JP2014140840A - Separation membrane element - Google Patents

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Tsuyoshi Hamada
剛志 浜田
Yoshiki Okamoto
宜記 岡本
Hiroho Hirozawa
洋帆 広沢
Kentaro Takagi
健太朗 高木
Hiroyuki Yamada
博之 山田
Masahiro Kimura
将弘 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane element capable of increasing a transmission fluid quantity by reducing flow resistance of a transmission-side channel near a hollow tube.SOLUTION: A separation membrane element includes a hollow tube that has outer and inner peripheral surfaces, and at least one separation membrane leaf that is wound around the hollow tube. Characteristically, the hollow tube has a plurality of communication holes that are connected to the inner peripheral surface from the outer peripheral surface, and a distance between the communication holes adjacent to each other on the outer peripheral surface is in the range of 20-5,000 μm.

Description

本発明は、液体、気体等の流体に含まれる成分を分離するために使用される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 separation membrane element used for separating components contained in a fluid such as liquid and gas, and a method for producing the same.

外周面から内周面につながる複数の貫通孔を有する中空管は、例えば、排水の浄化や海水淡水化に用いられる分離膜エレメントの中空管として用いることができる。この分離膜エレメントでは、分離膜として逆浸透膜や精密漏過膜、限外濾過膜が用いられ、海水やかん水の淡水化や排水処理に実用化されている。このような分離膜エレメントは、近年、需要が増加するとともに、要求される分離性能も著しい向上が求められており、分離膜の性能ばかりでなく、分離膜エレメント全体として、エレメント内の圧力損失低減などの性能向上が検討されている。   A hollow tube having a plurality of through holes connected from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface can be used, for example, as a hollow tube of a separation membrane element used for purification of waste water or seawater desalination. In this separation membrane element, a reverse osmosis membrane, a precision leakage membrane, and an ultrafiltration membrane are used as a separation membrane, and it is put into practical use for desalination and wastewater treatment of seawater and brine. In recent years, demand for such a separation membrane element has increased, and the required separation performance has been significantly improved. Not only the performance of the separation membrane, but also the separation membrane element as a whole can reduce pressure loss in the element. Improvements in performance are being studied.

従来では、この中空管に関しては、特許文献1に示すような貫通孔の孔径と中空管周囲の流路材の開孔率を乗じて計算される有効有孔部面積について検討されている他に、特許文献2に示すような中空管外周面に非貫通凹部を設けることによる圧力損失低減について検討されてきたが、現在においても更なる性能向上が求められている。   Conventionally, for this hollow tube, the effective perforated area calculated by multiplying the hole diameter of the through hole and the open area ratio of the flow passage material around the hollow tube as shown in Patent Document 1 has been studied. In addition, although pressure loss reduction by providing a non-penetrating recess on the outer peripheral surface of the hollow tube as shown in Patent Document 2 has been studied, further improvement in performance is still required.

特開2004−305823号公報JP 2004-305823 A 特開2012−20282号公報JP 2012-20282 A

本発明は、中空管近辺の透過側流路における透過流体にかかる抵抗を低減し、透過流体量を向上させることができる分離膜エレメントを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the separation membrane element which can reduce the resistance concerning the permeation fluid in the permeation | transmission side flow path near a hollow tube, and can improve the amount of permeation fluid.

前述した目的を達成するために、本発明に係る分離膜エレメントは、下記(1)〜(4)を特徴としている。
(1)外周面および内周面を有する中空管と、前記中空管の周囲に巻回された、少なくとも1つの分離膜リーフとを備える分離膜エレメントであって、
前記中空管は外周面から内周面につながる複数の連通孔を有し、前記外周面において互いに近接する前記連通孔間の距離は、20μm〜5000μmであることを特徴とする分離膜エレメント。
(2)前記中空管の外周面上の単位面積当たりの孔数が1個/cm〜10000個/cmである、上記(1)記載の分離膜エレメント。
(3)前記連通孔の平均孔径が50μm〜2000μmである、上記(1)または(2)に記載の分離膜エレメント。
(4)前記中空管の全体積に対する気孔率が20%〜60%である、上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の分離膜エレメント。
In order to achieve the object described above, the separation membrane element according to the present invention is characterized by the following (1) to (4).
(1) A separation membrane element comprising a hollow tube having an outer peripheral surface and an inner peripheral surface, and at least one separation membrane leaf wound around the hollow tube,
The hollow tube has a plurality of communication holes connected from an outer peripheral surface to an inner peripheral surface, and a distance between the communication holes adjacent to each other on the outer peripheral surface is 20 μm to 5000 μm.
(2) The separation membrane element according to (1), wherein the number of holes per unit area on the outer peripheral surface of the hollow tube is 1 / cm 2 to 10000 / cm 2 .
(3) The separation membrane element according to (1) or (2), wherein the communication hole has an average pore diameter of 50 μm to 2000 μm.
(4) The separation membrane element according to any one of (1) to (3), wherein a porosity with respect to the total volume of the hollow tube is 20% to 60%.

本発明によれば、分離膜を透過し中空管外周面へと集められた流体が、連通孔へ流入するまでに透過流体にかかる抵抗を小さくすることができる。これにより、透過流体量を増大させることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the resistance applied to the permeating fluid before the fluid that has permeated the separation membrane and collected on the outer peripheral surface of the hollow tube flows into the communication hole. Thereby, the amount of permeated fluid can be increased.

本発明の一実施形態に係る中空管を示す斜視図である。It is a perspective view showing a hollow tube concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る中空管の表面の拡大図である。It is an enlarged view of the surface of the hollow tube which concerns on one Embodiment of this invention. (a)および(b)は、中空管の連通孔間隔における透過流体の流入パターンを説明する図である。(A) And (b) is a figure explaining the inflow pattern of the permeated fluid in the communicating hole space | interval of a hollow tube. (a)〜(c)は、本発明の異なる実施形態に係る中空管の円周方向の断面図である。(A)-(c) is sectional drawing of the circumferential direction of the hollow tube which concerns on different embodiment of this invention. 分離膜リーフの一形態を示す要部拡大斜視図である。It is a principal part expansion perspective view which shows one form of a separation membrane leaf. 分離膜の巻回方向において連続的に設けられた透過側流路材を備える分離膜を示す平面図である。It is a top view which shows the separation membrane provided with the permeation | transmission side channel material provided continuously in the winding direction of the separation membrane. 分離膜の中空管長手方向において不連続的に設けられた透過側流路材を備える分離膜を示す平面図である。It is a top view which shows the separation membrane provided with the permeation | transmission side channel material provided discontinuously in the hollow tube longitudinal direction of the separation membrane. 透過側流路材を備える分離膜を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a separation membrane provided with a permeation | transmission side channel material. 分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。It is a development perspective view showing one form of a separation membrane element. (a)〜(e)は、本発明の他の実施形態に係る中空管を示す斜視図である。(A)-(e) is a perspective view which shows the hollow tube which concerns on other embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description relates to an example of the present invention, and the present invention is not limited to these.

〔1.中空管〕
図1に、本発明の一実施形態に係る分離膜エレメントに用いられる中空管6を示す。中空管6は円筒形状を有し、外周面から内周面につながる複数の連通孔61を有する。中空管6の材質などは特に限定されるものではないが、中空管6は可撓性を有しない剛体であることが好ましい。
[1. Hollow tube)
FIG. 1 shows a hollow tube 6 used in a separation membrane element according to an embodiment of the present invention. The hollow tube 6 has a cylindrical shape, and has a plurality of communication holes 61 connected from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface. The material of the hollow tube 6 is not particularly limited, but the hollow tube 6 is preferably a rigid body that does not have flexibility.

(1−1)素材
中空管6の素材としては例えば、金属や樹脂、セラミックス製のものが好ましく用いられる。
金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス、銅、黄銅(真鍮)、青銅、ジュラルミンや、2種以上の金属元素を有する合金を用いることができるが、浄水用途に用いる場合、コスト、強度および耐蝕性の面から、ステンレスを用いることが好ましい。
(1-1) Material As the material of the hollow tube 6, for example, a metal, resin, or ceramic material is preferably used.
As the metal, for example, iron, aluminum, stainless steel, copper, brass (brass), bronze, duralumin or an alloy having two or more metal elements can be used, but when used for water purification, the cost, strength and From the viewpoint of corrosion resistance, it is preferable to use stainless steel.

前記樹脂としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂
としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂(ユリア樹
脂)、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド、シリコーン樹脂及びジアリルフタレート樹脂が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂やメラミン樹脂、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエステル系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂)、変性ポリフェニレンオキシド樹脂(例えば、変性ポリフェニレンエーテル樹脂)、ポリフェニレンサルファイド樹脂、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂、アクリルニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、あるいはこれらの混合物やポリマーアロイを挙げることができる。
As the resin, a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used. Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin (urea resin), alkyd resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, thermosetting polyimide, silicone resin, and diallyl phthalate resin. Among these, it is preferable to use an epoxy resin, a melamine resin, or a silicone resin. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene resin, polystyrene resin, polypropylene resin, polycarbonate resin, polyacetal resin, polyamide resin, polysulfone resin, polyester resin (for example, polyethylene terephthalate resin and polybutylene terephthalate resin), and modified polyphenylene oxide resin. (For example, modified polyphenylene ether resin), polyphenylene sulfide resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin, acrylonitrile-styrene copolymer resin, polymethyl methacrylate resin, or a mixture or polymer alloy thereof can be used. .

また、樹脂の強度を高めるために、樹脂組成物中にガラス繊維や炭素繊維などの繊維材料や、ウィスカーや液晶ポリマーなどの結晶系材料を加えてもよい。例えば、ガラス繊維としては、ガラスウール、チョップド・ガラスファイバー、ミルド・ガラスファイバーを挙げることができる。また、炭素繊維としては、ミルド炭素繊維を挙げることができる。ウィスカーとしては、ホウ酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、珪酸カルシウムウィスカー及び硫酸カルシウムウィスカーを挙げることができる。   In order to increase the strength of the resin, a fiber material such as glass fiber or carbon fiber, or a crystalline material such as whisker or liquid crystal polymer may be added to the resin composition. Examples of the glass fiber include glass wool, chopped glass fiber, and milled glass fiber. Examples of the carbon fiber include milled carbon fiber. Examples of the whisker include aluminum borate whisker, potassium titanate whisker, basic magnesium sulfate whisker, calcium silicate whisker, and calcium sulfate whisker.

さらには、樹脂の特性向上を目的として各種添加剤を加えてもよい。例えば、難燃剤、安定剤、顔料、染料、離型材、滑材、耐候性改良剤などを樹脂組成物に添加してもよい。これらの添加物は単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いることができる。   Furthermore, various additives may be added for the purpose of improving the properties of the resin. For example, flame retardants, stabilizers, pigments, dyes, mold release materials, lubricants, weather resistance improvers and the like may be added to the resin composition. These additives may be used alone or as a mixture of two or more.

前記セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、ジルコン、炭化珪素、ゼオライト、フェライト、ムライト、コーディエライト、フォルステライト、ステアタイト、窒化アルミニウム、窒化珪素、チタン酸ジルコン酸鉛等を適宜用いることができる。   As the ceramic, for example, alumina, zirconia, titanium oxide, zircon, silicon carbide, zeolite, ferrite, mullite, cordierite, forsterite, steatite, aluminum nitride, silicon nitride, lead zirconate titanate, etc. are appropriately used. be able to.

(1−2)多孔質・連通孔
中空管6には外周面から内周面へと通じる複数の連通孔61が設けられている。本実施形態では中空管6の外周面上の互いに近接する前記連通孔間の距離が20μm〜5000μmである。連通孔間の距離は、50μm〜3000μmであることが好ましく、100μm〜2000μmであることがより好ましい。
ここで、互いに近接する連通孔間の距離とは、図2に示すように互いに近接する連通孔61における一方の孔の境界から他方の孔の境界までの前記中空管の外周面を通る最短距離Lをいう。連通孔間の距離が上記の範囲にあることで、中空管周辺に到達した透過流体が連通孔へと流入するまでの距離が短くなり、流入効率が向上し流動抵抗を低減できるため、分離膜エレメントの透過流体量を向上させることができる。また、連通孔間の距離は必ずしも全て同じである必要はなく、上記範囲内であれば、1本の中空管の中で異なっていてもよい。例えば、上流側から下流側に向かって孔間隔が漸増または漸減する構成となっていてもよく、中空管6の長手方向の中央部と端部、より具体的には分離膜リーフで覆われる領域と中空管6と分離膜リーフを接着する部分(以下、接着部分と記載)で単位面積辺りの孔数が異なる構成となっていてもよい。
(1-2) Porous / Communication Hole The hollow tube 6 is provided with a plurality of communication holes 61 communicating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface. In the present embodiment, the distance between the communication holes adjacent to each other on the outer peripheral surface of the hollow tube 6 is 20 μm to 5000 μm. The distance between the communication holes is preferably 50 μm to 3000 μm, and more preferably 100 μm to 2000 μm.
Here, the distance between the communication holes adjacent to each other is the shortest distance passing through the outer peripheral surface of the hollow tube from the boundary of one hole to the boundary of the other hole in the communication holes 61 adjacent to each other as shown in FIG. Refers to the distance L. Since the distance between the communication holes is in the above range, the distance until the permeated fluid that has reached the periphery of the hollow tube flows into the communication hole is shortened, the inflow efficiency is improved, and the flow resistance can be reduced. The amount of permeated fluid of the membrane element can be improved. The distances between the communication holes are not necessarily the same, and may be different in one hollow tube as long as they are within the above range. For example, the hole interval may be gradually increased or gradually decreased from the upstream side toward the downstream side, and is covered with a central portion and an end portion in the longitudinal direction of the hollow tube 6, more specifically, with a separation membrane leaf. The number of holes per unit area may be different in a portion where the region, the hollow tube 6 and the separation membrane leaf are bonded (hereinafter referred to as a bonded portion).

通常、後述する透過側流路材3によって形成される透過側流路5は、図3(a)のように、中空管長手方向に直行するように形成されており、透過流体は中空管6周囲に到達した後、連通孔61へと移動し中空管内へと流入する。前述のように、透過側流路5は中空管長手方向に直行するように形成されているため、中空管長手方向への流れは流動抵抗が大きくなる。中空管長手方向の連通孔61の間隔を透過側流路5のピッチと略同じかそれよりも小さくすることで、図3(b)のように中空管6内にスムーズに透過流体が流入することができる。   Usually, the permeation side flow path 5 formed by the permeation side flow path material 3 described later is formed so as to go straight in the longitudinal direction of the hollow tube as shown in FIG. After reaching the periphery of the tube 6, it moves to the communication hole 61 and flows into the hollow tube. As described above, since the permeation side flow path 5 is formed so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the hollow tube, the flow resistance in the longitudinal direction of the hollow tube increases. By making the interval between the communication holes 61 in the longitudinal direction of the hollow tube approximately equal to or smaller than the pitch of the permeate-side flow path 5, the permeated fluid can smoothly flow into the hollow tube 6 as shown in FIG. Can flow in.

