JP2006255672A - 分離膜 - Google Patents

Abstract

【課題】 接着剤層の近傍でスキン層が破断しても原水がリークすることのない分離膜を提供する。
【解決手段】 膜シート１は、透過性支持層２と透水性のスキン層４とを不織布３を介して接合してなる。この膜シート１をスキン層４を内面側としてスペーサ（流路材）６を配置した状態で対向させ、スキン層４の端縁で接着剤層５を形成して固化して袋状に形成することとにより分離膜とする。そして、この接着剤層５よりも広い範囲に閉塞部７を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は逆浸透膜、限外濾過膜及び精密濾過膜等の分野における排水中から不要物を除去するための分離膜に関する。

膜分離装置は、河川水や湖沼水などの表流水に凝集沈殿処理等の浄水処理を施して得られる工業用水や上水中の懸濁物や溶存物を分離して高度な浄水を得る場合や、あるいは工場や家庭、下水処理場から排出される排水中の懸濁物や溶存物を分離して再利用を図る浄化設備等の分野において、広く用いられている。上述したような膜分離装置は、河川水や湖沼水などに凝集剤を添加して、凝集・沈殿・濾過等の固液分離処理を施して得られる分離水を原水として処理を行うものであり、スパイラルモジュール、プリーツモジュール、プレートアンドフレーム型モジュール等が知られている。

上述したような膜分離装置における分離膜は、例えば図２に示すような構造を有する。すなわち、膜シート１は、ポリプロピレン製などの透過性支持層２と濾過を行うポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製などの多孔質で透水性のスキン層４とを不織布層３を介して接合してなり、この膜シート１をスキン層４側で対向させて内側にスペーサ（流路材）６を配置した状態でスキン層４の端縁に接着剤層５を形成して固化接着して袋状に形成し分離膜として、内面側に原水Ｗを供給してスキン層４を透過させることで処理を行う。しかしながら、このような分離膜においては、スキン層４は柔軟であるので、接着剤層５の形成時に接着剤の固化に伴い境界部５Ａで破断Ｂが生じることがあり、この部分で原水Ｗのリークを生じることがあるという問題点があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、接着剤層の近傍でスキン層が破断しても原水がリークすることのない分離膜を提供することを目的とする。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果本発明者は、スキン層の破断の原因について調査した結果、スキン層の破断は固化した接着剤層においてスキン層が固定されるためであり、これに起因する破断は、この接着剤層の近傍に限られることがわかった。そこで、この接着剤層よりわずかに広い範囲で透過性支持層に水不透性樹脂を含浸してやれば、スキン層が破断してもリークを生じないことを見出した。以上に基づき本発明に想到した。

すなわち、第１に本発明は、透過性支持層とスキン層とを有する膜シートをスキン層を内側面として対向させて端部を接着剤層により接合し、この内側に原水を供給して外面側に透過させて処理するものであり、前記接着剤層よりわずかに広い範囲で前記透過性支持層に水不透性樹脂を含浸させた閉塞部を形成した分離膜を提供する（請求項１）。

これにより、接着剤層の近傍でスキン層が破断したとしても、外側の透過性支持層が水不透性樹脂により閉塞されているので原水のリ−クが生じにくくなっている。

第２に本発明は、前記閉塞部が前記スキン層にも形成されている分離膜を提供する（請求項２）。これにより接着剤層の近傍でスキン層が破断したとしても原水リークを一層確実に防止できるようになっている。

さらに、第３に本発明は、この水不透性樹脂として、粘度が低く柔軟性を有する接着剤を用いた分離膜を提供する（請求項３）。これにより水不透性樹脂の透過性支持層等への含浸が容易なものとなり、接着剤層を形成するものと同じものを用いることにより、閉塞部と接着剤層との間で剥離が生じにくく、しかも閉塞部の形成と接着剤層の形成とを連続して行うことができる。

本発明の分離膜によれば、接着剤層の近傍でのスキン層の破断にともなう原水リークを防止することが可能となるばかりでなく、膜自身の耐圧性の向上も期待できる。

以下、本発明の分離膜の一実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態の分離膜を示す縦断面図であり、同図において膜シート１は、透過性支持層２と透水性のスキン層４とを不織布３を介して接合してなる。

上述したような膜シート１において、透過性支持層２としては、水を透過するもので構造体として用いられる材料であれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などのオレフィン系樹脂、ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）やポリ四弗化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などの弗素系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリサルホン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、あるいはステンレス鋼等の金属を用いることができ、特にポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などのメッシュシートや多孔製シートなどを用いることができる。また、この透過性支持層２の厚さも特に制限はないが、柔軟性などの観点から０．５〜３ｍｍ程度、特に約１ｍｍの厚さとすればよい。

