JP2012139615A - Spiral type separation membrane element and method for producing the same - Google Patents

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雅和 小岩
Kentaro Takagi
健太朗 高木
Hiroho Hirozawa
洋帆 広沢
Masahiro Kimura
将弘 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spiral type separation membrane element which needs no telescope prevention plate and is excellent in long-term stability and to provide a method for producing the same.SOLUTION: The spiral type separation membrane element is constituted by spirally winding up a stock solution passage material and a separation membrane unit which is equipped with a permeated liquid passage material in an envelope-shaped membrane formed by laminating and adhering separation membranes around a perforated water collecting pipe. The spiral type separation membrane element is characterized in that a resin 10 is arranged so that the projected area ratio of at least one side of a zonal end part between both sides of zonal end parts in the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe at the surface of the separation membrane unit is above 0 and under 1.

Description

本発明は、分離膜を用いて逆浸透技術、濾過技術等により流体の成分を分離するスパイラル型分離膜エレメントおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a spiral separation membrane element that uses a separation membrane to separate components of a fluid by reverse osmosis technology, filtration technology, and the like, and a method for manufacturing the same.

液体等を分離する分離膜には、その孔径サイズや分離機能の違いにより、種々のタイプが存在するが、分離膜の一方の面に原液を供給し、他方の面から透過液を取り出す点では共通している。例えば、逆浸透ろ過、限外ろ過などに用いられる流体分離エレメントとしては、供給側流体(原液)を分離膜表面へ導く原液流路材、供給側流体(透過液)を分離する分離膜、および分離膜を透過し供給側流体から分離された供給側流体を集水管(中心管)へと導く透過液流路材からなるユニットを有孔の中心管の周りに巻き付けたスパイラル型分離膜エレメントが知られている。   There are various types of separation membranes that separate liquids, etc., depending on the pore size and separation function. However, in terms of supplying undiluted solution to one side of the separation membrane and taking out permeate from the other side. It is common. For example, as a fluid separation element used for reverse osmosis filtration, ultrafiltration, etc., a raw liquid flow path material that guides a supply-side fluid (raw solution) to the surface of the separation membrane, a separation membrane that separates a supply-side fluid (permeate), and There is a spiral type separation membrane element in which a unit made of a permeate flow path material that guides a supply side fluid that passes through a separation membrane and is separated from a supply side fluid to a water collecting pipe (center pipe) is wound around a perforated center pipe Are known.

図1は従来のスパイラル型分離膜エレメントの部材構成を模式的に示した一部展開斜視図である。図1に示すスパイラル型分離膜エレメント1は、分離膜5を重ね合わせて接着された封筒状膜の中に透過液流路材6を備えた分離膜ユニット7を形成し、その分離膜ユニット7の開口部を有孔中空管からなる集水管2に取り付け、ネット状(網状)の原液流路材4とともに集水管2の外周面にスパイラル状に巻回することにより構成される。図1に示すように、原液31はスパイラル型分離膜エレメント1の一方の端面側から供給される。供給された原液31は原液流路材4に沿って流れ、スパイラル型分離膜エレメント1の他方の端面側から濃縮液33として排出される。原液31が原液流路材4に沿って流れる過程で分離膜5を透過した透過液32が透過液流路材6に沿って集水管2の内部に流れ込み、集水管2の端部から排出される。上記のようなスパイラル型分離膜エレメントは、透過液流路材6を挟んで封筒状に形成された分離膜5および原液流路材4からなる1組または複数組の素材群(リーフ)を有する。   FIG. 1 is a partially developed perspective view schematically showing a member configuration of a conventional spiral separation membrane element. A spiral separation membrane element 1 shown in FIG. 1 forms a separation membrane unit 7 having a permeate flow path material 6 in an envelope-like membrane bonded with a separation membrane 5 superimposed thereon, and the separation membrane unit 7 Are attached to the water collecting pipe 2 made of a perforated hollow tube, and are wound around the outer peripheral surface of the water collecting pipe 2 together with a net-like (net-like) stock solution channel material 4 in a spiral shape. As shown in FIG. 1, the stock solution 31 is supplied from one end face side of the spiral separation membrane element 1. The supplied stock solution 31 flows along the stock solution channel material 4 and is discharged as a concentrated solution 33 from the other end face side of the spiral separation membrane element 1. The permeate 32 that has permeated through the separation membrane 5 in the course of the stock solution 31 flowing along the stock solution channel material 4 flows into the water collection pipe 2 along the permeate flow channel material 6 and is discharged from the end of the water collection tube 2. The The spiral separation membrane element as described above has one set or a plurality of sets of material groups (leafs) composed of the separation membrane 5 formed in an envelope shape with the permeate flow passage material 6 interposed therebetween and the raw solution flow passage material 4. .

図2は複数組の素材群を有するスパイラル型分離膜エレメントの軸方向の断面図、図3は図2のスパイラル型分離膜エレメントのA−A線断面図、図4は図2のスパイラル型分離膜エレメントの端面図である。   2 is a sectional view in the axial direction of a spiral separation membrane element having a plurality of sets of material groups, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of the spiral separation membrane element in FIG. 2, and FIG. 4 is a spiral separation in FIG. It is an end view of a membrane element.

スパイラル型分離膜エレメント1の製造の際には、折り畳んだ分離膜5、原液流路材4および透過液流路材6を重ね合わせ、透過液流路材6を介して背中合わせとなる各2枚の分離膜5の両端を樹脂からなる接着剤9で接着しながら、図3および図4に示すように、集水管2の外周面に渦巻き状に巻き付ける。そして、図2に示すように、集水管2に巻回された素材群の両端面には、流体が通過する際に生ずる圧力損失によってスパイラル型分離膜エレメントが望遠鏡(テレスコープ)状に変形し、分離性能が低下することを防止するためにテレスコープ防止板8を取り付けているのが一般的である。さらに、テレスコープ防止板8は、スパイラル型分離膜エレメント1とシール固定するために、接着剤9を含浸させたフィラメントをスパイラル型分離膜エレメント1の外表面にワインディングし、固着させる。また、テレスコープ防止板8は、スパイラル型分離膜エレメント1を充填する容器とスパイラル型分離膜エレメント1をシールできるようにシール部材を付設できる構造になっている。   When manufacturing the spiral separation membrane element 1, the folded separation membrane 5, the undiluted solution channel material 4, and the permeate channel material 6 are overlapped, and two sheets are back to back through the permeate channel material 6. The separation membrane 5 is spirally wound around the outer peripheral surface of the water collecting pipe 2 as shown in FIGS. Then, as shown in FIG. 2, the spiral separation membrane element is deformed into a telescope (telescope) shape on both end faces of the material group wound around the water collecting pipe 2 due to pressure loss generated when the fluid passes. In general, the telescope prevention plate 8 is attached to prevent the separation performance from deteriorating. Further, the telescope prevention plate 8 winds and fixes the filament impregnated with the adhesive 9 on the outer surface of the spiral separation membrane element 1 in order to seal and fix the spiral separation membrane element 1. The telescope prevention plate 8 has a structure in which a seal member can be attached so that the container filled with the spiral separation membrane element 1 and the spiral separation membrane element 1 can be sealed.

近年、スパイラル型分離膜エレメント等の膜分離装置には、造水コスト低減への高まりから、低コスト化のニーズが高まっている。しかしながら、上記のような多くの部材を使用していることがコストアップや製造工程の複雑化をもたらし、その妨げとなっている。一方、消費材の環境への負荷の問題が近年注目されている中、一定期間の寿命で廃棄されるスパイラル型膜エレメントについても、その環境負荷が問題となっている。   In recent years, there has been a growing need for cost reduction in membrane separation devices such as spiral-type separation membrane elements due to an increase in water production costs. However, the use of many members as described above increases costs and complicates the manufacturing process, which is a hindrance. On the other hand, while the problem of the environmental load of the consumer material has been attracting attention in recent years, the environmental load is also a problem for the spiral membrane element that is discarded with a certain period of life.

このような背景から、特許文献1ではスパイラル型分離膜エレメントを充填する容器の蓋板部分で該エレメントの端面を支持することにより、テレスコープ防止板8を使用しないスパイラル型分離膜エレメント1が提案されている。本発明により、さらにスパイラル型分離膜エレメント1とテレスコープ防止板8との間を従来技術の様にフィラメントワインディングで強固にシールする必要もなくなり、工程数減による生産性の向上かつ、材料費の削減が可能である。   Against this background, Patent Document 1 proposes a spiral separation membrane element 1 that does not use the telescope prevention plate 8 by supporting the end face of the element with the lid plate portion of the container filled with the spiral separation membrane element. Has been. According to the present invention, it is not necessary to firmly seal the space between the spiral separation membrane element 1 and the telescope prevention plate 8 by filament winding as in the prior art, thereby improving productivity by reducing the number of processes and reducing material costs. Reduction is possible.

特開平7−313848号公報JP-A-7-313848

しかし、上記した分離膜エレメントは、長期間にわたり圧力をかけて運転を行った際の性能安定性の点で十分とは言えない。   However, the above-described separation membrane element is not sufficient in terms of performance stability when operated by applying pressure over a long period of time.

そこで、本発明の目的は、テレスコープ防止板を必要としない長期安定性に優れたスパイラル型分離膜エレメントおよび、その製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a spiral separation membrane element that does not require a telescope prevention plate and has excellent long-term stability, and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するための本発明は、以下の構成をとる。   To achieve the above object, the present invention has the following configuration.

(1)分離膜を重ね合わせて接着された封筒状膜の中に透過液流路材を備えた分離膜ユニットおよび原液流路材を有孔集水管の周りにスパイラル状に巻囲してなるスパイラル型分離膜エレメントであって、分離膜ユニットの表面における有孔集水管の長手方向の両側の帯状端部のうちの少なくとも片側の帯状端部の投影面積比が0を超えて1未満となるように樹脂が配置されることを特徴とするスパイラル型分離膜エレメント。   (1) A separation membrane unit provided with a permeate flow path material and a raw liquid flow path material are spirally wound around a perforated water collecting pipe in an envelope membrane adhered by overlapping the separation membranes. In the spiral separation membrane element, the projected area ratio of at least one of the strip-shaped end portions on both sides in the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe on the surface of the separation membrane unit exceeds 0 and is less than 1 A spiral separation membrane element characterized in that the resin is arranged as described above.

(2)投影面積比が0.01以上0.3以下である(1)に記載のスパイラル型分離膜エレメント。   (2) The spiral separation membrane element according to (1), wherein the projected area ratio is 0.01 or more and 0.3 or less.

(3)帯状端部に配置される樹脂のパターンがドット状であることを特徴とする(1)または(2)に記載のスパイラル型分離膜エレメント。   (3) The spiral separation membrane element according to (1) or (2), wherein the resin pattern disposed on the belt-like end portion is dot-like.

(4)分離膜を重ね合わせて接着された封筒状分離膜の中に透過液流路材を備えた分離膜ユニットおよび原液流路材を有孔集水管の周りにスパイラル状に巻囲するスパイラル型分離膜エレメントの製造方法であって、分離膜ユニットの表面における有孔集水管の長手方向の両側の帯状端部のうちの少なくとも片側の帯状端部の投影面積比が0を超えて1未満となるように樹脂を配置することを特徴とするスパイラル型分離膜エレメントの製造方法。   (4) Spiral that surrounds a separation membrane unit having a permeate flow passage material and a raw liquid flow passage material in a spiral shape around a perforated water collecting pipe in an envelope-like separation membrane that is bonded by overlapping the separation membranes A method of manufacturing a mold separation membrane element, wherein the projected area ratio of at least one of the strip-shaped end portions on both sides of the perforated water collecting pipe in the longitudinal direction on the surface of the separation membrane unit is more than 0 and less than 1 A process for producing a spiral separation membrane element, characterized in that a resin is arranged so that

本発明によれば、特定の投影面積比を有する樹脂を分離膜ユニットの表面における有孔集水管の長手方向の帯状端部に配置することにより、従来のスパイラル型分離膜エレメントで必須であったテレスコープ防止板、およびスパイラル型分離膜エレメントとテレスコープ防止板を強固にシールするフィラメントワインディングが不要になる。その結果、分離膜エレメントの原料コストの軽減や製造工程の簡略化、環境負荷の低減を可能にした高性能、高効率分離膜エレメントを得ることができる。   According to the present invention, a resin having a specific projected area ratio is indispensable for a conventional spiral separation membrane element by disposing a resin at the band-like end in the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe on the surface of the separation membrane unit. The telescopic prevention plate and the filament winding that firmly seals the spiral separation membrane element and the telescope prevention plate are not required. As a result, it is possible to obtain a high-performance, high-efficiency separation membrane element that can reduce the raw material cost of the separation membrane element, simplify the manufacturing process, and reduce the environmental load.