中空管6の外周面の単位面積当たりの孔の個数は特に限定されるものではないが、1個/cm〜10000個/cmの孔数を有する多孔質中空管を好適に用いることができる。前記孔数は2個/cm〜5000個/cmがより好ましく、10個/cm〜2500個/cmがさらに好ましい。ここで、単位面積当たりの孔の個数とは中空管の長手方向1cmと円周方向1cmで区切られた領域内に存在する孔の個数をいい、多孔質とはその素材が多数の細孔を有することをいう。単位面積当たりの孔の個数を1個/cm以上とすることで透過流体が中空管外周面のあらゆる方位から内周部へと流入するため、さらなる流入効率の向上を期待することができ、10000個/cm以下とすることで、中空管の強度を保ち、また分離膜を中空管周囲へと巻回する工程におけるしわの発生を抑制することができる。単位面積辺りの孔の個数は中空管6上の全ての箇所で同じである必要はなく、全体での単位面積辺りの孔の個数が上記範囲内であれば、1本の中空管の中で異なっていてもよく、一部上記範囲を超える箇所があってもよい。例えば、上流側から下流側に向かって孔数が漸増している構成となっていてもよく、中空管6の長手方向の中央部と端部、より具体的には分離膜リーフで覆われる部分と接着部分で単位面積辺りの孔数が異なる構成となっていてもよい。ただし、中空管6の長手方向の分離膜リーフに覆われる部分において、孔が存在しない領域が広い範囲にわたって存在するなど、孔の配置に極端な偏りが存在すると、中空管内部へのスムーズな流れを妨げるため、全体的に存在していることが好ましい。 The number of holes per unit area on the outer peripheral surface of the hollow tube 6 is not particularly limited, but a porous hollow tube having a number of holes of 1 / cm 2 to 10000 / cm 2 is preferably used. be able to. The number of holes is more preferably 2 / cm 2 to 5000 / cm 2 , and further preferably 10 / cm 2 to 2500 / cm 2 . Here, the number of pores per unit area means the number of pores existing in a region separated by 1 cm in the longitudinal direction and 1 cm in the circumferential direction of the hollow tube. It means having. By setting the number of holes per unit area to 1 / cm 2 or more, the permeated fluid flows from all directions of the outer peripheral surface of the hollow tube into the inner peripheral portion, so further improvement in inflow efficiency can be expected. By setting it to 10000 pieces / cm 2 or less, the strength of the hollow tube can be maintained, and the generation of wrinkles in the step of winding the separation membrane around the hollow tube can be suppressed. The number of holes per unit area does not have to be the same at all locations on the hollow tube 6, and if the number of holes per unit area is within the above range, one hollow tube It may be different, and there may be a part exceeding the above range. For example, the number of holes may gradually increase from the upstream side toward the downstream side, and the hollow tube 6 is covered with a central portion and an end portion in the longitudinal direction, more specifically, with a separation membrane leaf. The number of holes per unit area may be different between the portion and the bonded portion. However, in the portion covered with the separation membrane leaf in the longitudinal direction of the hollow tube 6, if there is an extreme bias in the arrangement of the holes, for example, there is a wide range of regions where no holes exist, smooth introduction into the hollow tube It is preferable that it exists as a whole in order to prevent a smooth flow.

連通孔61の孔の形状は特に限定されるものではなく、楕円、円、長円、台形、三角形、長方形、正方形、平行四辺形、菱形、不定形などがある。また、図4(a)に示すように外周面と内周面を直線的につなぐ貫通孔であってもよいし、図4(b)に示すように中空管内部63で蛇行していてもよい。さらに、個々の連通孔61が独立していてもよく、図4(c)に示すように中空管内部63で複数の連通孔61が通じており、外周面上の孔数と内周面上の孔数が一致していなくてもよい。   The shape of the hole of the communication hole 61 is not particularly limited, and includes an ellipse, a circle, an oval, a trapezoid, a triangle, a rectangle, a square, a parallelogram, a rhombus, and an indefinite shape. Further, it may be a through hole that linearly connects the outer peripheral surface and the inner peripheral surface as shown in FIG. 4 (a), or meanders in the hollow tube interior 63 as shown in FIG. 4 (b). Also good. Furthermore, the individual communication holes 61 may be independent, and as shown in FIG. 4C, the plurality of communication holes 61 communicate with each other in the hollow tube interior 63, and the number of holes on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface The number of holes above does not have to match.

複数の連通孔61を設ける方法としては特に限定されるものではなく、中空管成形時に孔を設けてもよいし、成形後にドリル、レーザー等により孔を設けてもよい。   The method of providing the plurality of communication holes 61 is not particularly limited, and the holes may be provided at the time of forming the hollow tube, or the holes may be provided by a drill, a laser, or the like after the forming.

中空管が樹脂により成形される場合、多孔性樹脂の成形方法としては、例えば、樹脂粉体を焼結成形し気孔を形成する方法、成形時に空気や窒素ガスを直接吹き込む方法、成形時に発泡剤を添加する方法を適宜用いることが出来る。前記発泡剤としては、ヘプタン、ヘキサン、クロロフルオロカーボン等の成形時の加熱や圧力開放により気化する低沸点溶媒、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム等の熱分解時にガスを発生させるものが挙げられる。また、塩類等成形後溶媒中に溶出させることにより気孔を形成させるものも含まれる。   When the hollow tube is molded from a resin, examples of the molding method of the porous resin include a method of sintering and molding resin powder to form pores, a method of directly blowing air or nitrogen gas during molding, and foaming during molding. A method of adding an agent can be used as appropriate. Examples of the foaming agent include a low-boiling solvent that is vaporized by heating or pressure release, such as heptane, hexane, chlorofluorocarbon, and the like that generate gas during thermal decomposition of sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, calcium carbonate, and the like. . Moreover, what forms pores by eluting in a solvent after molding such as salts is also included.

また、中空管がセラミックスにより成形される場合、多孔性セラミックスの成形方法としては、焼成時に緻密化しない低い温度で焼成する方法、炭素、澱粉等の造孔剤を添加し焼成時に酸化除去する方法、スポンジ等の他孔材にセラミックススラリーを染み込ませてスポンジを酸化除去する方法等が挙げられる。   In addition, when the hollow tube is formed of ceramics, the porous ceramic is formed by a method of firing at a low temperature that is not densified at the time of firing, or by adding a pore-forming agent such as carbon or starch and oxidizing and removing at the time of firing. Examples thereof include a method, a method in which a ceramic slurry is soaked into another pore material such as sponge, and the sponge is oxidized and removed.

さらに、中空管が金属により成形される場合、多孔性金属の成形方法としては、金属繊維の束を焼結する方法、溶融金属にガス原子を溶解させた後に凝固させる方法、金属粉末と水素化チタンや炭酸水素ナトリウム等の発泡剤を混合して圧縮・固化させた後、加熱して気泡を発生させる方法等が挙げられる。   Further, when the hollow tube is formed of a metal, the porous metal is formed by sintering a bundle of metal fibers, dissolving a gas atom in a molten metal and then solidifying it, metal powder and hydrogen. Examples thereof include a method in which foaming agents such as titanium fluoride and sodium hydrogen carbonate are mixed and compressed and solidified, and then heated to generate bubbles.

連通孔61の平均孔径は特に限定されないが、50〜2000μmが好ましく、100μm〜1000μmがより好ましい。平均孔径が50μm以上であることにより連通孔内での抵抗を低減でき、2000μm以下であることにより透過側流路材ないし分離膜の連通孔への落ち込みを抑制できる。かん水や水道水などの原流体の塩濃度が低く、運転圧力の小さい条件では、落ち込みの影響は少ないが、海水などの原流体の塩濃度が高く運転圧力の大きい条件では、落ち込みの影響を考慮する必要がある。また孔径は必ずしも全ての孔で同じである必要はない。例えば、図10(c)〜(e)に示すように、上流側から下流側に向かって孔径が漸増している構成(図10(c))、孔径の大小が交互となるように配置した構成(図10(d))、中空管6の長手方向の中央部と端部、より具体的には分離膜リーフで覆われる部分と接着部分で孔径が異なる構成(図10(e))となっていてもよい。   Although the average hole diameter of the communication hole 61 is not specifically limited, 50-2000 micrometers is preferable and 100 micrometers-1000 micrometers are more preferable. When the average pore diameter is 50 μm or more, the resistance in the communication hole can be reduced, and when it is 2000 μm or less, the permeation-side channel material or the separation membrane can be suppressed from dropping into the communication hole. Under conditions where the salt concentration of raw fluids such as brine and tap water is low and the operating pressure is low, the effect of the drop is small, but under conditions where the salt concentration of the raw fluid such as seawater is high and the operating pressure is high, the effect of the drop is considered. There is a need to. The hole diameter is not necessarily the same for all holes. For example, as shown in FIGS. 10C to 10E, the configuration in which the hole diameter gradually increases from the upstream side toward the downstream side (FIG. 10C) and the hole diameters are alternately arranged. Configuration (FIG. 10 (d)), a configuration in which the hole diameter is different between the central portion and the end in the longitudinal direction of the hollow tube 6, more specifically, the portion covered with the separation membrane leaf and the bonded portion (FIG. 10 (e)) It may be.

平均孔径は水銀圧入法(JIS R1655(2003))に準拠して測定した気孔径分布より算出することができる。以下に平均孔径の測定方法の概要を示す。測定を行う試料を秤量した後、ガラスないしステンレスの試料容器に試料を充填する。測定室内に試料容器を設置後、排気を行い真空状態(10Pa以下)にする。真空状態にて水銀を注入し、徐々に真空状態を解放して必要とする圧力まで昇圧する。その際の圧力Pと水銀圧入量を測定する。このようにして測定した値を用いて下記ウォッシュバーン式により孔径dを算出し、圧力を変化させながら水銀圧入量を測定することで孔径分布および平均孔径を算出する。
d=−4σ(cosθ)/P
ここで、σは水銀の表面張力、θは試料と水銀の接触角を表す。水銀の表面張力σは固有の値であり、25℃で0.480N/mである。接触角θは成形体表面上に水銀の液滴を垂らし、水銀液滴像に引いた接線と成形体平面との角度より求めることができる。
The average pore diameter can be calculated from a pore diameter distribution measured according to a mercury intrusion method (JIS R1655 (2003)). The outline of the method for measuring the average pore diameter is shown below. After weighing the sample to be measured, the sample is filled into a glass or stainless steel sample container. After installing the sample container in the measurement chamber, the sample container is evacuated to a vacuum state (10 Pa or less). Mercury is injected in a vacuum state, the vacuum state is gradually released, and the pressure is increased to the required pressure. The pressure P and mercury intrusion amount at that time are measured. Using the values thus measured, the pore diameter d is calculated by the following Washburn equation, and the pore diameter distribution and the average pore diameter are calculated by measuring the mercury intrusion amount while changing the pressure.
d = −4σ (cos θ) / P
Here, σ represents the surface tension of mercury, and θ represents the contact angle between the sample and mercury. The surface tension σ of mercury is a unique value and is 0.480 N / m at 25 ° C. The contact angle θ can be obtained from the angle between the tangent drawn on the mercury droplet image and the plane of the molded body after dropping a mercury droplet on the surface of the molded body.

用いる素材によっては水銀圧入法による測定中に中空管が潰れてしまうことがあり、その場合は外周面上の連通孔の孔径を直接測定することで算出し、代用することができる。外周面上の孔径測定には、例えば、市販のマイクロスコープなどを用いることができる。無作為に抽出した孔の孔径を30個以上測定し、その平均値を算出することで、求められる。孔が円形ではない場合は面積を計算し下記式にて代表孔径Dを算出する。
D=4×S/l
ここで、Sは孔の面積、lは孔の周長を示す。このようにして求めた、少なくとも30個の測定の結果得られる値が、上記範囲を満たせばよい。
Depending on the material used, the hollow tube may be crushed during the measurement by the mercury intrusion method. In this case, it is possible to calculate and substitute by directly measuring the diameter of the communication hole on the outer peripheral surface. A commercially available microscope etc. can be used for the hole diameter measurement on an outer peripheral surface, for example. It is obtained by measuring the diameter of 30 or more randomly extracted holes and calculating the average value. When the hole is not circular, the area is calculated and the representative hole diameter D is calculated by the following formula.
D = 4 × S / l
Here, S represents the area of the hole, and l represents the circumference of the hole. The value obtained as a result of at least 30 measurements obtained in this way should satisfy the above range.

連通孔61の気孔率は特に限定されないが、中空管6の全体積に対して20%〜60%が好ましく、30%〜50%がより好ましい。ここで、気孔率とは中空管が占める全体積(ただし中心の中空部分の体積は除く)のうち、気孔部分すなわち空隙部分を占める割合のことをいう。気孔率が20%以上であることにより十分な流路を確保でき、60%以下であることにより中空管の強度を保ち、分離膜を中空管の周囲へ巻回する工程でかかる応力や分離膜エレメントの運転時にかかる圧力に耐えることができる。   The porosity of the communication hole 61 is not particularly limited, but is preferably 20% to 60% and more preferably 30% to 50% with respect to the total volume of the hollow tube 6. Here, the porosity means the ratio of the pore portion, that is, the void portion, out of the total volume occupied by the hollow tube (excluding the volume of the central hollow portion). When the porosity is 20% or more, a sufficient flow path can be secured, and when it is 60% or less, the strength of the hollow tube is maintained, and the stress applied in the process of winding the separation membrane around the hollow tube It can withstand the pressure applied during operation of the separation membrane element.

気孔率はJIS Z2501(2000)に準拠して測定することができる。以下に測定方法の概要を示す。試料の試験片を溶剤に浸漬して洗浄し、乾燥後の重量(m)を測定する。密度ρの油に浸して真空状態にて脱気を行い、油含浸後の重量(m)を測定する。含浸後の試験片を密度ρの液体に浸し、重量(m)を測定する。このようにして測定した値を用いて下記式により体積Vおよび気孔率Pを算出する。
V=(m−m)/ρ
P=100×(m−m)/ρ・V
The porosity can be measured according to JIS Z2501 (2000). The outline of the measurement method is shown below. The test piece of the sample is washed by immersing it in a solvent, and the weight (m 1 ) after drying is measured. Deaerated in a vacuum state immersed in the oil of density [rho 1, to measure the weight after the oil-impregnated (m 2). The test piece after impregnation is immersed in a liquid having a density ρ 2 and the weight (m 3 ) is measured. Using the values thus measured, the volume V and the porosity P are calculated by the following formula.
V = (m 2 −m 3 ) / ρ 2
P = 100 × (m 2 −m 1 ) / ρ 1 · V

一般に、分離膜エレメント同士の接続や圧力容器と接続する際、中空管の内周面側からつなぐインナーコネクター型と中空管の外周面側からつなぐアウターコネクター型がある。後者の場合、中空管長手方向において、分離膜リーフに覆われる位置よりも端部側に中空管が存在するため、中空管全体に連通孔61が存在していると原流体、もしくは濃縮流体が透過流体側に流れ込み、分離効率が悪くなる恐れがある。分離膜エレメントにおける分離膜は、一般に二つ折りまたは貼り合わせて三辺を封止される構造のものが用いられるが、中空管6の端部ではこの封止部分付近が中空管6と接着されている。連通孔61がこの接着部分と重なると、接着剤が連通孔61を通じて中空管6内部まで浸透することで透過液の流路を塞ぎ透過水量が低くなる場合がある。したがって、連通孔61が存在する範囲は、分離膜リーフで覆われている領域に連通孔61が設けられるように、中空管6の両端部(接着部分)に達していないことが好ましい。連通孔61が分離膜リーフで覆われている部分を越えて接着部分にまで存在する場合、接着部分を含む端部の連通孔61の孔径を分離膜リーフで覆われている領域と比べ小さくし、接着剤が浸透しにくくする、もしくは接着部分を中空管内周面と連通していない非連通孔とすることで、前記中空管内部の閉塞を抑制することができる。この場合、前記閉塞抑制効果に加えて中空管6周囲における接着剤塗布後の接着剤の広がりによる有効膜面積の減少を抑制することができるため、分離膜エレメントの透過流体量をより向上させることができる。連通孔61が接着部分を越えて中空管6の両端部にまで存在する場合は、原流体および濃縮流体が透過側に漏れ出てしまい分離効率が悪くなる場合があり、中空管6の接着部分および分離膜リーフで覆われない部分をシールすることで対応できる。   In general, when connecting separation membrane elements or connecting to a pressure vessel, there are an inner connector type that connects from the inner peripheral surface side of the hollow tube and an outer connector type that connects from the outer peripheral surface side of the hollow tube. In the latter case, in the longitudinal direction of the hollow tube, the hollow tube is present on the end side of the position covered with the separation membrane leaf, so that if the communication hole 61 exists in the entire hollow tube, the raw fluid, or There is a possibility that the concentrated fluid flows into the permeate fluid and the separation efficiency is deteriorated. The separation membrane in the separation membrane element generally has a structure in which three sides are sealed by folding in two or pasting, but at the end of the hollow tube 6, the vicinity of the sealing portion is bonded to the hollow tube 6. Has been. When the communication hole 61 overlaps with this bonding portion, the adhesive may permeate into the hollow tube 6 through the communication hole 61, thereby blocking the permeate flow path and reducing the amount of permeated water. Therefore, it is preferable that the range in which the communication hole 61 exists does not reach both end portions (bonding portions) of the hollow tube 6 so that the communication hole 61 is provided in the region covered with the separation membrane leaf. When the communication hole 61 extends beyond the portion covered with the separation membrane leaf to the bonding portion, the diameter of the communication hole 61 at the end including the bonding portion is made smaller than that of the region covered with the separation membrane leaf. The blockage of the hollow tube can be suppressed by making it difficult for the adhesive to permeate or by forming the bonded portion as a non-communication hole that does not communicate with the inner peripheral surface of the hollow tube. In this case, in addition to the above-described blockage suppressing effect, it is possible to suppress a decrease in the effective membrane area due to the spread of the adhesive after applying the adhesive around the hollow tube 6, thereby further improving the amount of permeated fluid of the separation membrane element be able to. If the communication hole 61 exists beyond the bonded portion to both ends of the hollow tube 6, the raw fluid and the concentrated fluid may leak to the permeate side, resulting in poor separation efficiency. This can be dealt with by sealing the bonded part and the part not covered with the separation membrane leaf.