また、スキン層４は、直接分離に寄与するものであり、所望とする分離対象よりも小さい孔（開裂を含む）を膜表面に多数有することにより水は通すが分離対象は通さないものであれば特に制限はなく、ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）やポリ四弗化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などの弗素系樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリアミド、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＭＭＡ、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド等の多孔質膜などを用いることができ、膜表面に形成する孔の大きさや数、膜に要求される強度などに応じて適当な材料を選定すればよい。特にポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ）やポリ四弗化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などの弗素系樹脂が好ましい。このようなスキン層４の厚さは薄い方がよいが、強度等の点も考慮すると０．０５〜０．３ｍｍ程度、特に約０．１ｍｍとすればよい。

さらに不織布３は、スキン層４の通水性を保持するとともに膜シート１の柔軟性を向上させるためのものであり、このような不織布３としては、基本的には透過性支持層２と同様の材料を用いることができ、特にポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などの不織布が好ましい。この不織布３の厚さも特に制限はないが、柔軟性などの観点から０．０５〜０．５ｍｍ程度、特に約０．２ｍｍの厚さとすればよい。

本実施形態においては、この膜シート１をスキン層４を内面側としてスペーサ（流路材）６を配置した状態で対向させ、スキン層４の端縁で接着剤層５を形成して固化して袋状に形成することとにより分離膜としている。そして、この接着剤層５よりも広い範囲に閉塞部７を形成する。

ここで、接着剤層５を形成する接着剤としては、水不透性樹脂であれば制限はなく、例えば、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、ホトメルト接着剤、紫外線硬化樹脂系接着剤等が挙げられ、これらの中でもウレタン系接着剤が好ましい。

また、閉塞部７は、水不透性樹脂を前述した透過性支持層２に含浸・固化させることにより当該箇所における水透過性を喪失させたものであり、特に本実施形態においては不織布３及びスキン層４にも水不透性樹脂が含浸・固化されている。

この水不透性樹脂としては、透過性支持層２、不織布３及びスキン層４に浸透しやすく、かつ膜シート１の柔軟性を損なわないものであれば特に制限はないが、含浸後固化する性質が必要であることから接着剤を用いるのが好ましい。この接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、ホトメルト接着剤、紫外線硬化樹脂系接着剤等汎用のものを用いることができ、特に接着剤層５を形成する接着剤と同じものを用いると製造効率上有利であるばかりか閉塞部７と接着剤層５との間で剥離が生じにくいという効果も期待できるので好ましい。

上述したような閉塞部７は、膜シート１の端部を接着して接着剤層５を形成した後、この接着剤層５より広い範囲で透過性支持層２、不織布３及びスキン層４に水不透性樹脂を塗布するなどして含浸させることにより形成すればよい。

次に上述したような構造を有する分離膜の作用について説明する。まず袋状の分離膜の内面側に原水Ｗを供給してスキン層４を透過させることで処理を行う。この際、濾過対象となる不純物等はスキン層４を通過できず、この不純物等が除去された処理水Ｗ１のみが透過することで所望の水質の処理水Ｗ１を得ることができる。このとき接着剤層５の近傍でスキン層に破断Ｂが生じていると、図２に示すように原水Ｗがリークすることになるが、本実施形態においては、この部分の透過性支持層２に水不透性樹脂を含浸させることにより開孔を閉塞して水不透過性の閉塞部７としているので、破断Ｂを経由して原水Ｗがリークしにくくなっている。特に透過性支持層２だけでなく、不織布３及びスキン層４の孔も水不透性樹脂により閉塞させて水不透過性の閉塞部７とすることで破断Ｂからの原水Ｗのリークをより確実に防止できるようになっている。さらにこれらの効果により膜自身の耐圧性の向上も期待できる。

本発明の分離膜は、スキン層の破断による原水リークが防止できるので、高いフラックスが要求される有機排水などの処理に有用である。

本発明の分離膜の一実施例を示す縦断面図である。 従来の分離膜の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 膜シート
２ 透過性支持層
３ 不織布層
４ スキン層
５ 接着剤層
６ スペーサ（流路材）
Ｂ 破断

Claims (3)

1. 透過性支持層とスキン層とを有する膜シートをスキン層を内側面として対向させて端部を接着剤層において接合し、この内側に原水を供給して外面側に透過させて処理する分離膜であって、前記接着剤層よりわずかに広い範囲で前記透過性支持層に水不透性樹脂を含浸させた閉塞部を形成したことを特徴とする分離膜。
2. 前記閉塞部が前記スキン層にも形成されていることを特徴とする請求項１記載の分離膜。
3. 前記水不透性樹脂が粘度が低く柔軟性を有する接着剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の分離膜。
   

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