JP2012166202A

JP2012166202A - 中空糸膜モジュールの中空糸膜選別方法とこれを利用した中空糸膜モジュール製造方法

Info

Publication number: JP2012166202A
Application number: JP2012135818A
Authority: JP
Inventors: Yoshie Tanizaki; 美江谷崎
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2027-11-19
Also published as: JP5281705B2

Abstract

【課題】欠陥部を有する中空糸膜モジュールのリーク糸の選別、検出を容易に実施でき、しかも選別後であっても、膜に着色液や蛍光染料などの含有成分が残存しない中空糸膜選別方法、及び引き続き検出した欠陥部を補修する中空糸膜製造法を提供する。
【解決手段】多数の中空糸膜(1) を束ね、両端もしくは片端が接着剤(2) により固定された中空糸膜モジュールに中の、特定の中空糸膜に糸状物を挿入して他の複数本の中空糸膜と識別する。特定の中空糸膜(1) は、中空糸膜モジュール中の欠陥部を有する中空糸膜である。糸状物は、磁性を有する金属鋼線である。
【選択図】図１

Description

本発明は中空糸膜モジュールの製造にあたり、欠陥部を有するリーク糸など中空糸膜モジュール中の特定の糸を選別し、更に補修することで健全なモジュールを提供する製造方法に関するものである。

近年、各種溶液の濾過分離用途、あるいは溶液の脱気などの気体分離用途向けに、種々の中空糸膜を多数本束ねたモジュールが開発されてきている。これらのモジュールにおいては、製造工程における傷付き等種々の要因による膜の欠陥部を含む不良モジュールの発生を避けることは不可能である。

そこで、これらの欠陥部を検出する方法、更に検出した欠陥部を補修する方法について、いくつもの提案がなされてきている。例えば、特開２００６−２５８７６４号公報（特許文献１）に開示されているように、目視による識別を可能とするために、着色液を流し、透過液の着色有無によりリーク有無を判別し、膜形状次第で更にリーク部位を特定する方法が提案されている。また同様に、例えば特開２０００−１０７５７５号公報（特許文献２）に開示されているように、分子量を規定した蛍光染料溶液を用い、リークする染料を蛍光により検知する方法も提案されている。

特開２００６−２５８７６４号公報特開２０００−１０７５７５号公報

しかし、上記特許文献１、２のように、リークの有無の判別、リーク部位の特定のために、着色液や蛍光染料を膜に通液すると、含有成分が膜に残存することとなる。そのため、検査後のモジュールを使用しようとした場合、欠陥部の補修以外に残存成分の洗浄が必要となってくる。また、モジュールの形状、大きさによっては、リーク糸がモジュールの中央部に位置する場合、あるいは、欠陥部の位置次第では、検出が困難な場合もある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、欠陥部を有する中空糸膜モジュールのリーク糸の選別、検出を容易に実施でき、しかも選別後であっても、膜に着色液や蛍光染料などの含有成分が残存しない中空糸膜選別方法、及び引き続き検出した欠陥部を補修する中空糸膜製造法を提供することを目的としている。

即ち、本発明の第１の基本的な構成は、多数の中空糸膜を束ね、両端もしくは片端が接着剤により固定された中空糸膜モジュールにおいて、特定の中空糸膜に磁性を有する金属鋼線を挿入して他の複数本の中空糸膜と識別することを特徴とする中空糸膜モジュールの中空糸膜選別方法である。好適には、特定の中空糸膜が中空糸膜モジュール中の欠陥部を有する中空糸膜である。特定の中空糸膜が中空糸膜モジュール中の欠陥部を有する中空糸膜とすることができる。中空糸膜モジュールに挿入した磁性を有する金属鋼線を、磁石によりモジュール外側から引き付けることにより、欠陥部を有する中空糸膜を確認するようにすることもできる。

また、本発明の第２の基本的な構成は、上記中空糸膜モジュールの中空糸膜選別方法により特定した欠陥部を有する中空糸膜を補修することにより欠陥部のない中空糸膜モジュールを作成することを特徴とする中空糸膜モジュール製造方法にある。