(2−1)分離膜の概要
分離膜とは、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ことができる膜である。分離膜は、分離膜本体と、分離膜本体上に配置された透過側流路材とを備える。
以下、図5〜図9を用いて分離膜の各部の詳細について説明する。なお、図中にx軸、y軸、z軸の方向軸を示し、x軸を中空管長手方向、y軸を巻回方向と称することがある。
(2-1) Overview of Separation Membrane A separation membrane is a membrane that can separate components in the fluid supplied to the surface of the separation membrane and obtain a permeated fluid that has permeated the separation membrane. The separation membrane includes a separation membrane main body and a permeate-side channel material disposed on the separation membrane main body.
Hereinafter, details of each part of the separation membrane will be described with reference to FIGS. In the drawing, x-axis, y-axis, and z-axis direction axes are shown, and the x-axis may be referred to as a hollow tube longitudinal direction and the y-axis may be referred to as a winding direction.

このような分離膜の例として、本実施形態の分離膜1は、図5に示したように、分離膜本体2と透過側流路材3とを備える。分離膜本体2は、供給側の面21と透過側の面22とを備え、透過側流路材3は、分離膜本体2の透過側の面22上に、流路を形成するように設けられている。
本書において、分離膜本体2の「供給側の面」とは、分離膜本体2の2つの面のうち、原流体が供給される側の表面を意味する。「透過側の面」とは、その逆側の面を意味する。後述するように分離膜本体2が基材及び分離機能層を備える場合は、一般的に、分離機能層側の面が供給側の面であり、基材側の面が透過側の面である。図9等に示すように、分離膜本体2は長方形であり、中空管長手方向および巻回方向は、分離膜本体2の外縁に平行である。中空管長手方向を幅方向と称し、巻回方向を長さ方向と称することがある。
As an example of such a separation membrane, the separation membrane 1 of the present embodiment includes a separation membrane body 2 and a permeate-side flow path member 3 as shown in FIG. The separation membrane main body 2 includes a supply-side surface 21 and a permeation-side surface 22, and the permeation-side flow path material 3 is provided on the permeation-side surface 22 of the separation membrane main body 2 so as to form a flow path. It has been.
In this document, the “supply side surface” of the separation membrane main body 2 means a surface on the side of the separation membrane main body 2 on which the raw fluid is supplied. The “transmission side surface” means the opposite side surface. As will be described later, when the separation membrane body 2 includes a base material and a separation functional layer, generally, the surface on the separation functional layer side is the surface on the supply side, and the surface on the base material side is the surface on the transmission side. . As shown in FIG. 9 and the like, the separation membrane body 2 is rectangular, and the longitudinal direction and the winding direction of the hollow tube are parallel to the outer edge of the separation membrane body 2. The longitudinal direction of the hollow tube may be referred to as the width direction, and the winding direction may be referred to as the length direction.

(2−2)分離膜本体
<概要>
分離膜本体2としては、使用方法、目的等に応じた分離性能を有する膜が用いられる。分離膜本体2は、単一層によって形成されていてもよいし、分離機能層と基材とを備える複合膜であってもよい。また、複合膜においては、分離機能層と基材との間に、多孔性支持層が形成されていてもよい。
(2-2) Separation membrane body <Overview>
As the separation membrane body 2, a membrane having separation performance according to the method of use, purpose and the like is used. The separation membrane body 2 may be formed of a single layer or a composite membrane including a separation functional layer and a base material. In the composite membrane, a porous support layer may be formed between the separation functional layer and the substrate.

<分離機能層>
分離機能層の厚みは具体的な数値に限定されないが、分離性能と透過性能の点で5nm以上3000nm以下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5nm以上300nm以下であることが好ましい。
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る。例えば、分離膜を樹脂により包埋し、それを切断することで超薄切片を作製し、得られた切片に染色などの処理を行う。その後、透過型電子顕微鏡により観察することで、厚みの測定が可能である。また、分離機能層がひだ構造を有する場合、多孔性支持層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。
<Separation function layer>
The thickness of the separation functional layer is not limited to a specific numerical value, but is preferably 5 nm or more and 3000 nm or less in terms of separation performance and transmission performance. In particular, in the case of a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, and a nanofiltration membrane, the thickness is preferably 5 nm or more and 300 nm or less.
The thickness of the separation functional layer can be based on the conventional method for measuring the thickness of the separation membrane. For example, the separation membrane is embedded with resin, and an ultrathin section is prepared by cutting the separation membrane, and the obtained section is subjected to processing such as staining. Thereafter, the thickness can be measured by observing with a transmission electron microscope. Further, when the separation functional layer has a pleat structure, measurement can be made at intervals of 50 nm in the cross-sectional length direction of the pleat structure located above the porous support layer, the number of pleats can be measured, and the average can be obtained. it can.

分離機能層は、分離機能および支持機能の両方を有する層であってもよいし、分離機能のみを備えていてもよい。なお、「分離機能層」とは、少なくとも分離機能を備える層を指す。   The separation function layer may be a layer having both a separation function and a support function, or may have only a separation function. The “separation function layer” refers to a layer having at least a separation function.

分離機能層が分離機能および支持機能の両方を有する場合、分離機能層としては、セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、またはポリスルホンを主成分として含有する層が好ましく適用される。   When the separation functional layer has both a separation function and a support function, a layer containing cellulose, polyvinylidene fluoride, polyether sulfone, or polysulfone as a main component is preferably applied as the separation functional layer.

なお、本書において、「XがYを主成分として含有する」とは、XにおけるYの含有率が、50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上、最も好ましくは95重量%以上であることを意味する。また、Yに該当する複数の成分が存在する場合は、それら複数の成分の合計量が、上述の範囲を満たせばよい。   In this document, “X contains Y as a main component” means that the Y content in X is 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and still more preferably. It means 90% by weight or more, most preferably 95% by weight or more. In addition, when there are a plurality of components corresponding to Y, the total amount of these components only needs to satisfy the above range.

一方、多孔性支持層を有する分離機能層としては、孔径制御が容易であり、かつ耐久性に優れるという点で架橋高分子が好ましく使用される。特に、原流体中の成分の分離性能に優れるという点で、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が好適に用いられる。これらの分離機能層は、多孔性支持層上でモノマーを重縮合することによって形成可能である。   On the other hand, as the separation functional layer having a porous support layer, a crosslinked polymer is preferably used in terms of easy control of the pore diameter and excellent durability. In particular, a polyamide separation functional layer obtained by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an organic / inorganic hybrid functional layer, and the like are preferably used in that the separation performance of components in the raw fluid is excellent. These separation functional layers can be formed by polycondensation of monomers on the porous support layer.

例えば、分離機能層は、ポリアミドを主成分として含有することができる。このような膜は、公知の方法により、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを界面重縮合することで形成される。例えば、多孔性支持層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、その後、多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液を塗布することで、ポリアミド分離機能層が得られる。   For example, the separation functional layer can contain polyamide as a main component. Such a film is formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide by a known method. For example, by applying a polyfunctional amine aqueous solution to the porous support layer, removing the excess amine aqueous solution with an air knife or the like, and then applying an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide, the polyamide separation functional layer Is obtained.

また、分離機能層は、Si元素などを有する有機−無機ハイブリッド構造を有してもよい。有機−無機ハイブリッド構造を有する分離機能層は、例えば、以下の化合物(A)、(B):
(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)前記化合物(A)以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物
を含有することができる。具体的には、分離機能層は、化合物(A)の加水分解性基の縮合物ならびに化合物(A)および化合物(B)のうちの少なくとも一方のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
・化合物(A)のみが縮合または重合することで形成された重合物、
・化合物(B)のみが重合して形成された重合物、並びに
・化合物(A)と化合物(B)との共重合物
のうちの少なくとも1種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物(A)と化合物(B)との共重合体中で、化合物(A)は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
Further, the separation functional layer may have an organic-inorganic hybrid structure containing Si element or the like. Examples of the separation functional layer having an organic-inorganic hybrid structure include the following compounds (A) and (B):
(A) a silicon compound in which a reactive group and a hydrolyzable group having an ethylenically unsaturated group are directly bonded to a silicon atom, and (B) a compound other than the compound (A) and having an ethylenically unsaturated group Compounds can be included. Specifically, the separation functional layer contains a hydrolyzable group condensate of compound (A) and a polymer of at least one ethylenically unsaturated group of compound (A) and compound (B). Also good. That is, the separation functional layer is
A polymer formed by condensation or polymerization of only the compound (A),
-The polymer formed by superposing | polymerizing only a compound (B), and-At least 1 sort (s) of polymer of the copolymer of a compound (A) and a compound (B) can be contained. The polymer includes a condensate. In the copolymer of the compound (A) and the compound (B), the compound (A) may be condensed through a hydrolyzable group.

ハイブリッド構造は、公知の方法で形成可能である。ハイブリッド構造の形成方法の一例は次のとおりである。化合物(A)および化合物(B)を含有する反応液を多孔性支持層に塗布する。余分な反応液を除去した後、加水分解性基を縮合させるためには、加熱処理すればよい。化合物(A)および化合物(B)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、プラズマ照射を行えばよい。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できる。   The hybrid structure can be formed by a known method. An example of a method for forming a hybrid structure is as follows. A reaction solution containing the compound (A) and the compound (B) is applied to the porous support layer. In order to condense the hydrolyzable group after removing the excess reaction solution, heat treatment may be performed. As a polymerization method of the ethylenically unsaturated groups of the compound (A) and the compound (B), heat treatment, electromagnetic wave irradiation, electron beam irradiation, and plasma irradiation may be performed. For the purpose of increasing the polymerization rate, a polymerization initiator, a polymerization accelerator and the like can be added during the formation of the separation functional layer.

なお、いずれの分離機能層についても、使用前に、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てもよい。   For any separation functional layer, the surface of the membrane may be hydrophilized with an alcohol-containing aqueous solution or an alkaline aqueous solution, for example, before use.

<多孔性支持層>
多孔性支持層は、分離機能層を支持する層であり、多孔性樹脂層とも言い換えられる。
多孔性支持層に使用される材料やその形状は特に限定されないが、例えば、多孔性樹脂によって基板上に形成されてもよい。多孔性支持層としては、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。
<Porous support layer>
The porous support layer is a layer that supports the separation functional layer, and is also referred to as a porous resin layer.
Although the material used for a porous support layer and its shape are not specifically limited, For example, you may form on a board | substrate with porous resin. As the porous support layer, polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, epoxy resin or a mixture and laminate of them is used, and polysulfone with high chemical, mechanical and thermal stability and easy to control pore size. Is preferably used.

多孔性支持層は、分離膜に機械的強度を与え、かつ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。多孔性支持層の有する孔のサイズおよび孔の分布は特に限定されないが、例えば、多孔性支持層は、均一で微細な孔を有してもよいし、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にかけて径が徐々に大きくなるような孔径の分布を有してもよい。また、いずれの場合でも、分離機能層が形成される側の表面で原子間力顕微鏡または電子顕微鏡などを用いて測定された細孔の投影面積円相当径は、1nm以上100nm以下であることが好ましい。特に界面重合反応性および分離機能層の保持性の点で、多孔性支持層において分離機能層が形成される側の表面における孔は、3nm以上50nm以下の投影面積円相当径を有することが好ましい。   The porous support layer 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 pore distribution of the porous support layer are not particularly limited. For example, the porous support layer may have uniform and fine pores, or the side on which the separation functional layer is formed. It may have a pore size distribution such that the diameter gradually increases from the surface to the other surface. In any case, the projected area equivalent circle diameter of the pores measured using an atomic force microscope or an electron microscope on the surface on the side where the separation functional layer is formed is 1 nm or more and 100 nm or less. preferable. Particularly in terms of interfacial polymerization reactivity and retention of the separation functional layer, the pores on the surface on the side where the separation functional layer is formed in the porous support layer preferably have a projected area equivalent circle diameter of 3 nm to 50 nm. .

多孔性支持層の厚みは特に限定されないが、分離膜に強度を与えるため等の理由から、20μm以上500μm以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは30μm以上300μm以下である。   The thickness of the porous support layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 μm to 500 μm, more preferably 30 μm to 300 μm, for reasons such as giving strength to the separation membrane.

多孔性支持層の形態は、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、基材から多孔性支持層を剥がした後、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3kV〜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に基づいて、多孔性支持層の膜厚、表面の投影面積円相当径を測定することができる。   The form of the porous support layer 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, after peeling off the porous support layer from the substrate, it is cut by the 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 kV to 6 kV. A Hitachi S-900 electron microscope or the like can be used as the high-resolution field emission scanning electron microscope. Based on the obtained electron micrograph, the film thickness of the porous support layer and the projected area equivalent circle diameter of the surface can be measured.

多孔性支持層の厚み、孔径は、平均値であり、多孔性支持層の厚みは、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、200個の孔について測定された、各投影面積円相当径の平均値である。   The thickness and pore diameter of the porous support layer are average values, and the thickness of the porous support layer is measured at intervals of 20 μm in a direction perpendicular to the thickness direction by cross-sectional observation, and is an average value of 20 points. Moreover, a hole diameter is an average value of each projected area circle equivalent diameter measured about 200 holes.

次に、多孔性支持層の形成方法について説明する。多孔性支持層は、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。   Next, a method for forming the porous support layer will be described. For example, the porous support layer is prepared by pouring an N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) solution of the above polysulfone into a constant thickness on a substrate to be described later, for example, a densely woven polyester cloth or non-woven cloth. It can be produced by molding and wet coagulating it in water.

