JP2001269543A

JP2001269543A - 膜分離装置および高濃度溶液の分離方法

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Publication number: JP2001269543A
Application number: JP2001068120A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Minamiguchi; 尚士南口; Hiroshi Takeuchi; 弘竹内; Yoshinari Fusaoka; 良成房岡; Toshihiro Ikeda; 敏裕池田; Masaru Kurihara; 優栗原
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2001-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】特に、海水から４０％以上という高い回収率
で、少ないエネルギーで真水を効率的に、かつ安定的に
得るとともに、従来の逆浸透法では除去が不十分であっ
たホウ素の除去を、スケール生成という問題を起こさず
に向上できる膜分離装置および膜分離方法を提供する。【解決手段】温度２５℃、ｐＨ６．５、濃度３．５％の
食塩水を圧力５６ｋｇｆ／ｃｍ²で供給したときの塩排
除率が９０％以上である膜ａを用いた膜モジュールユニ
ットＡと、温度２５℃、ｐＨ６．５、濃度１，５００ｐ
ｐｍの食塩水を圧力１５ｋｇｆ／ｃｍ²で供給したとき
の透過流束が０．８ｍ³／ｍ²・日以上である膜ｂを用い
た膜モジュールユニットＢとを多段に配置した膜分離装
置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高濃度溶液を分離
するための新規な膜分離装置及び高濃度溶液の逆浸透分
離方法に関するものである。本発明の装置および方法
は、かん水の脱塩、海水の淡水化、また排水の処理、有
用物の回収などに用いることができる。特に本発明は、
炭酸カルシウムや硫酸カルシウム、シリカなどのスケー
ル成分を多く含有する高濃度溶液、さらにはホウ素を多
く含有する高濃度溶液から低濃度溶液を得る場合や高濃
度溶液をさらに高い濃度に濃縮する場合に有効である。

【０００２】

【従来の技術】混合物の分離に関して、溶媒（例えば
水）に溶解した物質（例えば塩類）を除くための技術に
は様々なものがあるが、近年、省エネルギーおよび省資
源のためのプロセスとして膜分離法が利用されてきてい
る。膜分離法のなかには、精密濾過（ＭＦ；Ｍｉｃｒｏ
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法、限外濾過（ＵＦ；Ｕｌｔｒ
ａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法、逆浸透（ＲＯ；Ｒｅｖｅ
ｒｓｅＯｓｍｏｓｉｓ）法がある。さらに近年になっ
て逆浸透と限外濾過の中間に位置する膜分離（ルースＲ
ＯあるいはＮＦ；Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）とい
う概念の膜分離法も現われ使用されるようになってき
た。例えば逆浸透法は海水または低濃度の塩水（カン
水）を脱塩して工業用、農業用または家庭用の水を提供
することに利用されている。逆浸透法によれば、塩分を
含んだ水を浸透圧以上の圧力をもって逆浸透膜を透過さ
せることで、脱塩された水を製造することができる。こ
の技術は例えば海水、カン水、有害物を含んだ水から飲
料水を得ることも可能であるし、また、工業用超純水の
製造、排水処理、有価物の回収などにも用いられてき
た。特に逆浸透膜による海水淡水化は、蒸発のような相
変化がないという特徴を有しており、エネルギー的に有
利である上に運転管理が容易であり、広く普及を始めて
いる。

【０００３】逆浸透膜で溶液を分離する場合は、膜の両
面に接する各溶液の溶質濃度によって定まる溶液自身の
持つ化学ポテンシャル（これを浸透圧で表わすことがで
きる）の差以上の圧力で溶液を逆浸透膜面に供給する必
要があり、たとえば海水を膜モジュールで分離して真水
を得る場合は、最低３０ａｔｍ程度以上、実用性を考慮
すると少なくとも５０から６０ａｔｍ程度以上の圧力が
必要となり、供給液は加圧ポンプでこれ以上の圧力に加
圧されないと充分な逆浸透分離性能は発現されない。

【０００４】逆浸透膜による海水淡水化の場合を例にと
ると、通常の海水淡水化技術では海水から真水を回収す
る割合（回収率）は高々４０％であり、海水供給量に対
して４０％相当量の真水が膜を透過して得られる結果、
膜モジュールの中で海水濃度が３．５％から６％程度に
まで濃縮されることになる。このように海水から回収率
４０％の真水を得るという逆浸透分離操作を行うために
は、濃縮水の濃度に対応する浸透圧（海水濃縮水濃度６
％に対しては約４５ａｔｍ）以上の圧力が必要である。
真水の水質がいわゆる飲料水レベルに対応でき、かつ充
分な水量を得るためには、実際には、濃縮水濃度に対応
する浸透圧よりも約２０ａｔｍ（この圧力を有効圧力と
呼ぶ）程度高めの圧力を逆浸透膜に加えることが必要で
あり、海水淡水化用膜モジュールは６０から６５ａｔｍ
程度の圧力をかけて回収率４０％という条件で運転され
るのがふつうであった。

【０００５】海水供給量に対する真水の回収率は、直接
コストに寄与するものであり、回収率は高いほど好まし
いが、実際に回収率を上げることについては運転操作面
で限度があった。すなわち、回収率を上げると濃縮水中
の海水成分の濃度が高くなり、ある回収率以上では炭酸
カルシウムや硫酸カルシウムなどの塩、いわゆるスケー
ル成分の濃度が溶解度以上になって逆浸透膜の膜面に析
出して膜の目詰りを生じさせる問題があるからである。

【０００６】現在の（最高回収率として広く認識されて
いる）回収率４０％程度においては、供給水のｐＨを７
以下に保つならば、これらのスケール成分の析出の心配
は小さく特に対応は不要であるが、それ以上の回収率、
あるいはｐＨがアルカリ側で逆浸透膜の運転操作を行お
うとすると、これらのスケール成分の析出防止のため
に、塩の溶解性を高めるスケール防止剤を添加すること
が必要となる。代表的なスケール防止剤としては、エチ
レンジアミン四酢酸やヘキサメタ燐酸ナトリウムなどが
挙げられる。エチレンジアミン四酢酸は２個の窒素原子
と４個の酸素原子が二価の陽イオンと安定なキレート錯
体を形成してスケールの発生を防ぐものである。一方、
ヘキサメタ燐酸ナトリウムの効果は限界処理効果と呼ば
れ、これはヘキサメタ燐酸ナトリウム中の酸素−燐−酸
素結合がスケール結晶格子と幾何学的に一致するため、
スケール表面に吸着して核発生面を不活性化させること
で、スケールの成長を抑制するとされている。

