JP2003144865A

JP2003144865A - 膜分離方法

Info

Publication number: JP2003144865A
Application number: JP2001353171A
Authority: JP
Inventors: Chikakazu Murata; 周和村田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2003-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】膜分離方法を提供する。【解決手段】日持ち向上剤が添加された被処理液を膜
分離処理して処理液を得ることを特徴とする膜分離方法
を提供する。該方法により、従来使用されているような
人体や環境への危険性を有する化合物を使用しなくて
も、分離膜の生物汚染を長期間に渡って抑制することが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜分離方法に関
し、特に、本発明は、微生物による分離膜の汚染を防止
することが可能な膜分離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密ろ過（ＭＦ）膜や限外ろ過（ＵＦ）
膜、逆浸透（ＲＯ）膜などの分離膜を用いて被処理液を
膜ろ過し、ろ過液あるいは濃縮液を得る膜ろ過技術は多
数考案されており、各種産業において採用され、多くの
実績がある。精密ろ過膜や限外ろ過膜を用いた装置で
は、膜面の有機物汚染を抑制し、安定運転期間を保持す
る目的で、塩素系化合物などの殺菌剤、酸化剤をろ過時
や逆洗時に膜面に接触させる方法が数多く採用されてい
る（特開平５−１６８８７３号、特開平６−２２６２５
３号、特開平９−２５３６４５号、特開２０００−１１
７０６９号等参照）。ＲＯ法においても被処理液中に存
在する微生物が増殖し、スライム化して膜端面や膜面を
汚染して、操作圧力が上昇したりろ過流量が低下するな
どの問題が起こる。このようなスライム汚染を防止して
ＲＯ装置の安定運転を確保するため、被処理液にスライ
ムコントロール剤を添加する技術が数多く提案されてい
る（特開昭６２−１１０７０５号、特公平６−９８２７
７号、特公平８−１５５９５号、特開平７−１２４５５
９号、特開平８−２２９３６３号、特開平９−２９４９
８９号号、特開平１０−４６３号、特開平２０００−４
２３７３号、特開平２０００−４２５４４号など参
照）。これらの文献においては、スライムコントロール
剤として、第４級アンモニウム塩、クロラミン、遊離塩
素剤、銀系化合物、非酸化性スライムコントロール剤な
どが挙げられている。

【０００３】また、酵素やポリリジン、アスコルビン酸
といった、食品添加物の分野におけるいわゆる日持ち向
上剤を、分離膜の有機汚染に対する洗浄剤として用いる
方法も多く提案されている（特開平８−３０９１６４
号、特開平１１−９０１９１号など参照）。しかし、こ
れらの文献に開示された方法においては、これら日持ち
向上剤は被処理液に直接添加されるのではなく、被処理
液の処理とは別工程の洗浄工程における洗浄水に添加さ
れて使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
な、被処理液に殺菌剤、酸化剤等を添加し、膜分離装置
の生物汚染を抑制するという従来法では、膜分離装置の
生物汚染の抑制という発明本来の主旨は達成されている
ものの、これらの方法に使用されている薬剤は人体に対
して有害なものが多い。従って、これら薬剤を使用する
場合には取り扱いに注意が必要であり、使用者に対して
危険が伴うと共に、これら薬剤がエンドユーザーにまで
到達して悪影響を及ぼしたり、外環境へ放出されて環境
汚染を引き起こす可能性も否定できない。また、人体な
どへの影響を考慮して、食品添加物であるポリリジンや
アスコルビン酸などを分離膜の洗浄剤として用いる方法
も提案されている。しかし、これらの化合物が有する殺
菌および／または防菌効果は、食品添加物であるという
性質上、それほど強いものではないので、特開平８−３
０９１６４号に示されるような、逆洗時における数秒〜
数分の接触や、特開平１１−９０１９１号に示されるよ
うな分離膜の洗浄ごとに用いるような方法では、生物汚
染を充分に抑制することができない。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、人体や環境への危険性の低い、安全な化
合物である日持ち向上剤を使用しつつも、分離膜の生物
汚染を長期間に渡って充分に抑制することができる膜分
離方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は請求項１とし
て、日持ち向上剤が添加された被処理液を膜分離処理し
て処理液を得ることを特徴とする膜分離方法を提供す
る。本発明は請求項２として、日持ち向上剤が、安息香
酸、プロピオン酸、ソルビン酸、Ｌ−アスコルビン酸、
グリシン、リゾチーム、ポリリジン、キトサン、および
これらの誘導体、並びにこれらの塩から選択される１種
以上である、請求項１記載の膜分離方法を提供する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の膜分離方法で使用される
日持ち向上剤とは、食品添加物の分野において使用可能
な化合物であり、保存性の低い食品に対し腐敗や変質を
抑制して、食品成分の安定を図り保存性を向上させる目
的で使用される化合物である。日持ち向上剤は、上記性
質を有するため、一定の濃度以下であれば、人体の体表
面に付着したり、体内に取り込まれたりしたとしても悪
影響を及ぼすことがない。また、日持ち向上剤が外部環
境下に放出されれば、比較的短時間で分解されるか、生
態系の循環に取り込まれるなどして、環境汚染の原因と
なる可能性も低い。本発明においては、上述のような日
持ち向上剤のうち、任意の化合物を使用することができ
るが、膜分離処理される被処理液に添加されるという観
点から、分離膜における分離効果を損なわないものであ
るのが好ましく、分離膜の種類、被処理液の種類、望ま
れる処理液および／または濃縮液の性状等に応じて適宜
選択される。この様な日持ち向上剤としては、好ましく
は、安息香酸、プロピオン酸、ソルビン酸、Ｌ−アスコ
ルビン酸、グリシン、リゾチーム、ポリリジン、キトサ
ン、およびこれらの誘導体、並びにこれらの塩から選択
される化合物が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。より好ましくは、日持ち向上剤としては、安
息香酸、リゾチーム、ポリリジンおよびこれらの誘導
体、並びにこれらの塩から選択される化合物が挙げられ
る。本発明の方法で使用される日持ち向上剤としては、
１種類を使用しても良いし、２種以上の化合物を組み合
わせて使用しても良い。