従来のスパイラル型分離膜エレメントの部材構成を模式的に示した一部展開斜視図である。It is the partial expansion perspective view which showed typically the member structure of the conventional spiral type separation membrane element. 複数の素材群を有する従来のスパイラル型分離膜エレメントの軸方向の断面図である。It is sectional drawing of the axial direction of the conventional spiral type separation membrane element which has a some raw material group. 図2のスパイラル型分離膜エレメントのA−A線で破断し、分離膜ユニットを展開して示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the spiral separation membrane element of FIG. 2 taken along line AA and unfolding the separation membrane unit. 図2のスパイラル型分離膜エレメントの端面での展開断面図である。FIG. 3 is a developed cross-sectional view at an end surface of the spiral separation membrane element of FIG. 2. 本発明の第1の実施例におけるスパイラル型分離膜エレメントの端面での展開断面図である。It is an expanded sectional view in the end face of the spiral type separation membrane element in the 1st example of the present invention. 分離膜ユニットの表面において両側の帯状端部に樹脂が配置された、図5のスパイラル型分離膜エレメントを巻囲する前の展開図である。FIG. 6 is a development view before enclosing the spiral separation membrane element of FIG. 5 in which a resin is disposed at both end portions on the surface of the separation membrane unit. 分離膜ユニットの表面において片側の帯状端部に樹脂が配置された、本発明の第2の実施例におけるスパイラル型分離膜エレメントを巻囲する前の展開図である。FIG. 6 is a development view before enclosing a spiral separation membrane element in a second embodiment of the present invention, in which resin is disposed on one side of a band-shaped end portion on the surface of a separation membrane unit.

以下、本発明について、さらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明は、分離膜5を重ね合わせて接着された封筒状膜の中に透過液流路材6を備えた分離膜ユニット7および原液流路材4を有孔集水管2の周りにスパイラル状に巻囲してなるスパイラル型分離膜エレメント1であって、分離膜ユニット7の表面における有孔集水管2の長手方向の両側の帯状端部のうちの少なくとも片側の帯状端部の投影面積比が0を超えて1未満となるように樹脂10が配置されることを特徴とするスパイラル型分離膜エレメント1である。   In the present invention, the separation membrane unit 7 provided with the permeate passage material 6 and the stock solution passage material 4 are spirally formed around the perforated water collecting pipe 2 in an envelope-like membrane bonded with the separation membrane 5 superimposed. The projected area ratio of at least one of the strip-shaped end portions on the surface of the separation membrane unit 7 in the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe 2 on both sides in the longitudinal direction. The spiral-type separation membrane element 1 is characterized in that the resin 10 is disposed so as to exceed 0 and less than 1.

ここで、分離膜5とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得るものであれば限定されないが、分離機能層、多孔性支持膜、基材からなるものが好ましく使用される。分離機能層としては、孔径制御、耐久性の点で架橋高分子が好ましく使用され、成分の分離性能の点で、多孔性支持膜上に、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させてなるポリアミド分離機能層、有機無機ハイブリッド機能層などを好適に用いることができる。また、セルロース膜、PVDF膜、PES膜、ポリスルホン膜のような分離機能と支持体機能を有する膜を用いることもできる。   Here, the separation membrane 5 is not limited as long as it separates components in the fluid supplied to the surface of the separation membrane and obtains a permeated fluid that has permeated through the separation membrane. However, the separation functional layer, the porous support membrane, What consists of a base material is used preferably. As the separation functional layer, a crosslinked polymer is preferably used in terms of pore size control and durability, and polyfunctional amine and polyfunctional acid halide are polycondensed on the porous support membrane in terms of component separation performance. A polyamide separation functional layer, an organic / inorganic hybrid functional layer, and the like can be suitably used. A membrane having a separation function and a support function such as a cellulose membrane, a PVDF membrane, a PES membrane, or a polysulfone membrane can also be used.

本発明において、分離機能層を構成するポリアミドを用いる場合を詳述する。ポリアミド膜は、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との界面重縮合により形成することができる。ここで、多官能アミンまたは多官能酸ハロゲン化物の少なくとも一方が3官能以上の化合物を含んでいることが好ましい。   In this invention, the case where the polyamide which comprises a separation function layer is used is explained in full detail. The polyamide film can be formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide. Here, it is preferable that at least one of the polyfunctional amine or the polyfunctional acid halide contains a trifunctional or higher functional compound.

ここで、多官能アミンとは、一分子中に少なくとも2個の第一級アミノ基および/または第二級アミノ基を有し、そのアミノ基のうち少なくとも1つは第一級アミノ基であるアミンをいい、例えば、2個のアミノ基がオルト位、メタ位、パラ位のいずれかの位置関係でベンゼン環に結合したフェニレンジアミン、キシリレンジアミン、1,3,5−トリアミノベンゼン、1,2,4−トリアミノベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸、3−アミノベンジルアミン、4−アミノベンジルアミンなどの芳香族多官能アミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミンなどの脂肪族アミン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、4−アミノピペリジン、4−アミノエチルピペラジンなどの脂環式多官能アミン等を挙げることができる。中でも、膜の選択分離性や透過性、耐熱性を考慮すると、一分子中に2〜4個の第一級アミノ基および/または第二級アミノ基を有する芳香族多官能アミンであることが好ましく、このような多官能芳香族アミンとしては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,3,5−トリアミノベンゼンが好適に用いられる。中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさから、m−フェニレンジアミン(以下、m−PDAと記す)を用いることがより好ましい。これらの多官能アミンは、単独で用いても、2種以上を同時に用いてもよい。2種以上を同時に用いる場合、上記アミン同士を組み合わせてもよく、上記アミンと一分子中に少なくとも2個の第二級アミノ基を有するアミンを組み合わせてもよい。一分子中に少なくとも2個の第二級アミノ基を有するアミンとして、例えば、ピペラジン、1,3−ビスピペリジルプロパン等を挙げることができる。   Here, the polyfunctional amine has at least two primary amino groups and / or secondary amino groups in one molecule, and at least one of the amino groups is a primary amino group. An amine, for example, phenylenediamine, xylylenediamine, 1,3,5-triaminobenzene, in which two amino groups are bonded to the benzene ring in any of the ortho, meta, and para positions. , 2,4-triaminobenzene, 3,5-diaminobenzoic acid, 3-aminobenzylamine, aromatic polyfunctional amines such as 4-aminobenzylamine, aliphatic amines such as ethylenediamine and propylenediamine, 1,2- Examples include alicyclic polyfunctional amines such as diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 4-aminopiperidine, and 4-aminoethylpiperazine. It is possible. Among them, considering the selective separation property, permeability, and heat resistance of the membrane, it may be an aromatic polyfunctional amine having 2 to 4 primary amino groups and / or secondary amino groups in one molecule. Preferably, as such a polyfunctional aromatic amine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, and 1,3,5-triaminobenzene are preferably used. Among these, it is more preferable to use m-phenylenediamine (hereinafter referred to as m-PDA) from the standpoint of availability and ease of handling. These polyfunctional amines may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types simultaneously, the said amines may be combined and the said amine and the amine which has at least 2 secondary amino group in 1 molecule may be combined. Examples of the amine having at least two secondary amino groups in one molecule include piperazine and 1,3-bispiperidylpropane.

多官能酸ハロゲン化物とは、一分子中に少なくとも2個のハロゲン化カルボニル基を有する酸ハロゲン化物をいう。例えば、3官能酸ハロゲン化物では、トリメシン酸クロリド、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸トリクロリド、1,2,4−シクロブタントリカルボン酸トリクロリドなどを挙げることができ、2官能酸ハロゲン化物では、ビフェニルジカルボン酸ジクロリド、アゾベンゼンジカルボン酸ジクロリド、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸クロリド、ナフタレンジカルボン酸クロリドなどの芳香族2官能酸ハロゲン化物、アジポイルクロリド、セバコイルクロリドなどの脂肪族2官能酸ハロゲン化物、シクロペンタンジカルボン酸ジクロリド、シクロヘキサンジカルボン酸ジクロリド、テトラヒドロフランジカルボン酸ジクロリドなどの脂環式2官能酸ハロゲン化物を挙げることができる。多官能アミンとの反応性を考慮すると、多官能酸ハロゲン化物は多官能酸塩化物であることが好ましく、また、膜の選択分離性、耐熱性を考慮すると、一分子中に2〜4個の塩化カルボニル基を有する多官能芳香族酸塩化物であることが好ましい。中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさの観点から、トリメシン酸クロリドを用いるとより好ましい。これらの多官能酸ハロゲン化物は、単独で用いても、2種以上を同時に用いてもよい。   The polyfunctional acid halide refers to an acid halide having at least two carbonyl halide groups in one molecule. Examples of trifunctional acid halides include trimesic acid chloride, 1,3,5-cyclohexanetricarboxylic acid trichloride, 1,2,4-cyclobutanetricarboxylic acid trichloride, and bifunctional acid halides include biphenyl dicarboxylic acid. Aromatic difunctional acid halides such as acid dichloride, azobenzene dicarboxylic acid dichloride, terephthalic acid chloride, isophthalic acid chloride, naphthalene dicarboxylic acid chloride, aliphatic difunctional acid halides such as adipoyl chloride, sebacoyl chloride, cyclopentane Examples thereof include alicyclic difunctional acid halides such as dicarboxylic acid dichloride, cyclohexane dicarboxylic acid dichloride, and tetrahydrofuran dicarboxylic acid dichloride. Considering the reactivity with the polyfunctional amine, the polyfunctional acid halide is preferably a polyfunctional acid chloride, and considering the selective separation property and heat resistance of the membrane, 2 to 4 per molecule. The polyfunctional aromatic acid chloride having a carbonyl chloride group is preferred. Among them, it is more preferable to use trimesic acid chloride from the viewpoint of easy availability and easy handling. These polyfunctional acid halides may be used alone or in combination of two or more.

分離性能を保持する点では、2官能酸ハロゲン化合物と3官能ハロゲン化合物の比率をモル比(2官能酸ハロゲン化合物のモル/3官能酸ハロゲン化合物のモル)で0.05〜1.5であることが好ましく、さらに好ましくは0.1〜1.0であることが好ましい。   In terms of maintaining the separation performance, the ratio of the bifunctional acid halogen compound to the trifunctional halogen compound is 0.05 to 1.5 in terms of molar ratio (mole of the bifunctional acid halogen compound / mole of the trifunctional acid halogen compound). It is preferable that it is 0.1 to 1.0.

さらに、分離機能層の耐薬品性の点でSi元素などを有する有機・無機ハイブリッド構造とした分離膜も使用することができる。有機無機ハイブリッド膜としては、特に限定されないが、例えば、(A)エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに(B)前記ケイ素化合物以外のエチレン性不飽和基を有する化合物を用いた、(A)のケイ素化合物の加水分解性基の縮合ならびに(A)のケイ素化合物および(B)のエチレン性不飽和基を有する化合物のエチレン性不飽和基の重合物が使用できる。   Further, a separation membrane having an organic / inorganic hybrid structure containing Si element or the like in terms of chemical resistance of the separation functional layer can be used. The organic-inorganic hybrid film is not particularly limited. For example, (A) a silicon compound in which a reactive group having an ethylenically unsaturated group and a hydrolyzable group are directly bonded to a silicon atom, and (B) other than the silicon compound Condensation of the hydrolyzable group of the silicon compound (A) with the compound having an ethylenically unsaturated group of (A) and the ethylenic unsaturated of the compound (A) and the compound (B) having an ethylenically unsaturated group. Saturated polymer can be used.

まず(A)のエチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物について説明する。   First, the silicon compound (A) in which a reactive group having an ethylenically unsaturated group and a hydrolyzable group are directly bonded to a silicon atom will be described.

エチレン性不飽和基を有する反応性基はケイ素原子に直接結合している。このような反応性基としては、ビニル基、アリル基、メタクリルオキシエチル基、メタクリルオキシプロピル基、アクリルオキシエチル基、アクリルオキシプロピル基、スチリル基が例示される。重合性の観点から、メタクリルオキシプロピル基、アクリルオキシプロピル基、スチリル基が好ましい。   The reactive group having an ethylenically unsaturated group is directly bonded to the silicon atom. Examples of such reactive groups include vinyl groups, allyl groups, methacryloxyethyl groups, methacryloxypropyl groups, acryloxyethyl groups, acryloxypropyl groups, and styryl groups. From the viewpoint of polymerizability, a methacryloxypropyl group, an acryloxypropyl group, and a styryl group are preferable.

