JP2002263453A

JP2002263453A - 浸透気化膜法による発熱物質の除去方法及び発熱物質除去装置

Info

Publication number: JP2002263453A
Application number: JP2001065233A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Hirabayashi; 靖彦平林
Original assignee: Forestry and Forest Products Research Institute
Current assignee: Forestry and Forest Products Research Institute
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2002-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】エンドトキシン等を含有する液体から容易に
しかも確実に発熱物質を除去することができる浸透気化
膜法による発熱物質の除去方法及び発熱物質除去装置を
提供することにある。【解決手段】透過膜の一次側に発熱物質を含む液体を
供給し、透過膜の二次側を減圧することにより発熱物質
の二次側への透過を抑制して液体を二次側に透過させる
ことを特徴とする浸透気化膜法による発熱物質の除去方
法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は浸透気化膜法による
発熱物質の除去方法及び発熱物質除去装置に係り、その
目的は、エンドトキシン等を含有する液体から容易にし
かも確実に発熱物質を除去することができる浸透気化膜
法による発熱物質の除去方法及び発熱物質除去装置を提
供することにある。尚、本発明における「浸透気化膜
法」は透過気化膜法、浸透気化法、透過気化法、パーベ
ーパレーション膜法、パーベーパレーション法、パーベ
イパレイション膜法、パーベイパレイション法等と同義
語である。

【０００２】

【従来の技術】体温調節中枢の機能に変調をきたし通常
の体温以上の温度レベルで体熱の生産と放散が行われる
状態を発熱という。体温調節中枢に変調をもたらす要因
としては機械的刺激、化学的刺激等が挙げられる。化学
的刺激により発熱を誘発する物質は一般にパイロジェン
（発熱物質）と呼ばれ、その代表的なものとしてエンド
トキシンが知られている。エンドトキシンとはサルモネ
ラ菌、ジフテリア菌、コレラ菌、髄膜炎菌、大腸菌、百
日咳菌、アシネトバクター、結核菌などのグラム陰性菌
が溶菌する際に、その細胞膜から遊離する毒素のことで
ある。

【０００３】エンドトキシンが動物の血中に入ると発熱
作用の他、致死作用、抗潰瘍作用、白血球や血小板の減
少、骨髄出血壊死等の様々な作用を示し、感染症ショッ
クの原因となる。このために、消化管を経ることなく人
体に投与される、注射用水、生理食塩水、ブドウ糖や蛋
白質などの栄養成分を含む輸液、血液透析用の輸液など
に用いられる医療用水にはエンドトキシン等の発熱物質
の混入は許されず、エンドトキシン等の発熱物質が高度
に除去された水が利用されている。表１にエンドトキシ
ンの規格値が定められている医薬品を記載する。

【０００４】

【表１】

【０００５】近年、高齢化社会による老人医療の増加や
高度医療の進展により、上記のような医薬品等に用いら
れる医療用水の需要が急激に増加している。さらにこの
傾向は今後一層高まるものと予想される。しかしなが
ら、注射用液、輸液等に利用される医療用水の７０％以
上を輸入に依存しているのが実情である。

