CN105658312B - 分离膜元件 - Google Patents

Abstract

本发明的分离膜元件包括集水管以及多个分离膜叶，前述多个分离膜叶互相堆叠并且卷绕在前述集水管周围，前述分离膜叶中的每一个包括各自具有进料侧面和渗透侧面的一个或多个分离膜，并且被配置成使得前述进料侧面彼此面对，具有固定于其上的多个突起的片材设置在互相堆叠的前述分离膜叶的前述渗透侧面之间。关于前述突起的高度，最大高度与最小高度的比率为1.10至1.50，并且前述高度的变动系数为0.02至0.15，以及前述突起向前述片材中的浸入比率为10%至100%。

Description

分离膜元件

技术领域

本发明涉及一种用于分离包含在流体（诸如液体和气体）中的成分的分离膜元件。

背景技术

在用于移除海水、半咸水等中所含离子物质的现有技术中，利用分离膜元件的分离方法已经发现作为用于节能和资源保护的工序的日益增长的使用。在利用分离膜元件的分离方法中所采用的分离膜根据它们的孔径大小和分离性能被分为五组，即微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜和正向渗透膜。这些膜被用于例如从海水、半咸水或含有有害物质的水等中生产可饮用水，用于工业用超纯水的生产、废水处理以及有价值的物质的回收等，并且在此使用的膜被改变来适应作为目标的分离成分和分离性能的要求。

分离膜元件可具有许多种形状，但它们在下述意义上具有共性：将待处理的水（原水）进给到分离膜的一个表面并且从分离膜的另一个表面获得渗透的流体。通过具有多个捆绑成束的分离膜，每个分离膜元件被配置成每个分离膜元件延伸膜面积，或者等价地增大每个分离膜元件获取的渗透流体的量。针对使分离膜元件保持它们的预期用途和目的，已经提出了各种形状类型，诸如螺旋型、中空纤维型、板框型、旋转平膜型和平膜集成型。

例如，螺旋型分离膜元件已被广泛用于反渗透过滤。每个螺旋型分离膜元件设有中心管和卷绕在中心管上的叠堆。叠堆通过下述方式形成：将用于将原水（即，待处理的水）进给至分离膜的表面的进料侧通道构件、用于分离包含在原水中的成分的分离膜、用于将已通过穿过分离膜从进料侧流体中分离出的渗透侧流体引导至中心管中的渗透侧通道构件堆叠。在螺旋型分离膜元件中，可以对原水施加压力，由此，可以取得更多的渗透流体。就这方面而言，使用螺旋型分离膜元件是有利的。

在螺旋型分离膜元件中，主要由高分子化合物制成的网已经普遍用作进料侧通道构件，以便形成用于进料侧流体的流动通道。另外，多层型分离膜已经用作所述分离膜。多层型分离膜是包括由交联高分子化合物诸如聚酰胺形成的分离功能层（多孔支撑层）、由高分子化合物诸如聚砜形成的多孔树脂层以及由高分子化合物诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的非织造织物衬底的分离膜，其中这些层以上面提到的顺序从进料侧朝向渗透侧堆叠。并且作为渗透侧通道构件，网眼比进料侧通道构件更精细的被称作经编织物（tricot）的编织构件已被用于阻止分离膜下沉和形成渗透侧流动通道的目的。

近年来，随着针对降低淡水生产成本的需求的增长，已经需要具有更高性能的膜元件。例如，由于意图提高分离膜元件的分离性能并增大单位时间渗透流体的量，已经建议提高分离膜元件构件（诸如通道构件）的性能。

具体来讲，已经提出将具有压花有不均匀图案的片材的分离膜元件作为渗透侧通道构件（参见专利文献1）。还已通过在分离膜中布置由被称作叶片的弹性体形成的通道构件，提出一种既不需要进料侧通道构件（诸如网）也不需要渗透侧通道构件（诸如经编织物）的分离膜元件（参见专利文献2）。此外，提出了一种具有在非织造织物上布置纺线的通道构件的分离膜元件（参见专利文献3）。

专利文献1：JP-A-2006-247453。

专利文献2：JP-T-2012-518538。

专利文献3：US 2012/0261333。

然而，不管上面提到的各种提议如何，都不能说现有的分离膜元件具有足够的分离性能，尤其是在高度加压条件下的长期操作期间的性能稳定性，并且仍然有提升空间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种实现在高度加压条件下在分离膜元件的长期操作期间的分离和移除性能的稳定的分离膜元件。

本发明旨在于实现上述目的，并且本发明的分离膜元件具有以下配置。

（1）一种分离膜元件，包括集水管以及多个分离膜叶，前述多个分离膜叶互相堆叠并且卷绕在前述集水管周围，前述分离膜叶中的每一个包括各自具有进料侧面和渗透侧面的一个或多个分离膜，并且被配置成使得前述进料侧面彼此面对，具有固定于其上的多个突起的片材设置在互相堆叠的前述分离膜叶的前述渗透侧面之间，关于前述突起的高度，最大高度与最小高度的比率为1.10至1.50，并且前述高度的变动系数为0.02至0.15，以及前述突起向前述片材中的浸入比率为10%至100%。

（2）如（1）所述的分离膜元件，其中具有固定于其上的前述突起的前述片材具有在其长度方向上的50N/5cm至800N/5cm的拉伸强度。

（3）如（1）或（2）所述的分离膜元件，其具有位于互相堆叠的前述分离膜叶的前述渗透侧面之间的多个片材，其中前述多个突起固定于前述片材的至少一个。

（4）如（1）至（3）中任一项所述的分离膜元件，其中前述突起各自在前述突起固定于前述片材的一侧具有下底部长度，前述下底部长度大于前述突起的上底部长度，并且前述突起被布置成使得前述片材的不具有前述多个突起的面与前述分离膜叶的前述渗透侧面保持接触。

（5）如（1）至（4）中任一项所述的分离膜元件，其中前述片材具有在其长度方向上的40N/5cm至600N/5cm的前述拉伸强度、在其宽度方向上的15N/5cm至500N/5cm的拉伸强度、在其长度方向上的5%至50%的拉伸伸长率以及在其宽度方向上的3%至40%的拉伸伸长率。

根据本发明，可以形成一种高效且稳定的渗透侧流动通道，由此可以获得具有移除被分离的成分的能力和高渗透性能的高性能且高效率的分离膜元件。

通过在水处理装置中使用分离膜元件，预期即使是在高压力操作条件下，在半咸水和海水的脱盐中也在较长的时间段持续稳定操作。

同样根据本发明，可以阻止分离膜下沉到渗透侧流动通道中，从而减小渗透侧上的流动阻力，因此可以形成高效且稳定的渗透侧流动通道，并且可以获取具有移除被分离的成分的能力和高渗透性能的高性能且高效率的分离膜元件。

通过在水处理装置中使用分离膜元件，预期即使是在高压力操纵条件下，也阻止分离膜下沉到通道构件之间，并且在半咸水和海水的脱盐中在较长的时间段持续稳定操作。

附图说明

图1为示出用于在本发明中使用的分离膜叶的一种构造的示意图。

图2为示出具有在用于在本发明中使用的片材的长度方向（第二方向）上连续地形成的突起的渗透侧通道构件的俯视图。

图3为示出具有在用于在本发明中使用的片材的长度方向（第二方向）上间断地形成的突起的渗透侧通道的俯视图。

图4（a）和图4（b）各自为示出用于在本发明中使用的具有渗透侧通道构件的分离膜的剖视图。

图5为在图2的分离膜的长度方向上的剖视图。

图6为具有片材和突起的渗透侧流动通道的剖视图。

图7为示出具有渗透侧通道构件的分离膜的剖视图，并且为在分离膜元件的操纵试验之后的示意图。

图8（a）和图8（b）各自为示出本发明的分离膜元件的一种构造的展开透视图。

图9为用于在本发明中使用的渗透侧通道构件的剖视示意图。

图10为示出用于在本发明中使用的分离膜主体的轮廓构造的剖视图。

具体实施方式

下面详细地描述本发明的分离膜元件的实施例。

在图1至图9中，在每个图中示出方向轴x轴、y轴和z轴。x轴可称作第一方向，并且y轴可作为第二方向。另外，第一方向可称作横向（cross direction）或宽度方向，并且第二方向可作为纵向（machine direction）或长度方向。在图1、图8和图9中，第一方向（横向）由箭头CD表示，并且第二方向（纵向）由箭头MD表示。

在本说明书中，“质量”表示“重量”。

本发明的分离膜元件为包括集水管和互相堆叠并且卷绕在集水管周围的多个分离膜叶的分离膜元件，其中分离膜叶中的每一个包括一个或多个分离膜，每个分离膜具有进料侧面和渗透侧面并且被配置成使得进料侧面面向彼此，并且片材设置在互相堆叠的分离膜叶的渗透侧面之间，前述片材具有多个固定于其上的突起。

[1.分离膜]

（1-1）分离膜概述

分离膜是指使得分离包含在进给到分离膜表面的流体中的成分和获取经过分离膜渗透的渗透流体成为可能的膜。如在本发明中所指的分离膜包括压印的膜以及布置有树脂的膜以形成流动通道。在另一方面，按照传统，不能形成流动通道而仅仅表现出分离功能的膜可称作分离膜主体。

作为这种分离膜的示例，图1示出用于在本发明中使用的包括分离膜的一个实施例示例的分离膜叶的分解透视图。在图1中，分离膜2包括多个分离膜2a、2b和2c。第一分离膜2a具有进料侧面21a和渗透侧面22a；第二分离膜2b具有进料侧面21b和渗透侧面22b；以及第三分离膜2c具有进料侧面21c和渗透侧面22c。互相堆叠的第一分离膜2a和第二分离膜2b被配置成使得第一分离膜2a的进料侧面21a面向第二分离膜2b的进料侧面21b。另外，进一步堆叠在其上的第三分离膜2c被配置成使得其渗透侧面22c面向第二分离膜2b的渗透侧面22b。第三分离膜2c的进料侧面21c是分离膜2的进料侧面。

在本发明中，术语分离膜的“进料侧面”是指分离膜两个面之一且是将要对其进给原水的一侧的表面。术语“渗透侧面”是指在相对侧的面，所述相对侧的面为已穿过分离膜的渗透液通过其排出的表面。如下文所述，如图10所示，在分离膜2包括基底201、多孔支撑层202和分离功能层203的情况下，一般来讲，在分离功能层203侧的面是进料侧面21，并且在基底201侧的面是渗透侧面22。

在图10中，分离膜2被表示为基底201、多孔支撑层202和分离功能层203的叠堆。如上所述，在分离功能层203外侧展开的面为进料侧面21，并且在基底201外侧展开的面为渗透侧面22。

如图1等所示，分离膜2具有矩形形状，并且第一方向（CD）和第二方向（MD）分别平行于分离膜2的外边缘。

（1-2）分离膜

<概述>

作为分离膜，使用具有适合于其使用和预期用途等的分离性能的膜。分离膜可以形成为单层，或者其可形成为包括分离功能层和基底的复合膜。如图10所示，复合膜可包括在分离功能层203和基底201之间形成的多孔支撑层202。

<分离功能层>

在一个优选实施例中，考虑分离性能和渗透性能，分离功能层的厚度在5nm至3,000nm的范围内。特别是就反渗透膜、正向渗透膜以及微滤膜而言，优选的是每个膜具有5nm至300nm的厚度。

