CN110691640B - 分离膜元件 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供一种能够使分离膜元件运行时的分离除去性能稳定化的分离膜元件。本发明的分离膜元件，至少具备集水管、分离膜、供给侧流路部件和透过侧流路部件，上述供给侧流路部件由纤维状列X和纤维状列Y构成，上述纤维状列X由沿着一个方向排列的多个纤维状物A构成，上述纤维状列Y由沿着与上述纤维状列X不同的方向排列的多个纤维状物B构成，上述纤维状物A与上述纤维状物B交叉而形成交点，上述纤维状物A和/或上述纤维状物B在与各自的纤维状列平行的切断面中，在相邻的交点之间具有细径部和粗径部。

Description

分离膜元件

技术领域

本发明涉及分离膜元件。

背景技术

近年来，关于除去海水和盐水等中所含的离子性物质的技术，作为用于节能和节省资源的工艺，通过分离膜元件进行的分离方法的利用正在普及。在通过分离膜元件进行的分离方法中所使用的分离膜，从其孔径、分离功能出发，可分类为精滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜。这些膜被用于由例如海水、盐水和包含有害物质的水等制造可饮用水，制造工业用超纯水，以及排水处理和有价物质的回收等，根据作为目标的分离成分和分离性能而区分使用。

作为分离膜元件存在各种形态，但在向分离膜的一侧的表面供给水，从另一侧的表面得到透过流体这一点上是共通的。分离膜元件被形成为通过具备成束的多个分离膜，使每一个分离膜元件的膜面积增大，也就是使每一个分离膜元件所得到的透过流体的量增大。作为分离膜元件，根据用途、目的，提出了螺旋型、中空纤维型、板框型、旋转平膜型、平膜集成型等各种形状。

例如，反渗透过滤广泛使用螺旋型分离膜元件。螺旋型分离膜元件具备集水管和卷绕在集水管周围的分离膜叶。分离膜叶是通过供给侧流路件、分离膜和透过侧流路件层叠而形成的，所述供给侧流路件将供给水(也就是被处理水)向分离膜表面供给，所述分离膜将供给水中所含的成分分离，所述透过侧流路件用于将透过了分离膜并从供给侧流体中分离出的透过侧流体向集水管引导。螺旋型分离膜元件能够向供给水赋予压力，因此在能够取出较多透过水这一点上优选使用。

为了抑制由浓度极化导致的分离膜元件性能降低，例如可以使供给侧流路部件的厚度较薄，增大供给水的膜面线速度，在分离膜表面附近产生紊流，使浓度极化层变薄，但如果使供给侧流路部件的厚度较薄，则会产生由供给水中的杂质、微生物形成的污垢堵塞供给侧的流路而使分离膜元件性能降低，或分离膜元件的压力损失增大，或用于供给供给水的泵所需的动力增大而导致电力消耗变高，或分离膜元件破损之类的问题，因此提出通过供给侧流路部件来提高分离膜元件的性能。

具体而言，专利文献1和2中提出通过控制供给侧流路部件中的纤维状物的排列来减少流动阻力的网。另外，专利文献3中设计出经纱和纬纱为非圆形截面的织物状的流路部件。

在先技术文献

专利文献1：日本特表2015-526282号公报

专利文献2：日本特开2000-000437号公报

专利文献3：日本特开平10-118468号公报

发明内容

但是，上述分离膜元件的供给侧流路部件的流动阻力与紊流发生之间的平衡并不充分，纤维状物彼此的交点附近的供给水的滞留的消除不充分。因此，本发明的课题是提供一种能够使施加特别高的压力令分离膜元件运行时的分离除去性能稳定化的分离膜元件。

为达成上述目的，根据本发明，提供一种分离膜元件，其至少具备集水管、分离膜、供给侧流路部件和透过侧流路部件，所述供给侧流路部件由纤维状列X和纤维状列Y构成，所述纤维状列X由沿着一个方向排列的多个纤维状物A构成，所述纤维状列Y由沿着与所述纤维状列X不同的方向排列的多个纤维状物B构成，所述纤维状物A与所述纤维状物B交叉而形成交点，所述纤维状物A和/或所述纤维状物B在与各自的纤维状物平行的切断面中，在相邻的交点之间具有细径部和粗径部。