またケイ素原子に直接結合している加水分解性基が水酸基に変化するなどのプロセスを経て、ケイ素化合物同士がシロキサン結合で結ばれるという縮合反応が生じ、高分子となる。加水分解性基としてはアルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、アミノヒドロキシ基、ハロゲン原子およびイソシアネート基などの官能基が例示される。アルコキシ基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、さらに好ましくは炭素数1〜2のものである。アルケニルオキシ基としては炭素数2〜10のものが好ましく、さらには炭素数2〜4、さらには3のものである。カルボキシ基としては、炭素数2〜10のものが好ましく、さらには炭素数2のもの、すなわちアセトキシ基である。ケトオキシム基としては、メチルエチルケトオキシム基、ジメチルケトオキシム基、ジエチルケトオキシム基が例示される。アミノヒドロキシ基は、酸素を介してアミノ基が酸素原子を介してケイ素原子に結合しているものである。このようなものとしては、ジメチルアミノヒドロキシ基、ジエチルアミノヒドロキシ基、メチルエチルアミノヒドロキシ基が例示される。ハロゲン原子としては、塩素原子が好ましく使用される。   Further, through a process in which a hydrolyzable group directly bonded to a silicon atom is changed to a hydroxyl group, a condensation reaction occurs in which silicon compounds are bonded together by a siloxane bond, resulting in a polymer. Examples of hydrolyzable groups include functional groups such as alkoxy groups, alkenyloxy groups, carboxy groups, ketoxime groups, aminohydroxy groups, halogen atoms and isocyanate groups. As an alkoxy group, a C1-C10 thing is preferable, More preferably, it is a C1-C2 thing. The alkenyloxy group preferably has 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms, and further 3 carbon atoms. As the carboxy group, those having 2 to 10 carbon atoms are preferable, and further, those having 2 carbon atoms, that is, an acetoxy group. Examples of the ketoxime group include a methyl ethyl ketoxime group, a dimethyl ketoxime group, and a diethyl ketoxime group. The aminohydroxy group is one in which an amino group is bonded to a silicon atom via an oxygen atom via oxygen. Examples of such include dimethylaminohydroxy group, diethylaminohydroxy group, and methylethylaminohydroxy group. As the halogen atom, a chlorine atom is preferably used.

分離機能層の形成にあたっては、上記加水分解性基の一部が加水分解し、シラノール構造をとっているケイ素化合物も使用できる。また2以上のケイ素化合物が、加水分解性基の一部が加水分解、縮合し架橋しない程度に高分子量化したものも使用できる。   In forming the separation functional layer, a silicon compound in which a part of the hydrolyzable group is hydrolyzed and has a silanol structure can be used. In addition, two or more silicon compounds having a high molecular weight such that a part of the hydrolyzable group is not hydrolyzed, condensed, or crosslinked can be used.

ケイ素化合物(A)としては下記一般式(a)で表されるものであることが好ましい。
Si(R(R(R4−m−n ・・・(a)
(Rはエチレン性不飽和基を含む反応性基を示す。Rはアルコキシ基、アルケニルオキシ基、カルボキシ基、ケトオキシム基、ハロゲン原子またはイソシアネート基のいずれかを表す。RはHまたはアルキル基を表す。m、nはm+n≦4を満たす整数であり、m≧1、n≧1を満たすものとする。R、R、Rそれぞれにおいて2以上の官能基がケイ素原子に結合している場合、同一であっても異なっていてもよい。)
はエチレン性不飽和基を含む反応性基であるが、上で説明したとおりである。
The silicon compound (A) is preferably represented by the following general formula (a).
Si (R 1 ) m (R 2 ) n (R 3 ) 4-mn (a)
(R 1 represents a reactive group containing an ethylenically unsaturated group. R 2 represents an alkoxy group, an alkenyloxy group, a carboxy group, a ketoxime group, a halogen atom or an isocyanate group. R 3 represents H or alkyl. M and n are integers satisfying m + n ≦ 4 and satisfy m ≧ 1 and n ≧ 1 In each of R 1 , R 2 and R 3 , two or more functional groups are bonded to a silicon atom. They may be the same or different.)
R 1 is a reactive group containing an ethylenically unsaturated group, and is as described above.

は加水分解性基であるが、これらは上で説明したとおりである。Rとなるアルキル基の炭素数としては1〜10のものが好ましく、さらに1〜2のものが好ましい。 R 2 is a hydrolyzable group, and these are as described above. The number of carbon atoms of the alkyl group to be R 3 is preferably 1-10, and more preferably 1-2.

加水分解性基としては、分離機能層の形成にあたって、反応液が粘性を持つことからアルコキシ基が好ましく用いられる。   As the hydrolyzable group, an alkoxy group is preferably used in forming the separation functional layer because the reaction solution has viscosity.

このようなケイ素化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、スチリルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシランが例示される。   Such silicon compounds include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, styryltrimethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropyltriethoxy. Examples include silane and acryloxypropyltrimethoxysilane.

(A)のケイ素化合物の他、エチレン性不飽和基を有する反応性基を有しないが、加水分解性基を有するケイ素化合物を併せて使用することもできる。このようなケイ素化合物は、一般式(a)では「m≧1」と定義されているが、一般式(a)においてmがゼロである化合物が例示される。このようなものとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシランが例示される。   In addition to the silicon compound of (A), a silicon compound having no hydrolyzable group can also be used in combination with no reactive group having an ethylenically unsaturated group. Such a silicon compound is defined as “m ≧ 1” in the general formula (a), and examples thereof include compounds in which m is zero in the general formula (a). Examples of such include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, and methyltriethoxysilane.

次に(A)のケイ素化合物以外のものであって、エチレン性不飽和基を有する化合物(B)について説明する。   Next, the compound (B) having an ethylenically unsaturated group other than the silicon compound (A) will be described.

エチレン性不飽和基は付加重合性を有する。このような化合物としてはエチレン、プロピレン、メタアクリル酸、アクリル酸、スチレンおよびこれらの誘導体が例示される。   The ethylenically unsaturated group has addition polymerizability. Examples of such compounds include ethylene, propylene, methacrylic acid, acrylic acid, styrene, and derivatives thereof.

また、この化合物は、複合半透膜を水溶液の分離などに用いたときに水の選択的透過性を高め、塩の阻止率を上げるために、酸基を有するアルカリ可溶性の化合物であることが好ましい。   In addition, this compound may be an alkali-soluble compound having an acid group in order to increase the selective permeability of water and increase the salt rejection when a composite semipermeable membrane is used for separation of an aqueous solution. preferable.

好ましい酸の構造としては、カルボン酸、ホスホン酸、リン酸およびスルホン酸であり、これらの酸の構造としては、酸の形態、エステル化合物、および金属塩のいずれの状態で存在してもよい。これらのエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物は、2つ以上の酸を含有し得るが、中でも1個〜2個の酸基を含有する化合物が、好ましい。   Preferred acid structures are carboxylic acid, phosphonic acid, phosphoric acid, and sulfonic acid, and these acid structures may exist in any form of acid form, ester compound, and metal salt. These compounds having one or more ethylenically unsaturated groups may contain two or more acids, but among them, compounds containing 1 to 2 acid groups are preferred.

上記のエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物の中でカルボン酸基を有する化合物としては、以下のものが例示される。マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸、4−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメリト酸および対応する無水物、10−メタクリロイルオキシデシルマロン酸、N−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシプロピル)−N−フェニルグリシンおよび4−ビニル安息香酸が挙げられる。   Examples of the compound having a carboxylic acid group among the compounds having one or more ethylenically unsaturated groups include the following. Maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid, 2- (hydroxymethyl) acrylic acid, 4- (meth) acryloyloxyethyl trimellitic acid and the corresponding anhydride, 10-methacryloyloxydecylmalonic acid, N- ( 2-hydroxy-3-methacryloyloxypropyl) -N-phenylglycine and 4-vinylbenzoic acid.

上記のエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物の中でホスホン酸基を有する化合物としては、ビニルホスホン酸、4−ビニルフェニルホスホン酸、4−ビニルベンジルホスホン酸、2−メタクリロイルオキシエチルホスホン酸、2−メタクリルアミドエチルホスホン酸、4−メタクリルアミド−4−メチル−フェニル−ホスホン酸、2−[4−(ジヒドロキシホスホリル)−2−オキサ−ブチル]−アクリル酸および2−[2−ジヒドロキシホスホリル)−エトキシメチル]−アクリル酸−2,4,6−トリメチル−フェニルエステルが例示される。   Among the compounds having at least one ethylenically unsaturated group, compounds having a phosphonic acid group include vinylphosphonic acid, 4-vinylphenylphosphonic acid, 4-vinylbenzylphosphonic acid, 2-methacryloyloxyethylphosphonic acid. 2-methacrylamidoethylphosphonic acid, 4-methacrylamido-4-methyl-phenyl-phosphonic acid, 2- [4- (dihydroxyphosphoryl) -2-oxa-butyl] -acrylic acid and 2- [2-dihydroxyphosphoryl] ) -Ethoxymethyl] -acrylic acid-2,4,6-trimethyl-phenyl ester.

上記のエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物の中でリン酸エステルの化合物としては、2−メタクリロイルオキシプロピル一水素リン酸および2−メタクリロイルオキシプロピル二水素リン酸、2−メタクリロイルオキシエチル一水素リン酸および2−メタクリロイルオキシエチル二水素リン酸、2−メタクリロイルオキシエチル−フェニル−水素リン酸、ジペンタエリトリトール−ペンタメタクリロイルオキシホスフェート、10−メタクリロイルオキシデシル−二水素リン酸、ジペンタエリトリトールペンタメタクリロイルオキシホスフェート、リン酸モノ−(1−アクリロイル−ピペリジン−4−イル)−エステル、6−(メタクリルアミド)ヘキシル二水素ホスフェートならびに1,3−ビス−(N−アクリロイル−N−プロピル−アミノ)−プロパン−2−イル−二水素ホスフェートが例示される。   Among the compounds having one or more ethylenically unsaturated groups, the phosphate ester compounds include 2-methacryloyloxypropyl monohydrogen phosphate, 2-methacryloyloxypropyl dihydrogen phosphate, and 2-methacryloyloxyethyl monoester. Hydrogen phosphate and 2-methacryloyloxyethyl dihydrogen phosphate, 2-methacryloyloxyethyl-phenyl-hydrogen phosphate, dipentaerythritol-pentamethacryloyloxyphosphate, 10-methacryloyloxydecyl-dihydrogen phosphate, dipentaerythritol penta Methacryloyloxyphosphate, phosphoric acid mono- (1-acryloyl-piperidin-4-yl) -ester, 6- (methacrylamide) hexyl dihydrogen phosphate and 1,3-bis- (N-acryloyl-N-pro Le - amino) - propan-2-yl - dihydrogen phosphate are exemplified.

上記のエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物の中でスルホン酸基を有する化合物としては、ビニルスルホン酸、4−ビニルフェニルスルホン酸または3−(メタクリルアミド)プロピルスルホン酸が挙げられる。   Among the compounds having one or more ethylenically unsaturated groups, examples of the compound having a sulfonic acid group include vinylsulfonic acid, 4-vinylphenylsulfonic acid, and 3- (methacrylamide) propylsulfonic acid.

本発明に係る分離膜では、分離機能層を形成するために、(A)のケイ素化合物以外に、エチレン性不飽和基を1個以上有する化合物、および重合開始剤を含んだ反応液が使用される。この反応液を多孔質膜上に塗布し、さらに加水分解性基を縮合することに加えて、エチレン性不飽和基の重合によって、これら化合物を高分子量化することが必要である。(A)のケイ素化合物を単独で縮合させた場合、ケイ素原子に架橋鎖の結合が集中し、ケイ素原子周辺とケイ素原子から離れた部分との密度差が大きくなるため、分離機能層中の孔径が不均一となる傾向がある。一方、(A)のケイ素化合物自体の高分子量化および架橋に加え、(B)のエチレン性不飽和基を有する化合物を共重合させることで、加水分解性基の縮合による架橋点とエチレン性不飽和基の重合による架橋点が適度に分散される。このように適度に架橋点を分散させることで、均一な孔径を有する分離機能層が構成され、透水性能と除去性能のバランスが取れた複合半透膜を得ることができる。この際、エチレン性不飽和基を1個以上有する化合物は、低分子量だと分離膜使用時に溶出し膜性能低下を引き起こす可能性があるため、高分子量化していることが必要である。   In the separation membrane according to the present invention, in order to form the separation functional layer, in addition to the silicon compound of (A), a reaction liquid containing a compound having one or more ethylenically unsaturated groups and a polymerization initiator is used. The In addition to coating the reaction solution on the porous membrane and condensing the hydrolyzable groups, it is necessary to increase the molecular weight of these compounds by polymerization of ethylenically unsaturated groups. When the silicon compound of (A) is condensed alone, the bond of the crosslinking chain concentrates on the silicon atom, and the density difference between the silicon atom periphery and the part away from the silicon atom increases, so the pore size in the separation functional layer Tends to be non-uniform. On the other hand, in addition to the high molecular weight and cross-linking of the silicon compound itself of (A), the cross-linking point due to condensation of hydrolyzable groups and the ethylenically unsaturated group are copolymerized with the compound (B) having an ethylenically unsaturated group. Crosslink points due to polymerization of saturated groups are moderately dispersed. By appropriately dispersing the crosslinking points in this manner, a separation functional layer having a uniform pore diameter is formed, and a composite semipermeable membrane having a balance between water permeability and removal performance can be obtained. At this time, a compound having one or more ethylenically unsaturated groups is required to have a high molecular weight since it may be eluted when using a separation membrane if it has a low molecular weight, causing a decrease in membrane performance.