分离功能层的厚度可按照任何传统的测量分离膜厚度的方法来确定。例如，分离膜被嵌入在树脂中，并且被切割成超薄切片。所获得的切片经受一些处理，诸如染色。然后用透射型电子显微镜观察它们，从而厚度测量变成可能。当分离功能层具有褶状结构时，在另一方面，其厚度可通过在位于多孔支撑层上方的褶状结构的横截面长度方向上对50nm间隔的20个褶皱进行高度测量并且计算这些所测量高度的平均值来确定。

分离功能层可为同时具有分离功能和支撑功能的层，或者其可为单独具有分离功能的层。另外，术语“分离功能层”是指至少具有分离功能的层。

当分离功能层同时具有分离功能和支撑功能时，包含纤维素、聚偏二氟乙烯、聚醚砜或聚砜作为主要组分的层优选应用于这种分离功能层。

另外，在本发明中，表述“X包含Y作为主要组分”表示Y在X中的含量为50%质量或更高，优选为70%质量或更高，更优选为80%质量或更高，甚至更优选为90%质量或更高，并且最优选为95%质量或更高。对于两种或更多种组分对应于Y的情况，这些组分的总含量落入在上述范围之内。

在另一方面，对于由多孔支撑层支撑的分离功能层，从孔径易控制和持久性优异的角度来看，优选使用交联高分子化合物。特别地，从分离原水中组分的优异性能的角度来看，有利地使用通过多官能胺（polyfunctional amine）和多官能酸卤化物（polyfunctional acid halide）的缩聚反应形成的聚酰胺分离功能层、有机-无机混合功能层或类似物。这些分离功能层可通过在多孔支撑层上缩聚单体来形成。

例如，分离功能层可包括聚酰胺作为主要组分。这种类型的膜可通过根据已知方法对多官能胺和多官能酸卤化物进行界面缩聚来形成。例如，将多官能胺的水溶液施加到多孔支撑层上，用气刀去除过量的胺水溶液，并且之后将包含多官能酸卤化物的有机溶剂溶液施加到其上以形成聚酰胺分离功能层。

分离功能层可具有包含硅元素等的有机-无机混合结构。具有有机-无机混合结构的分离功能层可包含例如下面的化合物（A）和化合物（B）：

（A）包含硅原子的硅化合物，其中具有乙烯性不饱和基团的反应性基团和可水解基团直接键合到硅原子，以及

（B）化合物（A）之外的包含乙烯性不饱和基团的化合物。

具体地，分离功能层可包含化合物（A）中可水解基团的缩合产物和化合物（A）和/或化合物（B）中乙烯性不饱和基团的聚合产物。更具体地，分离功能层可包含以下聚合产物中的至少一个：

通过化合物（A）单独缩合和/或聚合形成的聚合产物；

通过化合物（B）单独聚合形成的聚合产物；以及

通过化合物（A）和化合物（B）的共聚作用形成的产物。

此外，聚合产物中包含缩合物。且化合物（A）可经由在化合物（A）-化合物（B）共聚物内的可水解基团而经历缩合。

混合结构可通过公开的已知方法中的任一种形成。混合结构形成方法的一个示例如下。将包含化合物（A）和化合物（B）的反应溶液施加到多孔支撑层。去除过量的反应溶液，并且然后出于对可水解基团进行缩合的目的而执行热处理。作为用于使化合物（A）和化合物（B）中乙烯性不饱和基团聚合的方法，可以采用热处理、电磁波辐射、电子束辐射或等离子体辐射。为增大聚合速度，可以在形成分离功能层时添加聚合引发剂和聚合加速剂等。

另外，关于分离功能层中的任一个，可使其膜表面在被使用之前成为亲水的，例如借助包含乙醇的水溶液、碱性水溶液等。

<多孔支撑层>

多孔支撑层是支撑分离功能层并且可以转化成多孔树脂层的层。

多孔支撑层在其中所使用的材料及其形状上并无特定限制。例如，多孔支撑层可通过使用多孔树脂来在基底上形成。在形成多孔支撑层的过程中，可以使用聚砜、醋酸纤维素、聚氯乙烯、环氧树脂或者它们中任何两种或更多种的混合物或层合物。然而，在它们之中，从高的化学、机械和热稳定性以及孔径控制的简便来看，优选使用聚砜。

多孔支撑层赋予分离膜机械强度，并且与分离膜不同的是，其对于分子大小的精细组分（诸如离子）不具有分离功能。关于孔径和多孔支撑层中的孔分布，例如，多孔支撑层可具有均匀精细的孔，或者其可具有使得孔的尺寸从形成分离功能层侧的表面向另一面逐渐增大的尺寸分布。在任一种情况下，存在于形成分离功能层侧的表面上的细孔的投影面积直径优选为1nm至100nm，如通过使用原子力显微镜或电子显微镜所确定。具体地，就分离功能层的界面聚合反应性和保持而言，优选的是，在形成分离功能层侧的多孔支撑层的表面处所存在的孔具有在3nm至50nm范围内的投影面积直径。

多孔支撑层的厚度，基于其应当赋予分离膜强度，优选在20μm至500μm的范围内，更优选在30μm至300μm的范围内。

多孔支撑层的构造可以用扫描式电子显微镜、透射式电子显微镜或原子力显微镜观察。例如，当使用扫描式电子显微镜观察时，通过从基底上剥离多孔支撑层，并根据冷冻断裂法切割所剥离的层，来进行横截面观察的采样。对所述样品涂覆铂、铂-钯或四氯化钌，优选为四氯化钌的薄膜，并用超高分辨率的场发射扫描式电子显微镜（UHR-FE-SEM）在3kV至6kV的加速电压下观察。作为超高分辨率场发射扫描式电子显微镜，可以使用例如由日立公司（Hitachi Ltd）制造的电子显微镜型号S-900。基于以此方式获得电子显微图，可以确定多孔支撑层的厚度和在多孔支撑层的表面上的孔的投影面积直径。

多孔支撑层的厚度和孔径被表示为它们相应的平均值。具体地，多孔支撑层的厚度是通过在横截面观察中在正交于厚度方向的方向上以20μm的间隔选择20个点进行厚度测量并且对测量值求平均所获得的平均值。并且孔径是通过对200个孔进行投影面积直径测量并且对测量值求平均所获得的平均值。

然后描述用于形成多孔支撑层的方法。多孔支撑层可例如通过在如下文提到的基底（诸如密织聚酯织物或非纺织织物）上以均匀厚度浇铸如上文提到的聚砜的N, N二甲基甲酰胺（以下简称为DMF）溶液，并且使浇铸溶液在水中经历湿法凝结来形成。

多孔支撑层可根据描述于“咸水研究和发展进度处报告”（ “Office of SalineWater Research and Development Progress Report”），No.359（1968）中的方法形成。其中，为获取期望的构造，可以对聚合物浓度、溶剂温度和不良溶剂进行合适的调整。

例如，可通过以下步骤获得多孔支撑层。通过使预定量的聚砜在DMF中溶解来制备具有预定浓度的聚砜树脂溶液，并将由此制备的聚砜树脂溶液的几乎均匀的涂层施加到聚酯织物或非纺织织物的基底上，然后放置在空气中一定时间以去除表面上的溶剂，并且再浸入于凝结溶液中以使聚砜凝结。

<基底>

从例如其强度和尺寸稳定性的立场来看，分离膜可具有基底。至于基底，就强度、形成凸凹的能力和流体渗透性而言，优选使用纤维基底。

长纤维非织造织物和短纤维非织造织物均可适当地用作纤维基底。特别地，长纤维非织造织物具有优异的膜形成性质，并且因此阻止了当聚合物溶液被流铸到织物上时，溶液可渗透到织物的背面以及多孔支撑层可由于溶液的过度渗透而剥落的可能性，并且还可以抑制在其上形成的膜由于基底蓬松和包括针孔等在内的缺陷而变得不均匀。另外，相比于使用短纤维非织造织物的情况，使用由热塑性连续长丝组成的长纤维非织造织物作为纤维基底的情况，可以减少由于纤维蓬松导致的不均匀和当聚合物溶液流铸时产生的膜缺陷。另外，当分离膜连续地形成时，使用尺寸稳定性优秀的长纤维非织造织物是合适的，因为在形成膜的方向施加了张力。

就成型性能和强度而言，有利的是，使得由长纤维非织造织物形成的基底的纤维，其在与多孔支撑层侧相反的一侧的表面层上，比在多孔支撑层侧的表面层上的长度取向更多。具有这种构造是有利的，因为这样不仅允许保持强度，从而实现对于阻止膜失效等的高效果，还实现了改善在对分离膜提供凸凹时形成为包括多孔支撑层和基底的层合物的能力，从而使分离膜的不均匀表面轮廓稳定。

更具体地，在由长纤维非织造织物形成的基底中，在与多孔支撑层侧相反的一侧的表面层中的纤维取向度优选为0°至25°。此外，纤维取向度在与多孔支撑层侧相反的一侧的表面层上和在多孔支撑层侧的表面层上之间的差异优选为10°至90°。

在制造分离膜的过程中和在制作分离膜元件的过程中，包括加热步骤。并且会发生在加热时多孔支撑层或分离功能层收缩的现象。尤其当在持续的膜形成过程未施加张力时，这种现象在宽度方向上极为显著。分离膜的收缩导致尺寸稳定性能问题等，并且因此优选为基底由于热发生尺寸变化的比率低。在与多孔支撑层侧相反的一侧的表面层与在多孔支撑层侧的表面层之间的纤维取向度差异在10°至90°的范围内的情况是优选的实施例，因为它们还能抑制在宽度方向上的热变化。

在本说明书中使用的术语“纤维取向度”是指指示纤维在整合于多孔支撑层中的非织造织物中的取向的指数。具体地，纤维取向度是在连续膜形成中的纵向（即，非织造织物方向的纵向方向）与构成非织造织物基底的纤维的纵向方向之间的平均角度值。更具体地，当纤维的纵向方向平行于膜形成中的纵向时，纤维取向度是0°。在另一方面，当纤维的纵向方向正交于膜形成中的纵向时，或者平行于非织造织物基底的宽度方向时，纤维取向度为90°。因此，更接近0°的纤维取向度指示纤维的方向更靠近纵向方向，并且更接近90°的纤维取向度指示纤维的方向更靠近横向方向。

纤维取向度以下面的方式确定。首先，从一块非织造织物上随机获取10个小样品块。然后，用设置成100到1000倍放大率的扫描式电子显微镜拍摄这些块的表面的照片。根据所拍摄的照片，每个样品块选择10个纤维，且当在非织造织物的纵向方向上的角度为0°时测量在纤维的纵向方向上的角度。非织造织物的纵向方向指示在非织造织物生产过程中的“纵向”。非织造织物的纵向方向与多孔支撑层生产中的纵向相同，并且对应于图1和图8中的MD方向。图1和图8中的CD方向对应于非织造织物生产中的“横向”。

以这种方式，对每块非织造织物的100个纤维进行角度测量。计算这样对100个纤维测量的在纵向方向上的角度的平均值。将这样计算的平均值四舍五入到小数点后第一位所获得的值定义为纤维取向度。

适当地调整基底厚度，使得基底厚度和多孔支撑层厚度的总和优选地落入在30μm至300μm的范围内，更优选为50μm至250μm的范围内。

<2.渗透侧通道构件>

<概述>

渗透侧通道构件具有片材和固定到所述片材的多个突起。上述多个突起与片材整体地形成。通过具有这样的构造，渗透侧通道构件可以减小在渗透侧的流动阻力，并且可以另外满足高压阻力。