另外，根据本发明，提供一种分离膜元件，其至少具备集水管、分离膜、供给侧流路部件和透过侧流路部件，所述供给侧流路部件具有被纤维状物划分而以网格状连续的区域，所述区域由四条大致曲线构成，其中两条该大致曲线形成大致抛物线，在将连结该大致抛物线的两端的直线设为直线L、将被所述直线L和所述大致抛物线包围的部位的面积设为S1、并将所述区域中的除S1以外的部位的面积设为S2时，所述S1和所述S2满足S1＞S2的关系，所述纤维状物具有粗径部和细径部，所述粗径部的直径R1和所述细径部的直径R2满足R1＞R2的关系。

另外，本发明的优选实施方式提供一种分离膜元件，所述细径部在所述供给侧流路部件的厚度方向上配置于所述粗径部的中央。

另外，本发明的优选实施方式提供一种分离膜元件，所述细径部的直径R2相对于所述粗径部的直径R1的比率为0.17以上且0.78以下。

另外，本发明的优选实施方式提供一种分离膜元件，细径部的长度相对于将所述供给侧流路部件的交点之间连接的大致抛物线的长度的比率为0.25以上且0.80以下。

另外，本发明的优选实施方式提供一种分离膜元件，所述细径部的拉伸弹性模量为200MPa以上且1000MPa以下。

另外，本发明的优选实施方式提供一种分离膜元件，在相邻的交点之间，所述粗径部仅配置在所述细径部的一端。

根据本发明，能够在分离膜元件运行时减缓污垢的生成，抑制由供给侧的流路堵塞导致的压差上升，因此能够得到运行稳定性优异的分离膜元件。

附图说明

图1是表示分离膜元件的一形态的展开立体图。

图2是本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的一例的平面图。

图3是本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的另一例的平面图。

图4是本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的另一例的平面图。

图5是本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的网格区域的一例。

图6是本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的另一例的平面图。

图7是本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的网格区域的另一例。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。

＜分离膜元件＞

如图1所示，分离膜元件(100)具备集水管(6)和卷绕在集水管(6)周围的分离膜(1)。图1所示的x轴的方向是集水管的长度方向。y轴的方向是与集水管的长度方向垂直的方向。

＜供给侧流路＞

(供给侧流路部件)

本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的一技术方案中，如图2所示，供给侧流路部件由纤维状列X和纤维状列Y构成，纤维状列X由沿着一个方向排列的多个纤维状物A(21)构成，纤维状列Y由沿着与纤维状列X不同的方向排列的多个纤维状物B(22)构成，纤维状物A(21)与纤维状物B(22)在多处交叉。

为了抑制污垢附着于纤维状物和分离膜表面的浓度极化，关键在于增加纤维状物周边的紊流程度。这是由于通过紊流，能够向分离膜表面供给尚未与分离膜表面接触的供给水。供给水沿着供给侧流路部件的纤维状物之间扩散流动，因此不与供给水的流动方向平行的纤维状物成为供给水的流动的障碍，发挥增加紊流程度的作用。另一方面，不与供给水的流动方向平行的纤维状物堵塞流路，妨碍供给水的流动，因此有流动阻力变高的倾向。所以，相对于平面从上方观察各纤维状列时，在通过纤维状物的中心并沿厚度方向切断的切断面中，相邻的交点之间具有细径部(3)和粗径部(4)，由此能够改善紊流强度与流动阻力之间的平衡。特别是如图3那样在细径部的一端配置有粗径部的结构，会使效果进一步提高。再者，在粗径部配置于细径部的一端的情况下，没有配置粗径部的部分会以细径部的状态在交点相交。具体而言，纤维状物的一部分局部细径化而使流路扩大，减少流动阻力。通常，如果流路扩大则供给水流速减慢，紊流强度降低，但如果交点之间的距离增大而不扩大流路，通过纤维状物的细径化使流体容易移动，则以往发生偏流的交点附近的供给水变得容易移动，因此能够减少流动阻力并维持紊流强度。其结果，能够在分离膜元件运行时减缓污垢的生成，抑制由于供给侧流路堵塞导致的压差上升，从而能够得到运行稳定性优异的分离膜元件。再者，如图3那样在细径部的一端配置粗径部的情况下，根据供给水流入的方向，该供给水的流动有所差异(例如图3中的(201)、(202)和(203))，可以根据供给水的水质适当变更。

