JP2011036780A - 中空糸多孔膜の利用効率の高い中空糸多孔膜モジュール - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
【解決手段】中空糸多孔膜と、中空糸多孔膜を格納するモジュールと、を備え、モジュール内に中空糸多孔膜の両端が接着剤によって固定されており、モジュールが、筒状のパイプ部分50と、パイプ部分50の両端部にそれぞれ接続される、側面にそれぞれヘッダー貫通管111が設けられた、筒状のヘッダー部分100と、該筒状のヘッダー部分100のパイプ部分50に接続する側の反対側に接続される、パイプ部分50内に格納された中空糸多孔膜の内側と連通するためのキャップ貫通管211が設けられたキャップ部分200と、を備え、キャップ部分200の側壁に、ヘッダー部分100のヘッダー貫通管111と勘合する凹部が設けられた、中空糸多孔膜モジュールを提供する。
【選択図】図1
Description
(1)中空糸多孔膜へのグラフト鎖の導入
外径3.0mm、内径2.0mm、バブルポイント法で測定した最大細孔径が0.3μmのポリエチレン多孔質中空糸膜(中空糸多孔膜)の重量を測定した。次に、中空糸多孔膜を密閉容器に入れ、密閉容器内の空気を窒素で置換した。その後、密閉容器の外側からドライアイスで冷却しながら、中空糸多孔膜に200kGyのγ線を照射し、ラジカルを発生させた。次に、ラジカルを発生させた中空糸多孔膜をガラス反応管に入れ、ガラス反応管内部を200Pa以下に減圧し、ガラス反応管内部の酸素を除いた。次に、ガラス反応管内部に、グリシジルメタクリレート3体積部、メタノール97体積部からなる、40℃に調整したグリシジルメタクリレートのメタノール混合溶液からなる反応液を、10重量部の中空糸多孔膜に対して、100重量部注入した。なお、メタノール混合溶液を予め窒素でバブリングし、メタノール混合溶液内の酸素を窒素置換しておいた。その後、12分間ガラス反応管を密閉した状態で静置してグラフト重合反応を進行させ、中空糸多孔膜にグラフト鎖を導入した。
dg=(w1−w0)/w0 ・・・(1)
ここでw0は反応前の中空糸多孔膜の重量、w1はグラフト鎖が導入された中空糸多孔膜の重量である。
グラフト鎖を導入した後、乾燥した中空糸多孔膜を、10分以上メタノールに浸漬して膨潤させた後、純水に浸漬して水置換しておいた。また、50体積部のジメチルアミン及び50体積部の純水を混合して得た反応液を用意した。次に、グラフト鎖が導入された中空糸多孔膜の20重量部の反応液をガラス反応管に入れ、30℃に調整した。その後、グラフト鎖が導入された中空糸多孔膜をガラス反応管に挿入し、210分間静置して、グラフト鎖のエポキシ基をジエチルアミノ基に置換し、実施例に係るアニオン交換基を有する中空糸多孔膜を得た。得られた中空糸多孔膜のアニオン交換基の導入程度を示すモル転化率は93%であった。ここで、エポキシ基のモル数N2のうち、ジエチルアミノ基に置換されたモル数N1をモル転化率Tと呼び、下記(2)式で算出した。
T=100×N1/N2
=100×{(w2−w1)/M1}/{w1(dg/(dg+100))/M2}・・・(2)
ここで、M1はジエチルアンモニウムの分子量(73.14)、w1はグラフト重合反応後の中空糸多孔膜の重量、w2はジエチルアミノ基置換反応後の中空糸多孔膜の重量、dgはグラフト率、M2はグリシジルメタクリレートの分子量(142)である。
この製造例1にて得られた中空糸多孔膜をタンパク質を吸着する性質を有する中空糸多孔膜として実施例に用いた。
テイヨー株式会社に製造依頼することにより、内径5mm、外径8mm、長さ10000mmのポリスルホン製のパイプ部分50を押出し成型にて製造した。
[製造例3]
村角株式会社に製造依頼することにより、図2乃至図4に示すようなポリスルホン製のヘッダー部分100を、金型成型により製造した。また、図5乃至図8に示すようなポリスルホン製のキャップ部分200を、金型成型により同様に製造した。