【０００８】被処理液に添加される日持ち向上剤の量
は、使用される日持ち向上剤の種類、被処理液の種類、
膜分離処理に使用される分離膜の特性、膜分離装置の運
転状況などに応じて適宜設定されるが、このような諸条
件を考慮して、分離膜の生物汚染を抑制できる量であっ
て、できるだけ少ない添加量であるのが、経済的観点か
ら、また、人体および環境への影響という観点からも有
利である。このような事情を考慮すると、日持ち向上剤
は、一般に、１〜１０，０００ｍｇ／Ｌの濃度となるよ
うに被処理液に添加され、好ましくは、１〜１００ｍｇ
／Ｌであり、より好ましくは、１〜３０ｍｇ／Ｌであ
る。

【０００９】本発明の膜分離方法で膜分離処理される被
処理液としては、膜分離処理可能な液体であれば特に限
定されるものではなく、例えば、海水、かん水、河川
水、湖沼水、地下水、工業用水、上水、産業用水、回収
水等の種々のソースの水だけでなく、果汁、醸造原料、
各種排水等が挙げられる。好ましくは、被処理液は海
水、かん水、河川水、湖沼水、地下水、工業用水、上
水、産業用水、回収水等の種々のソースの水である。ま
た、本発明における処理液とは、被処理液を膜分離処理
した際に、膜を透過して得られる液をいう。また、膜を
透過しなかった被処理液は濃縮液となるが、使用される
分離膜の種類、運転条件によっては、濃縮液が生じない
場合もある。これら処理液および／または濃縮液は、必
要に応じて適宜、任意の、公知の用途に使用可能であ
る。また、日持ち向上剤が分離膜を透過しないような場
合には、日持ち向上剤が濃縮液中に濃縮されるので、こ
の濃縮液を日持ち向上剤のソースとして再利用すること
により、日持ち向上剤の使用量を低減させることが可能
となる。

【００１０】本発明の膜分離方法に使用される分離膜と
しては、被処理液から処理液を膜分離できるものであれ
ば良く、例えば、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過
膜、逆浸透膜などが挙げられるが、これらに限定される
ものではない。また、分離膜の形状としても、任意の形
状が可能であり、例えば、スパイラル型、中空糸型、管
状型、プリーツ型、平膜型などが挙げられるが、これら
に限定されるものではない。膜の材質としては、ポリア
クリロニトリル、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレ
ン、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチ
レン、ポリアミド、酢酸セルロース、ポリビニルアルコ
ールなどが挙げられるが、これらに限定されるものでは
なく、膜の種類、処理対象となる被処理液の種類等に応
じて適宜選択することができる。

