仅在分离膜的透过侧的周围涂布树脂，并且进一步夹入流路用网状物(厚度：700μm、节距：5mm×5mm、纤维直径：780μm、投影面积比例：30％)。分离膜元件的透水性能为16.2×10-9m3/m2/s/Pa，该值为实施例1的3/5左右。需要说明的是，树脂部的有无、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表31。
(实施例15)
按与实施例1相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的高度和隔板铝板的厚度以使分离膜的透过侧的间隙为0.03mm(30μm)，结果，分离膜的透水性能为18.6×10-9m3/m2/s/Pa，该值为实施例1的3/4左右。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表3。
(实施例16)
按与实施例3相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的点状的大小和纵横间隔以使内侧的树脂部的面积比例为77％，结果，分离膜的透水性能为17.6×10-9m3/m2/s/Pa，该值为实施例1的5/7左右。需要说明的是，树脂部的面积比例、透过侧的间隙、透水性能的结果示于表3。
[表1]
[表2]
[表3]
(实施例17)
按与实施例1相同的方法制作分离膜元件，不同之处在于，将向分离膜的透过侧的内侧的树脂部和边缘的密封部涂布的树脂改为乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂(TEX YEAR INDUSTRIES INC制，商品名：705AT，软化点82℃)，并将涂布的树脂温度设为100℃、烘箱的温度设为70℃。所得分离膜元件的透水性能为为24.7×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例1几乎相等。
(实施例18)
按与实施例1相同的方法制作分离膜元件，不同之处在于，将向分离膜的透过侧的内侧的树脂部和边缘的密封部涂布的树脂改为改性聚烯烃系树脂(东亚合成株式会社制，商品名：EV165，软化点105℃)，并将涂布的树脂温度设为120℃、烘箱的温度设为95℃。所得分离膜元件的透水性能为为24.8×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例1相等。
(实施例19)
按与实施例1相同的方法制作分离膜元件，不同之处在于，将向分离膜的透过侧的内侧的树脂部和边缘的密封部涂布的树脂改为热塑性橡胶(旭化学合成株式会社制，商品名：SGH2005G，软化点185℃)，并将涂布的树脂温度设为200℃、烘箱的温度设为170℃。所得分离膜的透水性能为为24.8×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例1相等。
(实施例20、比较例5)
评价了将实施例1、实施例2、实施例9、实施例12以及比较例2中所述的分离膜元件用于MBR时的耐久性。
分离膜元件为与实施例1和比较例2中所述的透水性测定用相同的结构，为50cm见方的大致四角形。关于试验方法，将该分离膜元件每10片平行集束从而构成分离膜组件，并将其浸渍在活性污泥槽中，活性污泥中的透水量为0.3m/天，由下部施加15L/min/元件的曝气负荷，运转约3个月。需要说明的是，由于曝气负荷量与运转时的能量成本相关，因此通常为必要的最小限度，通常设为20L/min/元件以下。
结果，使用了实施例1、实施例2、实施例9、实施例12的分离膜元件的分离膜组件在约3个月试验后，元件没有破损，并且还具有实用的柔性和刚性。另一方面，使用了比较例2的分离膜元件的分离膜组件在开始运转1个月后就发生了由于元件破损所导致的浊质泄漏，并且柔性和刚性不足。
(参考例1)
比较将实施例3和实施例12的分离膜元件用于MBR时相对于曝气的耐久性。
分离膜元件为与实施例3和实施例12中所述的透水性测定用相同的结构，为50cm见方的大致四角形。关于试验方法，将该分离膜元件每10片平行集束从而构成分离膜组件，并将其浸渍在活性污泥槽中，活性污泥中的透水量为0.3m/天，由下部施加40L/min/元件的曝气负荷，运转约3个月。需要说明的是，曝气负荷40L/min/元件约为通常的运转条件的2倍，传统上不施加这样的曝气负荷。
结果，在实施例3的分离膜元件的分离膜表面上沿点状粘合线发现薄的褶皱，但在实施例12的分离膜元件的分离膜表面上没有发现该褶皱，从而确认了通过将树脂部加工成花纹钢板图案可以提高分离膜元件的刚性和耐久性。
(实施例21)
按与实施例1相同的方式制作分离膜元件并进行评价，不同之处在于，改变涂布乙烯醋酸乙烯酯共聚树脂的高度和隔板铝板的厚度，以使分离膜的透过侧的间隙为5.5mm(5500μm)，结果，分离膜的透水性能为25.1×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例1几乎相等。