通过纤维状物A和纤维状物B都具有细径部，使供给水在供给侧的流路中流动时均匀扩散，因此能够有效减少流动阻力，另一方面，通过纤维状物A和纤维状物B都具有细径部，能够使流动不均匀化，有效降低分离膜表面的盐浓度，减小渗透压的影响。即、细径部的配置可以结合供给水的水质、运行条件而适当选择。

另外，本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的另一技术方案，如图4所示，由纤维状物划分出的区域即网格区域(50)呈网格状连续，该网格区域(50)如图5所示由四条大致曲线(51)、(52)、(53)、(54)构成，其中两条该大致曲线形成大致抛物线((51)和(54))。另外，如图5所示，在将连接该大致抛物线的两端的直线设为直线L，将由直线L和大致抛物线((51)和(54))包围的部位的面积设为S1，将该网格区域(50)中的S1以外的部位的面积设为S2时，S1和S2满足S1＞S2的关系。通过供给侧流路部件具有这样的结构，能够在供给水通过区域时，以直线L为边界使流动紊乱，并且由于纤维状物为大致曲线，因此供给水的流动容易沿着纤维状物，能够抑制供给水的剥离，减少流动阻力。其结果，能够有效抑制污垢附着于纤维状物，抑制分离膜表面的浓度极化。

特别是，为了提高上述效果，S2相对于S1的比率(S2/S1的值)优选为0.10～0.70，更优选为0.33～0.55。

再者，关于上述S1、S2，可以随机选择网格区域，使用市售的显微镜观察，通过面积测定模式进行测定。

网格区域由四条大致曲线构成，在一个网格区域与在相对于直线L垂直的方向上相邻的网格区域中，与以往的供给侧流路部件不同，如图6所示，各大致曲线没有配置在与将各交点连结的直线相同的线上。其结果，能够减少上述流动阻力和污垢附着，实现浓度极化抑制效果高的供给侧流路部件。

划分网格区域的纤维状物，具有满足R1＞R2的关系的直径R1的粗径部、直径R2的细径部(都未图示)。

关于图2或图3所示的技术方案的供给侧流路部件或图4等所示的技术方案的供给侧流路部件，为了容易引导供给水的流动，作为细径部的平均直径的直径R2相对于作为粗径部的平均直径的直径R1的比率优选为0.17以上且0.78以下，进一步优选为0.3以上且0.5以下。

另外，为了使在交点附近滞留的供给水向下游侧(分离膜元件的浓缩水排出部侧)移动，细径部的长度c(参照图2)相对于供给侧流路部件的交点间隔的比率、或细径部的长度(未图示)相对于将供给侧流路部件的交点之间连结的大致抛物线的长度的比率优选为0.25以上且0.80以下，进一步优选为0.35以上且0.50以下。

再者，在上述那样的供给侧流路部件应用于分离膜元件时，成为供给侧流路部件被分离膜包覆的结构，通过细径部在供给侧流路部件的厚度方向上配置于粗径部的中央，能够增加在供给侧流路部件的纤维状物与分离膜之间产生的空间量，因此优选。

(细径部和粗径部的测定)

在相对于供给侧流路部件的平面从上方观察各纤维状物时，在穿过其中心沿厚度方向切断时的切断面(以下称为“切断面S”)中，图2等中的细径部和粗径部的厚度成为它们各自的直径。即、在该切断面S中可以存在细径部和粗径部，例如在相对于平面从上方观察各纤维状列时，在穿过厚度方向的中心沿平面方向切断时的切断面中可以不存在细径部和粗径部。