【０００７】しかしながら、スケール防止剤を添加した
としても上記のスケール成分の析出を抑制できるのはｐ
Ｈ７以下の場合、濃縮水濃度で１０から１１％程度であ
り、またこれは供給水のｐＨが７より大きくなるにつれ
低下していく。このため、海水濃度３．５％、ｐＨ７以
下の海水を海水淡水化する場合では、物質収支的に回収
率は６５から６８％程度が限度であり、また原海水の変
動異種成分の影響などを考慮すると、逆浸透膜海水淡水
化プラントを安定に運転できうる可能性のある実際の回
収率限度は６０％程度であると認識される。通常の逆浸
透膜を用いて実用的に海水淡水化を行う場合は、前述の
ように、濃縮水濃度によって決まる濃縮水浸透圧よりも
２０ａｔｍ程度高い圧力を膜モジュールに付与する必要
がある。海水濃度３．５％の場合の、回収率６０％に相
当する濃縮水濃度は８．８％であり、この浸透圧は約７
０ａｔｍとなる。その結果、逆浸透膜には９０ａｔｍ程
度の圧力を付与する必要がある。

【０００８】一方、逆浸透法の中でもカン水淡水化や超
純水製造の分野では、近年低圧化が進み、２０ａｔｍ以
下の圧力で運転される低圧逆浸透膜が上市され、使用さ
れている。これら低圧逆浸透膜としては架橋全芳香族ポ
リアミドを分離機能層とする複合逆浸透膜が主流であ
り、有効圧力が数ａｔｍ〜１０数ａｔｍで高造水量、高
塩排除率を実現している。さらに最近では、逆浸透膜と
限外濾過膜の中間に位置するルースＲＯ膜が現われ、使
用されるようになってきた。ルースＲＯ膜は分子量数百
〜数千程度以上の中〜高分子量の分子や、カルシウム、
マグネシウムなどの二価イオン、重金属イオンなどの多
価イオンの排除率は高いが、一価のイオンや低分子量物
質は透過する性質をもった膜であり、二価イオンを多く
含む硬水の軟水化などに使用されている。また、このル
ースＲＯ膜は膜の透過速度が大きく、０．１％程度の低
濃度の水溶液では１０ａｔｍ以下の超低圧で分離を行な
うことができるのも特徴であり、軟水化以外にも応用展
開が考案されてきている。特開平４−１５０９２３号公
報にはルースＲＯ膜を用いて高濃度原液をさらに濃度の
高い溶液と中濃度の溶液に分離する方法が示されてい
る。しかしながら、ルースＲＯ膜はその分離特性のゆえ
に高濃度溶液から１段で真水を得ることは困難である。
そのためルースＲＯ膜の使用方法として、他の分離方法
と組合せたり、多段で膜分離を行なう方法が提案されて
いる。例えば、特開昭６１−２００８１０号公報、同６
１−２００８１３号公報にはルースＲＯ膜を２段にした
分離装置が開示されている。特開平３−２７８８１８号
公報には１％以下の希薄有機物水溶液を濃縮するため
に、有機物の排除率が２０−７０％である低排除率膜を
多段にして用いる方法が開示されている。また、特開昭
５３−５８９７４号公報には後段に前段よりも排除性能
の低い膜モジュールを多段に配置した濃縮方法が開示さ
れている。特開昭５４−１２４８７５号公報にも１段目
に高排除率の逆浸透膜を用いて濃縮を行ない、２段目に
ルースＲＯ膜を用いて更に濃縮液を濃縮する方法、特開
平３−２１３２６号公報にも膜モジュールユニットを直
列に配置し、上流側に排除性能の高い逆浸透膜を、下流
側にルースＲＯ膜を配置する装置が開示されている。こ
れらルースＲＯ膜モジュールを多段にする分離方法は、
低い圧力での運転が可能であり比較的低圧で高濃度濃縮
液が得られるという利点があるが、透過液として真水を
得るような使用方法で、透過水の水質を向上するために
は非常にたくさんの段数が必要となって効率が上がりに
くいなどの問題がある。

【０００９】ルースＲＯ膜を組合せて真水を得る方法と
しては、特開昭６２−９１２８７号公報に供給液をまず
１価イオンよりも２価イオンの排除率の高い膜で処理
し、得られた透過液のｐＨを調整した後さらに通常の逆
浸透膜で処理する純水の製造装置が開示されている。

【００１０】また、特開昭６２−１０２８８７号公報に
はルースＲＯ膜を用いて海水を分離すると透過水側にス
ケール成分の濃度の低い溶液が得られることが開示され
ている。

【００１１】一方、最近の逆浸透膜海水淡水化プラント
においては、高回収率運転を指向する以外にも技術的課
題としてホウ素の除去が注目されるようになってきてい
る。ホウ素は海水中ではホウ酸として存在し、およそ４
〜５ｐｐｍ含まれている。ホウ酸は解離定数がｐＫａで
９であり、海水中ではほとんど非解離状態である。現在
上市されている海水淡水化用逆浸透膜は従来の海水淡水
化条件ではいずれもホウ酸の排除率を十分満足するもの
がなく、そのため水道水質監視項目で定められているホ
ウ素濃度の指針値（０．２ｍｇ／Ｌ）以下にすることが
困難であった。

【００１２】ホウ素の除去方法としては、逆浸透法以外
にも強塩基性陰イオン交換樹脂による吸着除去やスチレ
ン−ジビニルベンゼン共重合体にＮ−メチルグルカミン
を結合させた樹脂により吸着除去する方法が知られてい
る。前者の場合、ホウ酸以外に多量の塩分が存在する
と、イオン交換樹脂のホウ素吸着量は著しく減少するの
で、大量の海水をイオン交換樹脂で処理することは経済
的に不可能である。一方、後者の方法では、樹脂に結合
したグルカミン中の水酸基２個とホウ素とがキレートを
形成して吸着するため、非常に選択性の高い分離ができ
るという特徴を有し、高濃度のホウ素を含有する廃水か
らのホウ素の回収などに使用されている。しかしなが
ら、グルカミンを結合した樹脂を用いて海水中のホウ素
を除去する場合には、樹脂の再生費用を含めた処理費用
が高くなるために、海水淡水化に本方法を適用するには
経済性の点から問題がある。

【００１３】一方、現在上市されている逆浸透膜として
代表的な、架橋全芳香族ポリアミドを分離機能層に持つ
複合逆浸透膜は、分離機能層に未反応のカルボキシル基
およびアミノ基を末端基として有するので、中性物質よ
りもイオン性物質をよく排除するという特性を有してい
る。従って、逆浸透膜への供給液を、ホウ酸が解離して
イオン化するｐＨ９以上に調製して逆浸透分離を行なえ
ば、ｐＨがホウ酸がまだ解離していない中性領域で分離
を行なうよりもホウ素の排除率を大きく向上させること
が期待できる。