多孔性支持層は、”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形成される。なお、所望の形態を得るために、ポリマー濃度、溶媒の温度、貧溶媒は調整可能である。
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できる。
The porous support layer is “Office of Saleen Water Research and Development Progress Report” no. 359 (1968). In addition, in order to obtain a desired form, the polymer concentration, the temperature of the solvent, and the poor solvent can be adjusted.
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.

<基材>
分離膜本体の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜本体は基材を有してもよい。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。
<Base material>
From the viewpoint of the strength and dimensional stability of the separation membrane body, the separation membrane body may have a substrate. As the base material, it is preferable to use a fibrous base material in terms of strength, unevenness forming ability and fluid permeability.

基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布のいずれも好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、高分子重合体の溶液を流延した際に、その溶液が過浸透により裏抜けすること、多孔性支持層が剥離すること、さらには基材の毛羽立ち等により膜が不均一化すること、及びピンホール等の欠点が生じることを抑制できる。また、基材が熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜は、連続製膜されるときに、製膜方向に対し張力がかけられるので、寸法安定性に優れる長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。   As a base material, both a long fiber nonwoven fabric and a short fiber nonwoven fabric can be used preferably. In particular, since the long fiber nonwoven fabric has excellent film-forming properties, when the polymer solution is cast, the solution penetrates through the permeation, the porous support layer peels off, and Can suppress the film from becoming non-uniform due to fluffing of the substrate and the like, and the occurrence of defects such as pinholes. In addition, since the base material is made of a long-fiber non-woven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, compared to short-fiber non-woven fabrics, it suppresses the occurrence of non-uniformity and film defects caused by fiber fluffing during casting of a polymer solution. be able to. Furthermore, since the separation membrane is tensioned in the film-forming direction when continuously formed, it is preferable to use a long-fiber nonwoven fabric excellent in dimensional stability as a base material.

長繊維不織布は、成形性、強度の点で、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維が、多孔性支持層側の表層の繊維よりも縦配向であることが好ましい。そのような構造によれば、強度を保つことで膜破れ等を防ぐ高い効果が実現されるだけでなく、分離膜に凹凸を付与する際の、多孔性支持層と基材とを含む積層体としての成形性も向上し、分離膜表面の凹凸形状が安定するので好ましい。   In the long-fiber nonwoven fabric, in terms of moldability and strength, it is preferable that the fibers in the surface layer on the side opposite to the porous support layer have a longitudinal orientation than the fibers in the surface layer on the porous support layer side. According to such a structure, not only a high effect of preventing membrane breakage by maintaining strength is realized, but also a laminate comprising a porous support layer and a substrate when imparting irregularities to the separation membrane The moldability is improved, and the uneven shape on the surface of the separation membrane is stabilized, which is preferable.

より具体的には、長繊維不織布の、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度は、0°以上25°以下であることが好ましく、また、多孔性支持層側表層における繊維配向度との配向度差が10°以上90°以下であることが好ましい。
分離膜の製造工程やエレメントの製造工程においては加熱する工程が含まれるが、加熱により多孔性支持層または分離機能層が収縮する現象が起きる。特に連続製膜において張力が付与されていない幅方向において、収縮は顕著である。収縮することにより、寸法安定性等に問題が生じるため、基材としては熱寸法変化率が小さいものが望まれる。不織布において多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度と多孔性支持層側表層における繊維配向度との差が10°以上90°以下であると、熱による幅方向の変化を抑制することもでき、好ましい。
More specifically, the fiber orientation degree in the surface layer on the side opposite to the porous support layer of the long-fiber nonwoven fabric is preferably 0 ° or more and 25 ° or less, and the fiber orientation in the surface layer on the porous support layer side. The degree of orientation difference with respect to the degree is preferably 10 ° or more and 90 ° or less.
The separation membrane manufacturing process and the element manufacturing process include a heating process, but a phenomenon occurs in which the porous support layer or the separation functional layer contracts due to the heating. In particular, the shrinkage is remarkable in the width direction where no tension is applied in continuous film formation. Since shrinkage causes problems in dimensional stability and the like, a substrate having a small rate of thermal dimensional change is desired. In the nonwoven fabric, when the difference between the fiber orientation degree on the surface layer opposite to the porous support layer and the fiber orientation degree on the porous support layer side surface layer is 10 ° or more and 90 ° or less, the change in the width direction due to heat is suppressed. Can also be preferred.

ここで、繊維配向度とは、多孔性支持層を構成する不織布基材の繊維の向きを示す指標である。具体的には、繊維配向度とは、連続製膜を行う際の製膜方向、つまり不織布基材の長手方向と、不織布基材を構成する繊維との間の角度の平均値である。つまり、繊維の長手方向が製膜方向と平行であれば、繊維配向度は0°である。また、繊維の長手方向が製膜方向に直角であれば、すなわち不織布基材の幅方向に平行であれば、その繊維の配向度は90°である。よって、繊維配向度が0°に近いほど縦配向であり、90°に近いほど横配向であることを示す。   Here, the fiber orientation degree is an index indicating the direction of the fibers of the nonwoven fabric substrate constituting the porous support layer. Specifically, the fiber orientation degree is an average value of angles between the film forming direction when continuous film formation is performed, that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric base material, and the fibers constituting the nonwoven fabric base material. That is, if the longitudinal direction of the fiber is parallel to the film forming direction, the fiber orientation degree is 0 °. If the longitudinal direction of the fiber is perpendicular to the film forming direction, that is, if it is parallel to the width direction of the nonwoven fabric substrate, the degree of orientation of the fiber is 90 °. Accordingly, the closer to 0 ° the fiber orientation, the longer the orientation, and the closer to 90 °, the lateral orientation.

繊維配向度は以下のように測定される。まず、不織布からランダムに小片サンプル10個を採取する。次に、そのサンプルの表面を走査型電子顕微鏡で100〜1000倍で撮影する。撮影像の中で、各サンプルあたり10本を選び、不織布の長手方向(縦方向、製膜方向)を0°としたときの角度を測定する。つまり1枚の不織布あたり計100本の繊維について、角度の測定が行われる。こうして測定された100本の繊維についての角度から平均値を算出する。得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入して得られる値が、繊維配向度である。   The degree of fiber orientation is measured as follows. First, 10 small piece samples are randomly collected from the nonwoven fabric. Next, the surface of the sample is photographed at 100 to 1000 times with a scanning electron microscope. In the photographed image, 10 samples are selected for each sample, and the angle when the longitudinal direction (longitudinal direction, film forming direction) of the nonwoven fabric is 0 ° is measured. That is, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. An average value is calculated from the angles of 100 fibers thus measured. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.

基材の厚みは、基材と多孔性支持層との厚みの合計が、30μm以上300μm以下の範囲内、好ましくは50μm以上250μm以下の範囲内となる程度に設定されることが好ましい。   The thickness of the base material is preferably set so that the total thickness of the base material and the porous support layer is in the range of 30 μm to 300 μm, preferably in the range of 50 μm to 250 μm.

(2−3)透過側流路材
<概要>
図5に示したように、分離膜本体2の透過側の面には、透過側の流路を形成するように透過側流路材3が設けられる。「透過側の流路を形成するように設けられる」とは、分離膜1が後述の分離膜エレメントに組み込まれたときに、分離膜本体2を透過した透過流体が中空管に到達できるように、流路材が形成されていることを意味する。透過側流路材3の構成の詳細は以下のとおりである。
(2-3) Permeation side channel material <Overview>
As shown in FIG. 5, the permeation-side flow path material 3 is provided on the permeation-side surface of the separation membrane body 2 so as to form a permeation-side flow path. “Provided so as to form a permeate-side flow path” means that when the separation membrane 1 is incorporated in a separation membrane element described later, the permeated fluid that has permeated the separation membrane body 2 can reach the hollow tube. In addition, it means that a channel material is formed. Details of the configuration of the permeate-side channel material 3 are as follows.

<透過側流路材の構成成分>
透過側流路材3は、分離膜本体2とは異なる素材で形成されることが好ましい。異なる素材とは、分離膜本体2で使用される材料とは異なる組成を有する材料を意味する。特に、透過側流路材3の組成は、分離膜本体2のうち、透過側流路材3が形成されている面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体2を形成するいずれの層の組成とも異なることが好ましい。
<Constituent component of permeate side channel material>
The permeate side channel material 3 is preferably formed of a material different from that of the separation membrane body 2. The different material means a material having a composition different from that of the material used in the separation membrane body 2. In particular, the composition of the permeate-side channel material 3 is preferably different from the composition of the surface of the separation membrane body 2 on which the permeate-side channel material 3 is formed, and any layer that forms the separation membrane body 2 It is preferable that the composition is different.

透過側流路材3を構成する成分としては特に限定されないが、樹脂が好ましく用いられる。具体的には、耐薬品性の点で、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、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、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などのポリマーも選択でき、これらを単独もしくは2種類以上からなる混合物として用いることができる。特に、熱可塑性樹脂は成形が容易であるため、均一な形状の流路材を形成することができる。   Although it does not specifically limit as a component which comprises the permeation | transmission side flow path material 3, Resin is used preferably. Specifically, from the viewpoint of chemical resistance, polyolefins such as ethylene vinyl acetate copolymer resin, polyethylene, and polypropylene, and copolymerized polyolefins are preferable, and polymers such as urethane resins and epoxy resins can be selected. It can be used as a mixture comprising two or more types. In particular, since a thermoplastic resin is easy to mold, a channel material having a uniform shape can be formed.

<透過側流路材の形状および配置>
<<概要>>
透過側流路材3は流動抵抗を小さくするために溝が非連結とされていることが好ましい。シート状物や分離膜の透過側に固着させたものを使用することができるが、後述する理由から分離膜の透過側に固着させることで流動抵抗を著しく低減できる。
従来、透過側流路材として広く用いられているトリコットは編み物であり、立体的に交差した糸で構成されている。つまり、トリコットは、二次元的に連続した構造を有している。このようなトリコットが流路材として適用された場合、流路の高さはトリコットの厚みよりも小さくなる。すなわち、トリコットの厚みの全てを流路の高さとして利用することはできない。
<Shape and arrangement of permeate side channel material>
<< Overview >>
It is preferable that the permeate side channel material 3 is not connected to the groove in order to reduce the flow resistance. Although a sheet-like material or a material fixed to the permeation side of the separation membrane can be used, the flow resistance can be remarkably reduced by fixing it to the permeation side of the separation membrane for the reason described later.
Conventionally, a tricot widely used as a permeate-side channel material is a knitted fabric, and is composed of three-dimensionally intersecting yarns. That is, the tricot has a two-dimensionally continuous structure. When such a tricot is applied as a channel material, the height of the channel is smaller than the thickness of the tricot. That is, the entire thickness of the tricot cannot be used as the height of the flow path.

これに対して、本発明では、図8等に示したように、透過側流路材3は、互いに重ならないように配置されている。よって、本実施形態の透過側流路材3の高さ(つまり厚み)は全て、流路の溝の高さとして活用される。よって、本実施形態の透過側流路材3が適用された場合、透過側流路材3の高さと同じ厚みを有するトリコットが適用された場合よりも、流路は高くなる。つまり、流路の断面積がより大きくなるので、流動抵抗はより小さくなる。   On the other hand, in this invention, as shown in FIG. 8 etc., the permeation | transmission side flow path material 3 is arrange | positioned so that it may not mutually overlap. Therefore, all the heights (that is, the thicknesses) of the permeation-side flow path members 3 of the present embodiment are utilized as the heights of the flow path grooves. Therefore, when the permeation side flow path member 3 of the present embodiment is applied, the flow path becomes higher than when a tricot having the same thickness as the permeation side flow path member 3 is applied. That is, since the cross-sectional area of the flow path becomes larger, the flow resistance becomes smaller.

また、本発明において、不連続な複数の透過側流路材3が、1つの分離膜本体2上に固着されている。「不連続」とは、複数の透過側流路材が、間隔を置いて設けられている状態である。つまり、1枚の分離膜中の透過側流路材3を分離膜本体2から剥離すると、互いに分かれた複数の透過側流路材3が得られる。これに対して、ネット、トリコットおよびフィルム等の部材は、分離膜本体2から分離されても、連続した一体の形状を示す。   In the present invention, a plurality of discontinuous permeation-side flow path members 3 are fixed on one separation membrane body 2. “Discontinuous” is a state in which a plurality of permeation-side flow path members are provided at intervals. That is, when the permeation side channel material 3 in one separation membrane is peeled from the separation membrane main body 2, a plurality of permeation side channel materials 3 separated from each other are obtained. On the other hand, members such as nets, tricots, and films exhibit a continuous and integral shape even when separated from the separation membrane body 2.

不連続な複数の透過側流路材3が設けられていることで、分離膜1は、後述の分離膜エレメント100に組み込まれたときに、圧力損失を低く抑えることができる。このような構成の一例として、図6では、透過側流路材3は中空管長手方向においてのみ不連続に形成されおり、図7では中空管長手方向および巻回方向のいずれにおいても不連続に形成されている。   By providing a plurality of discontinuous permeation-side flow path members 3, the separation membrane 1 can keep pressure loss low when incorporated into the separation membrane element 100 described later. As an example of such a configuration, in FIG. 6, the permeate-side flow path material 3 is formed discontinuously only in the longitudinal direction of the hollow tube, and in FIG. It is formed continuously.

分離膜は、分離膜エレメントにおいて、その巻回方向が分離膜エレメントの巻回方向と一致するように配置されることが好ましい。つまり、分離膜エレメントにおいて、分離膜は、中空管長手方向が中空管6の長手方向に平行であり、巻回方向が中空管6の長手方向に直交するように配置されることが好ましい。   The separation membrane is preferably arranged in the separation membrane element so that its winding direction coincides with the winding direction of the separation membrane element. That is, in the separation membrane element, the separation membrane may be arranged so that the longitudinal direction of the hollow tube is parallel to the longitudinal direction of the hollow tube 6 and the winding direction is orthogonal to the longitudinal direction of the hollow tube 6. preferable.

透過側流路材3は、中空管の長手方向において不連続に設けられると共に、巻回方向においては、分離膜本体2の一端から他端まで連続するように設けられている。つまり、図9に示したように、分離膜エレメント100に分離膜1が組み込まれたときに、透過側流路材3は、巻回方向における分離膜1の内側端部から外側端部まで連続するように配置される。巻回方向の内側とは、分離膜において中空管に近い側であり、巻回方向の外側とは、分離膜において中空管から遠い側である。   The permeate-side channel material 3 is provided discontinuously in the longitudinal direction of the hollow tube, and is provided so as to continue from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the winding direction. That is, as shown in FIG. 9, when the separation membrane 1 is incorporated in the separation membrane element 100, the permeation side flow path material 3 is continuous from the inner end to the outer end of the separation membrane 1 in the winding direction. To be arranged. The inner side in the winding direction is the side close to the hollow tube in the separation membrane, and the outer side in the winding direction is the side far from the hollow tube in the separation membrane.