在交点之间的纤维状物中，将具有交点厚度的50％以上的粗度的区域称为粗径部，将相对于该粗径部的平均直径具有80％以下的粗度的区域称为细径部。再者，纤维状物的直径可以通过使用市售的显微镜观察切断面S并测定其厚度而求出。再者，各自的平均直径即粗径部的直径R1和细径部的直径R2，可以通过利用测定模式测定细径部或粗径部的随机选择出的30处的直径，作为其平均值分别计算。

(细径部的直径的均匀性)

为了减少供给侧流路部件与供给水的摩擦，减少污垢的附着，提高排污性(改善浊度)，并对供给水的流动赋予适当的紊乱，细径部的直径的变动系数优选为1％以上且11％以下，更优选为1％以上且7％以下，进一步优选为1％以上且5％以下。再者，细径部的直径的变动系数可以通过将通过细径部的直径R2的计算而得到的30处测定值的标准偏差除以直径R2的值并换算为百分比求出。即、该数值越小，细径部的直径的均匀性越高。

(细径部的拉伸弹性模量)

在以往的供给侧流路部件中，为了维持制造工序中的操作性，需要提高刚性，但本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件中，能够利用粗径部确保供给侧流路部件的刚性，因此能够使细径部低弹性模量化，在与供给水接触时通过振动进行搅拌，提高紊流强度。再者，例如图2或图3所示的技术方案的供给侧流路部件中，纤维状物A和纤维状物B都在相邻的交点之间具有细径部和粗径部，由此能够提高上述效果。因此，细径部的拉伸弹性模量优选为200MPa以上且1000MPa以下，进一步优选为300MPa以上且600MPa以下。再者，拉伸弹性模量可以通过将细径部安装于市售的拉伸试验机进行拉伸试验而测定。

(供给水的流动方向与纤维状物的角度)

随着供给水的流动方向(即集水管的长度方向)与纤维状物的角度越大，紊流强度越大，但由于存在流动阻力增加的倾向，因此角度优选为15°以上且50°以下，进一步优选为30°以上且45°以下。

(厚度)

供给侧流路部件的厚度，在如图2或图3所示的技术方案的供给侧流路部件中，实质上相当于纤维状物A和纤维状物B的交点厚度。即、是纤维状物A与纤维状物B的厚度的合计。另外，如图4等所示的技术方案的供给侧流路部件中，相当于位于大致抛物线的中央附近的纤维状物的交点厚度。供给侧流路部件的厚度如果减小，则供给水的膜面线速度增大，分离膜表面的流动紊乱，因此浓度极化层变薄，分离膜元件的分离性能提高，因而优选。但是如果过度减小供给侧流路部件的厚度，则存在供给水中的杂质、微生物等污垢堵塞供给侧的流路的倾向。其结果，会发生分离膜元件的造水量降低，或分离膜元件的流动阻力增大，用于供给供给水的泵所需的动力增大，电力消耗变高，或分离膜元件破损之类的问题，因此不优选。所以，供给侧流路部件的平均厚度优选为0.20mm以上且1.5mm以下，更优选为0.32mm以上且0.85mm以下，进一步优选为0.50mm以上且0.80mm以下。

供给侧流路部件的平均厚度，可以对于随机选择的10处以上纤维状物的交点厚度、图2或图3所示的形态的供给侧流路部件中纤维状物A和纤维状物B的厚度，利用精密测厚仪等进行测定而作为厚度之和的平均值计算。

另外，如果供给侧流路部件的厚度的参差变动大，则无法均匀发挥反渗透膜的性能，因此不优选，纤维状物A和纤维状物B的交点厚度都优选为供给侧流路部件的平均厚度的0.9倍以上且1.1倍以下的范围内。

(材料)

对于供给侧流路部件的材料没有特别限定，从成形性的观点出发优选热塑性树脂，尤其是聚乙烯和聚丙烯难以损伤分离膜的表面并且便宜，因此优选。

(与分离膜表面的摩擦)

如螺旋型分离膜元件那样以高压处理供给水的情况下，有时会由于透过侧流路部件的压缩、分离膜的蠕变现象而在供给侧流路产生间隙，供给侧流路部件向下游侧押流，从螺旋型分离膜元件的端面飞出。这样的话，无法确保供给侧流路，因此过滤性能急剧降低，导致产生运行问题。所以，将纤维状物的截面设为非圆形，增加与分离膜表面的接触面积，由此即使在运行时在供给侧流路产生间隙，也会通过与分离膜表面的摩擦而难以向下游侧押流。