本発明に係る分離膜の製造方法において、(A)エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物の含有量は、反応液に含有される固形分量100重量部に対し10重量部以上であることが好ましく、さらに好ましくは20重量部〜50重量部である。ここで、反応液に含有される固形分とは、反応液に含有される全成分のうち、溶媒および縮合反応で生成する水やアルコールなどの留去成分を除いた、上記製造方法によって得られた分離膜に最終的に分離機能層として含まれる成分のことを指す。(A)のケイ素化合物量が少ないと、架橋度が不足する傾向があるので、膜ろ過時に分離機能層が溶出し分離性能が低下するなどの不具合が発生するおそれがある。   In the method for producing a separation membrane according to the present invention, (A) the content of a silicon compound in which a reactive group having an ethylenically unsaturated group and a hydrolyzable group are directly bonded to a silicon atom is the solid content contained in the reaction solution. The amount is preferably 10 parts by weight or more, more preferably 20 parts by weight to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight. Here, the solid content contained in the reaction solution is obtained by the above production method except for all components contained in the reaction solution, excluding the solvent and distilled components such as water and alcohol produced by the condensation reaction. It refers to the component finally contained in the separation membrane as a separation functional layer. When the amount of the silicon compound (A) is small, the degree of crosslinking tends to be insufficient, so that there is a possibility that problems such as elution of the separation functional layer during membrane filtration and deterioration of separation performance may occur.

(B)のエチレン性不飽和基を有する化合物の含有量は、反応液に含有される固形分量100重量部に対し90重量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは50重量部〜80重量部である。(B)の化合物の含有量がこれらの範囲にあるとき、得られる分離機能層は架橋度が高くなるため、分離機能層が溶出することなく安定に膜ろ過ができる。   The content of the compound (B) having an ethylenically unsaturated group is preferably 90 parts by weight or less, more preferably 50 parts by weight to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content contained in the reaction solution. It is. When the content of the compound (B) is in these ranges, the resulting separation functional layer has a high degree of crosslinking, and thus membrane filtration can be performed stably without the separation functional layer eluting.

次に、本発明に係る分離膜の製造方法における、分離機能層を多孔質支持膜上に形成する方法について説明する。   Next, a method for forming a separation functional layer on a porous support membrane in the method for producing a separation membrane according to the present invention will be described.

分離機能層形成のために例示される方法としては、(A)のケイ素化合物および(B)のエチレン性不飽和基を有する化合物を含有する反応液を塗布する工程、溶媒を除去する工程、エチレン性不飽和基を重合させる工程、加水分解性基を縮合させる工程の順に行うものである。エチレン不飽和基を重合させる工程において、加水分解性基が同時に縮合することがあってもいい。   Examples of methods for forming the separation functional layer include a step of applying a reaction solution containing the silicon compound (A) and a compound (B) having an ethylenically unsaturated group, a step of removing the solvent, ethylene The step of polymerizing the polymerizable unsaturated group and the step of condensing the hydrolyzable group are performed in this order. In the step of polymerizing the ethylenically unsaturated group, the hydrolyzable group may be condensed at the same time.

まず、(A)および(B)を含有する反応液を多孔性支持膜に接触させる。かかる反応液は、通常溶媒を含有する溶液であるが、かかる溶媒は多孔性支持膜を破壊せず、(A)および(B)、および必要に応じて添加される重合開始剤を溶解するものであれば特に限定されない。この反応液には、(A)のケイ素化合物のモル数に対して1〜10倍モル量、好ましくは1〜5倍モル量の水を無機酸または有機酸と共に添加して、(A)のケイ素化合物の加水分解を促すことが好ましい。   First, the reaction liquid containing (A) and (B) is brought into contact with the porous support membrane. Such a reaction solution is usually a solution containing a solvent, but such a solvent does not destroy the porous support membrane and dissolves (A) and (B) and a polymerization initiator added as necessary. If it is, it will not specifically limit. To this reaction solution, 1 to 10 times mol amount, preferably 1 to 5 times mol amount of water with respect to the number of moles of the silicon compound of (A) is added together with inorganic acid or organic acid, and (A) It is preferable to promote hydrolysis of the silicon compound.

反応液の溶媒としては、水、アルコール系有機溶媒、エーテル系有機溶媒、ケトン系有機溶媒および、これらを混ぜ合わせたものが好ましい。例えば、アルコール系有機溶媒として、メタノール、エトキシメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチレングリコールモノメチルエーテル(2-メトキシエタノール)、エチレングリコールモノアセトエステル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、メトキシブタノール等が挙げられる。また、エーテル系有機溶媒として、メチラール、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジエチルアセタール、ジヘキシルエーテル、トリオキサン、ジオキサン等が挙げられる。また、ケトン系有機溶媒として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルシクロヘキシルケトン、ジエチルケトン、エチルブチルケトン、トリメチルノナノン、アセトニトリルアセトン、ジメチルオキシド、ホロン、シクロヘキサノン、ダイアセトンアルコール等が挙げられる。また、溶媒の添加量としては、50〜99重量%が好ましく、さらには80〜99重量%が好ましい。溶剤の添加量が多すぎると膜中に欠点が生じやすい傾向があり、少なすぎると得られる分離膜の透水性が低くなる傾向がある。   As the solvent for the reaction solution, water, an alcohol-based organic solvent, an ether-based organic solvent, a ketone-based organic solvent, and a mixture thereof are preferable. For example, as an alcohol organic solvent, methanol, ethoxymethanol, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, ethylene glycol monomethyl ether (2-methoxyethanol), ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monomethyl ether, Examples include diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoethyl ether, and methoxybutanol. Examples of ether organic solvents include methylal, diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, diamyl ether, diethyl acetal, dihexyl ether, trioxane, dioxane and the like. Also, ketone organic solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, methyl cyclohexyl ketone, diethyl ketone, ethyl butyl ketone, trimethylnonanone, acetonitrile acetone, dimethyl oxide, phorone, cyclohexanone, dye Acetone alcohol etc. are mentioned. Moreover, as an addition amount of a solvent, 50 to 99 weight% is preferable, Furthermore, 80 to 99 weight% is preferable. If the amount of the solvent added is too large, defects tend to occur in the membrane, and if it is too small, the water permeability of the resulting separation membrane tends to be low.

多孔性支持膜と反応液との接触は、多孔性支持膜面上で均一にかつ連続的に行うことが好ましい。具体的には、例えば、反応液をスピンコーター、ワイヤーバー、フローコーター、ダイコーター、ロールコーター、スプレーなどの塗布装置を用いて多孔性支持膜にコーティングする方法があげられる。また多孔性支持膜を、反応液に浸漬する方法を挙げることができる。   The contact between the porous support membrane and the reaction solution is preferably performed uniformly and continuously on the surface of the porous support membrane. Specifically, for example, there is a method in which the reaction solution is coated on the porous support film using a coating device such as a spin coater, a wire bar, a flow coater, a die coater, a roll coater, or a spray. Moreover, the method of immersing a porous support membrane in a reaction liquid can be mentioned.

浸漬させる場合、多孔性支持膜と反応液との接触時間は、0.5〜10分間の範囲内であることが好ましく、1〜3分間の範囲内であるとさらに好ましい。反応液を多孔性支持膜に接触させたあとは、膜上に液滴が残らないように十分に液切りすることが好ましい。十分に液切りすることで、膜形成後に液滴残存部分が膜欠点となって膜性能が低下することを防ぐことができる。液切りの方法としては、反応液接触後の多孔性支持膜を垂直方向に把持して過剰の反応液を自然流下させる方法や、エアーノズルから窒素などの風を吹き付け、強制的に液切りする方法などを用いることができる。また、液切り後、膜面を乾燥させ、反応液の溶媒分の一部を除去することもできる。   When immersed, the contact time between the porous support membrane and the reaction solution is preferably in the range of 0.5 to 10 minutes, and more preferably in the range of 1 to 3 minutes. After the reaction solution is brought into contact with the porous support membrane, it is preferable to sufficiently drain the liquid so that no droplets remain on the membrane. By sufficiently draining the liquid, it is possible to prevent the remaining portion of the liquid droplet from becoming a film defect after the film is formed and deteriorating the film performance. As a method for draining liquid, the porous support membrane after contact with the reaction liquid is vertically gripped to allow the excess reaction liquid to flow down naturally, or air such as nitrogen is blown from an air nozzle to forcibly drain the liquid. A method or the like can be used. In addition, after draining, the membrane surface can be dried to remove a part of the solvent in the reaction solution.

ケイ素の加水分解性基を縮合させる工程は、多孔性支持膜上に反応液を接触させた後に加熱処理することによって行われる。このときの加熱温度は、多孔性支持膜が溶融し分離膜としての性能が低下する温度より低いことが要求される。縮合反応を速やかに進行させるために通常0℃以上で加熱を行うことが好ましく、20℃以上がより好ましい。また、前記反応温度は、150℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。反応温度が0℃以上であれば、加水分解および縮合反応が速やかに進行し、150℃以下であれば、加水分解および縮合反応の制御が容易になる。また、加水分解または縮合を促進する触媒を添加することで、より低温でも反応を進行させることが可能である。さらに本発明では分離機能層が細孔を有するよう加熱条件および湿度条件を選定し、縮合反応を適切に行うようにする。   The step of condensing the hydrolyzable group of silicon is performed by performing a heat treatment after bringing the reaction solution into contact with the porous support membrane. The heating temperature at this time is required to be lower than the temperature at which the porous support membrane melts and the performance as a separation membrane decreases. In order to allow the condensation reaction to proceed rapidly, it is usually preferred to heat at 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher. Further, the reaction temperature is preferably 150 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or lower. If the reaction temperature is 0 ° C. or higher, the hydrolysis and condensation reaction proceed rapidly, and if it is 150 ° C. or lower, the hydrolysis and condensation reaction are easily controlled. Further, by adding a catalyst that promotes hydrolysis or condensation, the reaction can proceed even at a lower temperature. Furthermore, in the present invention, the heating condition and the humidity condition are selected so that the separation functional layer has pores, and the condensation reaction is appropriately performed.

(A)のケイ素化合物および(B)のエチレン性不飽和基を有する化合物のエチレン性不飽和基の重合方法としては、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射により行うことができる。ここで電磁波とは赤外線、紫外線、X線、γ線などを含む。重合方法は適宜最適な選択をすればよいが、ランニングコスト、生産性などの点から電磁波照射による重合が好ましい。電磁波の中でも赤外線照射や紫外線照射が簡便性の点からより好ましい。実際に赤外線または紫外線を用いて重合を行う際、これらの光源は選択的にこの波長域の光のみを発生する必要はなく、これらの波長域の電磁波を含むものであればよい。しかし、重合時間の短縮、重合条件の制御などのしやすさの点から、これらの電磁波の強度がその他の波長域の電磁波に比べ高いことが好ましい。   As a polymerization method of the ethylenically unsaturated group of the compound (A) having a silicon compound and the compound (B) having an ethylenically unsaturated group, heat treatment, electromagnetic wave irradiation, electron beam irradiation, and plasma irradiation can be performed. Here, the electromagnetic wave includes infrared rays, ultraviolet rays, X-rays, γ rays and the like. The polymerization method may be appropriately selected as appropriate, but polymerization by electromagnetic wave irradiation is preferred from the viewpoint of running cost, productivity and the like. Among electromagnetic waves, infrared irradiation and ultraviolet irradiation are more preferable from the viewpoint of simplicity. When the polymerization is actually performed using infrared rays or ultraviolet rays, these light sources do not need to selectively generate only light in this wavelength range, and any light source containing electromagnetic waves in these wavelength ranges may be used. However, from the viewpoint of ease of shortening the polymerization time and controlling the polymerization conditions, it is preferable that the intensity of these electromagnetic waves is higher than electromagnetic waves in other wavelength regions.

電磁波は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、UVランプ、エキシマランプ、メタルハライドランプ、希ガス蛍光ランプ、水銀灯などから発生させることができる。電磁波のエネルギーは重合できれば特に制限しないが、中でも高効率で低波長の紫外線が薄膜形成性に優れる。このような紫外線は低圧水銀灯、エキシマレーザーランプにより発生させることができる。本発明に係る分離機能層の厚み、形態はそれぞれの重合条件によっても大きく変化することがあり、電磁波による重合であれば電磁波の波長、強度、被照射物との距離、処理時間により大きく変化することがある。そのためこれらの条件は適宜最適化を行う必要がある。   Electromagnetic waves can be generated from halogen lamps, xenon lamps, UV lamps, excimer lamps, metal halide lamps, rare gas fluorescent lamps, mercury lamps, and the like. The energy of the electromagnetic wave is not particularly limited as long as it can be polymerized, but among them, high-efficiency, low-wavelength ultraviolet rays are excellent in thin film formation. Such ultraviolet rays can be generated by a low-pressure mercury lamp or an excimer laser lamp. The thickness and form of the separation functional layer according to the present invention may vary greatly depending on the respective polymerization conditions. If polymerization is performed using electromagnetic waves, the thickness and shape of the separation functional layers vary greatly depending on the wavelength of electromagnetic waves, the intensity, the distance to the irradiated object, and the processing time. Sometimes. Therefore, these conditions need to be optimized as appropriate.

重合速度を速める目的で分離機能層形成の際に重合開始剤、重合促進剤等を添加することが好ましい。ここで、重合開始剤、重合促進剤とは特に限定されるものではなく、用いる化合物の構造、重合手法などに合わせて適宜選択されるものである。   For the purpose of increasing the polymerization rate, it is preferable to add a polymerization initiator, a polymerization accelerator or the like during the formation of the separation functional layer. Here, the polymerization initiator and the polymerization accelerator are not particularly limited, and are appropriately selected according to the structure of the compound to be used, the polymerization technique, and the like.