流路材が「巻回方向において連続する」とは、図6のように透過側流路材3が分離膜本体2の巻回方向に途切れることなく設けられている場合と、図7のように、透過側流路材3が途切れる箇所はあるが、透過側流路材3が実質的に分離膜本体2の巻回方向に連続している場合の両方を包含する。「実質的に連続する」形態とは、好ましくは、巻回方向における透過側流路材3の間隔e(つまり透過側流路材において途切れている部分の長さ)が5mm以下である。特に、間隔eは、1mm以下であることがより好ましく、0.5mm以下であることがさらに好ましい。また、巻回方向において並ぶ一列の透過側流路材3の先頭から最後尾までに含まれる間隔eの合計値が、100mm以下であることが好ましく、30mm以下であることがより好ましく、3mm以下であることがさらに好ましい。なお、図6の形態では、間隔eは0(ゼロ)である。
図6のように透過側流路材3が途切れずに設けられている場合、加圧ろ過時に膜落ち込みが抑制される。膜落ち込みとは、膜が流路に落ち込んで流路を狭めることである。
The passage material is “continuous in the winding direction” means that the permeate-side flow passage material 3 is provided without interruption in the winding direction of the separation membrane body 2 as shown in FIG. In addition, although there are places where the permeation-side channel material 3 is interrupted, both cases where the permeation-side channel material 3 is substantially continuous in the winding direction of the separation membrane body 2 are included. In the “substantially continuous” form, preferably, the interval e between the permeate-side flow path members 3 in the winding direction (that is, the length of the portion where the permeate-side flow path material is interrupted) is 5 mm or less. In particular, the interval e is more preferably 1 mm or less, and further preferably 0.5 mm or less. Further, the total value of the intervals e included from the beginning to the end of the row of permeate-side flow path materials 3 arranged in the winding direction is preferably 100 mm or less, more preferably 30 mm or less, and 3 mm or less. More preferably. In the form shown in FIG. 6, the interval e is 0 (zero).
When the permeate-side flow path material 3 is provided without interruption as shown in FIG. 6, membrane drop is suppressed during pressure filtration. Membrane sagging is that the membrane falls into the channel and narrows the channel.

図7では、透過側流路材3は、中空管長手方向だけでなく巻回方向においても不連続に設けられている。つまり、透過側流路材3は、長さ方向において間隔をおいて設けられている。ただし、上述したように、透過側流路材3が巻回方向において実質的に連続していることで、膜落ち込みが抑制される。また、このように、2つの方向において不連続な透過側流路材3が設けられることで、流路材と流体との接触面積が小さくなるので圧力損失が小さくなる。この形態は、流路5が分岐点を備える構成であるとも言い換えられる。つまり、図7の構成において、透過流体は、流路5を流れながら、透過側流路材3によって分けられ、さらに下流で合流することができる。   In FIG. 7, the permeation side flow path member 3 is discontinuously provided not only in the longitudinal direction of the hollow tube but also in the winding direction. That is, the permeation-side channel material 3 is provided at intervals in the length direction. However, as described above, the permeation-side channel material 3 is substantially continuous in the winding direction, so that the film sagging is suppressed. Further, by providing the discontinuous permeation-side flow path material 3 in the two directions as described above, the contact area between the flow path material and the fluid is reduced, so that the pressure loss is reduced. In other words, this form is a configuration in which the flow path 5 includes a branch point. In other words, in the configuration of FIG. 7, the permeating fluid is divided by the permeation-side flow path member 3 while flowing through the flow path 5, and can further merge downstream.

上述したように、図6では、透過側流路材3が、中空管の長手方向(巻回方向)において分離膜本体2の一端から他端まで連続するように設けられている。また、図7では中空管の長手方向(巻回方向)において透過側流路材3は複数の部分に分割されているが、これらの複数の部分が、分離膜本体2の一端から他端まで並ぶように設けられている。   As described above, in FIG. 6, the permeate-side channel material 3 is provided so as to continue from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the longitudinal direction (winding direction) of the hollow tube. In FIG. 7, the permeate-side flow path material 3 is divided into a plurality of portions in the longitudinal direction (winding direction) of the hollow tube. It is provided to line up.

流路材が「分離膜本体の一端から他端まで設けられている」とは、透過側流路材3が分離膜本体2の縁まで設けられている形態と、縁近傍において透過側流路材3が設けられていない領域がある形態との両方を包含する。つまり、流路材は、透過側の流路を形成できる程度に、巻回方向に渡って分布していればよく、分離膜本体2において、透過側流路材3が設けられない部分があってもよい。例えば、透過側の面における他の分離膜との接着部分には、透過側流路材3が設けられる必要はない。また、その他の仕様上または製造上の理由により、分離膜の端部などの一部の箇所に、透過側流路材3が配置されない領域が設けられていてもよい。   The passage material is “provided from one end to the other end of the separation membrane body” means that the permeation side passage material 3 is provided up to the edge of the separation membrane body 2 and the permeation side passage in the vicinity of the edge. It includes both a form in which there is a region where the material 3 is not provided. That is, the flow path material only needs to be distributed in the winding direction to such an extent that a flow path on the permeation side can be formed, and there is a portion in the separation membrane body 2 where the permeation side flow path material 3 is not provided. May be. For example, it is not necessary to provide the permeation-side flow path material 3 at a portion where the permeation side surface is bonded to another separation membrane. Moreover, the area | region where the permeation | transmission side flow-path material 3 is not arrange | positioned may be provided in some places, such as the edge part of a separation membrane, for the reason on other specifications or manufacture.

中空管長手方向においても、透過側流路材3は、分離膜本体の全体にわたってほぼ均等に分布することができる。ただし、巻回方向における分布と同様に、透過側の面における他の分離膜との接着部分には、透過側流路材3が設けられる必要はない。また、その他の仕様上または製造上の理由により、分離膜の端部などの一部の箇所に、透過側流路材3が配置されない領域が設けられていてもよい。   Also in the longitudinal direction of the hollow tube, the permeation side flow path material 3 can be distributed substantially evenly over the entire separation membrane body. However, similarly to the distribution in the winding direction, it is not necessary to provide the permeation-side flow path material 3 at the adhesion portion with the other separation membrane on the permeation-side surface. Moreover, the area | region where the permeation | transmission side flow-path material 3 is not arrange | positioned may be provided in some places, such as the edge part of a separation membrane, for the reason on other specifications or manufacture.

<<分離膜本体および透過側流路材の寸法>>
ここで、分離膜本体2の寸法に対する透過側流路材3の寸法について説明する。図6〜図8において、a〜fは下記値を指す。
a:分離膜本体2の長さ
b:分離膜本体2の幅方向における透過側流路材3の間隔
c:透過側流路材の高さ(透過側流路材3と分離膜本体2の透過側の面22との高低差)
d:透過側流路材3の幅
e:分離膜本体2の長さ方向における透過側流路材3の間隔
f:透過側流路材3の長さ
値a〜fの測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。各値は、1枚の分離膜において30箇所以上で測定を行い、それらの値を総和した値を測定総箇所の数で割って平均値を算出することで、求められる。このように、少なくとも30箇所における測定の結果得られる各値が、上記範囲を満たせばよい。
<< Dimensions of separation membrane body and permeate side channel material >>
Here, the dimension of the permeation side flow path member 3 with respect to the dimension of the separation membrane main body 2 will be described. 6 to 8, a to f indicate the following values.
a: Length of the separation membrane main body 2 b: Distance between the permeation side flow path material 3 in the width direction of the separation membrane main body 2 c: Height of the permeation side flow path material (the permeation side flow path material 3 and the separation membrane main body 2 Difference in height from the transmission side surface 22)
d: Width of the permeate side channel material 3 e: Interval of the permeate side channel material 3 in the length direction of the separation membrane body 2 f: Length of the permeate side channel material 3 For measuring the values a to f, for example, A commercially available shape measuring system or a microscope can be used. Each value is obtained by performing measurement at 30 or more locations on one separation membrane, and calculating an average value by dividing the sum of these values by the number of measurement total locations. Thus, each value obtained as a result of the measurement at at least 30 locations only needs to satisfy the above range.

(分離膜本体の長さa)
長さaは、巻回方向における分離膜本体2の一端から他端までの距離である。この距離が一定でない場合、1枚の分離膜本体2において30箇所以上の位置でこの距離を測定し、平均値を求めることで長さaを得ることができる。
(Length of separation membrane body a)
The length a is a distance from one end of the separation membrane body 2 to the other end in the winding direction. When this distance is not constant, the length a can be obtained by measuring this distance at 30 or more positions in one separation membrane body 2 and obtaining an average value.

(中空管の長手方向における透過側流路材の間隔b)
中空管長手方向における透過側流路材3の間隔、すなわち分離膜本体2の幅方向における透過側流路材3の間隔bは、流路5の幅に相当する。1つの断面において1つの流路5の幅が一定でない場合、つまり隣り合う2つの透過側流路材3の側面が平行でない場合は、1つの断面内で、1つの流路5の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。図8に示すように、巻回方向に垂直な断面において、透過側流路材3は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する2つの透過側流路材3の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。任意の30箇所以上の断面において、透過側流路材3の間隔を測定して、それぞれの断面において平均値を算出する。そして、こうして得られた平均値の相加平均値をさらに算出することで、間隔bが算出される。
(Interval b of transmission-side flow path material in the longitudinal direction of the hollow tube)
The interval between the permeate-side channel members 3 in the longitudinal direction of the hollow tube, that is, the interval b between the permeate-side channel members 3 in the width direction of the separation membrane body 2 corresponds to the width of the channel 5. When the width of one flow path 5 is not constant in one cross section, that is, when the side surfaces of two adjacent transmission side flow path materials 3 are not parallel, the maximum width of one flow path 5 within one cross section The average value of the value and the minimum value is measured, and the average value is calculated. As shown in FIG. 8, in the cross section perpendicular to the winding direction, when the permeate-side channel material 3 has a trapezoidal shape with a narrow top and a thick bottom, first, between the upper portions of two adjacent permeate-side channel materials 3 The distance between and the distance between the lower parts is measured, and the average value is calculated. In any cross section of 30 or more locations, the interval between the permeation side flow path materials 3 is measured, and an average value is calculated in each cross section. And the space | interval b is calculated by calculating further the arithmetic mean value of the average value obtained in this way.

間隔bが大きくなるにつれて、加圧ろ過時に膜落ち込みが生じやすくなり、中空管6周辺の流路を確保することが困難になる。逆に間隔bが小さいほど膜落ち込みが生じにくくなるが、流路が小さくなるため流動抵抗が大きくなる。流動抵抗を考慮すると、間隔bは0.05mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.2mm以上であり、さらに好ましくは0.3mm以上である。また、膜落ち込みの抑制という面では、間隔bは5mm以下であることが好ましく、より好ましくは3mm以下であり、さらに好ましくは2mm以下であり、最も好ましくは0.8mm以下である。
これらの上限および下限は任意に組み合わせられる。例えば、間隔bは、0.2mm以上5mm以下であることが好ましく、この範囲であれば、膜落ち込みを抑えながら流動抵抗を小さくすることができる。間隔bはより好ましくは、0.05mm以上3mm以下であり、0.2mm以上2mm以下であり、さらに好ましくは0.3mm以上0.8mm以下である。
As the distance b increases, membrane drop tends to occur during pressure filtration, and it becomes difficult to secure a flow path around the hollow tube 6. Conversely, the smaller the distance b, the less likely the film will drop, but the flow resistance becomes larger because the flow path becomes smaller. Considering the flow resistance, the interval b is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, and further preferably 0.3 mm or more. In terms of suppression of film sagging, the interval b is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, still more preferably 2 mm or less, and most preferably 0.8 mm or less.
These upper and lower limits can be combined arbitrarily. For example, the interval b is preferably 0.2 mm or more and 5 mm or less, and if it is within this range, the flow resistance can be reduced while suppressing the film drop. The distance b is more preferably 0.05 mm or more and 3 mm or less, 0.2 mm or more and 2 mm or less, and further preferably 0.3 mm or more and 0.8 mm or less.

(透過側流路材の高さc)
高さcとは、透過側流路材3と分離膜本体2の表面との高低差である。図8に示したように、高さcは、巻回方向に垂直な断面における、透過側流路材3の最も高い部分と分離膜本体2の透過側面との高さの差である。すなわち、高さcにおいては、基材中に含浸している部分の厚みは考慮しない。高さcは、30箇所以上の透過側流路材3についての高さを測定し、平均して得られる値である。透過側流路材3の高さcは、同一の平面内における流路材の断面の観察によって得られてもよいし、複数の平面における流路材の断面の観察によって得られてもよい。
(Height c of permeate side channel material)
The height c is a difference in height between the permeate-side channel material 3 and the surface of the separation membrane body 2. As shown in FIG. 8, the height c is a difference in height between the highest portion of the permeate-side flow path member 3 and the permeate side surface of the separation membrane body 2 in a cross section perpendicular to the winding direction. That is, in the height c, the thickness of the portion impregnated in the base material is not considered. The height c is a value obtained by measuring and averaging the heights of 30 or more permeation side flow path materials 3. The height c of the permeate-side channel material 3 may be obtained by observing the cross section of the channel material in the same plane, or may be obtained by observing the cross section of the channel material in a plurality of planes.

高さcは、エレメントの使用条件および目的などに応じて適宜選択できるが、例えば以下のように設定されてもよい。
高さcが大きい方が流動抵抗が小さくなる。よって、高さcは0.03mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.05mm以上であり、さらに好ましくは0.1mm以上である。その一方で、高さcが小さい方が、1つのエレメント当たりに充填される膜の数が多くなる。よって、高さcは、0.8mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.4mm以下であり、さらに好ましくは0.32mm以下である。これらの上限および下限は組み合わせ可能であり、例えば、高さcは、0.03mm以上0.8mm以下であることが好ましく、0.05mm以上0.4mm以下であることが好ましく、0.1mm以上0.32mm以下であることがさらに好ましい。
The height c can be appropriately selected according to the use condition and purpose of the element, but may be set as follows, for example.
The larger the height c, the smaller the flow resistance. Therefore, the height c is preferably 0.03 mm or more, more preferably 0.05 mm or more, and further preferably 0.1 mm or more. On the other hand, the smaller the height c, the larger the number of films filled per element. Therefore, the height c is preferably 0.8 mm or less, more preferably 0.4 mm or less, and even more preferably 0.32 mm or less. These upper limits and lower limits can be combined. For example, the height c is preferably 0.03 mm or more and 0.8 mm or less, preferably 0.05 mm or more and 0.4 mm or less, and 0.1 mm or more. More preferably, it is 0.32 mm or less.

また、隣り合う2つの透過側流路材の高さの差が小さいことが好ましい。高さの差が大きいと加圧ろ過時に分離膜の歪みが生じるので、分離膜に欠陥が発生することがある。隣接する2つの透過側流路材の高低差は、0.1mm以下であることが好ましく、0.06mm以下であることがより好ましく、0.04mm以下であることがさらに好ましい。
同様の理由から、分離膜に設けられた全ての透過側流路材の最大高低差は0.25mm以下であることが好ましく、特に好ましくは0.1mm以下であり、さらに好ましくは0.03mm以下である。
Moreover, it is preferable that the difference of the height of two adjacent permeation | transmission side channel materials is small. If the difference in height is large, the separation membrane is distorted during pressure filtration, so that defects may occur in the separation membrane. The difference in height between two adjacent permeation-side flow path members is preferably 0.1 mm or less, more preferably 0.06 mm or less, and even more preferably 0.04 mm or less.
For the same reason, the maximum height difference of all the permeation side flow path materials provided in the separation membrane is preferably 0.25 mm or less, particularly preferably 0.1 mm or less, more preferably 0.03 mm or less. It is.