【０００６】一方、国際宇宙ステーションの建設や商業
的な宇宙旅行などの計画も進行している現在、本格的な
宇宙開発時代を迎えようとしている。従来はスペースシ
ャトルに代表される少人数による短期間の滞在が主であ
ったが、多人数による長期間の滞在が行われようとして
いる。この際に問題となるのが、医薬品の確保、特に輸
液、注射用水、生理食塩水等に利用される医療用水の確
保である。従来のような少人数の短期間の滞在であれば
宇宙に出発する際に同時に打ち上げることで十分に賄う
ことができるが、多人数による長期間の滞在の場合、地
上からの打ち上げでは十分な量を賄うことができない可
能性がある。また急に大量の医療用水が必要とされる事
態が発生しないとも限らない。このために、宇宙船や宇
宙ステーション等の宇宙環境における医療用水の調製方
法の創出が望まれていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】エンドトキシン等の発
熱物質を除去する方法としては、沸騰蒸留法、逆浸透膜
法、吸着除去方法、精密濾過方法等が知られている。沸
騰蒸留法は製造コストが高く、しかもエンドトキシンが
水蒸気とともに運ばれるためにエンドトキシンを十分除
去することができない。逆浸透膜法や精密濾過法等の場
合、濾過原理の膜方式を採用しているために、エンドト
キシンを除去することができるかどうかは確率論的な保
証に止まる。さらにこの方法は膜透過側で滞留中の水中
で細菌の繁殖を防ぐ方法が確立されていない。吸着除去
方法は、使用を続けることにより吸着能が低下するため
に、吸着能の低下を常時モニタリングしなければならな
い。また、いずれの方法もそれぞれ単独ではエンドトキ
シンを十分除去することができないために、他の方法と
複数組み合わせた多段処理によって行われている。多段
処理によりエンドトキシンの除去能は向上するが、限ら
れた空間においては処理システムが巨大すぎて容易に適
用することができない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するためになされたものであって、請求項１に係る
発明は、透過膜の一次側に発熱物質を含む液体を供給
し、透過膜の二次側を減圧することにより発熱物質の二
次側への透過を抑制して液体を二次側に透過させること
を特徴とする浸透気化膜法による発熱物質の除去方法に
関する。請求項２に係る発明は、透過膜の一次側に発熱
物質を含む液体を供給し、透過膜の二次側に液体と非反
応性のキャリアーガスを供給することにより発熱物質の
二次側への透過を抑制して液体を二次側に透過させるこ
とを特徴とする浸透気化膜法による発熱物質の除去方法
に関する。請求項３に係る発明は、前記キャリアーガス
が空気であることを特徴とする請求項２に記載の浸透気
化膜法による発熱物質の除去方法に関する。請求項４に
係る発明は、透過膜の二次側に透過した成分を吸着処理
することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
の発熱物質の除去方法に関する。請求項５に係る発明
は、透過膜の二次側に透過した成分を冷却して回収する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の浸
透気化膜法による発熱物質の除去方法に関する。請求項
６に係る発明は、透過膜と、発熱物質を含む液体を透過
膜の一次側に供給するための液体供給手段と、該透過膜
の二次側を減圧するための減圧手段と、該透過膜を透過
した成分を回収するための回収手段からなることを特徴
とする発熱物質除去装置に関する。請求項７に係る発明
は、透過膜と、発熱物質を含む液体を透過膜の一次側に
供給するための液体供給手段と、液体と非反応性のキャ
リアーガスを透過膜の二次側に供給するためのキャリア
ーガス供給手段と、該透過膜を透過した成分を回収する
ための回収手段からなることを特徴とする発熱物質除去
装置に関する。請求項８に係る発明は、透過膜と、発熱
物質を含む液体を透過膜の一次側に供給するための液体
供給手段と、液体と非反応性のキャリアーガスを透過膜
の二次側に供給するためのキャリアーガス供給手段と、
該透過膜を透過した成分を回収するための回収手段から
なり、回収手段から排出されたキャリアーガスがキャリ
アーガス供給手段に供給できるようにキャリアーガス供
給手段と回収手段が連通連結されていることを特徴とす
る発熱物質除去装置に関する。請求項９に係る発明は、
透過膜の二次側に吸着処理手段が設けられてなることを
特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の発熱物質
除去装置に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る浸透気化膜法
による発熱物質の除去方法について説明する。本発明は
透過膜の一次側に発熱物質を含有する液体を供給して、
透過膜の二次側の圧力を一次側における液体の蒸気圧以
下に維持することにより、発熱物質の透過を抑制して液
体を選択的に二次側に透過させることを特徴とする浸透
気化膜法による発熱物質の除去方法である。

【００１０】透過膜の一次側に供給される液体は発熱物
質を含む液体であれば特に限定はされない。具体的に
は、水、イオン交換水、バイオテクノロジー用水、生化
学実験用水、医療用水、飲料水等を例示することがで
き、これらの液体の混合物であっても構わない。特に本
発明は水からの発熱物質の除去に好ましく用いられる。
尚、以下単に「液体」と述べる場合は、透過膜の一次側
に供給される発熱物質を含む液体のことを意味するもの
とする。

【００１１】液体に含まれる発熱物質とは、体温調節中
枢を化学的に刺激することにより発熱をもたらす物質の
ことである。具体的には、エンドトキシン、リポポリサ
ッカライド、エンドトキシンの一部であるリピドＡ、黄
色ブドウ球菌外毒素等のタンパク質のパイロジェン等が
挙げられる。