重合開始剤を以下例示する。電磁波による重合の開始剤としては、ベンゾインエーテル、ジアルキルベンジルケタール、ジアルコキシアセトフェノン、アシルホスフィンオキシドもしくはビスアシルホスフィンオキシド、α−ジケトン(例えば、9,10−フェナントレンキノン)、ジアセチルキノン、フリルキノン、アニシルキノン、4,4’−ジクロロベンジルキノンおよび4,4’−ジアルコキシベンジルキノン、およびショウノウキノンが、例示される。熱による重合の開始剤としては、アゾ化合物(例えば、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)もしくはアゾビス−(4−シアノバレリアン酸))、または過酸化物(例えば、過酸化ジベンゾイル、過酸化ジラウロイル、過オクタン酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチルもしくはジ−(tert−ブチル)ペルオキシド)、さらに芳香族ジアゾニウム塩、ビススルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アルキルリチウム、クミルカリウム、ナトリウムナフタレン、ジスチリルジアニオンが例示される。なかでもベンゾピナコールおよび2,2’−ジアルキルベンゾピナコールは、ラジカル重合のための開始剤として特に好ましい。   The polymerization initiator is exemplified below. As an initiator for polymerization by electromagnetic waves, benzoin ether, dialkylbenzyl ketal, dialkoxyacetophenone, acylphosphine oxide or bisacylphosphine oxide, α-diketone (for example, 9,10-phenanthrenequinone), diacetylquinone, furylquinone, anisylquinone, 4,4′-dichlorobenzylquinone and 4,4′-dialkoxybenzylquinone, and camphorquinone are exemplified. Initiators for thermal polymerization include azo compounds (eg, 2,2′-azobis (isobutyronitrile) (AIBN) or azobis- (4-cyanovaleric acid)), or peroxides (eg, peroxidation). Dibenzoyl, dilauroyl peroxide, tert-butyl peroctanoate, tert-butyl perbenzoate or di- (tert-butyl) peroxide), aromatic diazonium salts, bissulfonium salts, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, Examples include potassium persulfate, ammonium persulfate, alkyl lithium, cumyl potassium, sodium naphthalene, and distyryl dianion. Of these, benzopinacol and 2,2'-dialkylbenzopinacol are particularly preferred as initiators for radical polymerization.

過酸化物およびα−ジケトンは、開始を加速するために、好ましくは、芳香族アミンと組み合わせて使用される。この組み合わせはレドックス系とも呼ばれる。このような系の例としては、過酸化ベンゾイルまたはショウノウキノンと、アミン(例えば、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジヒドロキシエチル−p−トルイジン、p−ジメチル−アミノ安息香酸エチルエステルまたはその誘導体)との組み合わせである。さらに、過酸化物を、還元剤としてのアスコルビン酸、バルビツレートまたはスルフィン酸と組み合わせて含有する系もまた好ましい。   Peroxides and α-diketones are preferably used in combination with aromatic amines to accelerate initiation. This combination is also called a redox system. Examples of such systems include benzoyl peroxide or camphorquinone and amines (eg, N, N-dimethyl-p-toluidine, N, N-dihydroxyethyl-p-toluidine, ethyl p-dimethyl-aminobenzoate). Ester or a derivative thereof). Furthermore, a system containing a peroxide in combination with ascorbic acid, barbiturate or sulfinic acid as a reducing agent is also preferred.

次いで、これを約100〜200℃で加熱処理すると重縮合反応が起こり、多孔性支持膜表面にシランカップリング剤由来の分離機能層が形成された本発明に係る分離膜を得ることができる。加熱温度は多孔性支持膜の素材にもよるが、高すぎると溶解が起こり多孔性支持膜の細孔が閉塞するため、複合半透膜の造水量が低下する。一方低すぎた場合には、重縮合反応が不十分となり機能層の溶出により除去率が低下するようになる。   Subsequently, when this is heat-processed at about 100-200 degreeC, a polycondensation reaction will occur and the separation membrane which concerns on this invention in which the separation functional layer derived from a silane coupling agent was formed in the porous support membrane surface can be obtained. Although the heating temperature depends on the material of the porous support membrane, if it is too high, dissolution occurs and the pores of the porous support membrane are blocked, resulting in a decrease in the amount of water produced in the composite semipermeable membrane. On the other hand, if it is too low, the polycondensation reaction becomes insufficient, and the removal rate decreases due to elution of the functional layer.

なお上記の製造方法において、シランカップリング剤とエチレン性不飽和基を1個以上有する化合物とを高分子量化する工程は、シランカップリング剤の重縮合工程の前に行っても良いし、後に行っても良い。また、同時に行っても良い。   In the above production method, the step of increasing the molecular weight of the silane coupling agent and the compound having one or more ethylenically unsaturated groups may be performed before the polycondensation step of the silane coupling agent, or after You can go. Moreover, you may carry out simultaneously.

このようにして得られた複合半透膜はこのままでも使用できるが、使用する前に例えばアルコール含有水溶液、アルカリ水溶液によって膜の表面を親水化させることが好ましい。   The composite semipermeable membrane thus obtained can be used as it is, but before use, it is preferable to hydrophilize the surface of the membrane with, for example, an alcohol-containing aqueous solution or an alkaline aqueous solution.

分離機能層の厚みとしては限定されないが、分離性能と透過性能の点で5〜3000nmであることが好ましい。特に逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜では5〜300nmであることが好ましい。   The thickness of the separation functional layer is not limited, but is preferably 5 to 3000 nm in terms of separation performance and transmission performance. In particular, it is preferably 5 to 300 nm for reverse osmosis membranes, forward osmosis membranes, and nanofiltration membranes.

分離機能層の厚みは、これまでの分離膜の膜厚測定法に準ずることができ、例えば分離膜を樹脂による包埋後に、超薄切片を作製し、染色などの処理を行った後に、透過型電子顕微鏡により観察することで測定することができる。主な測定法としては、分離機能層がひだ構造を有する場合、多孔性支持膜より上に位置するひだ構造の断面長さ方向に50nm間隔で測定し、ひだの数を20個測定し、その平均から求めることができる。   The thickness of the separation functional layer can be based on the conventional method for measuring the thickness of the separation membrane. For example, after embedding the separation membrane with a resin, an ultrathin section is prepared, and after treatment such as staining, It can be measured by observing with a scanning electron microscope. As the main measurement method, when the separation functional layer has a pleat structure, measurement is performed at intervals of 50 nm in the cross-sectional length direction of the pleat structure located above the porous support membrane, and the number of pleats is measured at 20 pieces. It can be obtained from the average.

本発明において多孔性支持膜を用いる場合、分離膜としての性能を保持しつつ分離機能層を支持する膜として用いることができる。   When a porous support membrane is used in the present invention, it can be used as a membrane that supports the separation functional layer while maintaining the performance as a separation membrane.

多孔性支持膜に使用する材料やその形状は特に限定されないが、例えば基材に多孔性支持体を形成した膜を例示することができる。多孔性支持体の素材としては、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂あるいはそれらを混合、積層したものが使用され、化学的、機械的、熱的に安定性が高く、孔径が制御しやすいポリスルホンを使用することが好ましい。   Although the material used for a porous support membrane and its shape are not specifically limited, For example, the film | membrane which formed the porous support body in the base material can be illustrated. As the material for the porous support, polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, epoxy resin or a mixture and lamination of these materials is used, and the chemical, mechanical and thermal stability is high, and the pore size is controlled. It is preferable to use easy polysulfone.

例えば、上記ポリスルホンのN,N−ジメチルホルムアミド(以降、DMFと記載)溶液を、後述する基材、例えば密に織ったポリエステル布あるいは不織布の上に一定の厚さに注型し、それを水中で湿式凝固させることによって、製造することができる。   For example, a solution of the above polysulfone in N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) is cast on a substrate described later, for example, a densely woven polyester cloth or non-woven fabric, to a certain thickness, It can be manufactured by wet coagulation with.

本発明に使用する多孔性支持膜は、”オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”No.359(1968)に記載された方法に従って、上述した形態を得るためにポリマー濃度、溶媒の温度、貧溶媒を調整し、製造することができる。例えば、所定量のポリスルホンをDMFに溶解し、所定濃度のポリスルホン樹脂溶液を調製する。次いで、このポリスルホン樹脂溶液をポリエステル布あるいは不織布からなる基材上に略一定の厚さに塗布した後、一定時間空気中で表面の溶媒を除去した後、凝固液中でポリスルホンを凝固させることによって得ることが出来る。この時、凝固液と接触する表面部分などは溶媒のDMFが迅速に揮散するとともにポリスルホンの凝固が急速に進行し、DMFの存在した部分を核とする微細な連通孔が生成される。   The porous support membrane used in the present invention is “Office of Saleen Water Research and Development Progress Report” No. 359 (1968), the polymer concentration, the solvent temperature, and the poor solvent can be adjusted to produce the above-described form. For example, a predetermined amount of polysulfone is dissolved in DMF to prepare a polysulfone resin solution having a predetermined concentration. Next, this polysulfone resin solution is applied to a substrate made of polyester cloth or nonwoven fabric to a substantially constant thickness, and after removing the surface solvent in the air for a certain period of time, the polysulfone is coagulated in the coagulation liquid. Can be obtained. At this time, DMF as a solvent is rapidly volatilized on the surface portion that comes into contact with the coagulation liquid, and polysulfone coagulates rapidly, and fine communication holes having the portion where DMF is present as a core are generated.

また、上記の表面部分から基材側へ向かう内部においては、DMFの揮散とポリスルホンの凝固は表面に比べて緩慢に進行するので、DMFが凝集して大きな核を形成しやすく、したがって、生成する連通孔が大径化する。勿論、上記の核生成の条件は、膜表面からの距離によって徐々に変化するので、明確な境界のない、滑らかな孔径分布を有する支持膜が形成されることになる。本発明は、この形成工程において用いるポリスルホン樹脂溶液ポリスルホン樹脂溶液の温度やポリスルホンの濃度、塗布を行う雰囲気の相対湿度、塗布してから凝固液に浸漬するまでの時間、凝固液の温度や組成等を調節することにより平均空隙率と平均孔径を制御したポリスルホン膜を得ることができる。   Further, in the interior from the surface portion toward the base material, the volatilization of DMF and the solidification of polysulfone proceed more slowly than the surface, so that the DMF tends to aggregate and form large nuclei, and thus generate. The communication hole becomes larger in diameter. Of course, the above nucleation conditions gradually change depending on the distance from the film surface, so that a support film having a smooth pore size distribution without a clear boundary is formed. The present invention relates to the polysulfone resin solution used in this forming step, the temperature of the polysulfone resin solution, the concentration of polysulfone, the relative humidity of the atmosphere in which it is applied, the time from application to immersion in the coagulation liquid, the temperature and composition of the coagulation liquid, etc. By adjusting the ratio, it is possible to obtain a polysulfone membrane in which the average porosity and the average pore diameter are controlled.

多孔性支持膜としては、分離膜に機械的強度を与え、イオン等の分子サイズの小さな成分に対して分離膜のような分離性能を有さないものであれば、孔のサイズや分布は特に限定されないが、例えば、均一で微細な孔、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面まで徐々に大きな微細孔をもち、かつ、分離機能層が形成される側の表面で原子間力顕微鏡、電子顕微鏡などを用いて表面から測定された細孔の投影面積円相当径が1nm以上100nm以下であるような多孔性支持膜が好ましく使用される。特に界面重合反応性、分離機能膜の保持性の点で3〜50nmの投影面積円相当径を有することが好ましい。   As long as the porous support membrane is one that gives mechanical strength to the separation membrane and does not have separation performance like a separation membrane for components having a small molecular size such as ions, the pore size and distribution are particularly Although it is not limited, for example, on the surface on the side where the separation functional layer is formed, which has uniform and fine holes, or gradually has a large fine hole from the surface on the side where the separation functional layer is formed to the other surface. A porous support membrane in which the projected area equivalent circle diameter of the pores measured from the surface using an atomic force microscope, an electron microscope or the like is 1 nm or more and 100 nm or less is preferably used. In particular, it preferably has a projected area equivalent circle diameter of 3 to 50 nm in terms of interfacial polymerization reactivity and retention of the separation functional membrane.

多孔性支持膜の厚みは特に限定されないが、分離膜の強度、分離膜の高低差を形成させる点、原液および透過液流路の形態安定性の点で、20〜500μmの範囲にあることが好ましく、より好ましくは30〜300μmである。   The thickness of the porous support membrane is not particularly limited, but may be in the range of 20 to 500 μm in terms of the strength of the separation membrane, the difference in height of the separation membrane, and the morphological stability of the stock solution and permeate flow channels. Preferably, it is 30-300 micrometers.