(透過側流路材の幅d)
透過側流路材3の幅dは、次のように測定される。まず、中空管6の長手方向に垂直な1つの断面において、1つの透過側流路材3の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図8に示すような上部が細く下部が太い透過側流路材3においては、流路材下部の幅と上部の幅を測定し、その平均値を算出する。このような平均値を少なくとも30箇所の断面において算出し、その相加平均を算出することで、1枚の膜当たりの幅dを算出することができる。
(Width d of permeate side channel material)
The width d of the permeation side channel material 3 is measured as follows. First, in one cross section perpendicular to the longitudinal direction of the hollow tube 6, the average value of the maximum width and the minimum width of one permeation side flow path member 3 is calculated. That is, in the permeation side channel material 3 as shown in FIG. 8 where the upper part is thin and the lower part is thick, the width of the lower part and the upper part of the channel material are measured and the average value is calculated. By calculating such an average value in at least 30 cross-sections and calculating the arithmetic average thereof, the width d per film can be calculated.

透過側流路材3の幅dは好ましくは0.2mm以上であり、より好ましくは0.3mm以上である。幅dが0.2mm以上であることで、分離膜エレメントの運転時に透過側流路材3に圧力がかかっても、流路材の形状を保持することができ透過側流路が安定的に形成される。幅dは、好ましくは2mm以下であり、より好ましくは1.5mm以下である。幅dが2mm以下であることで、透過側の流路を十分確保することができる。   The width d of the permeate-side channel material 3 is preferably 0.2 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more. When the width d is 0.2 mm or more, the shape of the flow path material can be maintained even when pressure is applied to the permeation side flow path material 3 during operation of the separation membrane element, and the permeation side flow path can be stably provided. It is formed. The width d is preferably 2 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less. When the width d is 2 mm or less, a sufficient flow path on the permeate side can be secured.

透過側流路材3は、その長さがその幅よりも大きくなるように形成されている。このように長い透過側流路材3は「壁状物」とも称される。   The permeate side channel material 3 is formed such that its length is greater than its width. Such a long permeate-side channel material 3 is also referred to as a “wall-like object”.

(巻回方向での透過側流路材の間隔e)
巻回方向における透過側流路材3の間隔、すなわち分離膜本体2の長さ方向における透過側流路材3の間隔eは、巻回方向において隣り合う透過側流路材3間の最短距離である。図6に示したように、透過側流路材3が巻回方向において分離膜本体2の一端から他端まで(分離膜エレメント内では、巻回方向の内側端部から外側端部まで)連続して設けられている場合、間隔eは0mmである。また、図7に示したように、透過側流路材3が巻回方向において途切れている場合、間隔eは、好ましくは5mm以下であり、より好ましくは1mm以下であり、さらに好ましくは0.5mm以下である。間隔eが上記範囲内であることで、膜落ち込みが生じても膜への機械的負荷が小さく、流路閉塞による圧力損失を比較的小さくすることができる。なお、間隔eの下限は、0mmである。
(Interval e of permeate-side channel material in the winding direction)
The interval between the permeate-side channel members 3 in the winding direction, that is, the interval e between the permeate-side channel members 3 in the length direction of the separation membrane body 2 is the shortest distance between the adjacent permeate-side channel members 3 in the winding direction. It is. As shown in FIG. 6, the permeate-side flow path material 3 is continuous from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the winding direction (in the separation membrane element, from the inner end to the outer end in the winding direction). The distance e is 0 mm. As shown in FIG. 7, when the permeate-side channel material 3 is interrupted in the winding direction, the interval e is preferably 5 mm or less, more preferably 1 mm or less, and still more preferably 0. 5 mm or less. When the distance e is within the above range, the mechanical load on the film is small even when the film is dropped, and the pressure loss due to the blockage of the flow path can be relatively small. In addition, the minimum of the space | interval e is 0 mm.

(透過側流路材の長さf)
透過側流路材3の長さfは、分離膜本体2の長さ方向(つまり巻回方向)における透過側流路材3の長さである。長さfは、1枚の分離膜1内で、30個以上の透過側流路材3の長さを測定し、その平均値を算出することで求められる。透過側流路材3の長さfは、分離膜本体2の長さa以下であればよい。流路材の長さfが分離膜本体の長さaと同等のときは、透過側流路材3が分離膜1の巻回方向内側端部から外側端部へ連続的に設けられていることを指す。長さfは、好ましくは10mm以上であり、より好ましくは20mm以上である。長さfが10mm以上であることで、圧力下でも流路が確保される。
(Permeation side channel material length f)
The length f of the permeate-side channel material 3 is the length of the permeate-side channel material 3 in the length direction (that is, the winding direction) of the separation membrane main body 2. The length f is obtained by measuring the lengths of 30 or more permeation side flow path materials 3 in one separation membrane 1 and calculating the average value thereof. The length f of the permeate side channel material 3 may be equal to or less than the length a of the separation membrane body 2. When the length f of the flow path material is equal to the length a of the separation membrane body, the permeate side flow path material 3 is continuously provided from the inner end to the outer end in the winding direction of the separation membrane 1. Refers to that. The length f is preferably 10 mm or more, more preferably 20 mm or more. Since the length f is 10 mm or more, the flow path is secured even under pressure.

(寸法a−fの関係)
上述したように、本実施形態の透過側流路材は、従来のトリコットのような連続形状を有する流路材に比べて圧力損失を小さくすることができる。言い換えると、本実施形態の技術によると、圧力損失が同等であっても、従来技術よりもリーフ長を大きくすることができる。リーフ長を大きくすることができると、リーフ数を低減することができる。
(Relationship between dimensions af)
As described above, the permeation-side channel material of the present embodiment can reduce pressure loss as compared with a channel material having a continuous shape like a conventional tricot. In other words, according to the technique of the present embodiment, the leaf length can be made larger than that of the conventional technique even if the pressure loss is equal. If the leaf length can be increased, the number of leaves can be reduced.

寸法a−fが以下の数式i)〜v)の全てを満たすように設定されることで、リーフ数を特に低減することができる。
i)a(b+c)(b+d)×10−6/b(e+f)≦1400
ii)850≦a≦7000
iii)b≦2
iv)c≦0.5
v)0.15≦df/(b+d)(e+f)≦0.85
The number of leaves can be particularly reduced by setting the dimensions af to satisfy all of the following mathematical expressions i) to v).
i) a 2 f 2 (b + c) 2 (b + d) × 10 −6 / b 3 c 3 (e + f) 2 ≦ 1400
ii) 850 ≦ a ≦ 7000
iii) b ≦ 2
iv) c ≦ 0.5
v) 0.15 ≦ df / (b + d) (e + f) ≦ 0.85

このように、分離膜本体2の透過側に流路材3を所定の形態で設けることで、従来のトリコットのような連続形状を有する流路材に比べて圧力損失が小さくなるので、リーフ長を長くすることができる。よって、1個の分離膜エレメント当たりのリーフ数を低減しても、分離性能に優れる分離膜エレメントを提供することができる。
なお、上記の数式において、長さの単位はmmが採用されうる。
Thus, by providing the flow path material 3 in a predetermined form on the permeate side of the separation membrane body 2, pressure loss is reduced as compared with a flow path material having a continuous shape like a conventional tricot. Can be lengthened. Therefore, even if the number of leaves per separation membrane element is reduced, a separation membrane element having excellent separation performance can be provided.
In the above formula, mm can be adopted as the unit of length.

(形状)
透過側流路材の形状は特に限定されないが、流路の流動抵抗を少なくし、透過させた際の流路を安定化させるような形状が選択され得る。これらの点で、分離膜の面方向に垂直ないずれかの断面において、流路材の形状は、直柱状や台形状、曲柱状、あるいはそれらの組み合わせでもよい。
(shape)
The shape of the permeate-side channel material is not particularly limited, but a shape that reduces the flow resistance of the channel and stabilizes the channel when permeated can be selected. In these respects, in any cross section perpendicular to the surface direction of the separation membrane, the shape of the flow path material may be a straight column shape, a trapezoidal shape, a curved column shape, or a combination thereof.

透過側流路材の断面形状が台形の場合、上底の長さと下底の長さとの差が大きすぎると、小さい方に接する膜で加圧ろ過時の膜落込みが生じやすくなる。例えば、透過側流路材の上底の方が下底よりも短い場合、その間の流路においては、上部の幅は下部の幅よりも広い。よって、上の膜が下に向かって落ち込みやすい。そこで、このような落ち込みを抑制するために、透過側流路材の下底の長さに対する上底の長さの比率は0.6以上1.4以下が好ましく、0.8以上1.2以下がさらに好ましい。   When the cross-sectional shape of the permeate-side channel material is trapezoidal, if the difference between the length of the upper base and the length of the lower base is too large, membrane drop during pressure filtration is likely to occur at the membrane contacting the smaller side. For example, when the upper base of the permeate-side channel material is shorter than the lower base, the upper width of the channel between them is wider than the lower width. Therefore, the upper film tends to drop downward. Therefore, in order to suppress such a drop, the ratio of the length of the upper base to the length of the lower base of the permeate-side channel material is preferably 0.6 or more and 1.4 or less, and 0.8 or more and 1.2 or less. The following is more preferable.

透過側流路材が熱可塑性樹脂であれば、処理温度および選択する熱可塑性樹脂の種類を変更することで、要求される分離特性や透過性能の条件を満足できるように自由に流路材の形状を調整することができる。   If the permeate-side channel material is a thermoplastic resin, changing the processing temperature and the type of thermoplastic resin to be selected allows the flow channel material to be freely adjusted so that the required separation characteristics and permeation performance conditions can be satisfied. The shape can be adjusted.

また、透過側流路材の分離膜の平面方向における形状は、図6に示すように、全体として直線状であってもよく、その他の形状として、例えば曲線状、鋸歯状、波線状であってもよい。また、これらの形状において、流路材は破線状であってもよい。   In addition, the shape of the permeation-side channel material in the planar direction of the separation membrane may be linear as a whole as shown in FIG. 6, and other shapes are, for example, curved, sawtooth, and wavy. May be. In these shapes, the channel material may be a broken line.

また、透過側流路材の分離膜の平面方向における形状が直線状である場合、隣り合う流路材は、互いに略平行に配置されていてもよい。「略平行に配置される」とは、例えば、流路材が分離膜上で交差しないことを示し、好ましくは隣り合う2つの流路材の長手方向のなす角度が0°以上30°以下であり、より好ましくは上記角度が0°以上15°以下で記角度が0°以上5°以下である。   Further, when the shape of the permeation-side channel material in the planar direction of the separation membrane is a straight line, adjacent channel materials may be arranged substantially parallel to each other. “Arranged substantially in parallel” means, for example, that the channel material does not intersect on the separation membrane, and preferably the angle formed by the longitudinal direction of two adjacent channel materials is 0 ° or more and 30 ° or less. More preferably, the angle is 0 ° to 15 ° and the angle is 0 ° to 5 °.

また、透過側流路材の長手方向と中空管の長手方向との成す角度は、60°以上120°以下であることが好ましく、75°以上105°以下であることがより好ましく、85°以上95°以下であることがさらに好ましい。流路材の長手方向と中空管の長手方向との成す角度が上記範囲であることで、透過水が効率良く中空管に集められる。   Further, the angle formed by the longitudinal direction of the permeate-side channel material and the longitudinal direction of the hollow tube is preferably 60 ° or more and 120 ° or less, more preferably 75 ° or more and 105 ° or less, and 85 °. More preferably, it is 95 ° or less. When the angle formed by the longitudinal direction of the flow path material and the longitudinal direction of the hollow tube is within the above range, the permeated water is efficiently collected in the hollow tube.

流路を安定して形成するには、分離膜エレメントにおいて分離膜本体が加圧されたときの分離膜本体の落ち込みを抑制できることが好ましい。そのためには、分離膜本体と流路材との接触面積が大きいこと、つまり分離膜本体の面積に対する流路材の面積(分離膜本体の膜面に対する投影面積)が大きいことが好ましい。一方で、圧力損失を低減させるには、流路の断面積が広いことが好ましい。流路の断面とは、流路の長手方向に対して垂直な分離膜本体と透過側流路材との接触面積を大きく確保しつつ、かつ流路の断面積を広く確保するには、流路の断面形状は凹レンズ状であることが好ましい。また、透過側流路材3は、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化のない直柱状であってもよい。また、分離膜性能に影響を与えない範囲内であれば、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化があるような台形状の壁状物、楕円柱、楕円錐、四角錐あるいは半球のような形状であってもよい。   In order to stably form the flow path, it is preferable that the separation membrane body can be prevented from dropping when the separation membrane body is pressurized in the separation membrane element. For this purpose, it is preferable that the contact area between the separation membrane main body and the flow path material is large, that is, the area of the flow path material relative to the area of the separation membrane main body (projected area on the membrane surface of the separation membrane main body) is large. On the other hand, in order to reduce pressure loss, it is preferable that the cross-sectional area of a flow path is wide. The cross section of the flow path is defined as a flow path in order to ensure a large contact area between the separation membrane body perpendicular to the longitudinal direction of the flow path and the permeate-side flow path material and a wide cross-sectional area of the flow path. The cross-sectional shape of the road is preferably a concave lens. Further, the permeate-side channel material 3 may have a straight column shape having no change in width in the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the winding direction. Moreover, as long as the separation membrane performance is not affected, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the winding direction has a trapezoidal wall-like object having a change in width, an elliptic cylinder, an elliptic cone, four A shape like a pyramid or a hemisphere may be sufficient.

透過側流路材の形状は、図5〜図9に示す形状に限定されるものではない。分離膜本体の透過側の面に、例えばホットメルト法のように、溶融した材料を固着させることで透過側流路材を配置する場合は、処理温度や選択するホットメルト用樹脂の種類を変更することで、要求される分離特性および透過性能の条件を満足できるように、透過側流路材の形状を自由に調整することができる。   The shape of the permeate-side channel material is not limited to the shape shown in FIGS. Change the processing temperature and the type of hot-melt resin to be selected when the permeate-side channel material is placed on the permeate-side surface of the separation membrane body by, for example, a hot melt method by fixing the melted material. By doing so, the shape of the permeation-side flow path material can be freely adjusted so that the required separation characteristics and permeation performance conditions can be satisfied.

図5〜図9では、透過側流路材3の平面形状は、長さ方向において直線状である。ただし、透過側流路材3は、分離膜本体2の表面に対して凸であり、かつ分離膜エレメントとしての所望の効果が損なわれない範囲であれば、他の形状に変更可能である。すなわち、流路材の平面方向における形状は、曲線状および波線状等であってもよい。また、1つの分離膜に含まれる複数の流路材が、幅および長さの少なくとも一方が互いに異なるように形成されていてもよい。   In FIG. 5 to FIG. 9, the planar shape of the permeation side flow path member 3 is linear in the length direction. However, the permeation side flow path material 3 can be changed to other shapes as long as it is convex with respect to the surface of the separation membrane body 2 and does not impair the desired effect as the separation membrane element. That is, the shape of the flow path material in the plane direction may be a curved line, a wavy line, or the like. A plurality of flow path materials included in one separation membrane may be formed so that at least one of width and length is different from each other.

(投影面積比)
分離膜の透過側の面に対する透過側流路材の投影面積比は、特に透過側流路の流動抵抗を低減し、流路を安定に形成させる点では、0.03以上0.85以下であることが好ましく、0.15以上0.85以下であることがより好ましく、0.2以上0.75以下であることがさらに好ましく、0.3以上0.6以下であることがさらに好ましい。なお、投影面積比とは、分離膜を5cm×5cmで切り出し、分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる流路材の投影面積を、切り出し面積(25cm)で割った値である。また、この値は、上述の式df/(b+d)(e+f)で表すこともできる。
(Projected area ratio)
The projected area ratio of the permeate-side channel material to the permeate-side surface of the separation membrane is 0.03 or more and 0.85 or less, particularly in terms of reducing the flow resistance of the permeate-side channel and forming the channel stably. Preferably, it is 0.15 or more and 0.85 or less, more preferably 0.2 or more and 0.75 or less, and further preferably 0.3 or more and 0.6 or less. The projected area ratio is a value obtained by dividing the projected area of the flow path material obtained when the separation membrane is cut out at 5 cm × 5 cm and projected onto a plane parallel to the surface direction of the separation membrane by the cut-out area (25 cm 2 ). It is. This value can also be expressed by the above-described equation df / (b + d) (e + f).