【００１２】透過膜としては、浸透気化膜法に通常に用
いられる透過膜であれば特に限定されることなく使用す
ることができる。具体的には、セルロース系透過膜、ポ
リイミド系透過膜、ポリスルホン系透過膜、ポリアミン
系透過膜、ポリアミド系透過膜、ポリアクリロニトリル
系透過膜、ポリビニルアルコール系透過膜、ポリアルコ
ール系透過膜、ポリプロピレン系透過膜、ポリエチレン
系透過膜、テフロン（登録商標）系透過膜、キトサン系
透過膜、シリコーン系透過膜等を例示することができ、
これらの透過膜を無孔性均一緻密膜、無孔性非対称膜と
したもの、積層させた積層膜等を用いることもできる。
特に本発明においては、脱アセチル化酢酸セルロース
膜、再生セルロース膜、ポリアルコール膜、ポリスルホ
ン膜等の親水性膜、或いはカチオン基を有する緻密質膜
が好ましく用いられる。親水性膜としては、脱アセチル
化酢酸セルロース膜、再生セルロース膜を用いることが
好ましい。カチオン基を有する緻密質膜としては、キト
サン及びその誘導体からなる膜、ポリアミン膜、第１級
〜第４級アルキルアンモニウムポリマー膜等を例示する
ことができるが、特に、再生セルロース膜や高脱アセチ
ル化度のキトサン膜が最も好ましく用いられる。親水性
膜やカチオン基を有する緻密質膜が好ましく用いられる
理由は、これらの透過膜は構造的に緻密であるために、
高分子物質であるエンドトキシン等の発熱物質の透過を
物理的に抑制することができるからである。また、これ
らの透過膜は耐熱性にも優れているため、熱処理による
滅菌操作に耐久性を有するからでもある。透過膜の形態
は特に限定されず、中空糸状、平膜状、スパイラル膜状
等を例示することができる。尚、以下単に「一次側」と
述べる場合は、透過膜の一次側（供給側）を意味し、単
に「二次側」と述べる場合は、透過膜の二次側（透過
側）を意味するものとする。

【００１３】一次側に供給される液体の液温は特に限定
されないが、一次側の圧力における液体の沸点以下であ
ればよい。例えば、液体が水で一次側の圧力が大気圧又
は大気圧近傍の場合、９０℃以下、好ましくは２０〜９
０℃、より好ましくは４０〜７０℃とされる。尚、一次
側を加圧する場合、その圧力における液体の沸点以下で
あればよい。また、一次側に供給される液体の量は特に
限定されないが、回収量より多量とすることが好まし
い。

【００１４】二次側の圧力は、二次側に透過する成分
（以下、単に「透過成分」という）の一次側の圧力にお
ける蒸気圧以下に維持される。二次側の圧力を蒸気圧以
下に維持する方法は特に限定されず、真空ポンプ等を用
いて二次側を減圧する方法、透過膜の二次側にキャリア
ーガスを供給する方法等を例示することができる。真空
ポンプ等を用いて二次側を減圧する場合、その圧力は特
に限定されず、一次側の圧力や液体の種類等により適宜
設定される。例えば、一次側の圧力が大気圧又は大気圧
近傍の圧力であって液体が水の場合は、２．６７×１０
^３〜０．１３Ｐａ、液体状回収の場合、好ましくは１．
３３×１０^３〜１３３．３Ｐａ、氷結回収の場合、好ま
しくは１３３．３〜０．１３Ｐａとされる。

【００１５】また、二次側にキャリアーガスを供給する
場合、キャリアーガスは液体と非反応性のガス状物質で
あれば特に限定されない。具体的には、空気、窒素、或
いはヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノ
ン、ラドン等の希ガス等を例示することができる。尚、
キャリアーガスは乾燥状態で二次側に供給されることが
好ましい。二次側にキャリアーガスを供給する場合、キ
ャリアーガスを密閉された系の中で循環再利用すること
ができ、細菌等による二次側の汚染を防ぐことができ
る。または、二次側の系内を外気に対して陽圧とするこ
とによっても細菌等による二次側の汚染を防ぐことがで
きる。特に液体が水の場合はキャリアーガスとして空気
を用いることが好ましい。この理由は、キャリアーガス
は乾燥状態で使用されるが、空気は冷却することで脱水
して容易に乾燥する。つまり、二次側には後述するよう
に透過成分を捕集するための冷却装置が設けられている
から、透過成分を冷却すると同時に空気を乾燥させるこ
とができ、別途キャリアーガスの乾燥を行う必要がない
からである。尚、集積回路基盤の洗浄水やタービン用蒸
気中の溶存酸素が問題となる場合は窒素、或いはヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン
等の希ガス等の不活性ガスを用いることが好ましい。膜
表面に供給するキャリアーガスの積算供給量は特に限定
されないが、一次側の圧力を大気圧又は大気圧近傍の圧
力とした場合、回収する洗浄水に相当する１気圧・２５
℃における水蒸気体積以上、或いはその数倍とすること
が好ましい。キャリアーガスの供給速度は気化を促進す
るためにできるだけ速度を大きくし、膜がその流速の増
大によって破損を受ける速度の範囲内の速度で供給する
ことが好ましい。この速度は線速度であるが、膜のデザ
インによって線速度は異なる。

【００１６】以上説明したように浸透気化膜法で発熱物
質を含む液体を処理することにより、発熱物質は透過膜
を透過することができず、一方、液体は気化して選択的
に二次側に透過する。透過成分は気体であるから、これ
を液化して捕集するために通常、冷却が行われる。この
際の冷却温度は（供給液温度以下ならば）特に限定され
ず、用いられる液体の種類又は二次側の圧力を蒸気圧以
下に維持する方法等により適宜設定される。例えば、液
体が水で二次側を減圧した場合、供給液温度の−１０℃
〜−１０℃、好ましくは＋５℃〜−５℃とされる。ま
た、液体が水で二次側にキャリアーガスを供給した場
合、３０℃又は供給液温度以下〜０℃、好ましくは５〜
０℃とされる。