【００１１】本発明の膜分離方法においては、日持ち向
上剤が有する膜面の生物汚染防止能力、分離膜の生物汚
染の容易性、並びに被処理液中の微生物、有機物をはじ
めとする汚染源の量、種類等を鑑みると、被処理液、処
理液、および濃縮液の性状、並びに使用される分離膜の
種類等に応じて好ましい組み合わせが存在する。例え
ば、本発明の膜分離方法としては、分離膜が精密ろ過膜
または限外ろ過膜の場合には、被処理液が濁度１００度
以下、好ましくは、１０度以下の水、例えば、河川水、
湖沼水、地下水、工業用水であって、処理液が、濁度１
度以下、好ましくは、０．１度以下の水、例えば、上
水、産業用水である場合に適用されるのが好ましい。ま
た、本発明の膜分離方法としては、分離膜が逆浸透膜の
場合には、被処理液が電気伝導度５００μＳ／ｃｍ以
下、好ましくは、２５０μＳ／ｃｍ以下の水、例えば、
工業用水または上水であって、処理液が電気伝導度１０
μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、１μＳ／ｃｍ以下の水、
例えば、純水、超純水の前処理水である場合に適用され
るのが好ましい。

【００１２】本発明の膜分離方法は、日持ち向上剤が添
加された被処理液を膜分離処理することを特徴とする。
即ち、本発明においては「日持ち向上剤が添加された被
処理液」とあるように、被処理液に日持ち向上剤を添加
することを要件とする。よって、もともとの被処理液が
日持ち向上剤成分を含んでいたとしても、本発明におい
ては、別途、日持ち向上剤を添加することが必要とされ
る。本発明の膜分離方法においては、膜分離処理に使用
される分離膜の膜面は、ろ過処理の間中、常に日持ち向
上剤に暴露されるので、長期間にわたって分離膜の膜面
の生物汚染を防止することが可能となり、長期間連続で
膜分離装置を安定的に運転することが可能となる。ま
た、日持ち向上剤が分離膜を透過したとしても、人体や
環境への危険も少ないという利点もある。被処理液への
日持ち向上剤の添加は、被処理液が膜分離処理される時
点で、日持ち向上剤が該被処理液中に含まれているので
あれば、任意の時点で行われることができる。例えば、
被処理液貯留槽や、被処理液導入配管、分離膜の保安フ
ィルタ前段などで添加することが可能であるが、これら
に限定されるものではない。また、膜分離処理が行われ
るのと同時に、日持ち向上剤が被処理液に添加される態
様も可能である。また、添加方法についても、特に限定
されるものではなく、ポンプ注入による方法、自然滴下
による方法、エゼクタ吸引を用いる方法など、必要に応
じて、適宜、任意の装置を用いた、任意の方法が可能で
ある。被処理液に添加された日持ち向上剤は、任意の態
様で被処理液中に存在することができ、例えば、液中に
溶解、懸濁、分散された状態で存在することが可能であ
るが、これらに限定されるものではない。膜分離処理に
悪影響を及ぼさないとの観点から、日持ち向上剤は被処
理液中に溶解されていることが好ましい。

【００１３】本発明の膜分離方法に適用可能な膜分離装
置としては、被処理液に日持ち向上剤を添加する日持ち
向上剤供給手段を備える膜分離装置であれば、任意の、
公知の膜分離装置が適用可能である。図１は、本発明の
膜分離方法に適用可能な膜分離装置の１態様を示す概略
図であり、以下、図１の記載に基づいて、本発明の膜分
離方法を説明する。ただし、図１の装置を用いる態様
は、本発明の１態様であり、本発明の方法はこの態様に
限定されるものではない。図１の態様における膜分離装
置は、被処理液貯槽１、加圧ポンプ２、分離膜３および
日持ち向上剤添加装置４より構成される。被処理液は被
処理液貯槽１に貯留される。日持ち向上剤添加装置４
は、日持ち向上剤を貯留し、必要に応じて日持ち向上剤
を被処理液に供給できるように、被処理液貯槽１と連結
されている。この態様においては、日持ち向上剤添加装
置４から供給された日持ち向上剤が被処理液貯槽１内で
被処理液と混合される。日持ち向上剤が混合された被処
理液は導水管を介して加圧ポンプ２へ送られる。加圧ポ
ンプ２で加圧された被処理液は導水管を介して分離膜３
へ移送される。分離膜３において膜分離処理が行われ、
膜を透過した処理液および濃縮液に分けられる。なお、
図１の態様においては、処理液と濃縮液に分けられてい
るが、使用される分離膜３の種類、運転条件によって
は、濃縮液が生じない場合もある。また、濃縮液は被処
理液貯槽１に返送されても良い。日持ち向上剤が分離膜
３を透過しないような場合には、濃縮液を被処理液貯槽
１に返送することにより日持ち向上剤を再利用できるの
で、その使用量を低減させることが可能となる。以下、
実施例で本発明をより具体的に説明するが、本発明は実
施例に限定されるものではない。