〔2.分離膜エレメント〕
(2−1)概要
分離膜エレメント100は、中空管6と、上述したいずれかの構成を備え、中空管6の周囲に巻回された分離膜1を備える。また、分離膜エレメント100は、図示しない端板等の部材をさらに備える。
[2. Separation membrane element)
(2-1) Overview The separation membrane element 100 includes the hollow tube 6 and any of the above-described configurations, and includes the separation membrane 1 wound around the hollow tube 6. The separation membrane element 100 further includes a member such as an end plate (not shown).

(2−2)分離膜
<概要>
分離膜1は、中空管6の周囲に巻回されており、幅方向が中空管6の長手方向に沿うように配置される。その結果、分離膜1は、長さ方向が巻回方向に沿うように配置される。
よって、壁状物である透過側流路材3は、分離膜1の透過側の面22において、少なくとも中空管6の長手方向に不連続状に配置される。つまり、流路5は、巻回方向において分離膜の外側端部から内側端部まで連続するように形成される。その結果、透過水が中空管へ到達し易く、すなわち流動抵抗が小さくなるので、大きな透過流体量が得られる。
「巻回方向の内側」及び「巻回方向の外側」は、図9に示した通りである。つまり、「巻回方向の内側端部」及び「巻回方向の外側端部」とはそれぞれ、分離膜1において中空管6に近い方の端部、及び遠い方の端部に該当する。
(2-2) Separation membrane <Overview>
The separation membrane 1 is wound around the hollow tube 6 and arranged so that the width direction is along the longitudinal direction of the hollow tube 6. As a result, the separation membrane 1 is disposed such that the length direction is along the winding direction.
Therefore, the permeation-side flow path member 3 that is a wall-like material is discontinuously arranged at least in the longitudinal direction of the hollow tube 6 on the permeation-side surface 22 of the separation membrane 1. That is, the flow path 5 is formed to be continuous from the outer end to the inner end of the separation membrane in the winding direction. As a result, the permeated water easily reaches the hollow tube, that is, the flow resistance is reduced, so that a large amount of permeated fluid is obtained.
The “inner side in the winding direction” and “outer side in the winding direction” are as shown in FIG. That is, the “inner end in the winding direction” and the “outer end in the winding direction” correspond to the end closer to the hollow tube 6 and the far end in the separation membrane 1, respectively.

上述したように、透過側流路材3は分離膜1の縁まで達していなくてもよいので、例えば、巻回方向における封筒状膜の外側端部、及び中空管6の長手方向における封筒状膜の端部では、透過側流路材3が設けられていなくてもよい。   As described above, since the permeation side flow path material 3 does not have to reach the edge of the separation membrane 1, for example, the outer end portion of the envelope-like membrane in the winding direction and the envelope in the longitudinal direction of the hollow tube 6. The permeation-side flow path material 3 may not be provided at the end of the film-like film.

<膜リーフおよび封筒状膜>
図5に示すように、分離膜1は、分離膜リーフ4(本書において、単に「リーフ」と称することがある。)を形成する。リーフ4において分離膜1は、供給側の面21が、図示しない供給側流路材を挟んで他の分離膜7の供給側の面71と対向するように、配置される。分離膜リーフ4において、互いに向かい合う分離膜の供給側の面の間には供給側流路(図示せず)が形成される。
<Membrane leaf and envelope membrane>
As shown in FIG. 5, the separation membrane 1 forms a separation membrane leaf 4 (sometimes simply referred to as “leaf” in this document). In the leaf 4, the separation membrane 1 is arranged so that the supply-side surface 21 faces the supply-side surface 71 of another separation membrane 7 with a supply-side flow path material (not shown) interposed therebetween. In the separation membrane leaf 4, a supply-side flow path (not shown) is formed between the supply-side surfaces of the separation membranes facing each other.

さらに、2枚の分離膜リーフ4が重ねられることで、分離膜1と、分離膜1の透過側の面22に対向する他の膜リーフの分離膜7の透過側の面72とが、封筒状膜を形成する。封筒状膜において、向かい合う透過側の面の間は、透過水が中空管6に流れるように、分離膜の長方形状において、巻回方向内側の一辺のみにおいて開放され、他の三辺においては封止される。透過水はこの封筒状膜によって供給水から隔離される。
封止の形態としては、接着剤またはホットメルトなどにより接着されている形態、加熱またはレーザなどにより融着されている形態、およびゴム製シートが挟みこまれている形態が挙げられる。接着による封止は、最も簡便で効果が高いために特に好ましい。
Furthermore, the separation membrane 1 and the permeation side surface 72 of the separation membrane 7 of the other membrane leaf facing the permeation side surface 22 of the separation membrane 1 are overlapped by the two separation membrane leaves 4 being overlapped. A film is formed. In the envelope-like membrane, between the opposite permeation side surfaces, the permeated water flows into the hollow tube 6 so that the rectangular shape of the separation membrane is opened only on one side inside the winding direction, and on the other three sides Sealed. The permeate is isolated from the supply water by this envelope membrane.
The form of sealing includes a form bonded by an adhesive or hot melt, a form fused by heating or laser, and a form in which a rubber sheet is sandwiched. Sealing by adhesion is particularly preferable because it is the simplest and most effective.

また、分離膜1の供給側の面21において、巻回方向における内側端部は、折りたたみ又は封止により閉じられている。分離膜1の供給側の面21が、折り畳まれているのではなく封止されていることで、分離膜の端部における撓みが発生しにくい。折り目近傍での撓みの発生が抑制されることで、巻囲したときに分離膜間での空隙の発生およびこの空隙によるリークの発生が抑制される。   Further, on the supply-side surface 21 of the separation membrane 1, the inner end in the winding direction is closed by folding or sealing. Since the supply-side surface 21 of the separation membrane 1 is sealed rather than being folded, bending at the end of the separation membrane is unlikely to occur. By suppressing the occurrence of bending in the vicinity of the crease, the generation of voids between the separation membranes and the occurrence of leaks due to the voids are suppressed when wound.

こうしてリークの発生が抑制されることで、封筒状膜の回収率が向上する。封筒状膜の回収率とは、次のように求められる。すなわち、水中で分離膜エレメントのエアリークテスト(air leak test)を行って、リークが発生した封筒状膜数をカウントする。そのカウント結果に基づいて、(エアリークが発生した封筒状膜の数/評価に供した封筒状膜の数)の比率を、封筒状膜の回収率として算出する。   By suppressing the occurrence of leak in this way, the recovery rate of the envelope film is improved. The recovery rate of the envelope-like film is obtained as follows. That is, an air leak test (air leak test) of the separation membrane element is performed in water, and the number of envelope-shaped membranes in which the leak has occurred is counted. Based on the count result, the ratio of (number of envelope films in which air leak has occurred / number of envelope films used for evaluation) is calculated as the recovery rate of the envelope film.

具体的なエアリークテストの方法は、以下のとおりである。分離膜エレメントの中空管の端部を封止し、もう一方の端部から空気を注入する。注入された空気は中空管の孔を通過して分離膜の透過側に到達するが、上記のように分離膜の折りたたみが不十分で折り目近傍で撓みが生じたりして空隙が存在すると、空気がその空隙を移動してしまう。その結果、分離膜の供給側へ空気が移動し、分離膜エレメントの端部(供給側)から水中に空気が到達する。このようにエアリークを気泡の発生として確認することができる。   A specific air leak test method is as follows. The end of the hollow tube of the separation membrane element is sealed, and air is injected from the other end. The injected air passes through the hole of the hollow tube and reaches the permeation side of the separation membrane.However, if the separation membrane is not sufficiently folded as described above and the air is bent near the fold, Air moves through the gap. As a result, the air moves to the supply side of the separation membrane, and the air reaches the water from the end (supply side) of the separation membrane element. Thus, air leak can be confirmed as the generation of bubbles.

折り畳みによって分離膜リーフを形成する場合、リーフが長いほど(つまり元の分離膜が長いほど)分離膜の折りたたみに要する時間は長い。しかし、分離膜の供給側面を、折り畳みでなく封止することで、リーフが長くても製造時間の増大を抑制することができる。   When the separation membrane leaf is formed by folding, the longer the leaf (that is, the longer the original separation membrane), the longer the time required for folding the separation membrane. However, by sealing the supply side surface of the separation membrane instead of folding, an increase in manufacturing time can be suppressed even if the leaf is long.

なお、分離膜リーフおよび封筒状膜において、互いに対向する分離膜(図5における分離膜1および7)は、同じ構成を備えてもよいし、異なる構成を備えてもよい。すなわち、分離膜エレメントにおいて、向かい合う2枚の透過側の面のうち、少なくとも一方に上述の透過側流路材が設けられていればよいので、透過側流路材を備える分離膜と、備えない分離膜とが交互に重ねられていてもよい。ただし、説明の便宜上、分離膜エレメントおよびそれに関係する説明においては、「分離膜」は、透過側流路材を備えない分離膜(たとえば分離膜本体と同じ構成を備える膜)を含む。
透過側の面において、または供給側の面において、互いに対向する分離膜は、2枚の異なる分離膜であってもよいし、1枚の膜が折りたたまれたものであってもよい。
In the separation membrane leaf and the envelope membrane, the separation membranes facing each other (separation membranes 1 and 7 in FIG. 5) may have the same configuration or different configurations. That is, in the separation membrane element, at least one of the two permeate-side surfaces facing each other only needs to be provided with the above-described permeation-side flow path material, and therefore the separation membrane element does not include the permeation-side flow path material. Separation membranes may be alternately stacked. However, for convenience of explanation, in the separation membrane element and the explanation related thereto, the “separation membrane” includes a separation membrane that does not include the permeate-side flow path material (for example, a membrane that has the same configuration as the separation membrane main body).
The separation membranes facing each other on the permeate side surface or the supply side surface may be two different separation membranes, or one membrane folded.

(2−3)透過側流路
上述したように、分離膜1には透過側流路材3を備えている。透過側流路材3によって、封筒状膜の内側、つまり向かい合う分離膜1の透過側の面22の間には、透過側流路が形成される。
(2-3) Permeation side flow path As described above, the separation membrane 1 includes the permeation side flow path material 3. By the permeation side flow path member 3, a permeation side flow path is formed inside the envelope-shaped membrane, that is, between the permeation side surfaces 22 of the separation membrane 1 facing each other.

(2−4)供給側流路
(流路材)
分離膜エレメント100は、重なり合う分離膜の供給側の面の間に、分離膜1に対する投影面積比が0を超えて1未満となる流路材を備える(図示せず)。供給側流路材の投影面積比は0.03以上0.50以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.10以上0.40以下であり、特に好ましくは、0.15以上0.35以下である。投影面積比が0.03以上0.50以下であることで、流動抵抗が比較的小さく抑えられる。なお、投影面積比とは、分離膜と供給側流路材を5cm×5cmで切り出し、供給側流路材を分離膜の面方向に平行な平面に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である。
供給側流路材の高さは、後述するように各性能のバランスや運転コストを考慮すると0.5mmを超えて2.0mm以下が好ましく、0.6mm以上1.0mm以下がさらに好ましい。
(2-4) Supply side channel (channel material)
The separation membrane element 100 includes a channel material (not shown) having a projected area ratio with respect to the separation membrane 1 exceeding 0 and less than 1 between the surfaces on the supply side of the overlapping separation membranes. The projected area ratio of the supply-side channel material is preferably 0.03 or more and 0.50 or less, more preferably 0.10 or more and 0.40 or less, and particularly preferably 0.15 or more and 0.35 or less. It is. When the projected area ratio is 0.03 or more and 0.50 or less, the flow resistance can be suppressed to be relatively small. The projected area ratio refers to the projected area obtained when the separation membrane and the supply-side channel material are cut out at 5 cm × 5 cm, and the supply-side channel material is projected onto a plane parallel to the surface direction of the separation membrane. Divided value.
As will be described later, the height of the supply-side channel material is preferably more than 0.5 mm and not more than 2.0 mm, more preferably not less than 0.6 mm and not more than 1.0 mm, in consideration of the balance of each performance and the operation cost.

供給側流路材の形状は特に限定されず、連続形状を有していてもよいし、不連続な形状を有していてもよい。連続形状を有する流路材としては、フィルムおよびネットといった部材が挙げられる。ここで、連続形状とは、実質的に流路材の全範囲において連続であることを意味する。連続形状には、透過流体量が低下するなどの不具合が生じない程度に、流路材の一部が不連続となる箇所が含まれていてもよい。また、「不連続」の定義については、透過側の流路材について説明したとおりである。なお、供給側流路材の素材は特に限定されず、分離膜と同素材であっても異素材であってもよい。   The shape of the supply-side channel material is not particularly limited, and may have a continuous shape or a discontinuous shape. Examples of the channel material having a continuous shape include members such as a film and a net. Here, the continuous shape means that it is continuous over the entire range of the flow path material. The continuous shape may include a portion where a part of the flow path material is discontinuous to the extent that a problem such as a decrease in the amount of permeated fluid does not occur. The definition of “discontinuity” is as described for the passage-side channel material. The material of the supply side channel material is not particularly limited, and may be the same material as the separation membrane or a different material.

(凹凸加工)
また、分離膜の供給側に供給側流路材を配置する代わりに、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与することができる。
エンボス成形法としては、例えばロールエンボス加工などが挙げられ、これを実施する際の圧力や処理温度は、分離膜の融点に応じて適宜決定することができる。例えば分離膜がエポキシ樹脂を含む多孔性支持層を有する場合では、線圧10kg/cm以上60kg/cm以下であることが好ましく、加熱温度40℃以上150℃以下が好ましい。また、ポリスルホン等の耐熱性樹脂を含む多孔性支持層を有する場合、線圧10kg/cm以上70kg/cm以下であることが好ましくロール加熱温度70℃以上160℃以下が好ましい。ロールエンボス加工ならばいずれの場合も巻き取り速度1m/分以上20m/分以下が好ましい。
(Unevenness processing)
Also, instead of disposing the supply-side flow path material on the separation membrane supply side, a difference in height can be imparted to the separation membrane supply side by a method such as embossing, hydraulic forming, or calendering.
Examples of the embossing method include roll embossing, and the pressure and processing temperature for carrying out this can be appropriately determined according to the melting point of the separation membrane. For example, when the separation membrane has a porous support layer containing an epoxy resin, the linear pressure is preferably 10 kg / cm or more and 60 kg / cm or less, and the heating temperature is preferably 40 ° C. or more and 150 ° C. or less. Moreover, when it has a porous support layer containing heat resistant resins, such as polysulfone, it is preferable that it is 10 to 70 kg / cm of linear pressure, and roll heating temperature 70 to 160 degreeC is preferable. In any case of roll embossing, a winding speed of 1 m / min to 20 m / min is preferable.

エンボス加工を施す場合、ロールの柄の形状は特に限定されないが、流路の流動抵抗を少なくし、かつ分離膜エレメントに流体を供給、透過させた際の流路を安定化させることが重要である。これらの点で、表面上部から観察した形では、楕円、円、長円、台形、三角形、長方形、正方形、平行四辺形、菱形、不定形があり、立体的には表面上部からの形をそのまま表面方向に賦形したもの、広がる形で賦形したもの、狭める形で賦形したものが用いられる。   When embossing is performed, the shape of the roll handle is not particularly limited, but it is important to reduce the flow resistance of the flow path and stabilize the flow path when supplying and permeating fluid to the separation membrane element. is there. In these respects, there are ellipses, circles, ellipses, trapezoids, triangles, rectangles, squares, parallelograms, rhombuses, and irregular shapes in the shape observed from the upper surface. Those formed in the surface direction, those formed in a widened form, and those formed in a narrowed form are used.