关于上述所得分离膜元件和实施例4的分离膜元件，按与实施例20相同的方法制作分离膜组件，并评价耐久性。仅仅在上述所得分离膜元件中的分离膜表面发生褶皱。虽然该分离膜元件既没有发生破损也没有发现浊质泄漏，但以褶皱作为开端，在长期运转时可能会招致破损。
(实施例22、比较例7)
按与实施例1相同的方法制作分离膜元件，不同之处在于，将向分离膜的透过侧的内侧的树脂部和边缘的密封部涂布的树脂改为烯烃系树脂(旭化学合成株式会社制，商品名：AR1234，软化点73℃)，并将涂布的树脂温度设为90℃、烘箱的温度设为60℃。所得分离膜的透水性能为为24.9×10-9m3/m2/s/Pa，该值与实施例1几乎相等。
关于上述所得分离膜元件和实施例15的分离膜元件，按与实施例20相同的方法制作分离膜组件，并用参考例1中所述的方法评价耐久性，结果，仅在上述所得分离膜元件中确认了内侧的树脂部分与分离膜透过侧的剥离。虽然该分离膜元件中没有发现浊质泄漏，但在长期运转时可能会招致破损。
(实施例23)
制作分别排列作为传统产品的、具有ABS树脂制支持板的分离膜元件(传统产品)，和具有本发明的构成的分离膜元件(本发明)各100片从而构成的膜组件，并进行比较。其结果示于表4。需要说明的是，所用分离膜的种类和平面尺寸(0.5m×1.4m)相同。
具有本发明的构成的分离膜元件具有图7所示意性示出的形态，并且树脂部形成为直径约3.0mm、高约2.5mm的圆柱状。分离膜的边缘用宽约20mm的密封部密封，同时在边缘的一部分上以在相邻分离膜元件之间不重合的位置组合方式形成宽约35mm的集水部。向该集水部中插入具有图9(a)、(b)的形状的聚乙烯树脂制集水口之后，进行密封。
在上述分离膜元件的端部中形成贯通孔(直径约为20mm)，在以不重合的方式排列相邻集水口的同时，向贯通孔通入通棒(通し棒)，从而制作具有本发明的构成的分离膜组件。
由表4的结果可知，与传统的分离膜元件相比，本发明的分离膜元件的元件厚度变为一半，元件的重量变为1/4。另外膜组件整体的重量变为1/4以下。另外，就支撑分离膜元件的束的筐体而言，重量可为1/5左右。通过减小分离膜元件的重量，可实现筐体的简化。最后，就膜的填充率而言，与传统的分离膜组件相比，本发明的分离膜组件的膜填充率为其1.3倍。这是由于与分离膜元件变薄一起，以不干涉集水口的方式配置所致。
[表4]
需要说明的是，对于分离膜组件的耐久性，实际上从配置有本发明的分离膜元件(无支持板元件)的MBR用试制组件的数月运转的结果可知，无支持板元件可有效避开曝气的能量，并且分离膜元件没有破损。
符号的说明
1.分离膜元件
2.分离膜
3.分离功能层
4.基材
5.间隙
6.密封部
7.内侧的树脂部
8.集水部
9.集水口
11.倾斜边
12.分离膜组件
13.分离膜元件
14.分离膜浸渍水槽
15.散气装置
16.鼓风机
17.吸引泵
18.被处理水入口
19.被处理水出口
20.透过水
23.固定夹具
24.集水管

Claims (9)

1.一种分离膜元件，其特征在于，具有分离膜对和2个以上的树脂部，其中所述分离膜对具有透过侧的面彼此相对配置的2片分离膜，所述2个以上的树脂部粘合在彼此相对的所述透过侧的面的两者上，所述分离膜对的边缘部被密封。
2.根据权利要求1所述的分离膜元件，其中，相对于所述分离膜的边缘部的内侧的面积，树脂部的面积比例为1％以上70％以下。
3.根据权利要求1或2所述的分离膜元件，其中，所述分离膜对中的所述分离膜的间隙为50μm以上5000μm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分离膜元件，其中所述树脂部由软化点为80～200℃的热塑性聚合物形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，所述树脂部以点状、线状、格子状中的任意一者配置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，所述树脂部配置为线状，并且线状部分形成为花纹钢板的花纹图案。
7.根据权利要求6所述的分离膜元件，其特征在于，所述树脂部的花纹图案的花纹在相对于所述分离膜对的边缘部近似平行和近似垂直的方向上形成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，在所述边缘部的一部分上设置集水部，在该集水部中，在边缘部的内侧形成的集水流路与外部连通。
9.一种分离膜组件，其为多个根据权利要求1至8中任一项所述的分离膜元件平行排列而成的分离膜组件，其特征在于，相邻的分离膜元件的所述集水部彼此以不在同一位置的方式配置。
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