【００１４】

【実施例】図１の態様の膜分離装置を用いて、水道水か
ら純水を製造する目的で逆浸透膜を使用して、該膜分離
装置の運転の安定性を確認した。本実施例において使用
した水道水は残留塩素を含むため、活性炭吸着処理をし
た後に逆浸透膜分離装置の被処理液とした。逆浸透膜と
しては、ＥＳ−２０、８インチエレメント（日東電工株
式会社製）を用い、ＲＯ回収率は７５％として、１３．
５ヶ月間、該膜分離装置を連続的に運転し、逆浸透膜の
通水差圧を測定した。試験は、処理水量１２ｍ^３／時
間、供給水圧力０．７５ＭＰａで行った。本実施例にお
いては、日持ち向上剤として、実施例１ではカルボン酸
塩系化合物の安息香酸ナトリウムを、実施例２では酵素
であるリゾチームを、また実施例３ではポリアミノ酸系
化合物のポリリジンを使用した。また、比較例１として
は薬剤を添加せず、比較例２としては、水処理系におい
て常用されているイソチアゾリン系のスライムコントロ
ール剤（２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン）
を使用した。これら薬剤は、被処理液中でいずれも５ｍ
ｇ／Ｌの濃度になるように、被処理液に連続的に添加さ
れた。

【００１５】実施例１〜３、並びに比較例１および２に
ついて、運転の継続による逆浸透膜の通水差圧の経時的
変化のグラフを図２に示す。図２のグラフから明らかな
ように、薬剤を添加しない条件（比較例１）では、約４
ヶ月で通水差圧が初期の０．０９ＭＰａから０．５ＭＰ
ａへ上昇した。一方、日持ち向上剤を使用した実施例１
〜３、および公知のスライムコントロール剤であるイソ
チアゾリン系化合物を使用した比較例２では、通水差圧
は１３ヶ月経過後も０．０９〜０．１ＭＰａで安定して
いた。このことから、本発明の膜分離方法によると、日
持ち向上剤は、スライムコントロールに通常使用される
イソチアゾリン系化合物と同程度の生物汚染防止能力を
発揮できることが明らかとなった。

【００１６】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の膜分離
方法においては、日持ち向上剤が添加された被処理液が
膜分離処理されるので、膜分離処理に使用される分離膜
の膜面は、ろ過処理の間中、常に日持ち向上剤に暴露さ
れることとなり、長期間にわたって分離膜の膜面の生物
汚染を防止することが可能となり、長期間連続で膜分離
装置を安定的に運転できるという有利な効果を有してい
る。また、日持ち向上剤が使用されるので、人体や環境
への危険も少ないという有利な効果も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の膜分離方法に適用可能な膜
分離装置の１態様を示す概略図である。

【図２】図２は、本発明の実施例および比較例の態様
において、膜分離装置の運転を継続した場合の逆浸透膜
の通水差圧の経時的変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１被処理液貯槽２加圧ポンプ３分離膜４日持ち向上剤添加装置

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ａ０１Ｎ 37/44 Ａ０１Ｎ 37/44 43/08 43/08 Ｈ 63/00 63/00 ＡＤＦターム(参考） 4D006 GA03 GA06 GA07 KC21 KD06 KD14 MA01 MA02 MA03 MA04 MC18 MC23 MC29 MC33 MC39 MC54 MC62 PB02 PB03 PB04 PB05 PB08 PC12 PC17 4H011 AA02 DD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】日持ち向上剤が添加された被処理液を膜
分離処理して処理液を得ることを特徴とする膜分離方
法。
【請求項２】日持ち向上剤が、安息香酸、プロピオン
酸、ソルビン酸、Ｌ−アスコルビン酸、グリシン、リゾ
チーム、ポリリジン、キトサン、およびこれらの誘導
体、並びにこれらの塩から選択される１種以上である、
請求項１記載の膜分離方法。