多孔性支持膜の形態は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間顕微鏡により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔質支持体を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金−パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして3〜6kVの加速電圧で、高分解能電界放射型走査電子顕微鏡(UHR−FE−SEM)で観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立製S−900型電子顕微鏡などが使用できる。得られた電子顕微鏡写真から多孔性支持膜の膜厚や表面の投影面積円相当径を決定する。支持膜の厚み、孔径は、平均値であり、支持膜の厚みは、断面観察で厚み方向に直交する方向に20μm間隔で測定し、20点測定の平均値である。また、孔径は、孔を200個カウントし、各投影面積円相当径の平均値である。   The form of the porous support membrane can be observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, or an atomic microscope. For example, when observing with a scanning electron microscope, the porous support is peeled off from the substrate, and then cut by a freeze cleaving method to obtain a sample for cross-sectional observation. The sample is thinly coated with platinum, platinum-palladium, or ruthenium tetrachloride, preferably ruthenium tetrachloride, and observed with a high-resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an acceleration voltage of 3 to 6 kV. A Hitachi S-900 electron microscope or the like can be used as the high-resolution field emission scanning electron microscope. The film thickness of the porous support membrane and the projected area equivalent circle diameter are determined from the obtained electron micrograph. The thickness of the support membrane and the pore diameter are average values, and the thickness of the support membrane is an average value of 20 points measured by cross-sectional observation in a direction perpendicular to the thickness direction at intervals of 20 μm. The hole diameter is an average value of the diameters corresponding to the projected area circles by counting 200 holes.

さらに分離膜の強度、寸法安定性、凹凸形成能の点で、基材を用いてもよい。基材としては、特に限定されないが、分離膜の分離、透過性能を保持しつつ、適度な機械強度を与え、分離膜表面の高低差を制御する点で、繊維状基材が好ましく用いられる。   Furthermore, you may use a base material at the point of the intensity | strength of a separation membrane, dimensional stability, and uneven | corrugated formation ability. Although it does not specifically limit as a base material, A fibrous base material is used preferably at the point which gives moderate mechanical strength, maintaining the separation and permeation | permeation performance of a separation membrane, and controlling the height difference of the surface of a separation membrane.

繊維状基材としては、ポリオレフィン、ポリエステル、セルロースなどが用いられるが、分離膜の高低差を形成させる点、形態保持性の点でポリオレフィン、ポリエステルが好ましい。また、基材としては、複数の素材を混合させたものも使用することができる。   As the fibrous base material, polyolefin, polyester, cellulose and the like are used, and polyolefin and polyester are preferable from the viewpoint of forming a difference in height of the separation membrane and from the viewpoint of shape retention. Moreover, what mixed several raw materials can also be used as a base material.

本発明では、テレスコープ防止板8を必要としない長期安定性に優れたスパイラル型分離膜エレメント1を形成するために、図6、図7に示す通り分離膜ユニット7の表面(原液側)のにおいて、有孔集水管2の長手方向の両側の帯状端部のうちの少なくとも片側の帯状端部に投影面積比が0を超えて1未満となるように樹脂10が配置されることが必須である。特にテレスコープ現象を防止しながら、原液の流動抵抗を減らし、流路を安定に形成させる点では、投影面積比は0.005以上0.6以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.01以上0.3以下である。   In the present invention, in order to form the spiral type separation membrane element 1 that does not require the telescope prevention plate 8 and has excellent long-term stability, as shown in FIG. 6 and FIG. In this case, it is essential that the resin 10 be disposed so that the projected area ratio is greater than 0 and less than 1 at least at one of the longitudinal ends of the perforated water collecting pipe 2 in the longitudinal direction. is there. In particular, the projected area ratio is preferably 0.005 or more and 0.6 or less, more preferably 0.01, in that the flow resistance of the stock solution is reduced and the flow path is stably formed while preventing the telescope phenomenon. It is 0.3 or less.

塗布する範囲は、封筒状に折り畳んだ分離膜ユニット7の表面の有孔集水管2の長手方向の両側の帯状端部、片側の帯状端部のどちらでも良い。塗布幅、すなわち帯状端部の幅は端部から10.0mm以上100.0mm以下であることが好ましく、より好ましくは5.0mm以上70.0mm以下である。   The range to be applied may be either a band-shaped end on both sides in the longitudinal direction of the perforated water collecting tube 2 on the surface of the separation membrane unit 7 folded in an envelope shape or a band-shaped end on one side. The coating width, that is, the width of the belt-like end portion is preferably 10.0 mm or more and 100.0 mm or less from the end portion, and more preferably 5.0 mm or more and 70.0 mm or less.

帯状端部に配置される樹脂10の配置パターンとしては連続であっても不連続構造であってもよい。ここで言う連続とは、ネット、フィルムなどのように投影した際に構成素材が連続的に形成される従来のものを意味する。一方、不連続とは、帯状端部において、少なくとも不連続となる部分を有することを意味し、例えば、ドット状、ストライプ状などのように素材同士が不連続に配置されるものを意味する。配置パターンとしてより好ましくは、ドット状、ストライプ状であり、特に好ましくはドット状である。ドット状の場合、高さは0.1mm以上2.0mm以下、径は0.1mm以上5.0mm以下、間隔は0.2mm以上20.0mm以下の千鳥、もしくは格子状が好ましい。より好ましくは、高さ0.2mm以上1.0mm以下、径0.5mm以上1.0mm以下、間隔1.0mm以上15.0mm以下の千鳥、もしくは格子状である。   The arrangement pattern of the resin 10 arranged at the belt-like end portion may be continuous or discontinuous. The term “continuous” as used herein means a conventional one in which constituent materials are continuously formed when projected, such as a net or a film. On the other hand, discontinuous means having at least a discontinuous portion at the belt-like end portion, and means a material in which materials are discontinuously arranged, such as a dot shape or a stripe shape. The arrangement pattern is more preferably a dot shape or a stripe shape, and particularly preferably a dot shape. In the case of a dot shape, the height is preferably 0.1 mm or more and 2.0 mm or less, the diameter is 0.1 mm or more and 5.0 mm or less, and the interval is 0.2 mm or more and 20.0 mm or less. More preferably, the height is 0.2 mm or more and 1.0 mm or less, the diameter is 0.5 mm or more and 1.0 mm or less, and the interval is 1.0 mm or more and 15.0 mm or less.

また樹脂10は、ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ウレタン、エポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂が好ましいが、特に加工性と費用の点から、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂などのポリオレフィン樹脂やポリエステル樹脂がより好ましく、特に好ましくは100℃以下での加工が可能なエチレン酢酸ビニル共重合樹脂などのポリオレフィン樹脂やポリエステル樹脂である。   The resin 10 is preferably a thermoplastic resin such as polyolefin, modified polyolefin, polyester, polyamide, urethane, or epoxy resin, but from the viewpoint of processability and cost, polyolefin resin such as ethylene vinyl acetate copolymer resin or polyester resin is particularly preferable. More preferred, particularly preferred are polyolefin resins such as ethylene vinyl acetate copolymer resins and polyester resins that can be processed at 100 ° C. or lower.

樹脂10の塗布方法は、分離膜ユニット7の表面の帯状端部に目的のパターンで配置できる方法であれば特に限定されないが、例えばノズル法、スクリーン法、グラビア法等が挙げられる。   The application method of the resin 10 is not particularly limited as long as it is a method that can be arranged in a desired pattern on the strip-shaped end portion of the surface of the separation membrane unit 7, and examples thereof include a nozzle method, a screen method, and a gravure method.

樹脂10の塗布工程としては特に限定されないが、分離膜を作製する前の段階で支持膜を加工する工程、支持膜、基材を積層した積層体を加工する工程、分離膜を加工する工程で塗布する方法を好適に採用することができる。   Although it does not specifically limit as a coating process of resin 10, It is a process of processing a support membrane in the stage before producing a separation membrane, a process of processing a laminated body which laminated a support membrane and a substrate, and a process of processing a separation membrane The method of apply | coating can be employ | adopted suitably.

ここで、帯状端部に塗布した樹脂の投影面積比とは、樹脂を塗布した分離膜の帯状端部の部分を1cm×5cm(端部が5cm)で切り出し、市販の顕微鏡画像解析装置を用い、樹脂を分離膜表面上部から投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値として求めることができる。   Here, the projected area ratio of the resin applied to the belt-shaped end portion means that the strip-shaped end portion portion of the separation membrane coated with the resin is cut out at 1 cm × 5 cm (5 cm at the end portion), and a commercially available microscope image analyzer is used. The projected area obtained when the resin is projected from the upper surface of the separation membrane can be obtained as a value obtained by dividing by the cut-out area.

本発明における原液流路材4としては、分離性能、透過性能、原液流路形成の点で、分離膜ユニット7表面(原液側)に投影面積比が0.03以上0.6以下の連続異素材からなる流路材が用いられる。ここで、「連続異素材」の異素材とは、分離膜で使用される材料とは異なる組成、大きさを有する材料を意味する。従って、分離機能層、多孔性支持体、基材を構成成分とする分離膜中のいずれの素材とも異なる組成物、径、形状のいずれかを満足するものであれば特に限定されない。さらに、連続異素材の連続とは、ネット、フィルムなどのように投影した際に構成素材が連続的に形成される従来のものを意味する。異素材の材質としてはポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ウレタン、エポキシ樹脂などが好ましいが、原液側流路形成能力に優れる異素材であり、かつ上記投影面積比を満たすものであれば特に限定されない。   As the stock solution channel material 4 in the present invention, the projected area ratio on the surface of the separation membrane unit 7 (stock solution side) is 0.03 or more and 0.6 or less in terms of separation performance, permeation performance, and stock solution channel formation. A channel material made of a material is used. Here, the different material of the “continuous different material” means a material having a composition and a size different from the material used in the separation membrane. Accordingly, there is no particular limitation as long as it satisfies any of the composition, diameter, and shape different from any of the materials in the separation membrane having the separation functional layer, the porous support, and the base material as constituent components. Furthermore, the continuation of continuous different materials means a conventional material in which constituent materials are continuously formed when projected like a net or a film. The material of the different material is preferably polyolefin, modified polyolefin, polyester, polyamide, urethane, epoxy resin, etc., but is particularly limited as long as it is a different material excellent in the stock solution side flow path forming ability and satisfies the above projected area ratio. Not.

形成方法としては特に限定されないが、連続形状の場合、あらかじめ加工しておいた流路材を分離膜の表側に積層する方法が用いられる。   Although it does not specifically limit as a formation method, In the case of a continuous shape, the method of laminating | stacking the channel material processed beforehand on the front side of a separation membrane is used.

ここで、原液流路材の投影面積比とは、異素材からなる原液流路材を5cm×5cmで切り出し、市販の顕微鏡画像解析装置を用い、原液流路材を分離膜表面上部から投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値として求めることができる。   Here, the projected area ratio of the undiluted solution channel material is the undiluted undiluted solution channel material cut out at 5 cm × 5 cm and projected from the upper surface of the separation membrane using a commercially available microscope image analyzer. It can be obtained as a value obtained by dividing the projected area sometimes obtained by the cut-out area.

本発明における透過液流路材6としては、分離膜裏面(透過流体側)に投影面積比が0を超えて1未満の異素材からなる流路材が用いられる。特に透過液の流動抵抗を減らし、流路を安定に形成させる点では、投影面積比が0.1以上0.8以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.1以上0.7以下である。   As the permeate channel material 6 in the present invention, a channel material made of a different material having a projected area ratio of more than 0 and less than 1 is used on the rear surface of the separation membrane (permeate fluid side). In particular, the projected area ratio is preferably 0.1 or more and 0.8 or less, and more preferably 0.1 or more and 0.7 or less, in that the flow resistance of the permeate is reduced and the flow path is stably formed. .

ここで、透過液流路材6の投影面積比とは、分離膜と異素材からなる透過液流路材を5cm×5cmで切り出し、市販の顕微鏡画像解析装置を用い、透過液流路材を分離膜裏面上部から投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値として求めることができる。   Here, the projected area ratio of the permeate channel material 6 is a 5 cm × 5 cm cut out permeate channel material made of a separation membrane and a different material, and a permeate channel material is obtained using a commercially available microscope image analyzer. It can be obtained as a value obtained by dividing the projected area obtained by projecting from the upper surface of the separation membrane by the cut-out area.

異素材とは、分離膜で使用される材料とは異なる組成、大きさを有する材料を意味する。従って、分離機能層、多孔性支持体、基材を成形し、高低差を付与した際の分離膜中のいずれの素材とも異なる組成物、径、形状のいずれかを満足するものであれば特に限定されない。さらに、異素材は連続であっても不連続構造であってもよい。ここで言う連続とは、ネット、フィルムなどのように投影した際に構成素材が連続的に形成される従来のものを意味する。一方、不連続とは、エレメントを形成するリーフ表面において、少なくとも不連続となる部分を有することを意味し、例えば、粒状、線状などのように素材同士が不連続に配置されるものを意味する。本願発明は、透過側流路形成に優れる異素材を配置させることを特徴としており、上記投影面積比を設けるものであれば特に限定されない。   The different material means a material having a composition and size different from the material used for the separation membrane. Therefore, if the separation functional layer, the porous support, and the base material are molded, and any difference in composition, diameter, and shape from any of the materials in the separation membrane when the height difference is given, it is particularly preferable. It is not limited. Furthermore, the different material may be continuous or discontinuous. The term “continuous” as used herein means a conventional one in which constituent materials are continuously formed when projected, such as a net or a film. On the other hand, the term “discontinuous” means that the leaf surface forming the element has at least a discontinuous portion, for example, a material in which the materials are discontinuously arranged, such as granular or linear. To do. The invention of the present application is characterized in that a different material excellent in formation of a permeate-side channel is arranged, and is not particularly limited as long as the projected area ratio is provided.