尤其当在反渗透膜元件等中使用渗透侧通道构件时，期望本发明的渗透侧通道构件具有高刚度和强耐高压韧性。在这里，优选的刚度为在高操作压力下不变形的刚度。强韧性为不因为瞬时力（诸如压力变化等）而断裂的韧性。为同时满足刚度和强韧性的这些特性，本发明人特别注意到渗透侧通道构件的拉伸强度和拉伸伸长率。本发明人认真研究后发现，即使当拉伸强度和拉伸伸长率中的任一个单独增大时，适用于渗透侧通道构件的刚度和强韧性并不增强，并且通过同时增大渗透侧通道构件的拉伸强度和拉伸伸长率两者，其刚度和强韧性均可增强。

优选地，在渗透侧通道构件（即，具有突起与之固定的片材）的纵向（长度方向）上的拉伸强度为50N/5cm至800 N/5cm，并且其拉伸伸长率为5%至30%。当渗透侧通道构件的拉伸强度和拉伸伸长率较大时，在高压力负载操作期间，其对施加到渗透侧通道构件的应力的刚度提高。另外，可以阻止由于通道构件因元件卷绕期间对其的卷绕压力集中而发生变形所导致的淡水生产率和脱盐性能降低。然而，当拉伸强度太高时，纹理可以是粗糙的并且对压力的强韧性可降低。在另一方面，当拉伸伸长率太大时，渗透侧通道构件的变形可增加，并且还可发生残余应变保留在其中的问题。当通道构件的变形较小时，渗透侧通道可以是稳定的，并且可以阻止对压力的形变。另外，可以阻止由于通道构件变形所导致的膜的变形或者膜中的缺陷形成，并且即使是在高压力负载操作中，也可以使渗透通量和溶质去除性能稳定。

拉伸强度可如下测量。基于ISO9073-3:1989，使用坦锡伦万能材料测试器（Tensilon universal material tester）（RTF-2430）（由艾安得股份有限公司（A & DCompany）制造）测试5cm×30cm的样品。在20cm的卡盘距离（chuck distance）和10cm/min的拉伸速率的条件下，在位于长度方向和横向上的5点处测量样品，并且根据所得强度伸长曲线（resultant strength elongation curve）读取数据。在本说明书中，通过将所得值四舍五入到小数点后第一位所计算的值被定义为拉伸强度。

在本发明中，优选的是，分离膜元件在相邻分离膜叶的渗透侧面之间具有多个片材，并且多个突起固定到片材中的至少一个。

在高压力负载操作期间，分离膜可以在固定到片材的相邻突起之间下沉，并且渗透侧流动通道的体积可减小，并且相应地，分离膜元件的淡水生产率从而降低。

如图4（a）和图4（b）所示，当分离膜元件在相邻的分离膜303A1和303B1的渗透侧面之间具有多个片材302时，对施加给膜的应力的刚度可提高。当对施加到分离膜的应力的刚度提高时，可阻止分离膜在对其的压力下的变形，并且可阻止分离膜下沉，并且因此可阻止渗透侧流动通道的体积减小。

在突起的一个优选实施例中，其固定到片材的部分（突起的下底侧）的宽度大于突起的尖端部分（突起的上底侧）的宽度，并且具有多个突起与之固定的片材被布置成使得不具有突起的片材的面与分离膜的渗透侧面保持接触。

具体地，如图4（a）所示，当突起呈梯形或半圆形而使得固定到片材302的突起301的部分（突起的下底侧）的宽度m大于突起的尖端部分（突起的上底侧）的宽度g时，在上底侧（在分离膜303A1侧）的突起301之间的距离h大于在下底侧（在分离膜303B1侧）的突起301之间的距离n，并且因此，定位在突起301的上底侧上的分离膜303A1趋向于比定位在其下底侧上的分离膜303B1下沉的更多。在其中片材302的不具有突起301的面与分离膜的渗透侧面保持接触的构造中，可阻止定位在突起的上底侧上的分离膜303A1下沉，并且从而阻止渗透侧流动通道的体积减小。

另外，在更优选的实施例中，多个突起固定到多个片材中的至少两个。当突起301固定到片材302时，片材的强度增大。也就是说，对施加给片材302的应力的刚度增大。当对施加到片材的应力的刚度增大时，可阻止片材由于对其施加的压力而变形，并且渗透侧流动通路可因此稳定。

另外，如图4（b）所示，当具有多个突起301与之固定的片材302被布置成使其不具有突起301的面与分离膜303A1和303B1的渗透侧面保持接触时，并且当多个突起301固定到相邻的分离膜303A1和303B1之间的间距k的多个片材302中的至少两个上时，定位在分离膜303A1侧上的突起301之间的距离h减小，并且因此即使是在高压力负载操作下，也可以阻止分离膜下沉，并且从而可减小流动阻力。由于在不减小渗透侧流动通道的体积i的情况下便可阻止分离膜下沉，因此可满足较高的初始性能和耐压性两者。

优选地，在组成渗透侧通道构件的片材的纵向（长度方向）上的拉伸强度为40N/5cm至600 N/5cm，并且在其横向（宽度方向）上的拉伸强度为15 N/5cm至500 N/5cm。当片材的拉伸强度落入在上述范围内时，可以阻止在高压力负载操作中的变形和缺陷形成，并且渗透通量和溶质去除性能可因此稳定。

当片材的拉伸强度较大时，对施加到片材的应力的刚度可提高。当对施加到片材的应力的刚度提高时，可阻止片材由于压力而变形，并且渗透侧流动通道可因此稳定。另外，可以阻止由于通道构件因元件卷绕期间对其的卷绕压力集中而发生变形所导致的淡水生产率和脱盐性能降低。此外，在片材上形成突起的过程中，可阻止片材由于张力和热而变形，并且突起的形成可以稳定。特别地，在形成高弹性突起的过程中，卷绕张力可增大，以便阻止由突起凝固导致的片材变形。当片材的拉伸强度被控制在上述范围内时，在卷绕张力下的所述片材变形可被阻止。因此，在渗透侧通道构件上的突起的形状和高度可以稳定，并且与片材一起形成的元件可以获取高的水渗透率和溶质去除性能。然而，当拉伸强度太高时，柔韧性可降低，并且如此，对压力的韧性可降低。

优选地，在构成渗透侧通道构件的片材的纵向（长度方向）上的拉伸伸长率为5%至50%，并且在其横向（宽度方向）上的拉伸伸长率为3%至40%。当片材的拉伸伸长率被控制在所述范围内时，片材的韧性增大。当片材的韧性增大时，在元件卷绕中的卷绕压力集中的过程中或者在高压力操作过程中，片材不断裂，并且水渗透率和溶质去除性能可因此稳定。特别地，在形成高弹性突起的过程中，卷绕张力可增大，以便阻止由突起凝固导致的片材变形。当片材的拉伸伸长率被控制在上述范围内时，片材可以稳定地卷绕。在另一方面，当拉伸伸长率太大时，在对元件加载压力的过程中或者在片材上形成突起的过程中，片材的变形可增加，并且可能进一步发生残余应变保留在片材中的问题。

优选地，构成渗透侧通道构件的片材的厚度在10μm到300μm，更优选在20μm至100μm的范围内。当片材厚度为300μm或更小时，渗透侧流动通道中的流动阻力可以较小，并且元件中的淡水生产率可增大。当片材是薄的时，大量的膜可被装载到一个元件中，使得元件的淡水生产率可因此增大。当片材厚度为10μm或更大时，对施加到片材的应力的刚度可增大，并且因此可阻止片材在压力下变形。因此，渗透侧流动通道可以稳定。

另外，构成渗透侧通道构件的片材具有空隙。构成渗透侧通道构件的片材的空气透过率优选为0.1ml/cm²/s至10.0ml/cm²/s，更优选为0.1ml/cm²/s至5.0ml/cm²/s。

当所述片材的空气透过率落入在上述范围内时，片材的流动阻力较小，并且可以获得具有较高淡水生产率的分离膜元件。另外，在片材上形成突起的过程中，可阻止突起浸入到片材的背面而使片材厚度不均匀。

构成渗透侧通道构件的突起301浸入到片材中。突起301相对于片材厚度的浸入比率为10%至100%。所述浸入比率优选为20%至100%。当对分离膜元件赋予高压力负载时，构成渗透侧通道构件的片材被压缩。当突起301相对于片材厚度的浸入比率为20%或更大时，片材中的空隙可减小，并且即使在高压力负载操作中，片材也可以几乎不经历压缩变形，并且渗透侧流动通道可因此稳定。另外，当浸入比率落入在上述范围内时，片材与突起之间的粘附性可增强，并且即使在高压力操作中，突起也可以几乎不从片材上脱落，并且分离膜元件的性能可因此稳定。

当突起301相对于片材厚度的浸入比率较小时，片材中的空隙增大，并且因此片材的压缩比率可增大。当片材的压缩比率增大时，在分离膜和渗透侧流动通道之间可形成空隙，使得构成分离膜元件的分离膜可以不稳定。因此，当流体经过元件时，分离膜可在元件的宽度方向上移位，并且因此分离膜元件的性能可变差。另一方面，当突起301浸入到片材的背面时，则片材的厚度可以不均匀，并且渗透侧流动通道可以不稳定，并且可能发生一些麻烦，即分离膜元件中的膜移动或性能退化。

可通过使用扫描式电子显微镜、透射式电子显微镜或原子力显微镜观察具有突起的分离膜的横截面，并且计算突起浸入的深度和片材厚度，来确定突起向片材中的浸入比率。例如，当用扫描式电子显微镜进行观察时，在深度方向上一起切割通道构件和突起，并用扫描式电子显微镜观察横截面，再测量突起浸入的深度和基底厚度。根据最大突起浸入深度（突起在片材中浸入最多时的深度）与片材厚度的比率，可以计算浸入比率。在计算浸入深度的过程中，“片材厚度”是在与部分（D1）相同的部分中的片材厚度（D2），其中在部分（D1）处测量最大浸入深度（见图6）。在图6中，为了方便解释，将指示片材厚度的箭头绘制成不同于指示最大浸入深度的箭头。

突起的浸入比率可通过改变构成渗透侧通道构件的片材的树脂和重量，或改变构成突起的树脂或其含量来控制。当根据热熔融方法设置突起时，还可通过改变处理温度等控制浸入比率。

<用于渗透侧通道构件的组成组分>

作为构成渗透侧通道构件的材料，即，构成片材和突起的成分，优选使用树脂。具体地，从耐化学性的角度来看，优选使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂、聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯以及聚烯烃共聚物等。作为用于渗透侧通道构件的材料，可以选择聚合物，诸如聚氨酯树脂、环氧树脂、聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、聚缩醛、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯基-苯乙烯共聚物、乙酰纤维素、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、氟树脂（氯化三氟化乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物等）等。

另外，另外优选使用可生物降解树脂作为起始原料，因为在分离膜支架在使用后丢弃时，可生物降解树脂容易丢弃并且其环境负荷小。可在本发明中使用的可生物降解树脂的示例包括聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯树脂、聚己内酯树脂、聚琥珀酸乙二醇酯树脂、聚乙醇酸树脂、和聚羟基丁酸酯树脂。这些材料可单独使用或者作为它们中的两种或更多种的混合物使用。具体地，热塑性树脂容易模制，并且可因此形成具有均匀形状的渗透侧通道构件。片材和突起可由相同或不同的材料形成。