製造例2で得られたポリスルホン製のパイプ部分50を長さ8cmに切断し、この両端に製造例3で得られた図2に示すヘッダー部分100を接着剤で固定した。ここに製造例1で得られた中空糸多孔膜を挿入し、片方のヘッダー部分100を下(重力方向)にしてヘッダー部分100の側面112のヘッダー貫通管111から接着剤を注入することにより、このヘッダー部分100の内壁の中空糸多孔膜の外面とを固定した。次に、もう一方のヘッダー部分100を下(重力方向)にして同様に接着剤を注入し、中空糸多孔膜の両端を固定した。固定後、両方のヘッダー部分100のそれぞれの端を10mm切断し、ヘッダー部分100の側面のルアーロックアウトレット状のヘッダー貫通管111がヘッダー部分100の端面の直近に位置するようにした。ここに製造例3で得られた図5及び図6に示すキャップ部分200を、その凹部212が図2に示すヘッダー部分100のヘッダー貫通管111の外壁と勘合するようにして、両端のヘッダー部分100にはめ合わせ、接着剤で固定した。これによりモジュール内における中空糸多孔膜の全長が107mm、有効長が96.8mm、接着剤で固定されたデッドスペース部分の長さが両端とも5.1mmの、図1に示すようなタンパク質吸着モジュールが得られた。得られた中空糸多孔膜モジュールにおいて、中空糸多孔膜の固定された部分の長さの、中空糸多孔膜の全長に対する割合は9.5%であった。
100 ヘッダー部分
111 ヘッダー貫通管
112 側面
113 接続部分
200 キャップ部分
211 キャップ貫通管
212 凹部
Claims (6)
- 中空糸多孔膜と、
前記中空糸多孔膜を格納するモジュールと、
を備え、
該モジュール内に前記中空糸多孔膜の両端が接着剤によって固定されており、
前記モジュールが、
筒状のパイプ部分と、
該パイプ部分の両端部にそれぞれ接続される、側面にそれぞれヘッダー貫通管が設けられた、筒状のヘッダー部分と、
該筒状のヘッダー部分の前記パイプ部分に接続する側の反対側に接続される、前記パイプ部分内に格納された前記中空糸多孔膜の内側と連通するためのキャップ貫通管が設けられたキャップ部分と、
を備え、
前記キャップ部分の側壁に、前記ヘッダー部分の前記ヘッダー貫通管と勘合する凹部が設けられた、中空糸多孔膜モジュール。 - 前記中空糸多孔膜の固定された部分の長さの、前記中空糸多孔膜の全長に対する割合が、1%以上30%以下であり、
前記中空糸多孔膜の全長が3cm以上200cm以下である、
請求項1に記載の中空糸多孔膜モジュール。 - 前記ヘッダー貫通管と前記キャップ貫通管の形状が同じである、請求項1又は2に記載の中空糸多孔膜モジュール。
- 前記ヘッダー貫通管及び前記キャップ貫通管のそれぞれの形状が、ルアーロックである、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の中空糸多孔膜モジュール。
- 前記中空糸多孔膜がタンパク質を吸着する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の中空糸多孔膜モジュール。
- 筒状のパイプ部分と筒状のヘッダー部分とを接続することと、
前記接続されたパイプ部分とヘッダー部分との内部に、中空糸多孔膜を挿入することと、
接着剤を、前記ヘッダー部分に設けられたヘッダー貫通管から、前記中空糸多孔膜の外面と前記ヘッダー部分の内壁との間に注入して、前記中空糸多孔膜を前記ヘッダー部分に固定することと、
前記ヘッダー部分の前記パイプ部分と接続した端部と反対側の端部を、前記ヘッダー貫通管を残すようにして切断することと、
前記ヘッダー貫通管の外壁と勘合する凹部が設けられたキャップ部分を、前記ヘッダー部分に接続することと、
を含む、中空糸多孔膜モジュールの製造方法。
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