異素材を用いた透過液流路材6とすることにより、透過液流路を安定に形成させるだけでなく、従来の編み状物であるトリコットとは異なる形態、素材を使用することも可能とする。   By using the permeate flow channel material 6 using a different material, not only can the permeate flow channel be stably formed, but it is also possible to use a form and material different from the tricot which is a conventional knitted fabric. To do.

例えば、目の粗いネット状物、棒状、円柱状、ドット状物、発泡物、粉末状物、それらの組み合わせなどが使用することができる。組成としては特に限定されないが、耐薬品性の点で、ポリエチレン、ポリポリプロピレンなどのポリオレフィンや共重合ポリオレフィンなどが好ましく、ウレタン、エポキシなどのポリマーを使用することもできる。   For example, a net-like material having a coarse mesh, a rod shape, a columnar shape, a dot shape, a foamed material, a powdery material, a combination thereof, or the like can be used. Although it does not specifically limit as a composition, Polyolefin, copolymer polyolefin, etc., such as polyethylene and polypolypropylene, are preferable at a chemical-resistant point, and polymers, such as urethane and an epoxy, can also be used.

形成方法としては特に限定されないが、連続形状の場合、あらかじめ加工しておいた流路材を分離膜の裏側に積層する方法が好ましく、不連続形状の場合、分離膜の裏側に直接異素材を、ホットメルトドット加工、印刷、噴霧などの不連続状物を配置させる方法が用いられる。   The formation method is not particularly limited, but in the case of a continuous shape, a method of laminating previously processed flow path materials on the back side of the separation membrane is preferable, and in the case of a discontinuous shape, a different material is directly applied to the back side of the separation membrane. A method of arranging discontinuous materials such as hot melt dot processing, printing, and spraying is used.

次に、本発明のスパイラル型分離膜エレメントについて説明する。   Next, the spiral separation membrane element of the present invention will be described.

図5は本発明のスパイラル型分離膜エレメントの端面図、図6は図5のスパイラル型分離膜エレメントを巻囲する前の展開図である。   FIG. 5 is an end view of the spiral type separation membrane element of the present invention, and FIG. 6 is a development view before surrounding the spiral type separation membrane element of FIG.

本発明のスパイラル型分離膜エレメント1は、複数の集水孔3を備えた有孔中空管からなる集水管2の外周面に、折り畳んだ分離膜5、原液流路材4および透過液流路材6からなる複数の素材群を重ね合わせて巻回することにより構成されており、さらに、図5、図6に示すように分離膜5の表面端部(原液側)には樹脂10が帯状に配置されている。透過液流路材6を介して背中合わせとなる各2枚の分離膜5の両端部をウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂からなる接着剤9で互いに接着することにより複数の封筒状分離膜ユニット7が形成されている。封筒状分離膜ユニット7の内部は、集水管2の内部に連通している。   The spiral separation membrane element 1 of the present invention includes a folded separation membrane 5, a stock solution channel material 4, and a permeate flow on the outer peripheral surface of a water collection tube 2 composed of a perforated hollow tube having a plurality of water collection holes 3. A plurality of material groups made of the road material 6 are overlapped and wound, and further, as shown in FIGS. 5 and 6, the resin 10 is placed on the surface end portion (stock solution side) of the separation membrane 5. It is arranged in a band shape. A plurality of envelope-like separation membrane units 7 are bonded to each other with adhesive 9 made of a resin such as urethane resin or epoxy resin at both ends of each of the two separation membranes 5 that are back to back through the permeate passage material 6. Is formed. The inside of the envelope separation membrane unit 7 communicates with the inside of the water collecting pipe 2.

次に、本発明のスパイラル型分離膜エレメントの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the spiral separation membrane element of the present invention will be described.

本発明のスパイラル型分離膜エレメントの製造方法は限定されないが、ポリアミド分離機能層を多孔性支持膜、基材に積層し、分離膜を得た後に原液流路材、透過液流路材を配置してエレメントを製造する代表的な方法について述べる。なお、分離膜の表面の帯状端部に樹脂を配置する加工工程などは、前述したように分離膜製膜工程の前、途中、後のいずれにおいても取り入れることが可能である。   The manufacturing method of the spiral separation membrane element of the present invention is not limited, but the polyamide separation functional layer is laminated on the porous support membrane and the base material, and after obtaining the separation membrane, the raw liquid flow passage material and the permeate flow passage material are arranged. A typical method for manufacturing the element will be described. It should be noted that the processing step for arranging the resin at the band-shaped end portion of the surface of the separation membrane can be incorporated before, during or after the separation membrane formation step as described above.

多孔性支持膜と基材を複合した後、多孔性支持膜に多官能アミン水溶液を塗布し、余分なアミン水溶液をエアーナイフなどで除去した後、多官能酸ハロゲン化物含有溶液を塗布し、ポリアミド分離機能層を形成させる。有機溶媒は、水と非混和性であり、かつ多官能酸ハロゲン化物を溶解し、多孔性支持膜を破壊しないものが望ましく、多官能アミン化合物および多官能酸ハロゲン化物に対して不活性であるものであればよい。好ましい例として、n−ヘキサン、n−オクタン、n−デカンなどの炭化水素化合物が挙げられる。さらに、必要に応じて分離性能、透過性能を高めるべく、塩素、酸、アルカリ、亜硝酸などの化学処理、洗浄処理、分離膜の水分を低減すべく乾燥処理等を施し分離膜を得る。続いて、該シート表面(原液側)の帯状端部にホットメルトドット加工により1cm間隔で直径1mmφ、高さ400μmのエチレン酢酸ビニル共重合樹脂製ドットを千鳥状に配置する。さらに、従来のエレメント製作装置を用いてネットを原液側、トリコットを透過液側に配置させ、リーフ数7枚、リーフ有効面積9.1mの4インチエレメントを作製後、最後にエレメントの端面部分をラジエーションヒーター等でエチレン酢酸ビニル共重合樹脂の軟化点付近まで加熱し、樹脂を溶融することで原液側の分離膜の端部同士を固着する。エレメント作製方法としては、参考文献(特公昭44−14216号公報、特公平4−11928号公報、特開平11−226366号公報)に記載される方法を用いることができる。 After combining the porous support membrane and the substrate, the polyfunctional amine aqueous solution is applied to the porous support membrane, the excess amine aqueous solution is removed with an air knife, etc., and then the polyfunctional acid halide-containing solution is applied, and the polyamide is applied. A separation functional layer is formed. Desirably, the organic solvent is immiscible with water, dissolves the polyfunctional acid halide, does not break the porous support membrane, and is inert to the polyfunctional amine compound and polyfunctional acid halide. Anything is acceptable. Preferred examples include hydrocarbon compounds such as n-hexane, n-octane, and n-decane. Furthermore, a separation membrane is obtained by performing chemical treatment such as chlorine, acid, alkali, and nitrous acid, washing treatment, and drying treatment to reduce the moisture of the separation membrane in order to improve separation performance and permeation performance as necessary. Subsequently, dots made of ethylene vinyl acetate copolymer resin having a diameter of 1 mmφ and a height of 400 μm are arranged in a staggered manner at intervals of 1 cm by hot-melt dot processing on the belt-like end portion of the sheet surface (stock solution side). Furthermore, using a conventional element manufacturing device, the net is placed on the stock solution side and the tricot is placed on the permeate side to produce a 4-inch element with 7 leaves and an effective leaf area of 9.1 m 2. Is heated to the vicinity of the softening point of the ethylene-vinyl acetate copolymer resin with a radiation heater or the like, and the ends of the separation membrane on the stock solution side are fixed to each other by melting the resin. As an element manufacturing method, methods described in reference documents (Japanese Patent Publication No. 44-14216, Japanese Patent Publication No. 4-11928, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-226366) can be used.

このように製造される本発明の分離膜エレメントは、さらに、直列または並列に接続して圧力容器に収納した分離膜モジュールとすることもできる。   The separation membrane element of the present invention manufactured as described above can further be a separation membrane module connected in series or in parallel and housed in a pressure vessel.

また、上記の分離膜エレメント、モジュールは、それらに流体を供給するポンプや、その流体を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、例えば原水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。   In addition, the separation membrane element and module described above can be combined with a pump that supplies fluid to them, a device that pretreats the fluid, and the like to form a fluid separation device. By using this separation device, for example, raw water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated through the membrane, and water suitable for the purpose can be obtained.

流体分離装置の操作圧力は高い方が除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、膜エレメントの供給流路、透過流路の保持性を考慮すると、膜モジュールに被処理水を透過する際の操作圧力は、0.2MPa以上、5MPa以下が好ましい。供給水温度は、高くなると塩除去率が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、3℃以上、60℃以下が好ましい。   The higher the operating pressure of the fluid separator, the higher the removal rate, but the energy required for operation also increases, and considering the retention of the supply flow path and permeation flow path of the membrane element, the membrane module is covered. The operating pressure when passing through the treated water is preferably 0.2 MPa or more and 5 MPa or less. As the feed water temperature increases, the salt removal rate decreases, but as the supply water temperature decreases, the membrane permeation flux also decreases. Therefore, it is preferably 3 ° C. or more and 60 ° C. or less.

本発明に係る膜エレメントによって処理される流体は特に限定されないが、水処理に使用する場合、原水としては、海水、かん水、排水等の500mg/L〜100g/LのTDS(Total Dissolved Solids:総溶解固形分)を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、TDSは総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」あるいは「重量比」で表される。定義によれば、0.45ミクロンのフィルターで濾過した溶液を39.5〜40.5℃の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分(S)から換算する。   The fluid to be treated by the membrane element according to the present invention is not particularly limited, but when used for water treatment, as raw water, 500 mg / L to 100 g / L TDS (Total Dissolved Solids: total seawater, brine, drainage, etc.) Liquid mixture containing dissolved solids). In general, TDS refers to the total dissolved solid content, and is expressed as “mass ÷ volume” or “weight ratio”. According to the definition, the solution filtered through a 0.45 micron filter can be calculated from the weight of the residue by evaporating at a temperature of 39.5 to 40.5 ° C., but more simply converted from practical salt (S) To do.

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ってなんら限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(分離膜表面の帯状端部に塗布した樹脂の投影面積比)
樹脂を塗布した分離膜端部を1cm×5cm(端部が5cm)で切り出し、レーザー顕微鏡(倍率10〜500倍程度の中から選択)を用い、ステージを移動させて、全投影面積を測定した。塗布した樹脂の膜表面から投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値を投影面積比とした。
(Projected area ratio of resin applied to the strip-shaped end of the separation membrane surface)
The end of the separation membrane coated with resin was cut out at 1 cm × 5 cm (5 cm at the end), and the stage was moved using a laser microscope (selected from about 10 to 500 times magnification) to measure the total projected area. . A value obtained by dividing the projected area obtained by projecting from the coated resin film surface by the cut-out area was taken as the projected area ratio.

(原液流路材、透過液流路材の投影面積比)
分離膜と連続異素材からなる原液流路材、または異素材からなる透過液流路材を5cm×5cmで切り出し、レーザー顕微鏡(倍率10〜500倍程度の中から選択)を用い、ステージを移動させて、原液流路材または透過液流路材の全投影面積を測定した。原液流路材または透過液流路材を膜表面または裏面上部から投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値を投影面積比とした。
(Projected area ratio of undiluted solution channel material and permeate channel material)
Cut the undiluted solution channel material made of different materials from the separation membrane or the permeate channel material made of different materials at 5cm x 5cm, and move the stage using a laser microscope (select from 10 to 500 times magnification) The total projected area of the stock solution channel material or permeate channel material was measured. The projected area ratio was obtained by dividing the projected area obtained by projecting the stock solution channel material or the permeate channel material from the upper surface of the membrane or the back surface and dividing it by the area.

(脱塩率(TDS除去率))
10本のエレメントに対し、原水500mg/L食塩、運転圧力0.75MPa、運転温度25℃、pH7で3時間×10回運転(回収率15%)後の性能をそれぞれ測定し、その平均を求めた。
TDS除去率(%)=100×{1−(透過水中のTDS濃度/供給水中のTDS濃度)}。
(Desalination rate (TDS removal rate))
The performance after 10 hours of operation (recovery rate 15%) was measured for 10 elements at 500 mg / L salt water, operating pressure of 0.75 MPa, operating temperature of 25 ° C. and pH of 7, respectively, and the average was obtained. It was.
TDS removal rate (%) = 100 × {1− (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water)}.

(造水量)
10本のエレメントに対し、原水500mg/L食塩、運転圧力0.75MPa、運転温度25℃、pH7で3時間×10回運転(回収率15%)後の性能をそれぞれ測定し、その平均を求めた。
(Water production)
The performance after 10 hours of operation (recovery rate 15%) was measured for 10 elements at 500 mg / L salt water, operating pressure of 0.75 MPa, operating temperature of 25 ° C. and pH of 7, respectively, and the average was obtained. It was.