复合材料也可适用于渗透侧通道构件的材料。作为复合材料，可以提及的是包含上述树脂作为基材并且还包含填料的材料。渗透侧通道构件的压缩弹性模量可通过对基材添加填料（诸如多孔无机物质等）而增大。具体地，硅酸钠、碱土金属硅酸盐诸如硅酸钙和硅酸镁、金属氧化物诸如二氧化硅、氧化铝和二氧化钛、碱土金属碳酸盐如碳酸钙和碳酸镁、以及纯石英石、硅石粉、硅藻土、硅灰石、海泡石、绿坡缕石、高岭土、粘土、膨润土、石膏、滑石等可用作填料。待添加的填料的量并无特定限制，只要不损害本发明的有利效果。

<通道构件的形状和构造>

<<概述>>

目前广泛使用的经编织物是针织布，并且由空间交叉纺线组成。更具体地，经编织物具有二维连续结构。当把这种经编织物应用到渗透侧通道构件时，流动通道的高度变得低于经编织物的厚度。换言之，在这种结构中，未形成凹槽的比例大。

相比于这种经编织物，图4等中所示的突起301被布置在具有空隙的片材302上。因此，在所述实施例中，突起301的高度（或厚度）可以完全用作流动通道的凹槽的深度，并且还可以用作流动通道，因为片材302具有空隙。此外，即使在凹槽由于突起构造精确度失效（这取决于形成渗透侧通道构件的过程）而阻塞的情况下，片材中的空隙仍可充当流动通道以经由片材将渗透液转移到其它凹槽。因此，相比于使用具有与所述实施例中的通道构件相同的厚度的经编织物的情况，在所述实施例中可存在较宽广的流动通道（突起301间的凹槽和片材302中的空隙），并且因此流动阻力会变小。

另外，在每个附图中示出的实施例中，多个不连续的突起301固定在一个片材302上。术语“不连续的”表示多个渗透侧通道构件被配置成彼此间隔开。即，在这种情况下，当一个突起301从片材302剥离时，获得彼此分开的多个突起。与这种情况相反的是，即使当流动通道与片材302分开时，网、经编织物、膜等构件也形成连续的整体的形状。

通过设置多个不连续的突起301，分离膜可以在并入到下文提到的分离膜元件中时抑制压降。至于这种构造的示例，图2中所示的突起301是仅仅在第一方向（片材302的宽度方向）上不连续地形成的，而图3中的那些是同时在第一方向（片材302的宽度方向）和第二方向（片材的长度方向）上不连续地形成的。

在图2和图3中，渗透侧流动通道5在相邻突起301之间的空间中形成。

在分离膜元件的一个优选实施例中，分离膜被布置成使其第二方向对应于卷绕方向。即，在分离膜元件的所述优选实施例中，分离膜的第一方向（分离膜的宽度方向）平行于集水管的纵向方向，并且其第二方向（分离膜的长度方向）垂直于集水管的纵向方向。

在图2所示的实施例中，渗透侧通道构件31不连续地设置在第一方向上，而在第二方向上，其连续地从片材302的一端设置到另一端。即，如图8（a）所示，当分离膜2并入在分离膜元件100中时，突起301被布置成从在卷绕方向上的在片材302内侧的端部到在其外侧的端部是连续的。在卷绕方向上的内侧是在分离膜中更靠近集水管6的一侧，并且在卷绕方向上的外侧是在分离膜中远离集水管6的一侧。

图8（a）和图8（b）各自为说明性视图，以示意性地示出分离膜元件100，其中分离膜叶4卷绕在集水管6周围。在图8（a）中，分离膜2被示出为在分离膜叶4的一侧的面。图中，由CD指示的箭头示出集水管6的纵向方向和分离膜的宽度方向。由MD指示的箭头示出分离膜的长度方向和分离膜卷绕在集水管6周围的方向。

用语“通道构件连续地设置在第二方向上”包括两种情况，一种情况是通道构件无中断地设置，如图2，另一种情况是通道构件在某处中断但基本上连续，如图3。在“基本上连续”的实施例中，优选地，在第二方向上的通道构件之间的距离e（即，通道构件中中断部分的长度）是5mm或更小，如图3所示。具体地，距离e优选为1mm或更小，更优选为0.5mm或更小。从分布在第二方向上的一个通道构件线路的顶部到尾部之间的总距离e优选为100mm或更小，更优选为30mm或更小，甚至更优选为3mm或更小。在图2的实施例中，距离e为0（零）。

如图2所示，当突起301无中断地设置在第二方向上时，可阻止膜在加压过滤过程中下沉。膜下沉意味着膜在流动通道中下沉而缩窄流动通道。

在图3中，突起301不连续地设置在不只第一方向还有第二方向上。即，突起301隔开间隔地设置在长度方向上。在这方面，如上所述，在第二方向上基本上连续的突起301可阻止膜下沉。然而，在两个方向上形成这种不连续的突起301减小通道构件与流体之间的接触面积，并且压降可因此减小。所述实施例也可以说成是流动通道5具有分支点的构造。即，在图3的构造中，渗透的流体在通过流动通道5流动的同时被突起301和片材302分开，并且可以在下游再一次合并。

如上所述，在图2中，突起301被设置成在第二方向上从片材302的一个端部到另一个端部是连续的。在图3中，突起301在第二方向上被分成多个部分，并且这些部分被布置成从片材302的一个端部向另一个端部对齐。

用语“通道构件被设置成从片材的一个端部到另一个端部”包括两种情况，一种情况是突起301被设置成布置到片材302的边缘，另一种情况是突起301并非设置在靠近片材302边缘的区域中。即，突起301可以分布成以这样的方式布置在第二方向上，所述方式为这些突起301可以在渗透侧形成流动通道，并且片材302可以具有其中未设置突起301的区域。例如，在渗透侧面粘附到分离膜的部分（其可被改述为接触部分）中，并不总是需要设置突起301。因为任何其他规格原因或者因为生产原因，一些部分诸如分离膜的边缘等中可以不设置突起301。

同样在第一方向上，突起301可以几乎均匀地分布在片材302的整个区域中。然而，与在第二方向上的分布方式相同，并不总是需要在渗透侧面粘附到分离膜的部分中设置突起301。因为任何其他规格原因或者因为生产原因，一些部分诸如片材302的边缘等中可以不设置突起301。

<<分离膜主体和通道构件的尺寸>>

在图2至图4和图7中，符号a至n分别指示以下值。

a：分离膜2的长度

b：在分离膜2的宽度方向上的突起301之间的距离

c：突起301的高度

d：突起301的宽度

e：在分离膜2的长度方向上的突起301之间的距离

f：突起301的长度

g：突起301的宽度（突起的上底侧）

h：在分离膜2的宽度方向上的突起301之间的距离（突起的上底侧）

i：一个渗透侧流动通道的横截面面积

j：膜下沉深度（在相邻突起之间的分离膜的z方向上的位置处的最大距离）

k：相邻的分离膜303A1和303B1之间的距离

l：相邻的分离膜303A1和303B1之间的距离（在操纵测试之后）

m：突起301的宽度（突起的下底侧）

n：在分离膜2的宽度方向上的突起301之间的距离（突起的下底侧）

为测量上述a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m和n，可使用例如市售剖面镜（profilingscope）或显微镜。对于每个值，对一个分离膜中的30个或更多个点执行测量，并使所得数据的总数除以测量点的总数量以计算平均值。以这种方式，从至少30个点的测试中得到的值优选地满足下文所述的范围。

（分离膜的长度）

分离膜的长度a是在第二方向（分离膜的长度方向）上从分离膜2的一个端部到另一个端部的距离。当所述距离不固定时，在一个分离膜2中的30个或更多个点处测量所述距离，并且将所得数据的平均值计算为长度a。

（在分离膜的宽度方向上的突起301之间的距离b）

在第一方向（分离膜的宽度方向）上的相邻突起301之间的所述距离b对应于流动通道5的宽度。当一个流动通道5的宽度在一个横截面中不固定时，即，当相邻的两个突起301的两侧彼此不平行时，测量一个流动通道5在一个横截面中的宽度的最大值和最小值，并且对所得数据求平均以计算平均值。

如图4（a）所示，当相邻两个突起301在垂直于第二方向的横截面中形成顶部窄底部宽的梯形时，首先，测量相邻两个突起301的顶部之间的距离和它们的底部之间的距离，并且对所得数据求平均以获得平均值。在任意30个或更多的横截面中，测量突起301之间的距离，并且计算在每个横截面中的平均值。据此，进一步计算所得平均值的算术平均值作为距离b。

较小的距离b值表示较难发生膜下沉。特别地，为阻止高压力负载操作过程中的膜下沉，距离b优选为2.0mm或更小。在另一方面，较大的距离b值表示较小的膜压降。考虑到这些情况，距离b优选为0.1mm至2.0mm，更优选为0.2mm至0.6mm。

（突起的高度c）

突起的高度c表示突起与片材表面之间的高度差。如图4（a）所示，高度c为在垂直于第二方向的横截面中突起的最高部分与片材之间的高度差。即，在所述高度中，浸入到片材中的部分的厚度不纳入考虑。

较大的高度c实现较小的流动阻力。因此，高度c优选为0.01mm或更大。在另一方面，较小的高度c表示装载在一个元件中的膜的数量较大。相应地，高度c优选为0.6mm或更小，更优选为0.1mm至0.5mm。

图5示出在分离膜的长度方向上的横截面的示意图，其中突起在第二方向上连续地形成。在一个突起中，（突起的最大高度）/（突起的最小高度）为1.10至1.50。当（突起的最大高度）/（突起的最小高度）落入在所述范围内时，在卷绕渗透侧通道构件的过程中，突起与面向突起的片材表面之间的接触面积减小，并且突起与片材之间的卷绕摩擦可减小。通过减小摩擦，可进行稳定的操作，同时阻止突起脱落或断裂、或偏离。在另一方面，当（突起的最大高度）/（突起的最小高度）超过1.50时，分离膜会在压力下过滤的过程中变形，并且分离膜可具有缺陷。突起的最大高度与突起的最小高度的比率优选为1.10至1.20。

突起的高度可通过改变构成突起的树脂和量来控制。在根据热熔融法设置突起的情况下，也可通过改变处理温度和树脂排放压力来控制高度。

突起高度的变动系数为0.02至0.15。当突起高度的变动系数落入在所述范围内时，突起与片材之间的卷绕摩擦能减小，并且可进行稳定的操作，同时阻止突起脱落或断裂、或偏离。另外，可以阻止突起在卷绕渗透侧通道构件期间或在卷绕后存储期间变形。当突起高度的变动系数超过0.15时，分离膜可以在压力下过滤期间变形，并且分离膜可具有缺陷。突起高度的变动系数优选为0.02至0.10。

高度c的变动系数是通过测量突起在渗透侧通道构件31的同一平面中的100个点处的高度计算的。计算平均值和标准偏差，并且标准偏差/平均值的比率是指突起高度的变动系数。

相邻两个突起之间的高度差优选为较小。当高度差大时，分离膜可在压力下过滤期间变形，并且分离膜可具有缺陷。相邻两个突起之间的高度差优选为0.1mm或更小（100μm或更小），更优选为0.06mm或更小，甚至更优选为0.04mm或更小。

处于相同的原因，设置在片材302中的所有突起301的最大高度差优选为0.25mm或更小，更优选为0.1mm或更小，甚至更优选为0.03mm或更小。

（突起的宽度d）

突起301的宽度d如下测量。首先，在垂直于第一方向（分离膜的宽度方向）的一个横截面中，计算一个突起301的最大宽度和最小宽度的平均值。具体地，在如图4（a）所示的顶部窄底部宽的突起301中，测量通道构件的底部的宽度和其顶部的宽度，并且对数据求平均以获得平均值。计算至少30个横截面中的平均值，并且计算其算数平均值作为在一个膜中的突起的宽度d。