(供给侧流路部件的纤维状物之间的交点间隔)

如图2或图3所示将纤维状物A(21)和纤维状物B(22)排列而形成的供给侧流路部件(2)中，多条纤维状物A(21)分别大致平行地配置。同样地，多条纤维状物B(22)也分别大致平行地配置。

由纤维状物A(21)和纤维状物B(22)形成的交点，在与其相邻的交点之间具有一定距离。如图2所示，纤维状物A(21)中的交点间隔为a，纤维状物B(22)中的交点间隔为b。也就是说，交点间隔是指某一交点的中央与相邻的交点的中央之间的距离。

随着交点间隔越小，流动阻力有增大的倾向，但作为供给侧流路部件整体有刚性提高的倾向。因此，间隔可以根据供给侧流路部件的厚度、供给水的性质而进行各种变更。

作为交点间隔的测定方法，可以从厚度方向上部观察供给侧流路部件，通过例如显微镜测定距离。

再者，图2中，纤维状物A和纤维状物B都存在细径部，并在其两端配置粗径部，但如上所述，纤维状物A和纤维状物B中的仅任一者存在细径部、仅在细径部的一端配置粗径部的结构也是同样的。

(供给侧流路部件的网格区域中的交点间距)

在网格区域中的大致抛物线上形成的交点，在与其相邻的交点之间具有一定距离。如图7所示，网格区域中的交点间距d和e是交点的中心与相邻的交点的中心之间的距离。

随着交点间距越小，流动阻力有增大的倾向，但作为供给侧流路部件整体有刚性提高的倾向。因此，交点间距可以根据供给侧流路部件的厚度、供给水的性质而进行各种变更。

作为交点间距的测定方法，可以使用市售的显微镜从厚度方向上方观察供给侧流路部件而进行测定。

(制造方法)

在通过纤维直径比较均匀的网的后处理来制造保持交点厚度并且交点间的纤维状物中存在纱线直径不同的区域的供给侧流路部件的情况下，可以采用进行拉丝处理直到纤维状物发生缩颈为止的方法，通过压花加工、压印加工、压制法等使交点间的纤维状物压缩变形的方法。再者，缩颈是指在拉伸高分子时，试料无法均匀拉伸并且在屈服后发生收缩的现象。

另外，本发明的分离膜元件具备的供给侧流路部件的制造，可以使用3D打印机。

(供给水)

对于向本发明的分离膜元件供给的供给水没有特别限定，可以是预先处理过的自来水，也可以是像海水、盐水这样溶液中的杂质多的水。

＜透过侧流路部件＞

在夹着透过侧流路部件的分离膜彼此之间，通过透过侧流路部件形成透过侧的流路。作为透过侧流路部件的材料没有限定，可以使用经编织物、无纺布、固定有突起的多孔片、进行凹凸成形并实施了穿孔加工的薄膜、凹凸无纺布。另外，可以使作为透过侧流路部件发挥作用的突起物固定在分离膜的透过侧。

＜分离膜叶的形成＞

如上所述，分离膜可以通过以供给侧的面朝向内侧的方式折叠分离膜而形成，也可以通过单独的两枚分离膜以供给侧的面相对的方式密封而形成。

作为“密封”的方法，可举出使用粘结剂或热熔胶等进行粘合、通过加热或激光等进行融合、以及夹入橡胶片的方法。通过粘合进行密封最简便且效果高，因此特别优选。

＜分离膜元件的利用＞

分离膜元件和可以通过串联或并联而收纳于压力容器中，作为分离膜模块使用。

另外，上述分离膜元件、分离膜模块可以与向它们供给流体的泵、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，例如可以将供给水分离成可饮用水等透过水和没有透过分离膜的浓缩水，从而得到想要的水。