【００１７】尚、透過成分を、吸着材を用いて吸着処理
した後に液化して捕集することもできる。この場合、二
次側に透過した不純物を除去することができる。用いら
れる吸着材は特に限定されず、活性炭、木炭、ゼオライ
ト、パームキュライト、シリカゲル、活性アルミナ、酸
化チタン、ベントナイト、酸性白土、ケイソウ土、酸化
マグネシウム、炭酸カルシウム等の無機質多孔粒体を例
示することができる。

【００１８】本発明に係る浸透気化膜法による発熱物質
の除去方法は、発熱物質は透過膜を透過させずに液体を
選択的に透過させることができるため、従来のいずれの
方法と比較しても、簡単にしかも確実に発熱物質を除去
することができる。さらに液体に含まれる塩類、アンモ
ニアなどの不純物も除去することができる。万が一、発
熱物質が透過膜を通過したとしても、二次側では液体は
気化するために、気化しないエンドトキシン等の発熱物
質が液体と混合することはない。しかも二次側を減圧し
た場合は、たとえ細菌が存在していたとしても、このよ
うな環境で増殖或いは生存することができる細菌は皆無
かごく僅かであり、二次側を極めて清潔に維持すること
ができる。また二次側にキャリアーガスを供給した場合
は、二次側を密閉した系とすることができ、微生物等に
よる汚染を防止することができる。

【００１９】さらに浸透気化膜法による発熱物質の除去
方法を利用した発熱物質除去装置を例示することによ
り、本発明をより詳細に説明する。まず、第一実施形態
に係る発熱物質除去装置について説明する。図１は第一
実施形態に係る発熱物質除去装置の概略説明図である。
第一実施形態に係る発熱物質除去装置は、透過膜の二次
側が減圧手段によって減圧されることを特徴としてい
る。

【００２０】膜モジュール（２０）の一次側には、液体
を透過膜（２１）の一次側に供給するための液体供給手
段が設けられている。図１に示される発熱物質除去装置
では、液体供給手段は、液体を一次貯蔵するための液体
タンク（１０）と、送液管（１２）、（１４）と、送液
ポンプ（１３）からなり、液体タンク（１０）と送液ポ
ンプ（１３）は送液管（１２）を介して連通連結され、
送液ポンプ（１３）は送液管（１４）を介して膜モジュ
ール（２０）の一次側に連通連結されている。さらに、
送液管（１２）には液体の供給量を調節することができ
るバルブ（１１）が設けられている。尚、送液管（１
５）を液体タンク（１０）に連通連結して液体が循環供
給されるように構成することもできる。

【００２１】膜モジュール（２０）の二次側には、透過
膜（２１）を透過した成分を回収するための回収手段
と、透過膜（２１）の二次側を減圧するため、即ち透過
膜（２１）の二次側を一次側の圧力における液体の蒸気
圧以下に減圧するための減圧手段が設けられている。図
１に示す発熱物質除去装置の場合、回収手段は二次側に
透過した成分を冷却するための冷却装置（３０）と、冷
却されて液化した液体を貯蔵するための回収タンク（３
４）とからなり、冷却装置（３０）と回収タンク（３
４）は送液管（３３）を介して連通連結されている。ま
た冷却装置（３０）は膜モジュール（２０）の二次側に
送気管（３１）を介して連通連結されている。また、図
示例の発熱物質除去装置の場合、減圧手段としては真空
ポンプ（４０）が用いられ、送気管（３２）を介して冷
却装置（３０）に連通連結されている。この他、宇宙船
や宇宙ステーション等の宇宙環境では、超高真空の宇宙
空間などを利用することもできる。

【００２２】液体タンク（１０）に一時貯蔵された発熱
物質を含有する液体は、バルブ（１１）の開閉により、
一定量が送液ポンプ（１３）によって膜モジュール（２
０）の一次側に供給される。尚、液体は加熱手段（図示
せず）によって所定温度にまで加熱されて膜モジュール
（２０）の一次側に供給されるように構成しても構わな
い。膜モジュール（２０）の二次側は真空ポンプ（４
０）によって一次側における液体の蒸気圧以下に減圧さ
れているから、透過膜（２１）の一次側に供給された発
熱物質を含有する液体のうち、液体は気化して透過膜
（２１）の二次側に透過する。一方、発熱物質は透過膜
（２１）を透過することができず、送液管（１５）を介
して膜モジュール（２０）から排出される。二次側に透
過した成分は冷却装置（３０）によって冷却されて液化
される。液化された液体は送液管（３３）を通じて回収
タンク（３４）に回収される。そしてバルブ（３６）の
開閉により発熱物質を除去された液体を送液管（３５）
を通じて利用することができる。冷却装置（３０）で冷
却された成分のうち、液化した以外の成分、例えば、空
気などは送気管（３２）を介して真空ポンプ（４０）の
排気管（４１）から排出される。

