JP2012196590A - ろ過膜、ろ過膜の洗浄手段および前処理手段の選択方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被処理液を処理する液体処理プロセスに適用するろ過膜の選択方法であって、複数のろ過膜それぞれについて、被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも1種以上の成分の吸着量を測定し、成分の吸着量が最少となるようなろ過膜を、液体処理プロセスのろ過膜として選択することを特徴とするろ過膜の選択方法。
【選択図】なし
Description
(1)被処理液を処理する液体処理プロセスに用いられるろ過膜の選択方法であって、複数のろ過膜それぞれについて、被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも1種以上の成分の吸着量を測定し、その成分の吸着量が最少となるようなろ過膜を前記液体処理プロセスのろ過膜として選択することを特徴とするろ過膜の選択方法。
(2)被処理液を処理する液体処理プロセスに用いられるろ過膜の洗浄手段の選択方法であって、被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも1種以上の成分のろ過膜への吸着量を測定し、吸着量が最大値を示す成分をろ過膜から除去可能な洗浄手段を、液体処理プロセスにおけるろ過膜の洗浄手段として選択することを特徴とするろ過膜の洗浄手段の選択方法。
(3)被処理液を処理する液体処理プロセスに用いられるろ過膜の前処理手段の選択方法であって、被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも1種以上の成分のろ過膜への吸着量を測定し、吸着量が最大値を示す成分を被処理液から除去可能な前処理手段を、液体処理プロセスにおけるろ過膜の前処理手段として選択することを特徴とするろ過膜の前処理手段の選択方法。
(4)複数のろ過膜それぞれについて、被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも2種以上の成分の吸着量を測定することを特徴とする(1)のろ過膜の選択方法。
(5)上記の成分のろ過膜への吸着量の測定を、水晶発振子マイクロバランス法を用いて行うことを特徴とする(1)のろ過膜の選択方法。
(6)上記の成分のろ過膜への吸着量の測定を、水晶発振子マイクロバランス法を用いて行うことを特徴とする(2)のろ過膜の洗浄手段の選択方法。
(7)上記の成分のろ過膜への吸着量の測定を、水晶発振子マイクロバランス法を用いて行うことを特徴とする(3)のろ過膜の前処理手段の選択方法。
また、本発明に係るろ過膜の洗浄手段の選択方法によれば、少量のサンプルで、短時間に、簡便に、かつ精度良く被処理液を処理するろ過膜に適した洗浄手段を選択することができる。
また、本発明に係るろ過膜の前処理手段の選択方法によれば、少量のサンプルで、短時間に、簡便に、かつ精度良く被処理液を処理するろ過膜に適した前処理手段を選択することができる。
まず、最初に、液体処理プロセスに用いられるろ過膜として選択候補となるろ過膜について説明する。
[ろ過膜]
[ろ過膜の洗浄方法]
[ろ過膜の前処理方法]
[吸着量の測定方法]
中空糸多孔膜を膜長手方向に垂直な向きにカミソリ等で薄く切り、顕微鏡を用いて断面の内径と膜厚を測定した。
図3に中空糸多孔膜のろ過性能を評価するために使用した装置の概略図を示した。約10cm長の純水で湿潤させた中空糸多孔膜14を内径3mmのチューブ13にセットし、両端部をシリコンキャップ15で密栓した。次に、一方のシリコンキャップ15から端部を封止した注射針16を刺し中空糸多孔膜14の中空部にセットした。また、他方のシリコンキャップ15から端部が開口した注射針17を刺し、中空糸多孔膜14の中空部にセットした。その後、原液タンク8に充填された純水は窒素ボンベ9による窒素圧により、バルブ10、配管11を経て中空糸多孔膜14がセットされたチューブ13へ送られ、一部の水はバルブ20を経て出口19から系外へ排出された。また、チューブ13へ送られた水の一部は中空糸多孔膜14でろ過された。注射針17から出てくるろ過された純水の透過水量を測定し、以下の式により純水透過流束を求めた。この時、チューブ13内の中空糸多孔膜14を除いた断面部分を流れる水の線速は0.04m/sであり、圧力計12および圧力計18の圧力の平均値は0.05MPaであった。
リン酸二水素ナトリウムとリン酸水素二ナトリウムをpH7となるように混合し(PBSバッファー)、0.1mol/Lのバッファー液を得た。このバッファー液にウシ血清アルブミン(BSA)を50mg/Lとなる様に混合し、BSA水溶液を得た。次に、図3に示した装置にて、原液タンク8に50mg/LのBSA水溶液を充填した以外は、上記(2)の純水透過流束と同様の操作を実施し、20分間ろ過を行い、バルブ10を閉じた。次に、バルブ22を開け、純水タンク21から純水を配管23と注射針17を繋いで、中空糸多孔膜14の中空部に供給し、内表面側から外表面側へ透過した逆流洗浄排水をバルブ20の出口19から系外へ排出した。逆流洗浄後、再び、50mg/LのBSA水溶液のろ過を行った。このろ過と逆流洗浄の繰り返しを3回行った。得られた膜ろ過水の透過流束Jと上記(2)で得られた純水透過流束J0を用いて、以下の式2より、透過流束保持率J/J0を算出した。