供給水(かん水)の膜エレメント透過水量を、膜エレメントあたり、1日あたりの透水量(立方メートル)を造水量(m/日)として表した。 The amount of water permeated through the membrane element of the feed water (brine water) was expressed as the amount of water produced per cubic element (cubic meter) per day (m 3 / day).

(テレスコープによる膜飛び出し長)
10本のエレメントに対し、原水500mg/L食塩、運転圧力0.75MPa、運転温度25℃、pH7で3時間×10回運転(回収率15%)後のスパイラル型分離膜エレメントの濃縮水出口側端面からのテレスコープ現象による膜飛び出し長をそれぞれ測定し、その平均を求めた。
(Telescope projection length)
Concentrated water outlet side of the spiral separation membrane element after 10 hours of operation (recovery rate 15%) for 10 elements at 500 mg / L salt water, operating pressure 0.75 MPa, operating temperature 25 ° C., pH 7 for 3 hours × 10 times The length of the film protruding from the end surface due to the telescope phenomenon was measured, and the average was obtained.

(実施例1)
ポリエステル繊維からなる不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約98μm、通気度:0.9cc/cm/sec)上にポリスルホンの16.0重量%、ジメチルホルムアミド(DMF)溶液を180μmの厚みで室温(25℃)でキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって繊維補強ポリスルホン支持膜からなる多孔性支持膜(厚さ135μm)ロールを作製した。
Example 1
On a non-woven fabric made of polyester fibers (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 98 μm, air permeability: 0.9 cc / cm 2 / sec), 16.0% by weight of polysulfone and dimethylformamide (DMF) solution at a thickness of 180 μm A porous support membrane (thickness: 135 μm) roll made of a fiber-reinforced polysulfone support membrane was prepared by casting at room temperature (25 ° C.), immediately immersing in pure water, and allowing to stand for 5 minutes.

その後に、多孔性支持膜ロールを巻きだし、ポリスルホン表面に、m−PDA1.8重量%、ε−カプロラクタム4.5重量%の水溶液中を塗布し、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、トリメシン酸クロリド0.06重量%を含む25℃のn−ヘキサン溶液を表面が完全に濡れるように塗布した。その後、膜から余分な溶液をエアーブローで除去し、50℃の熱水で洗浄して、2%のグリセリン水溶液に1分浸漬した後、100℃の熱風オーブンで3分間処理し、半乾燥状態の分離膜ロールを得た。   Thereafter, the porous support membrane roll is unwound, and the polysulfone surface is coated with an aqueous solution of 1.8% by weight of m-PDA and 4.5% by weight of ε-caprolactam, and nitrogen is blown from an air nozzle to remove excess from the surface of the support membrane. After removing the aqueous solution, an n-hexane solution at 25 ° C. containing 0.06% by weight of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted. After that, the excess solution is removed from the membrane by air blow, washed with hot water at 50 ° C., immersed in a 2% glycerin aqueous solution for 1 minute, treated in a hot air oven at 100 ° C. for 3 minutes, and semi-dried. A separation membrane roll was obtained.

次に、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(701A)をホットメルトし、分離膜ロールの分離膜表面(原液側)端部両側に対して、7.0mm間隔で直径1.0mmφ、高さ400μmのドットを幅50mmで格子状に塗布した。その後に、透過液流路材としてトリコット(厚み:300μm、溝幅:200μm、畦幅:300μm、溝深さ:105μm)を連続的に分離膜裏側に積層し、折り畳み断裁加工により分離膜と透過液流路材を配置させたリーフ状分離膜ユニットを、分離膜エレメントでの有効面積が9.1mになるように、幅930mmで7枚作製した。続いて、分離膜ユニットと原水側流路材としてネット(厚み:900μm、ピッチ:3mm×3mm)を交互に積層した。 Next, ethylene vinyl acetate copolymer resin (701A) is hot-melted, and a dot having a diameter of 1.0 mmφ and a height of 400 μm at intervals of 7.0 mm is formed on both sides of the separation membrane surface (stock solution side) end of the separation membrane roll. Was applied in a grid with a width of 50 mm. Thereafter, a tricot (thickness: 300 μm, groove width: 200 μm, ridge width: 300 μm, groove depth: 105 μm) is continuously laminated on the back side of the separation membrane as a permeate channel material, and is permeated from the separation membrane by folding cutting. Seven leaf-shaped separation membrane units on which the liquid flow path material was arranged were produced with a width of 930 mm so that the effective area of the separation membrane element was 9.1 m 2 . Subsequently, nets (thickness: 900 μm, pitch: 3 mm × 3 mm) were alternately stacked as the separation membrane unit and the raw water side channel material.

その後、分離膜ユニットと原水側流路材の積層体を集水管に巻き付けながら7枚のリーフ状物をスパイラル状に巻き付けた分離膜エレメントを作製し、外周にフィルムを巻き付け、テープで固定後、端部を120℃で1分加熱し、さらにエッジカットを行い、4インチエレメントを作製した。該エレメントを圧力容器に入れて、原水500mg/L食塩、運転圧力0.75MPa、運転温度25℃、pH7で3時間×10回運転(回収率14.8%)したところ、脱塩率99.3%、造水量10.4m/日であり、テレスコープによる膜の飛び出しは見られなかった。 Then, while winding the laminate of the separation membrane unit and the raw water side channel material around the water collecting pipe, a separation membrane element was produced by spirally winding seven leaf-like materials, and the film was wound around the outer periphery and fixed with tape. The end portion was heated at 120 ° C. for 1 minute, and edge cutting was further performed to produce a 4-inch element. The element was placed in a pressure vessel and operated for 3 hours × 10 times at a raw water of 500 mg / L sodium chloride, an operating pressure of 0.75 MPa, an operating temperature of 25 ° C., and a pH of 7 for a recovery rate of 14.8%. It was 3% and the amount of water produced was 10.4 m 3 / day, and no film jumping out by the telescope was observed.

(実施例2〜4)
実施例2ではドット加工の位置を端部片側のみに実施する以外は、実施例1と同様の方法でエレメントを作製し評価を行ったところ、脱塩率99.4%、造水量10.1m/日であり、テレスコープによる変形は見られなかった。
(Examples 2 to 4)
In Example 2, the element was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the dot processing position was performed only on one end side, and the desalination rate was 99.4% and the amount of water produced was 10.1 m. 3 / day, and no deformation due to telescope was observed.

実施例3ではドット加工を3.0mm間隔で直径1.0mmφ、高さ800μmのドットを幅30mmで塗布する以外は、実施例1と同様の方法でエレメントを作製し評価を行ったところ、脱塩率99.3%、造水量10.2m/日であり、テレスコープによる膜の飛び出しは見られなかった。 In Example 3, an element was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1 except that dots having a diameter of 1.0 mmφ and a height of 800 μm were applied with a width of 30 mm at intervals of 3.0 mm. The salt rate was 99.3%, the amount of water produced was 10.2 m 3 / day, and no film jumping out by a telescope was observed.

実施例4では透過液流路材としてシート状分離膜の裏側にエチレン酢酸ビニル共重合樹脂(701D)をホットメルトし、1.5mm間隔で直径1.0mmφ、高さ150μmのドット加工を行う以外は、実施例1と同様の方法でエレメントを作製し評価を行ったところ、脱塩率99.2%、造水量10.3m/日であり、テレスコープによる膜の飛び出しは見られなかった。 In Example 4, ethylene vinyl acetate copolymer resin (701D) was hot-melted on the back side of the sheet-like separation membrane as a permeate channel material, and dot processing with a diameter of 1.0 mmφ and a height of 150 μm was performed at 1.5 mm intervals. The element was produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The salt removal rate was 99.2%, the amount of water produced was 10.3 m 3 / day, and no membrane jumping out by telescope was observed. .

(比較例1)
分離膜表面端部へのドット加工と端部の120℃・1分加熱を行わない以外は、実施例1と同様の方法でエレメントを作製し評価を行ったところ、脱塩率96.9%、造水量10.1m/日であり、テレスコープによる膜の飛び出し長は2.5mmであった。
(Comparative Example 1)
An element was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the dot processing on the edge of the separation membrane surface and heating at 120 ° C. for 1 minute were not performed on the edge, and the salt removal rate was 96.9%. The amount of water produced was 10.1 m 3 / day, and the protruding length of the membrane by the telescope was 2.5 mm.

(比較例2)
分離膜表面端部へのドット加工と端部の120℃・1分加熱を行わない以外は、実施例4と同様の方法でエレメントを作製し評価を行ったところ、脱塩率96.3%、造水量9.9m/日であり、テレスコープによる膜の飛び出し長は3.1mmであった。
(Comparative Example 2)
An element was prepared and evaluated in the same manner as in Example 4 except that the dot processing on the edge of the separation membrane and heating at 120 ° C. for 1 minute were not performed on the edge, and the desalination rate was 96.3%. The amount of water produced was 9.9 m 3 / day, and the protruding length of the membrane by the telescope was 3.1 mm.

(参考例1)
実施例1で分離膜表面端部へのドット加工と端部の120℃・1分加熱を行わず、エッジカット後に端板を取りつけ、フィラメントワインディングを行い、同様の方法でエレメントの評価を行ったところ、脱塩率99.3%、造水量10.2m/日であり、テレスコープによる膜の飛び出しは見られなかった。
(Reference Example 1)
In Example 1, the dot processing on the edge part of the separation membrane and the heating of the edge part at 120 ° C. for 1 minute were not performed, the edge plate was attached after the edge cutting, the filament winding was performed, and the element was evaluated in the same manner. However, the desalination rate was 99.3% and the amount of water produced was 10.2 m 3 / day, and no membrane jumping out by the telescope was observed.

(参考例2)
実施例4で分離膜表面端部へのドット加工と端部の120℃・1分加熱を行わず、エッジカット後に端板を取りつけ、フィラメントワインディングを行い、同様の方法でエレメントの評価を行ったところ、脱塩率99.2%、造水量10.4m/日であり、テレスコープによる膜の飛び出しは見られなかった。
(Reference Example 2)
In Example 4, the dot processing on the edge of the separation membrane surface and heating of the edge at 120 ° C. for 1 minute were not performed, the edge plate was attached after edge cutting, filament winding was performed, and the elements were evaluated in the same manner. However, the desalination rate was 99.2%, the amount of water produced was 10.4 m 3 / day, and no membrane jumping out by the telescope was observed.

1 スパイラル型分離膜エレメント
2 集水管
3 集水孔
4 原液流路材
5 分離膜
6 透過液流路材
7 分離膜ユニット
8 テレスコープ防止板
9 接着剤
10 樹脂
31 原液
32 透過液
33 濃縮液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spiral type separation membrane element 2 Water collecting pipe 3 Water collecting hole 4 Stock solution channel material 5 Separation membrane 6 Permeate channel material 7 Separation membrane unit 8 Telescope prevention plate 9 Adhesive 10 Resin 31 Stock solution 32 Permeate 33 Concentrated solution

Claims (4)

分離膜を重ね合わせて接着された封筒状膜の中に透過液流路材を備えた分離膜ユニットおよび原液流路材を有孔集水管の周りにスパイラル状に巻囲してなるスパイラル型分離膜エレメントであって、分離膜ユニットの表面における有孔集水管の長手方向の両側の帯状端部のうちの少なくとも片側の帯状端部の投影面積比が0を超えて1未満となるように樹脂が配置されることを特徴とするスパイラル型分離膜エレメント。   Spiral-type separation in which a separation membrane unit with a permeate flow path material and a raw liquid flow path material are spirally wound around a perforated water collecting pipe in an enveloped membrane that is bonded by overlapping the separation membranes Resin so that the projected area ratio of at least one of the strip-like end portions on both sides in the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe on the surface of the separation membrane unit is greater than 0 and less than 1 on the surface of the separation membrane unit Is a spiral separation membrane element. 投影面積比が0.01以上0.3以下である請求項1に記載のスパイラル型分離膜エレメント。   The spiral separation membrane element according to claim 1, wherein the projected area ratio is 0.01 or more and 0.3 or less. 帯状端部に配置される樹脂のパターンがドット状であることを特徴とする請求項1または2に記載のスパイラル型分離膜エレメント。   The spiral separation membrane element according to claim 1 or 2, wherein the resin pattern disposed on the belt-shaped end portion is dot-shaped. 分離膜を重ね合わせて接着された封筒状分離膜の中に透過液流路材を備えた分離膜ユニットおよび原液流路材を有孔集水管の周りにスパイラル状に巻囲するスパイラル型分離膜エレメントの製造方法であって、分離膜ユニットの表面における有孔集水管の長手方向の両側の帯状端部のうちの少なくとも片側の帯状端部の投影面積比が0を超えて1未満となるように樹脂を配置することを特徴とするスパイラル型分離膜エレメントの製造方法。   A separation membrane unit having a permeate flow channel material in an envelope separation membrane bonded by overlapping the separation membranes, and a spiral type separation membrane that surrounds a raw liquid flow channel material in a spiral shape around a perforated water collecting pipe In the element manufacturing method, the projected area ratio of at least one of the strip-shaped end portions on both sides in the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe on the surface of the separation membrane unit is more than 0 and less than 1 A method for producing a spiral separation membrane element, comprising disposing a resin on the substrate.
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