【００２３】以上説明した第一実施形態に係る発熱物質
除去装置は、発熱物質を含む液体が水の場合に好適に用
いることができる。この理由は、水は透過膜の二次側の
圧力を１．２３×１０^３〜４．０２×１０^２Ｐａ程度に
減圧することで透過し、しかも二次側に透過した成分を
５℃程度に冷却することで捕集することができるからで
ある。

【００２４】次に、第二実施形態に係る発熱物質除去装
置について説明する。図２は第二実施形態に係る発熱物
質除去装置の概略説明図である。第二実施形態に係る発
熱物質除去装置は、キャリアーガス供給手段によって透
過膜の二次側にキャリアーガスを供給して二次側におけ
る液体の分圧を減少させることを特徴としている。

【００２５】膜モジュール（２０）の二次側には、膜モ
ジュール（２０）の二次側にキャリアーガスを供給する
ためのキャリアーガス供給手段と、透過膜（２１）を透
過した成分を回収するための回収手段が設けられてい
る。図２に示す発熱物質除去装置の場合、キャリアーガ
ス供給手段としてはエアポンプ（５０）が用いられてい
る。エアポンプ（５０）は送気管（３２）を介して冷却
装置（３０）と、送気管（５１）を介して膜モジュール
（２０）の二次側と、それぞれ連通連結されている。

【００２６】透過膜の一次側には上記説明した第一実施
形態に係る発熱物質除去装置と同じく、液体タンク（１
０）と液体ポンプ（１３）が設けられており、発熱物質
を含有した液体は膜モジュール（２０）の一次側に供給
される。膜モジュール（２０）の二次側にはキャリアー
ガスが供給されることにより二次側における液体の分圧
が減少するために、膜モジュール（２０）の一次側に供
給された発熱物質を含有する液体のうち、液体は気化し
て二次側に透過する。一方、発熱物質は透過せずに送液
管（１５）を通じて膜モジュール（２０）から排出され
る。二次側に透過した成分とキャリアーガスは送気管
（３１）を通じて冷却装置（３０）に供給され、上記説
明した第一実施形態に係る発熱物質除去装置と同様に冷
却されて液体が回収される。一方、キャリアーガスは送
気管（３２）を通じてエアポンプ（５０）に供給され
て、再び送気管（５１）を通じて膜モジュール（２０）
の二次側に供給される。以上説明した以外の構成は第一
実施形態に係る発熱物質除去装置と同様であり、説明を
省略する。尚、冷却装置で液化した液体は重力による流
下に加えて、キャリアーガスによって回収容器へ強制的
に移動させられる。回収容器へ移動した純水は重力環境
では容器の底部に貯留する。宇宙環境のような微少重力
下では、回収容器中の純水はエアポンプに吸い込まれて
しまい容易に回収することができない。無重力環境でこ
れを防止するためには回収手段全体を一定の速度で回転
させるか又は回収容器を一定の速度で回転させることに
より、遠心力が発生して容器中の純水を容器に貯留する
ことができる。

【００２７】本発明の第二実施形態に係る発熱物質除去
装置は、発熱物質を含む液体が水の場合に好適に用いる
ことができる。この理由は、キャリアーガスとして空気
を使用することにより、二次側に透過した成分を５〜１
０℃程度の高温で捕集することができるとともに、冷却
と同時にキャリアーガスは乾燥されるので別途キャリア
ーガスの乾燥手段を設ける必要がないからである。しか
も回収手段から排出された空気をキャリアーガス供給手
段に供給することにより、キャリアーガスは密閉された
系内において循環再利用され、微生物等による汚染を防
止することができるからである。尚、水以外の液体の場
合又はキャリアーガスとして空気以外のガス状物質を使
用する場合は、キャリアーガスの乾燥装置（図示せ
ず）、例えば加熱機を送気管（５１）に設けることが好
ましい。

【００２８】次に、第三実施形態に係る発熱物質除去装
置について説明する。図３は第三実施形態に係る発熱物
質除去装置の一部を示した概略説明図である。第三実施
形態に係る発熱物質除去装置は、透過膜の二次側に通過
した成分を吸着処理手段によって吸着処理を行った後に
液体を回収することを特徴としている。