本発明の上記中空糸膜モジュールのリーク糸選別法及びこれを用いた中空糸膜製造法によって、欠陥部を有する中空糸膜を選別後のモジュール中に検査に使用した着色成分を残すことなく、また、モジュール中における存在位置に関係なく欠陥部を有する中空糸膜を確実に識別でき、しかも補修を容易にする。

本発明に対応する中空糸膜モジュールの一例を示した縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
本発明に用いられる中空糸膜を液体の濾過に使う場合には、中空糸膜としてポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、セルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル等からなる多孔質中空糸膜を挙げることができる。

また、水からの溶存気体の脱気、水への気体の溶解等を行う場合の中空糸膜には、気体を透過するものであればその材質に制限はないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン、テトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等の疎水性高分子からなる多孔質の中空糸膜が用いられる。

しかし、このような疎水性の多孔質中空糸膜を用いて長時間の処理を行うと、水蒸気が多孔部内で凝縮し、その結果、水分の透過を生じる。従って、中空糸膜としては薄い非多孔質膜を、気体透過の抵抗がなく、十分な機械的強度を有する多孔質膜で両側から挟み込んだ三層複合構造を有する中空糸膜が特に好ましく用いられる。

非多孔質膜形成に用いるポリマーとしては、ポリジメチルシロキサン、シリコンとポリカーボネートのコポリマーなどのシリコン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン等のポリオレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリフェニレンオキサイド、ポリ４−ビニルピリジン、ウレタン系ポリマー、またはこれらのコポリマーあるいはブレンドポリマーなどが挙げられる。また、多孔質膜形成に用いるポリマーとしては、前記のポリオレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。非多孔質膜形成に用いるポリマーと多孔質膜形成に用いるポリマーとの組み合わせに特に制限はなく、同種または異種のポリマーの任意の組み合わせを選択することができる。

以上のように、本発明の中空糸膜モジュールに用いられる中空糸膜としては、多孔質中空糸膜、非多孔質中空糸膜、あるいは三層複合中空糸膜を、目的に合わせて適宜選定するとよい。

本発明に用いる接着剤としては、十分な接着強度を有し、各用途で求められる要求性能を満たすものを適宜選定することができる。例えば、ウレタン系、エポキシ系、シリコン系、不飽和ポリエステル系などのポッティング材、オレフィン系の接着剤を挙げることができる。

また、本発明の中空糸膜モジュールに用いるハウジングケースの材料についても同様に、各用途の要求性能にあわせて適宜選定し使用することができる。例えば、ポリオレフィン、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンオキサイド、塩化ビニルなどが挙げられる。ハウジングとポッティング材との接着性が低い場合にはプライマー処理を施して使用することも可能である。

本発明に用いられる中空糸膜モジュールの形状は、目的に合わせ適宜選定することができる。両端もしくは、片端をケースに接着剤で固定された形状のものであれば、特に限定されない。円筒形、角型、シート状等を挙げることができる。

本発明にあっては、中空糸膜モジュール中の欠陥部を有するリーク糸など特定の中空糸膜に磁性を有する金属鋼線を挿入する。金属鋼線を挿入する方法は、モジュールの形状によって適宜選定することができる。例えば、中空糸膜として、疎水性中空糸膜を用いた場合、外側から水を導入して加圧した場合、欠陥部を有する中空糸膜は内側まで水が透過することから、特定が可能である。

図１に本発明に対応する中空糸膜モジュールの一例を縦断面図で示した。欠陥部を有する中空糸膜の特定はサイドポート５から水を導入して加圧することで可能であり、欠陥部を有する中空糸膜は２の接着剤部分の端面を観察すると中空糸膜内部から水漏れが発生することで確認できる。ここに、金属鋼線を挿入することで欠陥部を有する中空糸膜を特定することができる。

本発明の選別法に使用される金属鋼線は、磁石に吸着し、糸径が中空糸膜の糸径の５０％程度であれば挿入操作が容易に出来て好ましい。特に使用する金属鋼線の材質は限定されない。好ましくは鉄製のピアノ線が挙げられる。欠陥部を有する中空糸膜に、ピアノ線を挿入し、磁石を近づけると、中空糸膜が磁石に吸着されることで識別が可能となる。