【００１４】しかしながら、海水のようにスケール成分
を多く含む高濃度溶液を、ｐＨ９以上のアルカリ性領域
で逆浸透分離を行なう場合には、前述したようなスケー
ルの生成や水酸化マグネシウムなどの二価陽イオンの水
酸化物の析出による膜の目詰りが起こり、造水量を低下
させるなどの問題が生じる。従って、本方法でホウ素の
除去を行なう場合も、前述したように高回収率での運転
を行なう場合と同様、スケールの生成防止が重要な課題
となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】逆浸透膜海水淡水化プ
ラントを従来の最高回収率レベルの約４０％で運転する
場合は、単にモジュールを複数本並列に配列させて圧力
６５ａｔｍ（供給水温度２０℃の場合）、供給水ｐＨ７
以下の条件で運転し、透過水の全量に対して供給海水量
を２．５倍に設定することで、上記のファウリングおよ
び濃度分極の防止条件を十分に満足させ、安定な運転が
行われてきた。また、特にモジュール内部の各エレメン
トの透過水のバランスや濃縮水のスケール成分析出など
を考慮することなどは必要なかった。

【００１６】逆浸透膜海水淡水化プラントの更なるコス
ト低減をめざしていく場合は、回収率をさらに高めた高
回収率運転が課題であり、前述のように通常の方法で海
水の淡水化を行なうと、海水濃度３．５％の海水淡水化
回収率としては回収率を６０％程度まで高めることが望
ましく、適量のスケール防止剤の添加を前提として、通
常ＲＯ膜の運転圧力としては、濃縮水の浸透圧よりも約
２０ａｔｍ高い９０ａｔｍの圧力で運転することが必要
となる。

【００１７】しかしながら、従来の１種類の膜を用いた
分離では６０％の回収率で運転を行なうには供給液に９
０ａｔｍという圧力を一度にかける必要があり、そのた
め膜面のファウリングが大きくなりすぎる、さらに重金
属などファウリング物質によっては膜を劣化させるなど
の問題が生じ、また、濃縮液側でのスケールの発生が大
きいことも問題となる。

【００１８】また、逆浸透膜のホウ素排除率を向上させ
る目的で、供給水をｐＨ９以上のアルカリ性にして逆浸
透分離する場合も同様、スケールの発生や水酸化物の析
出が起こり大きな問題となる。

【００１９】ルースＲＯ膜を組合せることによってこれ
までいくつか濃縮手法、海水中のスケール成分の除去な
どの手法が考案されているが、高回収率で海水などの高
濃度溶液から真水を得る具体的な方法についてはいまだ
解決されていないのが実情である。

【００２０】本発明は、高濃度溶液中のスケール成分の
膜面への生成を防止して、高回収率で低濃度溶液をより
安定に、より少ないエネルギーで、より安価に高効率に
得ることができる装置および分離方法を提供するもので
あり、特に、海水から４０％以上という高い回収率で、
少ないエネルギーで真水を効率的に、かつ安定的に得る
とともに、従来の逆浸透法では除去が不十分であったホ
ウ素の除去を、スケール生成という問題を起こさずに向
上させるための装置および分離方法を提供することを目
的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次の構成を有する。「温度２５℃、ｐＨ６．
５、濃度３．５％の食塩水を圧力５６ｋｇｆ／ｃｍ²で
供給したときの塩排除率が９０％以上である膜ａを用い
た膜モジュールユニットＡと、温度２５℃、ｐＨ６．
５、濃度１，５００ｐｐｍの食塩水を圧力１５ｋｇｆ／
ｃｍ²で供給したときの透過流束が０．８ｍ³／ｍ²・日
以上である膜ｂを用いた膜モジュールユニットＢとを多
段に配置したことを特徴とする膜分離装置。」本発明に
おいて、透過流束とは、蒸留水あるいは純水に食塩を１
５００ｐｐｍ溶解した食塩水を１５ｋｇｆ／ｃｍ²、２
５℃、ｐＨ６．５、回収率１５％以下の条件で膜分離し
たときの単位膜面積あたり、単位時間あたりの膜透過水
量、あるいは、蒸留水または純水に食塩を５００ｐｐｍ
溶解した溶液を用いて、５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐ
Ｈ６．５、回収率１５％以下の条件で膜分離したときの
単位膜面積あたり、単位時間あたりの膜透過水量であ
る。

【００２２】また、ここで排除率とは次式で計算される
値である。

【００２３】排除率（％）＝（供給液の濃度−透過液の
濃度）／供給液の濃度×１００供給液の濃度および透過液の濃度は溶液の電気伝導度の
測定など求めることができる。また、回収率とは、膜に
供給された液量に対する透過液の量の割合であり、次の
式で定義される。

【００２４】回収率（％）＝透過液の量／供給液の量×
１００

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明において、膜ａとは、被分
離混合液中の一部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成
分を透過させない、実質的に逆浸透分離が可能な半透性
の膜であって、その素材には酢酸セルロース系ポリマ
ー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポ
リマーなどの高分子素材がよく使用されている。またそ
の膜構造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層
から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな
孔径の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上
に別の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する
複合膜がある。膜形態には中空糸、平膜がある。しか
し、本発明の方法は、膜素材、膜構造や膜形態によらず
利用することができいずれも効果がある。代表的な膜と
しては、例えば酢酸セルロース系やポリアミド系の非対
称膜およびポリアミド系、ポリ尿素系の分離機能層を有
する複合膜などがあげられる。これらのなかでも、酢酸
セルロース系の非対称膜、ポリアミド系の複合膜に本発
明の装置及び方法が有効である。

【００２６】膜ａの使用圧力は、特に限定されるもので
はないが、好ましくは５０ｋｇｆ／ｃｍ²以上、さらに
好ましくは８０ｋｇｆ／ｃｍ²以上で運転されるのが高
い回収率を得るためにも好ましい。従って、ここで使用
される膜は、海水淡水化や有価物回収などの高圧力条件
で使用される逆浸透膜が好ましく、より緻密な分離機能
層を有し、高い耐圧性を有する逆浸透膜であることが好
ましい。

【００２７】本発明において、膜ａの有すべき特性は、
３．５％の食塩水、５６ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ
６．５で測定した時の塩排除率が９０％以上、好ましく
は９５％以上、さらに好ましくは９９％以上の分離性能
を有する膜である。排除率が高いほど透過水中の塩素イ
オンの濃度が低くなるので好ましい。塩排除率が９０％
よりも小さいと透過液中の塩素イオンの量が多くなり透
過液をそのまま飲料水や工業用水として使用することが
困難である。

【００２８】さらに膜ａは、３．５％の食塩水、５６ｋ
ｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過
流束が１．５ｍ³／ｍ²・日以下、より好ましくは０．５
ｍ³／ｍ²・日以上、１．０ｍ³／ｍ²・日以下であること
が好ましい。１．５ｍ³／ｍ ²・日を超える場合、膜の塩
排除性能や耐圧性の低下を招き、また０．５ｍ³／ｍ ²・
日未満では大きな膜面積が必要になり、膜のコスト高を
招くことになり、高い回収率を得ることが困難となる。