突起301的宽度d优选为0.2mm或更大，更优选为0.3mm或更大。当突起的宽度d为0.2mm或更大时，当在操作分离膜元件的过程中对突起301和片材302施加压力时，通道构件可保持其形状，并且可以稳定地形成渗透侧流动通道。突起的宽度d为2mm或更小，更优选为1.5mm或更小。当突起的宽度d为2mm或更小时，渗透侧流动通道可以被充分地固定。

通过加宽突起301的宽度d至大于在第二方向上的突起301之间的距离b，将要施加到通道构件的压力可被分散。

突起301被形成为使其长度大于其宽度。这种长的突起301可称作“墙状结构”。

（在分离膜的长度方向上的突起之间的距离e）

在第二方向上的突起301之间的距离e是在第二方向（分离膜的长度方向）上的相邻突起301之间的最短距离。如图2所示，在突起301在第二方向上从分离膜体2的一个端部连续地布置到另一个端部的情况下（在分离膜元件中，在卷绕方向上从内侧端部到外侧端部），突起之间的距离e为0mm。当突起301在第二方向上中断时，如图3所示，突起之间的距离e优选为5mm或更小，更优选为1mm或更小，甚至更优选为0.5mm或更小。当所述距离e被控制在所述范围内时，即使当膜下沉时，将要施加给膜的机械负载也可以是小的，这使得由于流动通道阻塞导致的压降可相对小。距离e的下限为0mm。

（突起的长度f）

突起301的长度f是突起301在分离膜2的长度方向（即第二方向）上的长度。突起的长度f可通过测量一个分离膜2中30个或更多个突起301的长度并计算平均值来确定。突起301的长度f优选地不大于分离膜的长度a。当突起301的长度f与分离膜的长度a相同时，这表示突起301是在分离膜2的卷绕方向上从内侧端部连续地布置到外侧端部的。突起的长度f优选为10mm或更大，更优选为20mm或更大。当长度f为10mm或更大时，流动通道即使是在压力下仍能固定。

（突起301的宽度g（突起的上底侧））

如图4（a）所示，测量在垂直于第一方向的横截面中的突起的上底部的宽度g。所述测量在至少30个横截面中执行，并且计算所得数据的算术平均值作为一个膜中的突起的宽度g（突起的上底侧）。突起的宽度（突起的上底侧）表示在垂直于第一方向的横截面中的在突起高度的90%位置处的在第一方向上的突起的宽度。

（在分离膜2的宽度方向上的突起301之间的距离（突起的上底侧）h）

如图4（a）所示，在垂直于第一方向的横截面中，测量相邻两个突起301的顶部之间的距离。在任意30个或更多个横截面中，测量突起301之间的距离，并且根据所得数据计算算术平均值作为在分离膜2的宽度方向上的突起301之间的距离（突起的上底侧）h。相邻两个突起301的顶部之间的距离表示在垂直于第一方向的横截面中的在突起高度的90%位置处的在第一方向上的相邻两个突起301的顶部之间的距离。

（一个渗透侧流动通道的横截面面积i）

如图4（b）所示，在垂直于第一方向的横截面中，由相邻两个突起301和片材所包围的面积是一个渗透侧流动通道的横截面面积i。

（突起301的宽度（突起的下底侧）m）

如图4（a）和图4（b）所示，在垂直于第一方向的横截面中，测量突起的底部的宽度。在至少30个横截面中，测量宽度，并且计算所得数据的算术平均值作为一个膜中的突起的宽度（突起的下底侧）m。突起的底部的宽度表示在垂直于第一方向的横截面中的在突起高度的10%位置处的在第一方向上的突起宽度。

（在分离膜2的宽度方向上的突起301之间的距离（突起的下底侧）n）

如图4（a）所示，在垂直于第一方向的横截面中，测量相邻两个突起301的底部之间的距离。在任意30或更多个横截面中，测量突起301之间的距离，并且根据所得数据计算算术平均值作为在分离膜2的宽度方向上的突起301之间的距离（突起的下底侧）n。相邻两个突起301的底部之间的距离表示，在垂直于第一方向的横截面中的在突起高度的10%位置处的在第一方向上的相邻两个突起301的底部之间的距离。

（突起的形状）

作为突起301的形状，可以选择能够降低流动通道中的流动阻力并且能够使流动通道在其中经过流体时稳定的形状。从这些观点来看，在垂直于分离膜的平面方向的任何横截面中，突起301的形状可以是半圆形、梯形、直柱形或弯曲柱形，或者也可以是这些形状的组合。优选地，形状为半圆形或椭圆形。具体地，更优选的是，突起的横截面的扁率为0.1至0.8。当突起的横截面的扁率落入在半圆形或椭圆形的范围内时，在卷绕渗透侧通道构件的过程中，突起与面向突起的片材表面之间的接触面积减小，使得突起与片材表面之间的卷绕摩擦可以减小，并且可进行稳定操作，同时阻止突起剥离、断裂或偏离。在另一方面，当扁率小于0.1时，在压力下过滤的过程中可能发生膜下沉，并且当扁率大于0.8时，渗透侧流动通道会减小并且元件中的淡水生产率会降低。可通过使用扫描式电子显微镜、透射式电子显微镜或原子力显微镜观察具有突起的分离膜的横截面，并测量突起的宽度和突起的高度，来计算扁率。

扁率=[（突起301的宽度（突起的下底侧）m）-突起的高度c)]/（突起301的宽度（突起的下底侧）m）

期望的是，在相邻的分离膜叶的渗透侧面之间所存在的多个片材中，当具有突起与之固定的片材被布置成使得片材侧面与分离膜的渗透侧面保持接触时，突起优选是半圆形或梯形，使得在突起横截面中的突起的宽度（突起的下底侧）m大于突起的宽度（突起的上底侧）g。由于具有这种构造，可阻止分离膜下沉，而不减小渗透侧流动通道的体积i，并且因此可以同时满足高的初始性能和耐压性。

当存在于相邻分离膜叶的渗透侧面之间的多个片材中的两个或更多个具有突起与之固定时，优选的是，由定位在分离膜303A1侧的突起和定位在分离膜303B1侧的相邻突起所形成的角度为1°至30°。当所述角度落入在所述范围内时，可阻止分离膜下沉，而不减小渗透侧流动通道的体积i，并且因此可以同时满足高的初始性能和耐压性。另外，定位在分离膜303A1侧的突起和定位在分离膜303B1侧的突起可以在x轴方向上偏离。然而，优选的是，渗透侧流动通道的体积i不为0（零）。

突起301可由热塑性树脂形成。当突起301由热塑性树脂形成时，可以通过改变待选热塑性树脂的处理温度和类型来自由地设计通道构件的形状，以便满足必要的分离特性和渗透性能。

在分离膜的平面方向上的突起301的形状总体可以是线状的，如图2和图3所示，或者可以是其它形状，例如弯曲形状、锯齿形状或波形形状。在这些形状中，突起301可以虚线或点线对齐。从减小流动阻力的观点来看，点线或虚线是优选的，然而，通道构件被中断并且因此在压力下过滤期间可以频繁地发生膜下沉。相应地，可根据期望用途而适当地确定形状。

当突起301的形状在片材302的平面方向上为线状时，相邻的通道构件可以放置成几乎彼此平行。表述“放置成几乎平行”旨在包括例如相邻的通道构件设置在分离膜上而不彼此交叉的情况和相邻的通道构件的延长线之间的角度为0°到30°、所述角度为0°到15°、以及所述角度为0°到5°的情况。

突起301的纵向方向与集水管的纵向方向之间的角度优选为60°到120°，更优选为75°到105°，甚至更优选为85°到95°。当通道构件的纵向方向与集水管的纵向方向之间的角度落入在所述范围内时，可以在集水管中有效地收集渗透液。

出于形成具有稳定性的流动通道的目的，适当的是当分离膜主体在分离膜元件中受压时抑制分离膜主体下沉。对于膜下沉的抑制，适当的是分离膜主体与通道构件的接触面积较大，或者等同地，通道构件的总面积相对于分离膜主体的面积较大（通道构件的总投影面积相对于分离膜的膜面较大）。在另一方面，出于减小压降的目的，适当的是流动通道的横截面面积较大。当考虑流动通道的横截面时，适当的是流动通道的横截面形状是类似凹透镜的形状，以确保流动通道的横截面面积大，同时确保分离膜主体与每个通道构件在垂直于流动通道的长度方向的方向上的较大的接触面积。另外，每个突起301可以是矩形形状，并且在横截面形状中的所述矩形形状的宽度在垂直于卷绕方向的方向上不改变。在另一方面，在对分离膜性能无负面影响的范围内，在垂直于卷绕方向的方向上的突起301的横截面形状可以是宽度变化的形状，包括梯形壁状形状、椭圆柱、椭圆锥面、四角锥和半球的横截面形状。

突起301的形状不应解释为限制于图3至图7所示的那些形状。当通过根据例如热熔融技术将熔化的材料固化到片材302来提供通道构件时，可以通过改变处理温度和选择热熔融树脂的种类来自由地调整突起301的形状，以满足关于分离特性和渗透性能的所需条件。

在图2中，每个突起301的平面形状在长度方向上是线状的。然而，只要每个突起301处于从分离膜主体2的表面伸出的状态，并且另外其平面形状不有助于损害作为分离膜元件的预期效果，则线状形状可以改变为另一种形状。具体地，每个通道构件（突起）在平面方向上的形状可为曲线形状、波浪线形状等。另外，并入在分离膜的一个片材中的多个通道构件（突起）可被形成为使得彼此间至少宽度或长度不同。

（投影面积比率）

从具体降低渗透侧流动通道中的流动阻力和形成具有稳定性的流动通道的观点来看，适当的是突起301的投影面积比率与分离膜的渗透侧面的面积为0.03到0.90，更优选为0.15到0.90，进一步优选为0.20到0.75，并且仍然更优选为0.30到0.80。术语“投影面积比率”是指通过从分离膜和渗透侧通道构件上切下测定为5cm×5cm的一块，通过将渗透侧通道构件投影在平行于分离膜平面方向的平面上来确定通道构件的投影面积，并且然后使投影面积除以切割面积（25cm²）。

（空白比率）

如图8（a）和图8（b）所示，已经经过分离膜2和7的水通过渗透侧流动通道5行进并且聚集在集水管6中。在分离膜2和7中，已经经过远离集水管6的区域（即，在卷绕方向上靠近外侧边缘的区域（图8（a）中靠近右侧边缘的区域））的水与已经在卷绕方向上经过所述区域更内侧的水汇合，同时朝向集水管6流动，并且因此进一步朝向集水管6流动。相应地，在渗透侧流动通道5中，在远离集水管6的区域中，水量更小。

因此，在卷绕方向上靠近外侧边缘的区域中，即使渗透侧通道构件不存在并且因此区域中的流动阻力高，整个分离膜元件中的淡水生产率也只因此受到一点影响。出于相同的原因，在卷绕方向上靠近外侧边缘的区域中，即使通道构件形成精确度低并且将要形成通道构件的树脂被连续地施加在第一方向上（分离膜的宽度方向），分离膜元件中的淡水生产率同样因此受到一点影响。当在所述区域中的分离膜的平面方向（x-y平面）上连续无中断地施加将要形成通道构件的树脂时，应当应用与上述同样的情况。