上記(3)において、50mg/LのBSA水溶液をろ過する際、供給液中のBSA濃度C0とろ過液中のBSA濃度Cから、下記の数式に基づき、BSAの阻止率を計算した。なお、BSAの濃度は、供給液およびろ過液の波長270nmの吸光度を測定し、決定した。
重量平均分子量17,500〜450,000のデキストランと内部標準物質としてエチレングリコールを各1000mg/Lの濃度で脱イオン水に溶解し、サンプル液とした。このサンプル液を中空糸多孔膜14の内表面から外表面へ、膜間差圧0.05MPa、線速0.65〜0.84m/sでろ過を行った。供給液およびろ過液中のデキストラン濃度を、HPLC測定(検出はRI)により求め、式3を用いてデキストランの阻止率を算出した。
[実施例1]
エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂(EVOH;日本合成化学社製;ソアノールET3803(商品名))16質量%とジメチルスルホキシド(DMSO)84質量%を25℃で17時間攪拌し、その後、1時間静置し、均一な高分子ポリマー溶液を得た。次に、このポリマー溶液を二重環式紡糸口金を用い、内部凝固液として25℃の水を用いて、吐出線速度0.06m/s、温度25℃で吐出し、空走距離50mmで、25℃の水を満たした凝固浴にて固化し、0.09m/sの速度で巻き取った。巻き取った中空糸ポリマーは、水に浸漬し、溶媒であるDMSOを除去し、中空糸多孔膜を得た。ポリエーテルスルホン樹脂(PES;BASF社製;ウルトラゾンE6020P(商品名))、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF;Solvay Advanced Polymers社製;ソレフ6020(商品名))についても、表1に示した製膜条件に基づき、中空糸膜を得た。
EVOH樹脂をジメチルスルホキシドに、PES樹脂とPVDF樹脂をN,N−ジメチルホルムアミドにそれぞれ0.5質量%溶解させて、樹脂の均一溶液を得た。その後、UVクリーナーを10分間照射して洗浄した水晶振動子センサー(表面を金でコーティング)に、樹脂の均一溶液を2000rpmで60秒間スピンコーティングし、80℃で30分間加熱し、溶媒を蒸発させ、樹脂をコーティングしたセンサーを得た。このセンサーを図1に示したQCM測定装置に設置し、吸着量の測定を行った。前記樹脂をコーティングした水晶振動子センサーを備えたモジュールユニットにペリスターポンプを用いて流量40μL/分でPBSバッファーを10分間以上供給し、センサーを安定させた。その後、濃度5〜1000mg/LのBSA水溶液を30分間供給し、BSAをセンサーに吸着させた。センサーに吸着したBSAの質量Γは、センサーの振動数の変化Δfとセンサーに固有の定数Cを用いて、下記のSauerbreyの式から算出した。
[比較例]
2 ペリスターポンプ
3 配管
4 モジュールユニット
5 排出配管
6 コントロールユニット
7 パソコン
8 原液タンク
9 窒素ボンベ
10 バルブ
11 配管
12 圧力計
13 チューブ
14 中空糸多孔膜
15 シリコンキャップ
16 端部を封止した注射針
17 端部が開口した注射針
18 圧力計
19 出口
20 バルブ
21 純水タンク
22 バルブ
23 配管
24 圧力計
25 圧力計
Claims (7)
- 被処理液を処理する液体処理プロセスに用いられるろ過膜の選択方法であって、
複数のろ過膜それぞれについて、前記被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも1種以上の成分の吸着量を測定し、前記成分の吸着量が最少となるような前記ろ過膜を、前記液体処理プロセスのろ過膜として選択することを特徴とするろ過膜の選択方法。 - 被処理液を処理する液体処理プロセスに用いられるろ過膜の洗浄手段の選択方法であって、
被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも1種以上の成分の前記ろ過膜への吸着量を測定し、前記吸着量が最大値を示す前記成分を前記ろ過膜から除去可能な洗浄手段を、前記液体処理プロセスにおけるろ過膜の洗浄手段として選択することを特徴とするろ過膜の洗浄手段の選択方法。 - 被処理液を処理する液体処理プロセスに用いられるろ過膜の前処理手段の選択方法であって、
被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも1種以上の成分の前記ろ過膜への吸着量を測定し、前記吸着量が最大値を示す前記成分を前記被処理液から除去可能な前処理手段を、前記液体処理プロセスにおけるろ過膜の前処理手段として選択することを特徴とするろ過膜の前処理手段の選択方法。 - 複数のろ過膜それぞれについて、前記被処理液中に含有される無機物および有機物のうち、少なくとも2種以上の成分の吸着量を測定することを特徴とする請求項1記載のろ過膜の選択方法。
- 前記成分の前記ろ過膜への吸着量の測定を、水晶発振子マイクロバランス法を用いて行うことを特徴とする請求項1記載のろ過膜の選択方法。
- 前記成分の前記ろ過膜への吸着量の測定を、水晶発振子マイクロバランス法を用いて行うことを特徴とする請求項2記載のろ過膜の洗浄手段の選択方法。
- 前記成分の前記ろ過膜への吸着量の測定を、水晶発振子マイクロバランス法を用いて行うことを特徴とする請求項3記載のろ過膜の前処理手段の選択方法。
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