【００２９】本発明において、膜ｂとは、いわゆる低圧
逆浸透膜、およびルースＲＯ膜が使用できる。

【００３０】低圧逆浸透膜とは、被分離混合液中の一部
の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させな
い、実質的に逆浸透膜分離が可能な半透性の膜であっ
て、４２ａｔｍまでの耐圧性を有し、その実質的な使用
圧力が２０ａｔｍ以下で、カン水淡水化、超純水製造な
どで使用される塩濃度の低い溶液を分離対象とした逆浸
透膜である。

【００３１】その素材には酢酸セルロース系ポリマー、
ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマ
ーなどの高分子素材がよく使用されている。またその膜
構造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から
膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径
の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別
の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する複合
膜がある。膜形態には中空糸、平膜がある。しかし、本
発明の方法は、逆浸透膜の素材、膜構造や膜形態によら
ず利用することができいずれも効果がある。代表的な逆
浸透膜としては、例えば酢酸セルロース系やポリアミド
系の非対称膜およびポリアミド系、ポリ尿素系、ポリビ
ニルアルコール系の分離機能層を有する複合膜などがあ
げられる。これらのなかでも、ポリアミド系の複合膜に
本発明の装置及び方法が有効である。

【００３２】本発明において、低圧逆浸透膜が有すべき
特性は、１５００ｐｐｍの食塩水、１５ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過流束が
０．８ｍ³／ｍ²・日以上、好ましくは１．０ｍ³／ｍ²・
日以上であることが好ましい。さらに、１５００ｐｐｍ
の食塩水、１５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で
測定した時の塩排除率が９０％以上、好ましくは９８％
以上で、かつ１０００ｐｐｍの硫酸マグネシウム水溶
液、１５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定し
た時の塩排除率が９０％以上、好ましくは９８％以上の
分離性能を有することが好ましい。さらに好ましくは、
上記した排除性能を有し、かつ５００ｐｐｍの食塩水を
５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の
透過流束が０．５ｍ³／ｍ²・日以上を有する、実質的に
１０ａｔｍ以下の圧力で使用される膜がより好ましい。

【００３３】ルースＲＯ膜とは、分子量数百から数千程
度以上の中〜高分子量の分子や二価イオン、重金属イオ
ンなどの多価イオンの排除性能は高いが、一価イオンや
低分子量物質は透過する性質を持った膜であって、その
素材にはポリアミド系、ポリピペラジンアミド系、ポリ
エステルアミド系、あるいは水溶性のビニルポリマーを
架橋したものなどがよく使用されている。またその膜構
造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜
内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の
微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の
素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する複合膜
がある。膜形態には中空糸、平膜がある。しかし、本発
明の方法は、逆浸透膜の素材、膜構造や膜形態によらず
利用することができいずれも効果があるが、低圧での運
転のための造水量の大きさを考慮すると複合膜が好まし
い。さらに好ましくはポリアミド系の複合膜であり、ピ
ペラジンポリアミド系の複合膜などが透過水量、耐薬品
性等の点からより適している。

【００３４】本発明において、ルースＲＯ膜が有すべき
特性は、５００ｐｐｍの食塩水、５ｋｇｆ／ｃｍ²、２
５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過流束が０．５ｍ³
／ｍ²・日以上を有する膜が好ましく、さらに、５００
ｐｐｍの食塩水、５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．
５で測定した時の塩排除率が８０％以下、好ましくは６
０％以下で、かつ１０００ｐｐｍの硫酸マグネシウム水
溶液、５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定し
た時の塩排除率が９０％以上、好ましくは９８％以上の
分離性能を有する膜であることが好ましい。

【００３５】膜エレメントは上記膜を実際に使用するた
めに形態化したものであり平膜は、スパイラル、チュー
ブラー、プレート・アンド・フレームのエレメントに組
み込んで、また中空糸は束ねた上でエレメントに組み込
んで使用することができるが、本発明はこれらの膜エレ
メントの形態に左右されるものではない。

【００３６】また、膜モジュールユニットは上述の膜エ
レメントを１〜数本圧力容器の中に収めたモジュールを
並列に配置したもので、その組合せ、本数、配列は目的
に応じて任意に行なうことができる。

【００３７】次に、図を用いて本発明の装置の構成を説
明する。本発明において、膜分離装置とは供給液の取水
部分、前処理部分、膜分離部分から少なくともなる。膜
分離部分は造水、濃縮、分離などの目的で被処理液を加
圧下で膜モジュールに供給し、透過液と濃縮液に分離す
るための部分をいい、通常は逆浸透膜エレメントと耐圧
容器からなる膜モジュールを配列したユニット、加圧ポ
ンプなどで構成される。該膜分離部分に供給される被分
離液は前処理部分で通常、殺菌剤、凝集剤、さらに還元
剤、ｐＨ調整剤などの薬液添加と砂濾過、活性炭濾過、
保安フィルターなどによる前処理（濁質成分の除去）が
行なわれる。例えば、海水の脱塩の場合には、取水部分
で海水を取込んだ後、沈殿池で粒子などを分離し、また
ここで殺菌剤を添加して殺菌を行なう。さらに、塩化鉄
などの凝集剤を添加して砂濾過を行なう。ろ液は貯槽に
貯められ、硫酸などでｐＨを調整した後高圧ポンプに送
られる。この送液中に亜硫酸水素ナトリウムなどの還元
剤を添加して膜素材を劣化させる原因となる殺菌剤を消
去し、保安フィルターを透過した後、高圧ポンプで昇圧
されて膜モジュールに供給されることもしばしば行われ
る。ただし、これらの前処理は、用いる供給液の種類、
用途に応じて適宜採用される。

【００３８】図１は膜モジュールユニットＢの透過水を
膜モジュールユニットＡに供給する場合の装置の図であ
る。海水などの高濃度供給水はまず前処理部分で前処理
を行なった後、一段目の膜モジュールユニットＢに供給
される。膜モジュールユニットＢにはルースＲＯ膜を用
いるのが好ましく、一価イオンの排除率が低いので濃縮
水と透過水との浸透圧差が少なくなり、その結果海水の
ような高濃度溶液においても比較的低圧で運転すること
ができる。一段目でスケール成分などの多価イオンおよ
び中〜高分子量物質と一価のイオンおよび低分子量物質
とに分離される。多価イオンが濃縮された濃縮水はその
まま放出され、スケール成分を含まない透過水が加圧さ
れて二段目の膜モジュールユニットＡに供給される。膜
モジュールユニットＡではスケール発生の恐れがないの
で、高回収率で分離を行なうことが可能となる。