また、上記のように欠陥部を有する中空糸膜モジュールのリーク糸を補修する方法としては、中空糸膜モジュールの形状、構成部材の材質などにより適宜選択される。補修に使用される接着剤としては、膜束をハウジングケースに固定するのに使用するのに用いられるものと同等の接着剤が考えられるが、硬化時間の短いものを選定すると、より短時間に欠陥部のみ封止することが可能となり好ましい。また、オレフィン系の接着剤を使用する場合には、短時間で接着するためにホットメルト接着剤を使用してもよい。補修を実施する場所としては、中空糸膜束を接着した端面部分で補修してもよいし、中空糸膜有効部で欠陥部を特定し、モジュール外から補修可能な形状であれば、欠陥部で補修してもよい。挿入した糸状物は、補修の手法により、補修の直前あるいは補修後に抜き去ることで、膜モジュール中には残存しない形とできる。

以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。
［実施例１］
図１に示したような両端でハウジングケース３に、接着剤２によって接着固定された中空糸膜モジュールにおいて、以下の仕様のものを用意する。内径６４ｍｍ、長さ３０ｍｍのハウジングケース３に、中空糸膜１として、内径２００μｍ、外径２８４μｍのポリエチレン多孔質中空糸膜の膜厚中間部に厚み０．５μｍのウレタン系ポリマーから成る気体分離非多孔質層を有する気体透過性中空糸膜を使用し、長さ２１５ｍｍ、充填率４２％となるように、接着剤としてウレタン樹脂を使用して固定したものを複数本用意する。全数検査実施時に欠陥モジュールと判定されたモジュールを用い、図１に示した外容器４に装着した状態で、サイドポート５から水を導入して加圧したところ、接着剤端面において、
ハウジングケース近傍のモジュール外周部に１箇所、端面中心部に１箇所の欠陥部を含む中空糸が確認された。そこで、これら、２本の中空糸膜に直径１００μｍのピアノ線を挿入した。外容器を外し、磁石を近づけると外周部中空糸膜は容易に磁石に吸着され、識別できた。中心部中空糸膜はモジュールを湾曲させることにより、僅かながら吸着による動きが観察された。更に、中空糸膜の外観観察より、外周部中空糸膜では接着剤と有効膜部の境界部に、中心部の中空糸膜においては、接着剤部から１０ｃｍ程度離れた位置に欠陥点が確認された。

［比較例１］
実施例１と同様にして、全数検査実施時に欠陥モジュールと判定されたモジュールを用い、図１に示した外容器に装着してサイドポートから、着色液としてベンガラを含む溶液を導入し、加圧した。結果、接着剤端面において、外周部に２箇所、欠陥点部を含む中空糸膜を確認した。その後外容器を外したが、膜面全体が着色しており、リーク箇所の特定は困難であった。

本発明によれば、欠陥部を有する等、特定の中空糸膜の選別が容易に可能となり、選別した中空糸膜を補修時あるいは補修後に使用した磁性を有する金属鋼線を除くことにより、検査による汚染がなく、且つ欠陥部の無い健全な中空糸膜モジュールを提供することが可能となる。

１中空糸膜
２接着剤
３ハウジングケース
４外容器
５サイドポート

Claims

多数の中空糸膜を束ね、両端もしくは片端が接着剤により固定された中空糸膜モジュールにおいて、特定の中空糸膜に磁性を有する金属鋼線を挿入して他の複数本の中空糸膜と識別することを特徴とする中空糸膜モジュールの中空糸膜選別方法。
特定の中空糸膜が中空糸膜モジュール中の欠陥部を有する中空糸膜であることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジュールの中空糸膜選別方法。
特定の中空糸膜に挿入した磁性を有する金属鋼線を、磁石によりモジュール外側から引き付けることにより、欠陥部を有する中空糸膜を識別することを特徴とする請求項２記載の中空糸膜モジュールの中空糸膜選別方法。
請求項２記載の中空糸膜モジュールの中空糸膜選別方法により識別した欠陥部を有する特定の中空糸膜を補修することにより欠陥部のない中空糸膜モジュールを作成することを特徴とする中空糸膜モジュール製造方法。