【００２９】膜モジュール（２０）の二次側には、透過
膜（２１）の二次側に透過した成分を吸着処理するため
の吸着処理手段（６０）と、透過膜（２１）を透過した
成分を回収するための回収手段が設けられている。吸着
処理手段（６０）は送気管（３１）を介して膜モジュー
ル（２０）の二次側と連通連結され、吸着処理手段（６
０）は送気管（３７）を介して冷却装置（３０）に連通
連結されている。吸着処理手段（６０）としては、吸着
材が充填されたカラム等を例示することができる。

【００３０】透過膜（２１）の二次側に透過した成分は
送気管（３１）を介してまず吸着処理手段（６０）に供
給されて吸着処理される。ここで透過膜（２１）の二次
側に透過した成分のうち、不純物が吸着除去される。不
純物が吸着除去された後に、送気管（３７）を介して冷
却装置（３０）に供給され、上記説明した第一実施形態
に係る発熱物質除去装置と同様の方法で液化されて回収
される。尚、膜モジュール（２０）の二次側は減圧され
ていても、またキャリアーガスが供給されていても構わ
ない。以上説明した以外の構成は第一実施形態に係る発
熱物質除去装置又は第二実施形態に係る発熱物質除去装
置と同様であり、説明を省略する。

【００３１】第三実施形態に係る発熱物質除去装置は、
吸着除去手段が設けられているために透過膜を通過して
しまった液体以外の成分を吸着することができるから、
不純物が高度に除去された水を得ることができる。

【００３２】

【実施例】本発明を実施例を用いて詳細に説明する。但
し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではな
い。

【００３３】１．キトサン膜の調製脱アセチル化度が９８％のキトサン（商品名；CTA02021
3、片倉チッカリン社製）１０重量部を、９８０重量部
の水、１０重量部の酢酸からなる混合溶媒に溶解して１
％キトサン溶液を調製した。次に、１４０gの１％キト
サン溶液をアクリル樹脂板（２０ｃｍ×２０ｃｍ×１ｃ
ｍ（厚））にキャスト（流延）した後、略水平に静置し
て溶媒を乾燥除去して、アクリル樹脂板上にキトサン酢
酸塩膜を形成した。このキトサン酢酸塩膜を１％水酸化
ナトリウム水溶液に浸漬することによってキトサン膜を
再生し、大量の純水で水酸化ナトリウムを除去後、アク
リル樹脂板上に張り付けて乾燥し、乾燥キトサン膜（平
均膜厚３０μｍ）を得た。

【００３４】２．再生セルロース膜の調製８０％NMMO（N-Methylmorpholine N-oxide）・H₂O（125
0ｇ、日本乳化剤株式会社製）、溶解用セルロースパル
プ（１２０ｇ）及びn-propyl gallate（５ｇ）を２リッ
トル容器にいれ、約９０℃の湯浴で加熱し、減圧下で攪
拌しながら脱水してパルプを溶解した。セルロース／NM
MO溶液中の水分がNMMOに対して１水和物相当量になった
時点で脱水・溶解操作を終了した。次に、セルロース／
NMMO溶液を約８０℃に保持した状態で図７に示す連続膜
製膜装置二軸押し出し機の試料投入口に供給し、二軸押
し出し機の先端に装着したＴダイから押し出されたセル
ロース／NMMO溶液を凝固槽に投入して凝固セルロース膜
を生成した。さらに連続して凝固セルロース膜を水洗槽
に導入し、グリセリン水溶液浴、ロール乾燥を経て連続
セルロース膜を巻き取り、再生セルロース膜（平均膜厚
２０μｍ）を調製した。

【００３５】３．シリカゲル吸着材の洗浄と付活シリカゲル（シリカゲル白，５〜１０メッシュ，純正化
学株式会社製造）２００ｇを５００ｍｌの１Ｎ−塩酸に
室温で２４時間浸漬処理して金属イオン不純物を吸着材
から除去した後、５００ｍｌの純水で繰り返し洗浄し
た。洗浄したシリカゲルを風乾燥した後、脱着容器（ナ
ス型フラスコ）にとり、真空ポンプにより１０Ｐａに減
圧し、この状態で電熱ヒーター又は赤外線ヒーターによ
り約１７０℃に加熱することにより付活した。