【００３９】ここで、ユニットＢに続くユニットＡにて
高回収率運転を行なう方法について図２に示す。高い回
収率を得るためには、膜モジュールユニットＡを多段に
配置し、かつ前段の膜モジュールユニットＡの濃縮水を
次段の膜モジュールユニットＡに供給する方法（以後、
濃縮水昇圧法と記す）で行なうのが、膜のファウリング
防止の観点から好ましい。前処理部分、一段目の膜モジ
ュールユニットＢについては上記と同じである。膜モジ
ュールユニットＢの透過水はまず前段の膜モジュールユ
ニットＡで通常の海水淡水化と同様の操作圧力（６０ａ
ｔｍ程度）、および回収率（約４０％）で運転し、真水
を得る。次にその濃縮水を８０ａｔｍ以上に昇圧して次
段の膜モジュールユニットＡに供給し、さらにそこから
真水を得て全回収率を６０％程度にする。尚、ここで示
した操作圧力および回収率は一例として示したものであ
り、これに限定されるものではない。また膜モジュール
ユニットＡの前段と次段で用いる膜ａは同じ膜を用いて
もよいが、異なる特性の膜を用いる方がより好ましい。
さらに膜モジュールユニットＡの段数も限定するもので
はないが、段数が多くなるとそれだけ昇圧のためのポン
プが必要であることから、設備費および運転費用を考慮
すると二段とするのが好ましい。またホウ素除去性能を
向上させるため、膜モジュールユニットＡの供給水にア
ルカリを注入するための装置を設けて、供給水中のホウ
酸が解離して陰イオンとなるｐＨに調製することもでき
る。この時のｐＨは９以上、さらに好ましくは９．５以
上、１１以下にするのが好ましい。このような高アルカ
リ条件で運転しても予めスケール成分が除去されている
のでスケール生成の恐れは少ない。アルカリとしては水
酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどのアルカリ塩の濃
厚水溶液を使用し、薬液注入ポンプにて膜モジュールユ
ニットＢの透過水、すなわち膜モジュールユニットＡの
供給水に注入される。

【００４０】図３は膜モジュールユニットＡの濃縮水を
膜モジュールユニットＢに供給し、膜モジュールユニッ
トＢの透過水を膜モジュールユニットＡの供給水に混合
した場合の装置の図である。まず前処理を行なった海水
は一段目の膜モジュールユニットＡに供給され、そこで
海水などの高濃度溶液から真水が分離される。濃縮水は
そのまま膜モジュールユニットＢに供給してもかまわな
いが、高い回収率を得るために濃縮水昇圧法を用いるの
が好ましい。その後、膜モジュールユニットＡの最終段
の濃縮水は膜モジュールユニットＢに供給されるが、こ
の際濃縮水自身が圧力を有しているので加圧する必要は
ない。膜モジュールユニットＢではさらにスケール成分
を含む濃縮水と塩濃度が薄くスケール成分を含まない透
過水に分離される。膜モジュールユニットＢの濃縮水は
そのまま放出され、透過水は一段目の膜モジュールユニ
ットＡの供給水に戻して混合される。このとき、一段目
の供給水のスケール成分濃度は膜モジュールユニットＢ
の透過水によって薄められるので膜モジュールユニット
Ａでは通常の４０％よりも高い回収率で運転が可能とな
るのである。さらに、図３のケースでスケール防止剤を
添加する場合にはスケール防止剤は膜ｂの供給水に添加
するだけでよく、全体の供給水の量に比べて膜モジュー
ルユニットＢの供給水の量は少なくなるのでトータルと
してのスケール防止剤の量は少なくてすむという利点が
ある。

【００４１】図４は膜モジュールユニットＡの透過水を
膜モジュールユニットＢに供給する場合の装置の図であ
る。まず前処理部分で前処理を行なった海水は一段目の
膜モジュールユニットＡに供給され、海水などの高濃度
溶液から真水が分離される。この一段目で通常の４０％
よりも高い回収率で運転する場合には、濃縮水昇圧法が
好適に用いられる。またこの際スケール防止剤を供給水
に添加して、スケール生成を防止する。この膜モジュー
ルユニットＡの透過水はいわゆる飲料水レベルの水質で
あり、スケール成分も除去されている。従って、二段目
の膜モジュールユニットＢではスケール発生の恐れはな
いので高回収率で運転することが可能である。その場合
の回収率としては８０％以上、好ましくは９０％以上で
あることが好ましい。また膜モジュールユニットＢの濃
縮水は一段目の膜モジュールユニットＡの供給水に戻し
て混合するのが好ましい。また、ここでは膜ｂのホウ素
除去性能を向上させるため、膜モジュールユニットＢの
供給水にアルカリを注入するための装置を設けて、供給
水中のホウ酸が解離して陰イオンとなるｐＨに調製する
ことが好ましい。この時のｐＨは９以上、さらに好まし
くは９．５以上、１１以下にするのが好ましい。このよ
うな高アルカリ条件で運転する場合もスケール発生の恐
れは少ない。

【００４２】もしまだ少量のスケールの生成が認められ
るなら、図５に示すように二段目の膜モジュールユニッ
トＢの透過水をさらに三段目の膜モジュールユニットＢ
に供給して分離を行なうのが好ましく、この際アルカリ
は三段目の供給水に注入するのが好ましい。この場合、
二段目の膜モジュールユニットＢにはルースＲＯ膜を用
いるのが好ましく、三段目の膜モジュールユニットＢに
は低圧逆浸透膜が好適に用いられる。ここでは少量のス
ケール成分となる二価イオンが二段目の膜モジュールユ
ニットＢで除去されるので、三段目では高アルカリ条件
で運転してもスケールの発生の恐れはない。さらにこの
時、膜モジュールユニットＡの透過水を全て膜モジュー
ルユニットＢに供給する必要はなく、膜モジュールユニ
ットＡの透過水の一部を膜モジュールユニットＢの透過
水と、ホウ素の濃度が要求される濃度を上回らないよう
混合する方が、膜モジュールユニットＢのエレメント本
数を減らすことができるので好ましい。

【００４３】また、本発明において膜分離装置の供給液
に添加するスケール防止剤とは溶液中の多価金属イオン
などのスケール成分と錯体を形成し、スケールの発生を
抑制するもので、有機や無機のイオン性のポリマーある
いはモノマーが使用できる。イオン性のポリマーとして
はポリアクリル酸、スルホン化ポリスチレン、ポリアク
リルアミド、ポリアリルアミンなどの合成ポリマーやカ
ルボキシメチルセルロース、キトサン、アルギン酸など
の天然高分子が使用できる。有機系のモノマーとしては
エチレンジアミン四酢酸などが使用できる。無機系スケ
ール防止剤としてはポリ燐酸塩などが使用できる。これ
らのスケール防止剤の中では入手のしやすさ、溶解性な
ど操作のしやすさ、価格の点から特にポリアクリル酸系
ポリマー、ポリ燐酸塩、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤ
ＴＡ）などが本発明において好適に用いられる。ポリ燐
酸塩とはヘキサメタ燐酸ナトリウムを代表とする分子内
に２個以上の燐原子を有し、アルカリ金属、アルカリ土
類金属と燐酸原子などにより結合した重合無機燐酸系物
質をいう。代表的なポリ燐酸塩としては、ピロ燐酸４ナ
トリウム、ピロ燐酸２ナトリウム、トリポリ燐酸ナトリ
ウム、テトラポリ燐酸ナトリウム、ヘプタポリ燐酸ナト
リウム、デカポリ燐酸ナトリウム、メタ燐酸ナトリウ
ム、ヘキサメタ燐酸ナトリウム、およびこれらのカリウ
ム塩などがあげられる。