流体分离装置的操作压力高，则除去率提高，但考虑到运行所需的能量也会增加以及分离膜元件的供给流路、透过侧的流路的保持性，供给水透过分离膜模块时的操作压力优选为0.2MPa以上且5MPa以下。供给水温度升高则盐除去率降低，供给水温度降低则膜渗透通量减少，因此优选为5℃以上且45℃以下。另外，在供给水的pH值为中性区域的情况下，即使供给水是海水等高盐浓度的液体，也能够抑制镁等的氧化皮产生，并且抑制分离膜的劣化。

对于由分离膜元件处理的流体没有特别限定，在用于水处理的情况下，作为供给水可举出海水、盐水、废水等含有500mg/L以上且100g/L以下的TDS(Total DissolvedSolids：总溶解固体成分)的液状混合物。通常，TDS是指总溶解固体成分量，由“质量÷体积”表示，有时将1L视为1kg并以“质量比”表示。根据定义，可以将利用0.45μm的过滤器过滤的溶液以39.5～40.5℃的温度蒸发，由残留物的重量计算，但更简便地可以由实际盐度(S)换算。

实施例

以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限定于这些实施例。

(供给侧流路部件的厚度)

使用三丰公司制磁度计(型号547-360)测定100mm×100mm的供给侧流路部件的样品的交点部分的厚度，将各厚度值的总和值除以测定总部位数量，将得到的值作为供给侧流路部件的厚度。

(供给侧流路部件的细径部和粗径部的判定)

使用基恩士公司制高精度形状测定系统KS-1100，以20倍倍率观察供给侧流路部件的平面和切断面S，分别确认是否存在粗径部和细径部。具体而言，在本观察时，在交点间的纤维中存在20％以上的发生了细径化的区域的情况下，判断为存在细径部和粗径部，将细的区域作为细径部，将粗的区域作为粗径部。

(细径部和粗径部的平均直径及其比率)

使用基恩士公司制高精度形状测定系统KS-1100，分别测定30处供给侧流路部件的细径部和粗径部的直径，计算其平均值，得到细径部的直径R2和粗径部的直径R1。接着，将直径R2除以直径R1得到的值作为细径部的直径R2相对于粗径部的直径R1的比率。

(细径部的长度相对于交点间隔的比率)

使用基恩士公司制高精度形状测定系统KS-1100，测定随机选择的供给侧流路部件的交点的中心与在纤维状物方向上相邻的交点的中心之间的距离(在图4所示的形态的供给侧流路部件中是将交点中心彼此连结的大致抛物线的长度)作为交点间隔。测定配置在该交点之间的细径部的长度，求出其比率。在随机选择的合计30处其它交点之间实施该操作，将其平均值作为细径部的长度相对于交点间隔的比率。

(细径部中的纤维直径的均匀性)

将计算细径部的直径R2时得到的30处测定值的标准偏差除以直径R2的值，转换为百分比，计算变动系数。

(拉伸弹性模量)

对于随机选择的供给侧流路部件的50处细径部，尽可能以纤维长度长的状态采集，将其长度作为测定长度，使用拉伸试验机实施拉伸试验(拉伸速度为5mm/分钟)。

对于在各测定中得到的合计50个拉伸弹性模量，计算平均值，将其数值作为细径部的拉伸弹性模量。

(供给侧流路部件A的制作)

通过以聚丙烯为材料的熔融成形，制作图2或图3所示的形态的网状试样，在80℃的环境下实施双轴拉伸，制作具有细径部和粗径部的供给侧流路部件。再者，改变网状试样的网孔大小，对所得到的供给侧流路部件进行结构控制。将各供给侧流路部件的特征汇总于表1～3。

(供给侧流路部件B的制作)

通过以聚丙烯为材料的熔融成形，制作图4所示的形态的网状试样，在45℃的环境下实施单轴拉伸，制作具有细径部和粗径部的供给侧流路部件。再者，改变网状试样的网格区域的形状等，对所得到的供给侧流路部件进行结构控制。

(初期压差)