因此，如图9所示，从在渗透侧通道构件的卷绕方向上的外侧边缘到在突起301的卷绕方向上的外侧边缘的距离，即，在区域R3的第二方向（分离膜的长度方向）上的长度L3，其与在渗透侧通道构件的第二方向上的长度L1（对应于上面提到的“a”）的比例优选为0%至30%，更优选为0%至10%，甚至更优选为0%至3%，其中区域R3为在分离膜2的卷绕方向上的外侧边缘处设置的区域，或为未形成渗透侧流动通道的区域。所述比例是指空白比率。区域R2为形成渗透侧流动通道的区域。

参考图9，空白比例被表达为（L3/L1）×100。在图9中，为方便解释，示出其中区域R3不具有突起301的实施例。然而，区域R3也可以是其中在宽度方向上设置连续的突起的区域。

图9为剖视图，其中在渗透侧通道构件的卷绕方向上的外侧边缘在突起301的长度方向上被切割。在图9中，突起301固定到片材302，并且延伸到正好在渗透侧通道构件的卷绕方向上的外侧边缘前面。在图9中，为方便解释，示出其中在长度方向上连续地提供突起301的实施例，但如上文已经描述，上面提到的各种构造可应用于突起301。

在图9中，在其中设置渗透侧通道构件的区域由R2表示，并且在其中未设置突起301（渗透侧通道构件）的区域由R3表示。在分离膜2的MD方向上的长度由L1表示，在突起301的MD方向上的长度（即，区域R2的长度）由L2表示，并且在区域R3（在区域R3中不存在突起301）的MD方向上的长度由L3表示。在这里，MD方向表示分离膜的长度方向和分离膜的卷绕方向。

[3.分离膜元件]

（3-1）概述

如图8（a）和图8（b）所示，分离膜元件100包括集水管6和分离膜叶4，分离膜叶4具有上面提到的构造中的任一种并且卷绕在集水管6周围。

（3-2）分离膜

<概述>

如图8（a）所示，分离膜2和渗透侧通道构件31以这样的方式卷绕在集水管6周围，所述方式为分离膜2的宽度方向和渗透侧通道构件31沿着集水管6的纵向方向布置。因此，分离膜2和渗透侧通道构件31被布置成使得它们的长度方向沿卷绕方向布置。

因此，如图8（a）所示，构成渗透侧通道构件的突起301至少相对于集水管6的纵向方向不连续地布置。也就是说，渗透侧流动通道5被形成为使得在卷绕方向上从分离膜的外侧边缘持续到分离膜的内侧边缘。因此，渗透液可以容易地到达定位在中心的集水管6，即，流动阻力小，并且因此可以实现大的淡水生产率。

“在卷绕方向的内侧”和“在卷绕方向的外侧”如图8（a）所示。即，“在卷绕方向的内侧”和“在卷绕方向的外侧”分别对应于在分离膜2中更靠近集水管6的边缘和远离集水管6的边缘。

<分离膜叶和信封形膜>

分离膜形成分离膜叶（在本发明中，分离膜叶可以简称为“叶”）。在分离膜叶中，分离膜被布置成使得一个膜的进料侧面面向另一个分离膜的进料侧面，并且两个侧面之间夹置进料侧通道构件。在分离膜叶中，进料侧流动通道在面向彼此的分离膜的进料侧面之间形成。

此外，两个分离膜叶堆叠在一起，使得一个叶的分离膜的渗透侧面面向另一个分离膜叶的分离膜的渗透侧面，并且因此分离膜叶形成信封形膜。信封形膜是被布置成使得它们的渗透侧面彼此面对的一对分离膜（例如，图1中示出的一对分离膜2b和2c）。信封形膜的形状为矩形，并且在渗透侧面之间的间隙中，只有在卷绕方向上的在矩形分离膜内侧上的一条边缘处的间隙保持打开，而在另外三条边缘处的间隙密封以便渗透液流到集水管中。渗透液通过信封形膜来与原水隔离。

密封方式的示例包括使用粘合剂的粘附方式、热熔融技术等、使用加热或激光等的融合方式、以及在间隙中插入橡胶片的方式。以粘附方式实施的密封是特别优选的，因为其最方便并且产生高效性。

至于分离膜的进料侧面，在卷绕方向上的内侧端部通过折叠或密封来闭合。通过密封（而非折叠）分离膜的进料侧面，分离膜的端部几乎不变形。通过抑制折叠线附近发生变形，阻止了在卷绕时在分离膜之间出现间隙，并且阻止了由于间隙导致从间隙泄漏的发生。

由于可以这样的方式阻止泄漏，因此信封形膜的屈服比增大。信封形膜的屈服比可如下确定。具体地，在水中执行分离膜元件的漏气测试，并且对其中发生泄漏的信封形膜的数量进行计数。基于所述计数，计算（带有泄漏的信封形膜的数量/经历测试的信封形膜的数量）的比率作为信封形膜的屈服比。

具体的漏气测试方法如下所述。将分离膜元件的集水管的端部密封，并从另一端部引入空气。引入的空气通过集水管的孔并到达分离膜的渗透侧。当分离膜折叠不充分并且缠绕在已折叠部分周围而形成间隙时，空气可通过间隙。因此，空气朝向分离膜的进料侧移动并且空气可从分离膜元件的端部（进料侧）到达水中。以这种方式，可将空气泄漏确认为产生气泡。

当通过折叠形成分离膜叶时，所述叶越长（即当原始分离膜越长时），折叠分离膜所花费的时间越久。然而，通过在不折叠的情况下密封分离膜的进料侧面，即使所述叶较长时，也可阻止生产时间延长。

在分离膜叶和信封形膜中，面向彼此的分离膜（图1中的分离膜2b和2c）可具有相同的构造，或者它们的构造可以彼此不同。更具体地，对于分离膜元件必要的是，只将渗透侧通道构件设置到面向彼此的分离膜的两个片材中的至少一个，并且因此具有渗透侧通道构件的分离膜和不具有渗透侧通道构件的那些分离膜可以交替地堆叠。然而，为方便解释，在分离膜元件的说明及其相关主题中所使用的术语“分离膜”旨在也包括不具有渗透侧通道构件的分离膜（例如，具有与分离膜相同的构造的膜）。

在它们的单独的渗透侧面或进料侧面彼此面对的分离膜可为彼此不同的分离膜的两个片材，或者它们可以是对折的分离膜的一个片材。

（3-3）渗透侧流动通道

如上所述，渗透侧通道构件被布置在相邻两个膜的渗透侧面之间。借助突起301，渗透侧流动通道在信封形膜的内侧形成，即，在面向彼此的分离膜的渗透侧面之间形成。

（3-4）进料侧流动通道

（通道构件）

分离膜元件100在面向彼此的分离膜的进料侧面之间具有通道构件（图中未示出），所述通道构件到分离膜2的面积上的投影面积比率为大于0小于1。适当的是，进料侧通道构件的投影面积比率为0.03到0.50，更优选为0.10到0.40，特别优选为0.15到0.35。当投影面积比率在0.03到0.50的范围内时，流动阻力可以减小至相对小的值。如本文所用的投影面积比率是指通过从分离膜和进料侧通道构件上切下测定为5cm×5cm的一片来通过投影到平行于分离膜平面方向的平面上来确定进料侧通道构件的总投影面积，并且然后使总投影面积除以切割面积而获得的。

考虑到性能平衡和操作成本，如下文所述进料侧通道构件的高度优选为超过0.5mm且在2.0mm以下，更优选为0.6mm到1.0mm。

关于进料侧通道构件的形状，进料侧通道构件可具有连续或不连续的形状。具有连续形状的通道构件可以是被称作膜或网的构件。本文所用的术语“连续形状”表示从实质意义上而言，所述通道构件在其全部范围上是连续的。然而，当考虑所述连续形状时，在通道构件的一部分中可包括不连续的部位而不导致问题，诸如降低所生产的淡水的量。对于渗透侧通道构件，“不连续”的定义如上文所述。用于进料侧通道构件的材料可与用于分离膜的材料相同或不同。

（加工成不均匀的构造）

代替将进料侧通道构件布置在分离膜的进料侧面中的是，可根据压印成形、液压成形或压延的方法对分离膜的进料侧面提供高度差。

压印方法的示例包括辊印。可根据分离膜的熔点来适当地确定用于辊印的压力和处理温度。例如，当分离膜具有包含环氧树脂的多孔支撑层时，线性压力优选为10kg/cm到60kg/cm，并且加热温度优选为40℃到150℃。在具有包含耐热树脂（诸如聚砜）的多孔支撑层的情况下，线性压力优选为10kg/cm至70kg/cm，并且辊加热温度优选为70℃到160℃。在任何情况下，在辊印中，卷绕速度优选为1m/min到20m/min。

在压印中，重要的是将压印图案构造成使得通过流动通道的流动阻力减小并且可以使流动通道在将流体进给到分离膜元件以渗透其中的过程中稳定。从这些观点来看，压印构造（如从其表面的顶部观察）包括卵形、圆形、椭圆形、梯形、三角形、矩形、方形、平行四边形、菱形和各种形式，并且在三维视图中，可以采用从表面顶部看到的（如同在其表面方向上）通过以三维形式形成形状而形成的那些、通过使形状扩大形成的那些、或通过缩窄形状形成的那些。

可通过改变压热处理条件自由地控制将要通过压印提供的在分离膜进料侧面中的高度差，使得分离特性和水渗透性能可满足所需条件。然而，当在分离膜的进料侧面中的高度差太大时，能够被装载到用于产生元件的容器中的膜叶的数量可减小，尽管流动阻力小。当所述高度差小时，通过流动通道的流动阻力可增大，并且分离特性和水渗透性能可变差。因此，元件的淡水生产性能降低，且用于提高淡水生产率的操作成本增加。

因此，考虑到上面提到的性能与操作成本的平衡，在分离膜中，在分离膜的进料侧面中的高度差优选为大于0.5mm且在2.0mm以下，更优选为0.6mm到1.0mm。在分离膜的进料侧面中的高度差可根据与上面提到的用于确定分离膜的渗透侧面的高度差的方法相同的方法确定。

凹槽宽度优选为0.2mm到10mm，更优选为0.5mm到3mm。优选地，节距被适当地设计成落入在凹槽宽度的1/10倍到50倍的范围内。凹槽宽度指示在具有高度差的表面上的下沉位点，并且节距指示从具有高度差的表面的高部分中的最高部位到相邻于前一个高部分的另一个高部分中的最高部位的水平距离。

与针对进料侧通道构件的原因相同，通过压印形成的山丘部位的投影面积比率优选为0.03到0.5，更优选为0.10到0.40，甚至更优选为0.15到0.35。

在分离膜的面中的高度差是分离膜主体的表面与通道构件的尖端之间的高度差（即，通道构件的高度），并且当分离膜主体经处理具有不均匀时，高度差为所述不均匀的山丘部位与山谷部位之间的高度差。

（3-5）集水管

集水管6被构造成允许渗透液穿过其中，并且其材料、形状和尺寸没有特定限制。作为集水管6，可以使用例如具有带有多个孔的侧平面的圆柱形构件。

[4.用于生产分离膜元件的方法]