【００４４】また、これらスケール防止剤の添加濃度は
供給液中の少なくともスケール成分を取込める量であれ
ば充分であるが、費用や溶解にかかる時間などの操作性
を考慮すると一般的には０．０１〜１０００ｐｐｍであ
り、正確には供給水の水質に依存するが通常、海水の場
合では０．１〜１００ｐｐｍが好ましく、さらに好まし
くは１〜５０ｐｐｍである。添加量が０．０１ｐｐｍよ
りも少ない場合にはスケールの発生を充分に抑制できな
いため、膜性能の劣化が起こる。また、１０００ｐｐｍ
以上ではスケール防止剤自体が膜表面に吸着して造水量
を低下させたり、水質を悪化させるため好ましくない。
多量にスケール成分を含む供給液では数十〜数百ｐｐｍ
の添加が必要な場合もある。

【００４５】また、本発明の装置および分離方法の前処
理部分には限外濾過膜を用いると、本発明の装置をより
一層安定に運転することができるので好適に用いられ
る。限外濾過膜は例えば複数本の中空糸膜を束ねてなる
中空糸膜モジュールとして用いられ、砂濾過との併用あ
るいは単独で使用される。また中空糸膜モジュールは装
置の運転上中空糸膜表面の汚れを物理的洗浄手段によっ
て除去しつつ、長期間使用可能な中空糸膜を用いること
が必要である。物理的な洗浄手段としては、ろ過水の逆
方向流水洗浄や空気によるエアーフラッシングまたはス
クラビング洗浄を用いることができる。

【００４６】中空糸膜モジュールとしては、中空糸膜束
の端部を接着剤で固めた後で切断により中空糸膜内部を
開孔させてなる中空糸膜モジュールであり、特に構造は
問わないが、物理洗浄の手段と組合せて最適形状を採用
することができる。特に好ましくは、タンク形状の容器
の中に、複数本の中空糸膜エレメントを装填した形状の
モジュールが大容量化に適しており、最も好ましい。中
空糸膜モジュールを構成する中空糸膜としては、多孔質
の中空糸膜であれば特に限定しないが、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコー
ル、セルロースアセテート、ポリアクリロニトリル、そ
の他の材質を選定することができる。この中で特に好ま
しい中空糸膜素材としては、アクリロニトリルを少なく
とも一成分とする重合体からなる中空糸膜が適当であ
る。アクリロニトリル系重合体の中で最も好ましいもの
としては、アクリロニトリルを少なくとも５０モル％以
上、好ましくは６０モル％以上と、該アクリロニトリル
に対して共重合性を有するビニル化合物一種または二種
以上を５０％以下、好ましくは０〜４０モル％とからな
るアクリロニトリル系共重合体である。また、これらア
クリロニトリル系重合体二種以上、さらに他の重合体と
の混合物でもよい。上記ビニル化合物としては、アクリ
ロニトリルに対して共重合性を有する公知の化合物であ
れば良く、特に限定されないが、好ましい共重合成分と
しては、アクリル酸、イタコン酸、アクリルサ酸メチ
ル、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、アルルスルホン
酸ソーダ、ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ等を例示する
ことができる。

【００４７】本発明の装置及び分離方法によって、膜モ
ジュールユニットＡでは通常の回収率よりも高い回収率
で運転することが可能であり、分離のコストを考えると
回収率はできるだけ高い方が好ましい。本発明の分離方
法では回収率を通常の４０％を越える値にすることがで
き、さらにコストを低減するためには５０％以上、より
好ましくは６０％の回収率で分離を行なうことが好まし
い。

【００４８】また、本発明の装置および分離方法は濃度
の高い供給液の分離に適している。特に、溶質濃度が
０．５％以上の溶液の分離に効果があり、海水の淡水化
にも効果が大きい。

【００４９】

【実施例】以下に実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定
されるものではない。

【００５０】本発明に供した膜の特性を表１に示す。本
発明ではこれら２種類の膜ａと３種類の膜ｂについて、
各々膜面積が７ｍ³の膜エレメントを作製し、このエレ
メントを１〜数本装填した圧力容器を１〜数本並列に配
置したものを膜モジュールユニットとし、海水の淡水化
を行なった。海水は瀬戸内海の海水を塩濃度３．５％に
調整したものを用いた。また、ホウ素の定量はクルクミ
ン吸光光度法で行なった。