将网状试样安装于切成50mm×400mm的评价单元，设为从网状试样的平面方向一端向另一端，供给水在由网状试样形成的流路中流动的状态。接着，向评价单元以0.2L/分钟的流量供给蒸馏水，将供给后5分钟的设置于从流路的入口向下游侧10mm的位置以及距离出口10mm的位置的压力计显示的数值的差量作为初期压差(kPa)。再者，对于在细径部的一端具有粗径部的网状试样，将供给水的流动方向设为图3中的(201)。

(压差上升)

使用与初期压差的测定相同的评价单元，以0.2L/分钟的流量供给100小时作为供给水的琵琶湖水，读取设置于流路入口和出口的压力计显示的数值的差量。将该差量减去初期压差得到的值作为压差上升(kPa)。

(造水量)

在采用抄纸法制造的聚酯纤维构成的无纺布(透气度为1.0cc/cm²/秒)上，将聚砜的15质量％二甲基亚酰胺(DMF)溶液在室温(25℃)下以涂布厚度为180μm进行浇铸后，立即浸渍于纯水中5分钟，由此在基材上形成多孔性支持层，制作了多孔性支持膜。

接着，在以2-乙基哌嗪为2.0质量％、十二烷基二苯醚二磺酸钠为100ppm、磷酸三钠为1.0质量％的方式溶解的水溶液中浸渍10秒钟后，从空气喷嘴吹出氮气，除去多余的水溶液。此时的胺水溶液的pH值为12.0。接着将加温至70℃的包含0.2质量％的三甲酰氯的正癸烷溶液均匀涂布于多孔性支持层的表面，以60℃的膜面温度保持3秒后，将膜面温度冷却至10℃，维持该温度在空气气氛下放置1分钟，形成分离功能层，然后将膜垂直保持，排掉液体。将所得到的膜在60℃的纯水中清洗2分钟，得到分离膜卷。

将这样得到的分离膜折叠裁断加工，使分离膜元件中的有效面积成为1.8m²，将表1所示的网作为供给侧流路部件，制作了3枚分离膜叶(宽度为920mm)。

在所得到的叶的透过侧的面上，作为透过侧流路部件层叠表1所示的透过侧流路部件，以螺旋状缠绕于ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)制集水管(宽度：1000mm，直径：18mm，孔数40个×直线状1列)，进行两端的切边，制作了直径为2英寸的分离膜元件。

将分离膜元件放入压力容器中，作为供给水，使用浓度为200ppm、pH值为6.5的NaCl水溶液，在运行压力为0.41MPa、温度为25℃的条件下运行15分钟后，进行1分钟的取样，将每一天的透水量(加仑)表示为造水量(GPD(加仑/日))。再者，回收率为5％。

(除去率(TDS除去率))

对于在造水量测定的1分钟运行中使用的供给水和采集的透过水，通过传导率测定求出TDS浓度，由下述式计算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)}

(实施例1)

对于制作出的供给侧流路部件，使用评价单元，将分离膜元件放入压力容器中，在上述条件下进行评价，结果如表1所示。

(实施例2～14)

使供给侧流路部件如表1～3所示，除此以外全部与实施例1同样地制作分离膜元件。

将分离膜元件放入压力容器，在与实施例1同样的条件下评价各性能，结果如表1～3所示。

(实施例15～21)

使供给侧流路部件如表4所示，除此以外全部与实施例1同样地制作分离膜元件。

将分离膜元件放入压力容器，在与实施例1同样的条件下评价各性能，结果如表4所示。

(比较例1、2)

使供给侧流路部件如表3所示，除此以外全部与实施例1同样地制作分离膜元件。

将分离膜元件放入压力容器，在上述条件下评价各性能，结果如表3所示。

即、比较例1中供给侧流路部件的纤维状物A之间的距离和纤维状物B之间的距离与实施例1～14相等，但由于纤维状物的直径是均匀的，因此纤维状物与分离膜接触的区域大，压差上升明显。另外，由于流动阻力大，因此发生了造水量的降低。

比较例2中纤维状物的直径均匀，但纤维状物A之间的距离和纤维状物B之间的距离大，流路部件厚因此流动阻力低，但由供给侧流路部件实现的供给水的紊流化不充分，压差上升和除去率的降低明显。