【００３６】試験例１上記調製したキトサン膜を、図４に示すエンドトキシン
除去装置の膜モジュール（２００）に装着した。次に、
キトサン膜（２１０）の一次側（２１１）に、家庭用浄
水器（三菱レイヨン、FX773-WT）で濾過した水道水を原
液として送液ポンプ（１３０）により送液した。二次側
（２１２）を真空ポンプ（４００）に接続し、１×１０
^−１〜１×１０^−２Ｐａの真空度に減圧した。透過成分
をリービッヒ冷却管（３００）に供給し、液体窒素（３
０１）で冷却した。液化した液体をナス型フラスコに捕
集した。キトサン膜（２１０）を透過しなかった成分は
液体タンク（１００）に供給した。原液及び捕集した透
過液中のエンドトキシン量を、トキシノメーター（和光
純薬工業（株）、ＥＴ−２０８）を用いたリムルステス
トにより測定した。即ち、エンドトキシン基準液を希釈
用水で希釈して検量用標準液を調製した。定法に従いエ
ンドトキシン検量用標準液のゲル化時間を測定してゲル
化時間と濃度値の関係からなる検量線を求めた。次に、
定法に従い各試料溶液のゲル化時間を測定し、検量線か
ら各試料溶液のエンドトキシンの濃度を求めた。結果を
後記表２に示す。

【００３７】試験例２透過膜として上記調製した再生セルロース膜（２１０）
を用いた以外は、試験例１と同様の方法で測定を行っ
た。結果を表２に示す。

【００３８】試験例３上記調製したキトサン膜を図５に示すエンドトキシン除
去装置の膜モジュール（２００）に装着した。次に、キ
トサン膜（２１０）の一次側（２１１）に家庭用浄水器
（三菱レイヨン、FX773-WT）で濾過した試験例１と同じ
水道水を原液として送液ポンプ（１３０）により送液し
た。エアポンプ（５００）で吐出した空気をキトサン膜
（２１０）の二次側入り口に送り、二次側出口から出た
空気をリービッヒ冷却管（３００）に送り、液体窒素
（３０１）で冷却した。液化された液体をナス型フラス
コ（３４０）で捕集した。除湿された空気は再びエアポ
ンプ（５００）で吸引して、再度膜モジュール（２０
０）の二次側入り口に送ることによって空気を循環させ
た。捕集した透過液中のエンドトキシン濃度を試験例１
に示す方法で測定した。結果を表２に示す。

【００３９】試験例４透過膜として上記調製した再生セルロース膜を用いた以
外は、試験例３と同様の方法で測定を行った。結果を表
２に示す。

【００４０】試験例５実施例１で得たキトサン膜を図５に示すエンドトキシン
除去装置の膜モジュール（２００）に装着した。次に、
原液として約０．１％アンモニア水を送液ポンプ（１３
０）により一次側に送液した。尚、約０．１％アンモニ
ア水は１０％アンモニア水を試験例１と同様の家庭用浄
水器（三菱レイヨン、FX773-WT）で濾過した水道水を用
いて希釈して調製した。エアポンプ（５００）で吐出し
た空気を膜モジュール（２００）の二次側入り口に送
り、二次側出口から出た空気をリービッヒ冷却管（３０
０）に送り、液体窒素（３０１）で冷却した。液化した
液体をナス型フラスコ（３４０）で捕集した。除湿され
た空気は再びエアポンプ（５００）で吸引して、再度膜
モジュール（２００）の二次側入り口に送ることによっ
て空気を循環させた。原液及び捕集した透過液中のアン
モニア濃度を高速液体クロマトグラフィーで定量した。
尚、高速液体クロマト用カラムとしてはShimpack IC-C3
を用いて、電気伝導度検出器によりアンモニア濃度を測
定した。結果を表３に記載する。また、透過液中のエン
ドトキシン濃度を試験例１に示す方法で測定した。結果
を表２に記載する。

【００４１】試験例６上記調製したキトサン膜を図６に示すエンドトキシン除
去装置の膜モジュール（２００）に装着した。原液とし
て約０．１％アンモニア水を送液ポンプ（１３０）によ
り一次側（２１１）に送液した。尚、約０．１％アンモ
ニア水は１０％アンモニア水を試験例１と同様の家庭用
浄水器（三菱レイヨン、FX773-WT）で濾過した水道水を
用いて希釈して調製した。エアポンプ（５００）で吐出
した空気を上記調製した１０ｇのシリカゲルを充填した
２本の並列カラム（１２ｍｍφ×１００ｍｍ）（６０
０）に供給した後にリービッヒ冷却管（３００）に送
り、液体窒素（３０１）で冷却した。液化した液体をナ
ス型フラスコ（３４０）で捕集した。除湿された空気を
再びエアポンプ（５００）で吸引して、再度二次側（２
１２）入り口に送ることによって空気を循環させた。捕
集した透過液中のアンモニア濃度を試験例５と同様の方
法で測定した。結果を表３に記載する。また、透過液中
のエンドトキシン濃度を試験例１に示す方法で測定し
た。結果を表２に記載する。