【００５１】

【表１】

【００５２】実施例１膜ｂ−１および膜ａ−１を用いた膜モジュールユニット
を使用して図１に示す装置を作製した。この装置を用い
て、まず前処理部分で塩濃度３．５％の海水を２５℃、
ｐＨ６．７に調製した後、中空糸限外濾過膜モジュール
で処理した。その後、２５ｋｇｆ／ｃｍ² に昇圧して膜
モジュールユニットＢに供給し、塩濃度１．９％の透過
水と塩濃度５．９％の濃縮水を得た。膜モジュールユニ
ットＢの透過水には微量の多価イオンを含んでいた。こ
の透過水を９０ａｔｍに昇圧して膜モジュールユニット
Ａに供給した。供給水量に対する膜モジュールユニット
Ａの透過水量の割合は４７％であり、透過水の塩濃度は
２６６ｐｐｍであった。また、膜モジュールユニットＡ
の造水量は６．７ｍ³／日であり、２０００時間経過後
も透過水量の低下は認められなかった。実施例２実施例１において、単段だったユニットＡを２段に換え
た。即ち、膜モジュールユニットＢの透過水を、膜ａ−
１を用いた膜モジュールユニットＡに供給し、その濃縮
水を昇圧して、膜ａ−２を用いた膜モジュールユニット
Ａに供給する濃縮水昇圧法を用いる方法を図２の装置で
行なった。膜ａ−１の操作圧力は５２ａｔｍで、膜ａ−
２は８０ａｔｍで運転した。膜モジュールユニットＡの
回収率は前段、後段合せて６３％であり、透過水の塩濃
度は１８５ｐｐｍであった。また、膜モジュールユニッ
トＡは前段、後段ともに１６００時間経過後も透過水量
の低下は認められなかった。実施例３膜ａ−１および膜ｂ−１を用いた膜モジュールユニット
を使用して図３に示す装置を作製した。この装置を用い
て、まず前処理部分で塩濃度３．５％の海水を２５℃、
ｐＨ６．７に調製した後、中空糸限外濾過膜モジュール
で処理して供給水とした。その後、供給水と膜モジュー
ルユニットＢの透過水を混合し、９０ａｔｍに昇圧して
膜モジュールユニットＡに供給した。膜モジュールユニ
ットＡの濃縮水は塩濃度５．６％であった。この濃縮水
にヘキサメタリン酸ナトリウムを１０ｐｐｍの濃度にな
るように添加し、膜モジュールユニットＢに供給した。
膜モジュールユニットＢでは塩濃度８．９％の濃縮水と
塩濃度２．９％で多価イオン濃度の低い透過水が得られ
た。膜モジュールユニットＢの濃縮水は装置外に取りだ
し、透過水は膜モジュールユニットＡの供給水に循環し
混合した。供給する海水量に対する膜モジュールユニッ
トＡの透過水量の割合は６０％であり、透過水の塩濃度
は２２７ｐｐｍであった。また、膜モジュールユニット
Ａの透過水量は２９．９ｍ³／日であり、２０００時間
経過後も透過水量の低下は認められなかった。実施例４実施例３において、単段だったユニットＡに換えて、２
段のユニットＡとした。即ち、膜ａ−１を用いた膜モジ
ュールユニットＡを前段に、膜ａ−２を用いた膜モジュ
ールユニットＡを後段とした濃縮水昇圧法を用いて行な
った。従ってユニット構成は｛Ａ（濃縮水）→Ａ（濃縮
水）→Ｂ｝となった。膜モジュールユニットＢの透過水
を供給水に戻して混合し、６０ａｔｍに昇圧して前段の
膜モジュールユニットＡに供給した。前段の膜モジュー
ルユニットＡの濃縮水は９０ａｔｍに昇圧して、後段の
膜モジュールユニットＡに供給した。後段の膜モジュー
ルユニットＡの濃縮水の塩濃度は６．３％であった。こ
の濃縮水にヘキサメタリン酸ナトリウムを１０ｐｐｍの
濃度になるように添加し、膜モジュールユニットＢに供
給した。膜モジュールユニットＢでは塩濃度９．２％の
濃縮水と塩濃度３．６％で多価イオン濃度の低い透過水
が得られた。膜モジュールユニットＢの濃縮水は装置外
に取りだし、透過水は前段の膜モジュールユニットＡの
供給水に循環し混合した。供給する海水量に対する膜モ
ジュールユニットＡの透過水量の割合は、前段、後段合
せて６４％であり、透過水の塩濃度は１９７ｐｐｍであ
った。また、前段および後段の膜モジュールユニットＡ
の透過水量は、１６００時間経過後も低下は認められな
かった。比較例１実施例１の膜ａ−１を用いた膜モジュールユニットＡを
使用して、これに凝集砂濾過処理を行なった海水（塩濃
度３．５％）を供給して９０ａｔｍで分離を行なった。
供給水にヘキサメタリン酸ナトリウムを１０ｐｐｍの濃
度になるように添加し、供給する海水の量に対する透過
水量の割合を６０％として運転を行なったところ、透過
水の塩素イオン濃度は３０６ｐｐｍであった。また、透
過水量は２１．７ｍ³／日であり、２０００時間経過後
には透過水量は１９．３ｍ³／日と１１％低下した。実施例５膜ａ−１および膜ｂ−２を用いた膜モジュールユニット
を使用して図４に示す装置を作製した。この装置を用い
て、まず前処理部分で塩濃度３．５％の海水を２５℃、
ｐＨ６．７に調製した後、中空糸限外濾過膜モジュール
で処理し供給水とした。その後、６３ａｔｍに昇圧し
て、膜モジュールユニットＡに供給した。膜モジュール
ユニットＡの回収率は４３％であり、透過水の塩濃度は
１１６ｐｐｍであった。またホウ素の濃度は供給水が
４．５ｐｐｍに対し、透過水は１．３ｐｐｍであった。
この透過水にアルカリを注入してｐＨ１０とした後、膜
モジュールユニットＢに供給した。この操作圧力は１８
ａｔｍであり、膜モジュールユニットＢの回収率を９０
％とし、この濃縮水はｐＨを中性に戻した後、膜モジュ
ールユニットＡの供給水に混合した。海水の供給量に対
する膜モジュールユニットＢの透過水量の割合は４０％
となるようにした。透過水の塩濃度は５ｐｐｍであり、
ホウ素の濃度は０．１２ｐｐｍとなり、水道水質監視項
目の指針値を満足した。実施例６実施例５において、膜ｂ−２のかわりに膜ｂ−３を用い
た膜モジュールユニットＢを使用して同様の運転を行な
った。膜モジュールユニットＢの操作圧力は８ａｔｍで
あり、回収率は実施例５と同じとした。膜モジュールユ
ニットＢの透過水の塩濃度は５ｐｐｍであり、ホウ素の
濃度は０．１３ｐｐｍとなり、水道水質監視項目の指針
値を満足した。実施例７実施例５において、膜モジュールユニットＡの透過水を
６ａｔｍに昇圧して膜ｂ−１を用いた膜モジュールユニ
ットＢ（前段）に供給した。この回収率は９０％とし、
透過水の塩濃度は５７ｐｐｍ、ホウ素の濃度は０．８８
ｐｐｍであった。この透過水にアルカリを注入してｐＨ
１０とした後、膜ｂ−２を用いた膜モジュールユニット
Ｂ（後段）に供給した（図５に示す装置を作製）。この
操作圧力は１７ａｔｍであり、後段の膜モジュールユニ
ットＢの回収率を９０％とし、海水の供給量に対する後
段の膜モジュールユニットＢの透過水量の割合は３７％
となるようにした。後段の透過水の塩濃度は３ｐｐｍで
あり、ホウ素の濃度は０．０９ｐｐｍとなり、水道水質
監視項目の指針値を満足した。また、膜ｂ−２を用いた
膜モジュールユニットＢの透過水量は６００時間経過後
も全く低下は認められなかった。実施例８実施例７において、単段だったユニットＡに換えて、２
段のユニットＡとした。即ち、膜ａ−１を用いた膜モジ
ュールユニットＡを前段に、膜ａ−２を用いた膜モジュ
ールユニットＡを後段とした濃縮水昇圧法を用いて行な
った。従ってユニット構成は｛Ａ（濃縮水）→Ａ→Ｂ→
Ｂ｝となった。前段の膜モジュールユニットＡの操作圧
力は６０ａｔｍとし、その濃縮水は９０ａｔｍに昇圧し
て後段の膜モジュールユニットＡに供給した。最終的に
海水の供給量に対する膜ｂ−２を用いた膜モジュールユ
ニットＢの透過水量の割合は５０％となるようにした。
膜ｂ−２を用いた膜モジュールユニットＢの透過水の塩
濃度は４ｐｐｍであり、ホウ素の濃度は０．１１ｐｐｍ
となり、水道水質監視項目の指針値を満足した。また、
膜ｂ−２を用いた膜モジュールユニットＢの透過水量は
６００時間経過後も全く低下は認められなかった。実施例９実施例８において、膜ｂ−２のかわりに膜ｂ−３を用い
た膜モジュールユニットＢを使用して同様の運転を行な
った。膜ｂ−３を用いた膜モジュールユニットＢの操作
圧力は８ａｔｍであり、回収率は９０％とした。最終的
に海水の供給量に対する膜ｂ−３を用いた膜モジュール
ユニットＢの透過水量の割合は５０％となるようにし
た。膜ｂ−３を用いた膜モジュールユニットＢの透過水
の塩濃度は４ｐｐｍであり、ホウ素の濃度は０．１２ｐ
ｐｍとなり、水道水質監視項目の指針値を満足した。実施例１０実施例５において、膜モジュールユニットＡの透過水の
７０％を膜モジュールユニットＢに供給し、残りの３０
％は膜モジュールユニットＢの透過水と混合した。海水
に対する回収率は４０％となるようにした。混合後の水
の塩濃度は１７ｐｐｍであり、ホウ素の濃度は０．１８
ｐｐｍとなり、水道水質監視項目の指針値を満足した。比較例２実施例１の膜ａ−１を用いた膜モジュールユニットＡを
使用して、これに凝集砂濾過処理を行なった海水（塩濃
度３．５％）を供給して６３ａｔｍで分離を行なった。
供給水にヘキサメタリン酸ナトリウムを１０ｐｐｍの濃
度になるように添加し、供給する海水の量に対する透過
水量の割合を４２％として運転を行なったところ、透過
水の塩素イオン濃度は３０６ｐｐｍであり、ホウ素の濃
度は１．３ｐｐｍとなり、水道水質監視項目の指針値を
上回った。比較例３比較例２において、供給水にアルカリを注入してｐＨを
９に調製した。その結果、二価陽イオンの水酸化物が多
量に析出して、膜モジュールユニットＡの透過水量が急
激に大きく低下して、運転不可能となった。