另外，对于应用了由具有大致抛物线的网格区域构成的供给侧流路部件的实施例15～21，压差上升明显，流动阻力大，因此发生了造水量的降低。

由表1～表4所示的结果可知，实施例1～21的供给侧流路部件和分离膜元件不阻碍供给水的流动，稳定地具备优异的分离性能。

产业可利用性

本发明的分离膜元件尤其能够很好地作为RO净水器利用，或很好地用于盐水、海水的脱盐。

参照详细或特定的实施方式对本发明进行了说明，但对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更和修改。

本申请基于2017年5月30日提出的日本专利申请(特愿2017-106238)、2017年9月26日提出的日本专利申请(特愿2017-184498)和2017年9月26日提出的日本专利申请(特愿2017-184499)，将其内容作为参照并入。

附图标记说明

1 分离膜

2 供给侧流路部件

21 纤维状物A

22 纤维状物B

3 细径部

4 粗径部

50 网格区域

51、52、53、54 形成大致抛物线的大致曲线

6 集水管

100 分离膜元件

201、202、203 供给水的流动方向

a 纤维状物A中的交点间隔

b 纤维状物B中的交点间隔

c 细径部的长度

d 网格区域中的交点间距

e 网格区域中的交点间距

L 将大致抛物线的两端连接的直线

S1 被直线L和大致抛物线包围的部位的面积

S2 网格区域中的除S1以外的部位的面积

Claims (11)

1.一种分离膜元件，至少具备集水管、分离膜、供给侧流路部件和透过侧流路部件，

所述供给侧流路部件由纤维状列X和纤维状列Y构成，所述纤维状列X由沿着一个方向排列的多个纤维状物A构成，所述纤维状列Y由沿着与所述纤维状列X不同的方向排列的多个纤维状物B构成，

所述纤维状物A与所述纤维状物B立体交叉而形成交点，

所述纤维状物A和/或所述纤维状物B在与各自的纤维状物平行的切断面中，在相邻的交点之间具有缩颈的细径部和粗径部，

所述细径部的长度相对于所述供给侧流路部件的交点间隔的比率为0.25以上且0.80以下。

2.根据权利要求1所述的分离膜元件，

所述细径部的平均直径相对于所述粗径部的平均直径的比率为0.17以上且0.78以下。

3.根据权利要求1或2所述的分离膜元件，

所述细径部在所述供给侧流路部件的厚度方向上配置于所述粗径部的中央。

4.根据权利要求1或2所述的分离膜元件，

所述细径部的拉伸弹性模量为200MPa以上且1000MPa以下。

5.根据权利要求1或2所述的分离膜元件，

在相邻的交点之间，所述粗径部仅配置在所述细径部的一端。

6.一种分离膜元件，至少具备集水管、分离膜、供给侧流路部件和透过侧流路部件，

所述供给侧流路部件具有被纤维状物划分而以网格状连续的区域，

所述区域由四条大致曲线构成，其中两条该大致曲线形成大致抛物线，

在将连结该大致抛物线的两端的直线设为直线L、将被所述直线L和所述大致抛物线包围的部位的面积设为S1、并将所述区域中的除S1以外的部位的面积设为S2时，

所述S1和所述S2满足S1＞S2的关系，

所述纤维状物具有粗径部和细径部，所述粗径部的直径R1和所述细径部的直径R2满足R1＞R2的关系，

所述S2相对于所述S1的比率即S2/S1的值为0.30～0.90。

7.根据权利要求6所述的分离膜元件，

细径部的长度相对于将所述供给侧流路部件的交点之间连结的大致抛物线的长度的比率为0.25以上且0.80以下。

8.根据权利要求6或7所述的分离膜元件，

所述细径部在所述供给侧流路部件的厚度方向上配置于所述粗径部的中央。

9.根据权利要求6或7所述的分离膜元件，

所述细径部的直径R2相对于所述粗径部的直径R1的比率为0.17以上且0.78以下。

10.根据权利要求6或7所述的分离膜元件，

所述细径部的拉伸弹性模量为200MPa以上且1000MPa以下。

11.根据权利要求6或7所述的分离膜元件，

在相邻的交点之间，所述粗径部仅配置在所述细径部的一端。

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