用于生产分离膜元件的方法包括生产分离膜的步骤。用于生产分离膜的步骤包括至少下面的步骤：

制备分离膜主体的步骤，其中分离膜主体包括基底和分离功能层；

通过加热软化材料的步骤，其中材料具有与上面提到的分离膜主体的组合物不同的组合物；

在分离膜主体的基底侧面上布置所软化的材料，以形成渗透侧通道构件的步骤；以及

使上面提到的材料凝固，从而将渗透侧通道构件固定到分离膜主体的步骤。

在分离膜元件生产方法中的步骤在下文描述。

（4-1）分离膜的生产

如上所述，分离膜生产方法可以如下简要地总结。

将通过使树脂溶解在良性溶剂中所制备的树脂溶液浇铸在基底上并且浸没在纯水中以形成多孔支撑层，由此将多孔支撑层和基底组合在一起。之后，如上面提到的，在多孔支撑层上形成分离功能层。为增强分离性能和渗透性能，按需进一步执行使用氯、酸、碱、亚硝酸等的化学处理，并且另外冲洗单体。因此生产出分离膜主体的连续片材。

另外，在化学处理之前或之后，可通过压印等在分离膜主体上形成不均匀图案。

（4-2）渗透侧通道构件的构造

用于生产分离膜的方法包括在分离膜的渗透侧面上设置不连续的通道构件的步骤。所述步骤可以在分离膜生产的任何阶段处执行。例如，可以在基底上形成多孔支撑层之前设置通道构件，或者可以在形成多孔支撑层之后且在形成分离功能层之前设置通道构件。在另一方面，可以在形成分离功能层之后和在前述化学处理之前或之后设置通道构件。

用于构造通道构件的方法的示例包括以下步骤：在分离膜上布置软材料的步骤；和使所述软材料固化的步骤。具体地，为布置通道构件，可以使用可紫外光固化（UV固化）的树脂、化学聚合、热熔融、干燥等。特别地，优选使用热熔融。具体来讲，所述方法包括通过热来软化材料诸如树脂等（即，使材料热熔融）的步骤，在分离膜上布置所软化的材料的步骤，以及使材料冷却并固化以便固定在分离膜上的步骤。

用于构造通道构件的方法的示例包括涂覆法、印刷法和喷涂法。并且在这种方法中使用的装置的示例包括喷嘴型热熔涂布机、喷雾型热熔涂布机、扁平喷嘴型热熔涂布机、辊涂机、挤压涂布机、凹版印刷机和喷涂机。

（4-3）进料侧流动通道的形成

当进料侧通道构件是由不同于分离膜材料的材料形成的不连续构件时，与在形成渗透侧通道构件中的方法和时机相同的方法和时机可以应用于进料侧通道构件的形成。

根据压印、液压成形、压延等方法，可以对分离膜的进料侧提供高度差。压印方法的示例是辊压法。在执行辊压法中的压力和处理温度可以根据分离膜的熔点而适当地确定。

例如，当分离膜具有包含环氧树脂的多孔支撑层的分离膜时，线性压力优选为10kg/cm至60kg/cm，并且加热温度优选为40℃到150℃。当分离膜具有包含耐热树脂诸如聚砜的多孔支撑层时，线性压力优选为10kg/cm到70kg/cm，并且辊加热温度优选为70℃到160℃。就辊轧法中的任一种方法而言，卷绕速度优选为1m/min到20m/min。

在压印中，重要的是压印图案被构造成使得通过流动通道的流动阻力减小并且流动通道在将流体进给到分离膜元件以渗透其中的过程中可以稳定。从这些观点来看，压印构造（如从其表面的顶部观察）包括卵形、圆形、椭圆形、梯形、三角形、矩形、方形、平行四边形、菱形和各种形式。在三维视图中，压印构造可以被形成为使其较高的部位可具有较小的宽度，或者相反，可以被形成为使其较高的部位可具有较大的宽度，或者可以被形成为具有相同的宽度（无论高度如何）。

可通过改变热压处理条件来自由地控制将要通过压印提供的在分离膜的进料侧面中的高度差，使得分离特性和水渗透性能可以满足所需条件。

如上所述，当通过将进料侧通道构件固定到分离膜，或通过对膜进行处理以具有不均匀，而获得进料侧流动通道的形成时，可以认为进料侧流动通道形成步骤是分离膜生产方法中的一个步骤。

当进料侧通道构件是连续形成的构件诸如网等时，可通过将渗透侧通道构件布置在分离膜主体上来产生分离膜，并且然后所得分离膜和进料侧通道构件可以彼此堆叠。

（4-4）分离膜叶的形成

如上面提到的，可通过以这样的方式折叠分离膜形成分离膜叶，所述方式为分离膜的进料侧面面向内，或者可以通过以这样的方式将单独的两个分离膜组合在一起形成分离膜叶，所述方式为分离膜的进料侧面面向彼此。

优选地，分离膜元件生产方法包括在分离膜的进料侧面处在分离膜的卷绕方向上密封内侧边缘的步骤。在密封步骤中，两个分离膜以这样的方式彼此堆叠，所述方式为两个分离膜的进料侧面面向彼此。另外，在堆叠的分离膜的卷绕方向上的内侧边缘，即图8（a）中的左侧边缘被密封。

“密封”方法的示例包括用粘合剂或通过热熔融进行的粘附方法、通过加热或激光进行的融合方法、以及插入橡胶片的方法。通过粘合进行的密封是特别优选的，因为这种方法最简单高效。

据此，与分离膜分开制备的进料侧通道构件可以布置在堆叠的分离膜内侧。如上所述，通过压印或树脂涂覆来预先对分离膜的进料侧面提供高度差，可省略进料侧通道构件的布置。

可以首先执行在进料侧面上密封或在渗透侧面上密封（用于形成信封形膜）的某一个，或者在进料侧面上密封和在渗透侧面上密封可以彼此并行执行，同时在其上设置分离膜。然而，为阻止分离膜在卷绕过程中起皱，期望在宽度方向上的在边缘处的粘合剂或热熔融粘合剂的凝固，即用于形成信封形膜的凝固在卷绕之后完成，使得可以允许由于卷绕导致的在相邻分离膜的长度方向上的偏离。

（4-5）信封形膜的形成

可通过折叠一个分离膜使其渗透侧面保持面向内并且粘附所述分离膜，或者通过堆叠两个分离膜使它们的渗透侧面保持面向内并且粘附这两个分离膜，来形成信封形膜。在矩形的信封形膜中，三个边缘被密封，使得只有在长度方向上的一个边缘打开。密封可通过使用粘合剂或热熔融粘合剂进行的粘附或通过热或激光进行的融合来执行。

用于形成信封形膜的粘合剂的粘度优选在40P（泊）到150P，更优选在50P到120的范围内。当粘合剂的粘度太高时，当堆叠的叶卷绕在集水管周围时，元件可起皱。起皱可使分离膜元件的性能降低。相反，当粘合剂的粘度太低时，粘合剂可从叶的边缘渗出而污染设备。另外，当粘合剂粘附到被施加粘合剂的部位之外的其他部位时，由于用于处理径流粘合剂的操作，分离膜元件的性能可退化，并且工作效率可大大降低。

待施加的粘合剂的量优选使得，在叶已经卷绕在集水管周围之后，被施加粘合剂的部位的宽度为10mm到100mm。因此，分离膜可以稳定地粘附，并且可以阻止原水流入到渗透侧中，并且此外，分离膜元件的有效膜面积可以相对大量地固定。

作为粘合剂，优选使用聚氨酯粘合剂。为将聚氨酯粘合剂的粘度设置在40P到150P的范围内，优选地，将异氰酸酯的主要成分和多元醇的固化剂混合的异氰酸酯/多元醇重量比为1/5至1。关于粘合剂的粘度，使用B型粘度计（ISO15605:2000）测量先前关于单一主要成分、单一的固化剂和所述主要成分与固化剂的调和比所定义的混合物的粘度。

（4-6）分离膜的卷绕

在生产分离膜元件中，可以使用传统元件生产系统中的任一种。并且作为用于生产元件的方法，可以采用在参考文献（例如JP-B-44-14216、JP-B-4-11928和JP-A-11-226366）中描述的方法中的任一种。关于它们的细节如下。

当分离膜卷绕在集水管周围时，分离膜被布置成使得膜叶关闭的边缘（即信封形膜的闭合部位）面向集水管。通过以这种构造将分离膜卷绕在集水管周围，分离膜呈螺旋形地卷绕。

当间隔物诸如经编织物或基底卷绕在集水管周围时，在卷绕元件的过程中施加到集水管的粘合剂几乎不流动，由此阻止泄漏，并且在集水管周围的流动通道可以进一步稳定地固定。优选地，间隔物卷绕的长度长于集水管的周长。

（4-7）其他步骤

分离膜元件生产方法还可包括另外将膜、长丝等卷绕在分离膜的卷绕体的外侧周围的步骤，其中卷绕的方式如上所述，以及另外的其他步骤，诸如在集水管的长度方向上切割分离膜的边缘并使这些边缘平均的步骤，以及附接端板的步骤。

[5.分离膜元件的用途]

分离膜元件可通过串连或并连并且装载到压力容器中来用作分离膜模块。

另外，分离膜元件和分离膜模块可通过与泵组合在一起来被构造成流体分离装置，其中泵用于将流体进给到分离膜元件和分离模块以及流体预处理单元中。通过使用这种流体分离装置，可将原水分离成例如类似渗透液的饮用水和未穿过膜的浓缩液，据此可以获得满足预期目的的水。

在流体分离装置的操作期间压力越高，实现的去除效率越高，但操作需要的能量越多。考虑到这点以及另外分离膜元件的进料流动通道和渗透流动通道的维持能力，适当的是当待处理水透过分离膜模块时操作压力为0.5MPa到10MPa。虽然随着原水温度升高盐去除率降低，进给水温度降低，膜渗透通量也降低。因此适当的是，原水温度为5℃到45℃。另外，只要原水具有在中性范围内的pH，即使当原水为具有高盐浓度的液体（诸如海水）时，也可抑制镁垢等沉积和膜降解的发生。

关于将要用分离膜元件处理的流体，当在水处理中使用分离膜元件时，能够被进给到元件中的原水为例如包含500 mg/L到100 g/L的TDS（总溶解固体）的液体混合物，诸如海水、半咸水和废水。一般来讲，TDS表示溶解固体的总量，并且以“质量/体积”表示，但认为1L为1kg，其可以表示为“质量比”。根据其定义，TDS可根据在蒸发用0.45μm过滤器以39.5℃到40.5℃的温度过滤的溶液之后所剩余的物质的质量来计算，但是更方便的是TDS可以从实用盐度（S）转换。

示例

下文通过参考以下示例更详细地示出本发明的分离膜元件。然而，本发明不应被解释为限制于这些示例。

（突起高度）

使用由基恩士公司（KEYENCE CORPORATION）制造的高精度配置分析系统“KS-100”（商标），分析具有10μm或更大高度差的100个位点。

突起高度的变动系数如下确定。对在渗透侧通道构件的同一平面中的100个位点测量突起高度，并且计算所得数据的平均值和标准偏差。标准偏差/平均值的值被称为突起高度的变动系数。

（卷绕体的稳定性）

具有渗透侧通道构件与之固定的分离膜以50N的解绕张力和50N的卷绕张力在100m的长度上卷绕，并且在室温下存储100天。随后，解绕分离膜，并且测量在面向渗透侧通道构件的分离膜中的渗透侧通道构件的高度变化。