【００５３】

【発明の効果】本発明により、高濃度溶液、特に海水か
ら高い回収率、少ないエネルギーで、より安価に、かつ
ホウ素濃度を十分除去した低濃度溶液を安定に得ること
ができる装置および分離方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ユニット構成｛Ｂ→Ａ｝がである場合の膜分離
装置のフロー図である。（実施例１）

【図２】ユニット構成｛Ｂ→Ａ（濃縮水）→Ａ｝である
場合の膜分離装置のフロー図である。（実施例２）

【図３】スケール防止手段を有するユニット構成｛Ａ
（濃縮水）→Ｂ｝がである場合の膜分離装置のフロー図
である。（実施例３）

【図４】アルカリ注入を有するユニット構成｛Ａ→Ｂ｝
がである場合の膜分離装置のフロー図である。（実施例
５）

【図５】アルカリ注入を有するユニット構成｛Ａ→Ｂ→
Ｂ｝がである場合の膜分離装置のフロー図である。（実
施例７）

【符号の説明】

１：高濃度溶液（例：海水）２：前処理部分３：加圧ポンプ４：膜ａを用いた膜モジュールユニットＡ５：膜ａを用いた膜モジュールユニットＡの濃縮水６：膜ａを用いた膜モジュールユニットＡの透過水７：膜ｂを用いた膜モジュールユニットＢ８：膜ｂを用いた膜モジュールユニットＢの濃縮水９：膜ｂを用いた膜モジュールユニットＢの透過水１０：スケール防止剤添加手段１１：アルカリ注入手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 61/18 Ｂ０１Ｄ 61/18 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 ＧＺＡＢＺＡＢＫ (72)発明者池田敏裕滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内 (72)発明者栗原優滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度２５℃、ｐＨ６．５、濃度３．５％の
食塩水を圧力５６ｋｇｆ／ｃｍ²で供給したときの塩排
除率が９０％以上である膜ａを用いた膜モジュールユニ
ットＡと、温度２５℃、ｐＨ６．５、濃度１，５００ｐ
ｐｍの食塩水を圧力１５ｋｇｆ／ｃｍ²で供給したとき
の透過流束が０．８ｍ³／ｍ²・日以上である膜ｂを用い
た膜モジュールユニットＢとを多段に配置したことを特
徴とする膜分離装置。
【請求項２】膜ａの操作圧力が５０ａｔｍ以上である、
請求項１記載の膜分離装置。
【請求項３】膜ａは、温度２５℃、ｐＨ６．５、濃度
３．５％の食塩水を圧力５６ｋｇｆ／ｃｍ²で供給した
ときの塩排除率が９５％以上である、請求項１または２
に記載の膜分離装置。
【請求項４】膜ｂは、温度２５℃、ｐＨ６．５、濃度５
００ｐｐｍの食塩水を圧力５ｋｇｆ／ｃｍ²で供給した
ときの透過流束が０．５ｍ³／ｍ²・日以上である、請求
項１〜３のいずれかに記載の膜分離装置。
【請求項５】膜モジュールユニットＡの透過水を膜モジ
ュールユニットＢに供給する、請求項１〜４のいずれか
に記載の膜分離装置。
【請求項６】膜モジュールユニットＢの供給水のｐＨを
９以上に調整するための装置を設けた、請求項５に記載
の膜分離装置。
【請求項７】膜モジュールユニットＢの透過水を膜モジ
ュールユニットＡに供給する、請求項１〜４のいずれか
に記載の膜分離装置。
【請求項８】膜モジュールユニットＡの供給水のｐＨを
９以上に調整するための装置を設けた、請求項６に記載
の膜分離装置。
【請求項９】膜モジュールユニットＡを多段に配置し、
かつ前段の膜モジュールユニットの濃縮水を次段の膜モ
ジュールユニットに供給する、請求項５〜８のいずれか
に記載の膜分離装置。
【請求項１０】膜モジュールユニットＢを多段に配置
し、かつ前段の膜モジュールユニットの透過水を次段の
膜モジュールユニットに供給する、請求項５〜９のいず
れかに記載の膜分離装置。
【請求項１１】スケール防止剤を添加する装置を設け
た、請求項１〜１０のいずれかに記載の膜分離装置。
【請求項１２】１段目の供給水を逆洗可能な限外濾過膜
で処理する装置を設けた、請求項１〜１１のいずれかに
記載の膜分離装置。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれかに記載の装置
を用いることを特徴とするの高濃度溶液の分離方法。
【請求項１４】高濃度溶液が溶質濃度０．５％以上の溶
液である、請求項１３に記載の高濃度溶液の分離方法。