【００４２】試験例７原液として１％食塩水を用いた以外は、上記実施例５と
同様の方法で試験を行った。尚、１％食塩水は試験例１
と同様の家庭用浄水器（三菱レイヨン、FX773-WT）で濾
過した水道水を用いて希釈して調製した。供給液及び透
過液中の食塩濃度を、電気伝導度法を用いて定量した。
定量結果及び脱塩率を表４に示す。また、捕集した透過
液中のエンドトキシン濃度を試験例１に示す方法で測定
した。結果を表２に記載する。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】表２の結果のとおり、二次側のエンドトキ
シン量を極めて低濃度まで除去することができる。また
表３及び表４の結果のとおり、エンドトキシンを除去す
るとともに、アンモニア及び塩類も除去できることが分
かる。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、加圧や高温加熱などの危険な
操作を必要とせずに、確実にしかも簡単にエンドトキシ
ンのような発熱物質を除去することができる。特に液体
として水のような凝集しやすい液体を用いる場合、透過
膜の二次側を高真空度まで減圧せずとも液体は二次側に
透過する。また、透過成分を回収する場合比較的高温で
捕集することが可能である。しかも、二次側を減圧する
場合、このような環境下で増殖或いは生存することがで
きる細菌はごく僅かであり、二次側を極めて清潔に維持
することができる。また、キャリアーガスを透過膜の二
次側に供給する場合、キャリアーガスを密閉された循環
系内において再利用することができ、細菌等の繁殖を抑
制することができる。または、二次側の系内を外気に対
して陽圧とすることによっても細菌等による二次側の汚
染を防ぐことができる。特に液体として水を用いる場
合、透過成分を冷却して回収する際にキャリアーガスが
同時に乾燥されるために、別途キャリアーガスを冷却す
る必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に係る発熱物質除去装置
の概略説明図である。

【図２】本発明の第二実施形態に係る発熱物質除去装置
の概略説明図である。

【図３】本発明の第三実施形態に係る発熱物質除去装置
の概略説明図である。

【図４】試験例で使用した発熱物質除去装置の概略説明
図である。

【図５】試験例で使用した発熱物質除去装置の概略説明
図である。

【図６】試験例で使用した発熱物質除去装置の一部概略
説明図である。

【図７】連続膜製膜装置二軸押し出し機の概略説明図で
ある。

【符号の説明】

１０液体タンク１１，３６バルブ１２，１４，１５，３５送液管１３液体ポンプ２０膜モジュール２１透過膜３０冷却装置３１，３２，３３，３７，５１送気管３４回収タンク４０真空ポンプ４１排気管５０エアポンプ６０吸着処理手段

フロントページの続きＦターム(参考） 4C076 AA12 GG43 4D006 GA25 HA53 JA02C JA52A KA12 KB18 MA03 MA30 MB09 MC10 MC10X MC12 MC12X NA03 NA05 NA64 PA01 PB02 PB54 PC42 PC43 PC44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透過膜の一次側に発熱物質を含む液体を
供給し、透過膜の二次側を減圧することにより発熱物質
の二次側への透過を抑制して液体を二次側に透過させる
ことを特徴とする浸透気化膜法による発熱物質の除去方
法。
【請求項２】透過膜の一次側に発熱物質を含む液体を
供給し、透過膜の二次側に液体と非反応性のキャリアー
ガスを供給することにより発熱物質の二次側への透過を
抑制して液体を二次側に透過させることを特徴とする浸
透気化膜法による発熱物質の除去方法。
【請求項３】前記キャリアーガスが空気であることを
特徴とする請求項２に記載の浸透気化膜法による発熱物
質の除去方法。
【請求項４】透過膜の二次側に透過した成分を吸着処
理することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の発熱物質の除去方法。
【請求項５】透過膜の二次側に透過した成分を冷却し
て回収することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
に記載の浸透気化膜法による発熱物質の除去方法。
【請求項６】透過膜と、発熱物質を含む液体を透過膜
の一次側に供給するための液体供給手段と、該透過膜の
二次側を減圧するための減圧手段と、該透過膜を透過し
た成分を回収するための回収手段からなることを特徴と
する発熱物質除去装置。
【請求項７】透過膜と、発熱物質を含む液体を透過膜
の一次側に供給するための液体供給手段と、液体と非反
応性のキャリアーガスを透過膜の二次側に供給するため
のキャリアーガス供給手段と、該透過膜を透過した成分
を回収するための回収手段からなることを特徴とする発
熱物質除去装置。
【請求項８】透過膜と、発熱物質を含む液体を透過膜
の一次側に供給するための液体供給手段と、液体と非反
応性のキャリアーガスを透過膜の二次側に供給するため
のキャリアーガス供給手段と、該透過膜を透過した成分
を回収するための回収手段からなり、回収手段から排出されたキャリアーガスがキャリアーガ
ス供給手段に供給できるようにキャリアーガス供給手段
と回収手段が連通連結されていることを特徴とする発熱
物質除去装置。
【請求項９】透過膜の二次側に吸着処理手段が設けら
れてなることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに
記載の発熱物質除去装置。