（渗透侧通道构件中的高度变化）=（在已被卷绕、然后存储并且解绕的分离膜中的渗透侧通道构件的平均高度）/（在卷绕之前的分离膜中的渗透侧通道构件的平均高度）

（突起的剥离性）

在其性能被估计的分离膜元件中，分离膜被解绕并且被检查以用于从分离膜剥离渗透侧通道构件。使用由基恩士公司制造的显微镜“VHX-1000”（商标）观察在渗透侧通道构件上的100个位点。对从分离膜上剥离0.1mm或更多的渗透侧通道构件所在的位点的数量进行计数。

（片材的拉伸强度和拉伸伸长率）

根据 ISO9073-3:1989，用坦锡伦万用材料测试器（Tensilon universalmaterial tester）“RTF-2430”（商标，由艾安得股份有限公司制造）测试5cm×30cm的样品。在20cm的卡盘距离和10cm/min的拉伸速率的条件下，在纵向方向和横向上在5个点处测量样品，并且读取所得强度伸长曲线上的数据。通过将所得值四舍五入到小数点后第一位来计算所述值。

（突起的浸入比）

在深度方向上一起切割渗透侧通道构件和突起，并用扫描式电子显微镜“S-800”（商标，由日立有限公司制造）观察横截面。以100倍放大率拍摄任意30个浸入位点。在所得拍摄照片上，测量最大浸入厚度和片材厚度，并且根据以下公式计算浸入比：

浸入比（%）=（突起在片材中的最大浸入厚度/片材厚度）×100。

综上，计算每一个浸入位点的平均值。所得平均值被表示成“浸渍比”。

（片材厚度）

使用由基恩士公司制造的高精度配置分析系统“KS-1100”（商标），根据测量结果对5cm×5cm的渗透侧分析平均高度差。分析具有10μm或更大的高度差的40个位点，并且将所得高度数据的总和除以总测量位点。

（操纵测试）

将调整在25℃的温度和6.5的pH（约3.5%的TDS浓度，约5ppm的硼浓度）下的海水施加到所生产的分离膜元件上，在6.5MPa的操作压力下使海水穿过分离膜元件1分钟×2000次。

（淡水生产率）

对于已在操纵测试中测试的分离膜元件，在5.5MPa的操作压力下引入调整在25℃的温度和6.5的pH（约3.5%的TDS浓度，约5ppm的硼浓度）的海水以便进行膜过滤处理24小时，并且然后在30分钟内采样，之后将每天的水渗透率（立方米）表示为淡水生产率（m³/天）。

（脱盐率（TDS去除率））

对为测量淡水生产率而在操作中使用10分钟的原水和采样的渗透液进行分析，以便测量导电性而获得TDS浓度。根据以下公式，计算TDS去除比。

TDS去除比（%）=100×｛1-（渗透液中的TDS浓度/进给水中的TDS浓度）｝

（膜下沉量）

在垂直于分离膜叶面且平行于叶面的宽度方向的方向上，对在操纵测试中测试的分离膜元件进行切割，并且使用由基恩士公司制造的显微镜“VHX-1000”（商标）观察横截面。如图7所示，膜下沉深度j（μm）指示在相邻突起之间的在分离膜的z方向上的位置处的最大距离j。分别在50个位点处测量在分离膜303A1侧的下沉深度和在分离膜303B1侧的下沉深度，并对所得数据求和。所得值除以所测量位点的数量，以获得平均值。另外，在100个位点处测量分离膜303A1与303B1之间的距离l，并对所得数据求和。所得值除以所测量位点的数量以获得平均值。根据以下公式计算膜下沉量。

膜下沉量（%）=（膜下沉深度j（μm））/（渗透侧面之间的距离l（μm））×100

（示例1）

在非织造织物（聚对苯二甲酸乙二醇酯，单个纤维细度：1分特，厚度：约0.08mm，单位重量1.0g/cm²）上，在室温（25℃）下将16.0质量%的聚砜的DMF溶液浇铸至200μm的厚度，并且立即将其浸入在纯水中，在其中保持5分钟，并且然后浸入在80℃的热水中1分钟以获得具有0.12mm的厚度的纤维加强聚砜支撑膜的多孔支撑层。

随后，解绕以如上方式生产的多孔支撑层辊，将6.0质量%的间苯二胺（m-PDA）施加到聚砜表面上，通过空气喷嘴在其上喷射氮气以从支撑膜的表面上去除过量的水溶液，并且之后施加在25℃温度下的包含0.165质量%的苯均三酸氯化物的正癸烷溶液，以便完全润湿表面以获得分离膜。对因此生产的分离膜折叠并切割以便具有作为分离膜元件的37.0m²的有效面积，并且作为进料侧通道构件，组合网（厚度：0.78mm，节距：5mm×5mm，纤维直径：0.39mm，投影面积比：0.12）以获得具有900mm的宽度和800mm的叶长的分离膜叶。

在另一方面，突起完全形成在片材（聚对苯二甲酸乙二醇酯非织造织物，单个纤维细度：1分特，厚度：约30μm，空气渗透率：2.5ml/cm²/秒）上。具体地，使用在将支承辊的温度控制到15℃的情况下在圆周方向上具有不同高度的凹槽的凹版印刷辊，将包含75质量%的聚丙烯（在230℃的温度下且在2.16kgf/cm²的MFR 1000g/10min）和25质量%的低结晶α-烯烃聚合物（出光兴产（Idemitsu Kosan）的低立构规整性聚丙烯“L-MODU-S400”（商标））的树脂组成物施加到片材上，以产生具有突起与之固定的片材。树脂温度为200℃，并且工作速度为5.0m/sec。

雕刻在凹版印刷辊的表面上的图案在片材的长度方向上是连续线性的。关于所得突起的形状，通道构件的宽度为0.4mm，相邻的通道构件之间的距离是0.4mm，并且节距是0.8mm。在这里，节距是通过测量在分离膜的渗透侧面中的200个位点处的相邻高部分中的最高位置之间的水平距离，并且对这些测量值求平均所得到的平均值。所测突起高度的最大值、最小值、最大值/最小值的比率以及变动系数在表1中示出。在构成渗透侧通道构件的片材的纵向和横向上的拉伸强度和拉伸伸长率，以及在具有突起与之固定的片材的纵向上的拉伸强度，在表1中示出。估计渗透侧通道构件的高度变化和渗透侧通道构件的剥离性，并且获得表2中所示的值。

具有突起与之固定的片材堆叠在所得叶的渗透侧面上，并且呈螺旋形地卷绕在ABS制造的集水管（宽度：1,020mm，直径：30mm，40个孔×一条线性直线）周围，并且膜进一步卷绕在其外周的周围。在用胶带固定后，对其处理以便进行边缘切割、端板附接和长丝卷绕以生产8英寸的分离膜元件。所得分离膜元件装载到压力容器中，并且根据操纵测试进行测试以确定淡水生产率、TDS去除比率和膜下沉量。数据在表2中示出。

以下在与示例1相同的条件下生产分离膜，除非另外具体指出。

（示例2至7）

按照与示例1相同的方式生产分离膜，不同的是突起高度的最大值、最小值、最大值/最小值的比率和变动系数，以及在具有突起与之固定的片材的纵向上的拉伸强度改变为如表1所示。估计渗透侧通道构件的高度变化和渗透侧通道构件的剥离性，并且获得表2中所示的值。在操纵测试中测试8英寸的分离膜元件以测量淡水生产率、TDS去除比率和膜下沉量。表2示出所获得的数据。

（示例8到15）

突起高度的最大值、最小值、最大值/最小值的比率和变动系数的改变如表1所示。另外，厚度、空气渗透率、以及在构成渗透侧通道构件的片材的纵向和横向上的拉伸强度和拉伸伸长率、和在具有突起与之固定的片材的纵向上的拉伸强度的变化在表1中示出。估计渗透侧通道构件的高度变化和渗透侧通道构件的剥离性，并且获得表2中所示的值。

具有突起与之固定的片材和不具有突起的片材堆叠在所得叶的渗透侧上，并且成螺旋形地卷绕在ABS制造的集水管（宽度：1,020mm，直径：30mm，40个孔×一条线性直线）周围，并且膜进一步卷绕在其外周的周围。在用胶带固定后，对其处理以便进行边缘切割、端板附接和长丝卷绕以生产8英寸的分离膜元件。所得分离膜元件装载到压力容器中，并且根据操纵测试进行测试以确定淡水生产率、TDS去除比率和膜下沉量。数据在表2中示出。

在本说明书中，已参考具体实施例详述了本发明。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可做出各种改变和修改。本申请基于在2013年10月31日提交的日本专利第 2013-226340号、在2013年12月26日提交的日本专利第2013-268548号以及在2014年6月26日提交的日本专利第 2014-131409号，这些专利的内容以引用方式并入本文。

附图标记说明

100 分离膜元件；2 分离膜；2a 第一分离膜；2b第二分离膜；2c 第三分离膜；2l进料侧面；21a、21b、21c 进料侧面；22 渗透侧面；22a、22b、22c 渗透侧面；201 基底；202多孔支撑层；203 分离功能层；31 渗透侧通道构件；301 突起；302 片材；D1 突起向片材中的最大浸入深度；D2 片材厚度；303A1 分离膜；303A2 分离膜（在操纵测试后）；303B1 分离膜；4 分离膜叶；5 渗透侧流动通道；6 集水管；7 分离膜；R2 包括从渗透侧通道构件的顶部到尾部的区域，其中渗透侧通道构件在分离膜中在卷绕方向上从内侧向外侧对齐；R3 在分离膜的卷绕方向上在外侧边缘处不具有渗透侧通道构件的区域；L1 整个分离膜的长度（上述长度a）；L2 区域R2的长度；L3 区域R3的长度。

Claims (6)

1.一种分离膜元件，包括集水管以及多个分离膜叶，前述多个分离膜叶互相堆叠并且卷绕在前述集水管周围，其特征在于，

前述分离膜叶中的每一个包括各自具有进料侧面和渗透侧面的一个或多个分离膜，并且被配置成使得前述进料侧面彼此面对，

具有固定于其上的多个突起的片材设置在互相堆叠的前述分离膜叶的前述渗透侧面之间，

前述多个突起浸入到前述片材中，

关于前述突起的高度，一个突起在所述分离膜的长度方向上的横截面中的最大高度与最小高度的比率为1.10至1.50，并且前述高度的变动系数为0.02至0.15，

以及前述突起向前述片材中的浸入比率为10%至100%。

2.如权利要求1所述的分离膜元件，其特征在于，具有固定于其上的前述突起的前述片材具有在其长度方向上的50N/5cm至800N/5cm的拉伸强度。

3.如权利要求1或2所述的分离膜元件，其特征在于，具有位于互相堆叠的前述分离膜叶的前述渗透侧面之间的多个片材，其中前述多个突起固定于前述片材的至少一个。

4.如权利要求1或2所述的分离膜元件，其特征在于，前述突起各自在前述突起固定于前述片材的一侧具有下底部长度，前述下底部长度大于前述突起的上底部长度，并且前述突起被布置成使得前述片材的不具有前述多个突起的面与前述分离膜叶的前述渗透侧面保持接触。

5.如权利要求1所述的分离膜元件，其特征在于，前述片材具有在其长度方向上的40N/5cm至600N/5cm的拉伸强度、在其宽度方向上的15N/5cm至500N/5cm的拉伸强度、在其长度方向上的5%至50%的拉伸伸长率以及在其宽度方向上的3%至40%的拉伸伸长率。

6.如权利要求2所述的分离膜元件，其特征在于，前述片材具有在其宽度方向上的15N/5cm至500N/5cm的拉伸强度、在其长度方向上的5%至50%的拉伸伸长率以及在其宽度方向上的3%至40%的拉伸伸长率。