エンボス加工によって付与できる分離膜の供給側表面の高低差は、分離特性や水透過性能が要求される条件を満足するように加圧熱処理条件を変更することで自由に調整することができる。しかしながら、分離膜の供給側表面の高低差が深すぎると流動抵抗が小さくなるが、エレメント化した場合にベッセルに充填できる膜リーフ数が少なくなる。高低差が小さいと流路の流動抵抗が大きくなり、分離特性や水透過性能が低下してしまう。そのため、エレメントの造水能力が低下し、透過流体量を増加させるための運転コストが高くなる。   The difference in height on the supply-side surface of the separation membrane that can be imparted by embossing can be freely adjusted by changing the pressure heat treatment conditions so as to satisfy the conditions that require separation characteristics and water permeation performance. However, if the difference in height on the supply side surface of the separation membrane is too deep, the flow resistance is reduced, but the number of membrane leaves that can be filled in the vessel when the element is formed is reduced. If the height difference is small, the flow resistance of the flow path increases, and the separation characteristics and water permeation performance deteriorate. Therefore, the fresh water generation capacity of the element is lowered, and the operation cost for increasing the amount of permeated fluid is increased.

従って、上述した各性能のバランスや運転コストを考慮すると、分離膜においては、分離膜の供給側表面の高低差は、好ましくは0.5mmを超えて2.0mm以下が好ましく、0.6mm以上1.0mm以下がさらに好ましい。
分離膜の供給側表面の高低差は、上述した分離膜透過側の高低差の場合と同手法で求めることができる。
溝幅は好ましくは0.2mm以上10mm以下であり、より好ましくは0.5mm以上3mm以下である。
Therefore, in consideration of the balance of each performance and the operating cost described above, in the separation membrane, the difference in height on the supply side surface of the separation membrane is preferably more than 0.5 mm and preferably 2.0 mm or less, and 0.6 mm or more. 1.0 mm or less is more preferable.
The difference in height on the supply side surface of the separation membrane can be obtained by the same method as in the case of the above-described difference in height on the permeation side of the separation membrane.
The groove width is preferably 0.2 mm or more and 10 mm or less, more preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.

ピッチは、溝幅の10分の1倍以上50倍以下の間で適宜設計するとよい。溝幅とは高低差が存在する表面で沈下している部位のことであり、ピッチとは、高低差が存在する表面における高い箇所の最も高いところから近接する高い箇所の最も高い箇所までの水平距離のことである。   The pitch may be appropriately designed between 1/10 and 50 times the groove width. The groove width is the part that sinks on the surface where the height difference exists, and the pitch is the horizontal from the highest point of the high part to the highest part of the adjacent high part on the surface where the height difference exists. It is distance.

エンボス加工によって凸となる部分の投影面積比は、供給側流路材の場合と同様の理由から、0.03以上0.5以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.10以上0.40以下であり、特に好ましくは、0.15以上0.35以下である。   The projected area ratio of the portion that becomes convex by embossing is preferably 0.03 or more and 0.5 or less, more preferably 0.10 or more and 0.40, for the same reason as in the case of the supply-side channel material. Or less, and particularly preferably 0.15 or more and 0.35 or less.

分離膜の面における、「高低差」とは、異素材で形成された流路材が配置されている場合は分離膜本体の表面と流路材の頂点との高低差(つまり流路材の高さ)であり、分離膜本体が凹凸加工されている場合は、凹部と凸部との高低差である。   In the surface of the separation membrane, the “height difference” is the difference in height between the surface of the separation membrane body and the top of the flow channel material (that is, the flow channel material). In the case where the separation membrane main body is processed to be uneven, it is the height difference between the concave portion and the convex portion.

〔3.分離膜エレメントの製造方法〕
(3−1)分離膜本体の製造
分離膜本体の製造方法については上述したが、簡単にまとめると以下のとおりである。
良溶媒に樹脂を溶解し、得られた樹脂溶液を基材にキャストして純水中に浸漬して多孔性支持層と基材を複合させる。その後、上述したように、多孔性支持層上に分離機能層を形成する。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を施し、さらにモノマー等を洗浄し分離膜本体の連続シートを作製する。
なお、化学処理の前または後で、エンボス等によって分離膜本体に凹凸を形成してもよい。
[3. Method for manufacturing separation membrane element]
(3-1) Manufacture of separation membrane body The manufacturing method of the separation membrane body has been described above, but it is summarized as follows.
The resin is dissolved in a good solvent, and the resulting resin solution is cast on a substrate and immersed in pure water to combine the porous support layer and the substrate. Thereafter, as described above, a separation functional layer is formed on the porous support layer. Furthermore, chemical treatment such as chlorine, acid, alkali, nitrous acid, etc. is performed to enhance separation performance and permeation performance as necessary, and the monomer is washed to produce a continuous sheet of the separation membrane body.
In addition, before or after the chemical treatment, unevenness may be formed on the separation membrane main body by embossing or the like.

(3−2)分離膜本体の透過側への流路材の配置
透過側流路材を分離膜に固着させる場合、分離膜の製造方法は、分離膜本体の透過側の面に、不連続な流路材を設ける工程を備える。この工程は、分離膜製造のどの時点で行われてもよい。例えば、流路材は、基材上に多孔性支持層が形成される前に設けられてもよいし、多孔性支持層が設けられた後であって分離機能層が形成される前に設けられてもよいし、分離機能層が形成された後、上述の化学処理が施される前または後に行われてもよい。
(3-2) Arrangement of flow path material on the permeation side of the separation membrane main body When the permeation side flow path material is fixed to the separation membrane, the manufacturing method of the separation membrane is discontinuous on the permeation side surface of the separation membrane main body. A step of providing a simple channel material. This step may be performed at any time during the manufacture of the separation membrane. For example, the flow path material may be provided before the porous support layer is formed on the base material, or after the porous support layer is provided and before the separation functional layer is formed. It may be performed after the separation functional layer is formed and before or after the above-described chemical treatment is performed.

透過側流路材を配置する方法は、例えば、柔らかな材料を分離膜上に配置する工程と、それを硬化する工程とを備える。具体的には、透過側流路材の配置には、紫外線硬化樹脂、化学重合、ホットメルト、乾燥等が利用される。特に、ホットメルトは好ましく用いられ、具体的には、熱により樹脂等の材料を軟化する(つまり熱溶融する)工程、軟化した材料を分離膜上に配置する工程、この材料を冷却により硬化することで分離膜上に固着させる工程を含む。   The method for disposing the permeate-side channel material includes, for example, a step of disposing a soft material on the separation membrane and a step of curing it. Specifically, ultraviolet curable resin, chemical polymerization, hot melt, drying, or the like is used for the arrangement of the transmission side channel material. In particular, hot melt is preferably used. Specifically, a step of softening a material such as resin by heat (that is, heat melting), a step of placing the softened material on the separation membrane, and curing the material by cooling. A step of fixing on the separation membrane.

透過側流路材を配置する方法としては、例えば、塗布、印刷、噴霧等が挙げられる。また、使用される機材としては、ノズル型のホットメルトアプリケーター、スプレー型のホットメルトアプリケーター、フラットノズル型のホットメルトアプリケーター、ロール型コーター、押出型コーター、印刷機、噴霧器などが挙げられる。   Examples of the method for arranging the permeation side channel material include coating, printing, spraying, and the like. Examples of the equipment used include a nozzle type hot melt applicator, a spray type hot melt applicator, a flat nozzle type hot melt applicator, a roll type coater, an extrusion type coater, a printing machine, and a sprayer.

(3−3)分離膜本体の供給側流路の形成
分離膜本体の供給側流路材が、分離膜本体と異なる素材で形成された不連続な部材である場合、供給側流路材の形成には、透過側流路材の形成と同じ方法およびタイミングを適用することができる。
また、分離膜本体との異素材で供給側流路材を形成するのではなく、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与することもできる。
(3-3) Formation of the supply-side flow path of the separation membrane body When the supply-side flow path material of the separation membrane body is a discontinuous member formed of a material different from that of the separation membrane body, For the formation, the same method and timing as the formation of the permeation-side channel material can be applied.
Further, instead of forming the supply-side channel material with a different material from the separation membrane main body, a difference in height can be given to the supply side of the separation membrane by a method such as embossing, hydraulic forming, and calendering.

エンボス成形法としては、例えばロールエンボス加工などが挙げられ、これを実施する際の圧力や処理温度は、分離膜の融点に応じて適宜決定することができる。例えば分離膜がエポキシ樹脂を含む多孔性支持層を有する場合では、線圧10kg/cm以上60kg/cm以下であることが好ましく、加熱温度40℃以上150℃以下が好ましい。また、ポリスルホン等の耐熱性樹脂を含む多孔性支持層を有する場合、線圧10kg/cm以上70kg/cm以下であることが好ましくロール加熱温度70℃以上160℃以下が好ましい。ロールエンボス加工ならばいずれの場合も巻き取り速度1m/分以上20m/分以下が好ましい。   Examples of the embossing method include roll embossing, and the pressure and processing temperature for carrying out this can be appropriately determined according to the melting point of the separation membrane. For example, when the separation membrane has a porous support layer containing an epoxy resin, the linear pressure is preferably 10 kg / cm or more and 60 kg / cm or less, and the heating temperature is preferably 40 ° C. or more and 150 ° C. or less. Moreover, when it has a porous support layer containing heat resistant resins, such as polysulfone, it is preferable that it is 10 to 70 kg / cm of linear pressure, and roll heating temperature 70 to 160 degreeC is preferable. In any case of roll embossing, a winding speed of 1 m / min to 20 m / min is preferable.

エンボス加工を施す場合、ロールの柄の形状は特に限定されないが、流路の圧力損失を少なくし、かつ分離膜エレメントに流体を供給、透過させた際の流路を安定化させることが重要である。これらの点で、表面上部から観察した形では、楕円、円、長円、台形、三角形、長方形、正方形、平行四辺形、菱形、不定形等が採用される。また、立体的には高さの高い箇所ほど幅が小さくなるように形成されていてもよいし、逆に高い箇所ほど幅が広くなるように形成されていてもよいし、高さによらず同じ幅で形成されていてもよい。
エンボス加工によって付与できる分離膜の供給側表面の高低差は、分離特性や水透過性能が要求される条件を満足するように加圧熱処理条件を変更することで自由に調整することができる。
When embossing is performed, the shape of the roll handle is not particularly limited, but it is important to reduce the pressure loss of the flow path and stabilize the flow path when supplying and permeating fluid to the separation membrane element. is there. In these respects, an ellipse, a circle, an ellipse, a trapezoid, a triangle, a rectangle, a square, a parallelogram, a rhombus, an indefinite shape, and the like are adopted as the shape observed from the upper surface. In addition, three-dimensionally, it may be formed so that the width becomes smaller as the height is higher, or conversely, it may be formed so that the width becomes wider as the height is higher, regardless of the height. They may be formed with the same width.
The difference in height on the supply-side surface of the separation membrane that can be imparted by embossing can be freely adjusted by changing the pressure heat treatment conditions so as to satisfy the conditions that require separation characteristics and water permeation performance.

なお、以上に述べたように、供給側流路の形成が、供給側流路材を分離膜本体に固着することで行われる場合、または膜を凹凸加工することで行われる場合は、これら供給側流路の形成工程が分離膜の製造方法における一工程と見なされてもよい。
供給側流路がネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜本体に透過側流路材が配置されることで分離膜が製造された後、この分離膜と供給側流路材とを重ね合わせればよい。
As described above, when the supply-side flow path is formed by fixing the supply-side flow path material to the separation membrane main body, or when the supply-side flow path material is formed by roughening the membrane, these supplies are supplied. The step of forming the side channel may be regarded as one step in the separation membrane manufacturing method.
When the supply-side flow path is a continuously formed member such as a net, after the separation membrane is manufactured by arranging the permeation-side flow path material in the separation membrane body, the separation membrane and the supply-side flow are What is necessary is just to overlap with a road material.

(3−4)分離膜リーフの形成
分離膜リーフは、上述したように、供給側の面が内側を向くように分離膜を折りたたむことで形成することされてもよいし、別々の2枚の分離膜を貼り合わせることで形成されてもよい。
分離膜エレメントの製造方法は、分離膜の巻回方向における内側端部を、供給側の面において封止する工程を備えることが好ましい。封止する工程においては、2枚の分離膜を、互いの供給側の面が向かい合うように重ねる。さらに、重ねられた分離膜の巻回方向における内側端部、つまり図9における左側端部を封止する。
(3-4) Formation of separation membrane leaf As described above, the separation membrane leaf may be formed by folding the separation membrane so that the surface on the supply side faces inward, or two separate sheets It may be formed by attaching a separation membrane.
The manufacturing method of the separation membrane element preferably includes a step of sealing the inner end portion in the winding direction of the separation membrane on the surface on the supply side. In the sealing step, the two separation membranes are overlapped so that the surfaces on the supply side face each other. Further, the inner end in the winding direction of the separated separation membranes, that is, the left end in FIG. 9 is sealed.

「封止」する方法としては、接着剤またはホットメルトなどによる接着、加熱またはレーザなどによる融着、およびゴム製シートを挟みこむ方法が挙げられる。接着による封止は、最も簡便で効果が高いために特に好ましい。   Examples of the method of “sealing” include adhesion by an adhesive or hot melt, fusion by heating or laser, and a method of sandwiching a rubber sheet. Sealing by adhesion is particularly preferable because it is the simplest and most effective.

このとき、重ねられた分離膜の内側に、分離膜とは別に形成された供給側流路材を配置してもよい。上述したように、エンボスまたは樹脂塗布等によって分離膜の供給側の面にあらかじめ高低差を設けることで、供給側流路材の配置を省略することもできる。
供給側の面の封止と透過側の面の封止(封筒状膜の形成)とは、どちらかが先に行われてもよいし、分離膜を重ねながら、供給側の面の封止と透過側の面の封止とを並行して行ってもよい。ただし、巻回時における分離膜でのシワの発生を抑制するためには、隣り合う分離膜が巻回によって長さ方向にずれることを許容するように、幅方向端部における接着剤またはホットメルトの固化等、つまり封筒状膜を形成するための固化等を、巻回の終了後に完了させることが好ましい。
At this time, a supply-side channel material formed separately from the separation membrane may be disposed inside the overlapped separation membrane. As described above, the arrangement of the supply-side flow path material can be omitted by providing a height difference in advance on the supply-side surface of the separation membrane by embossing or resin coating.
Either the supply-side sealing or the permeation-side sealing (envelope-like membrane formation) may be performed first, or the supply-side sealing is performed while stacking separation membranes. And the sealing of the surface on the transmission side may be performed in parallel. However, in order to suppress the generation of wrinkles in the separation membrane during winding, the adhesive or hot melt at the end in the width direction is allowed to allow the adjacent separation membranes to shift in the length direction due to winding. It is preferable to complete the solidification or the like, that is, the solidification for forming an envelope-like film, after the winding is completed.

(3−5)封筒状膜の形成
1枚の分離膜を透過側面が内側を向くように折り畳んで貼り合わせることで、または2枚の分離膜を透過側面が内側を向くように重ねて貼り合わせることで、封筒状膜を形成することができる。長方形状の封筒状膜においては、長さ方向の一端のみが開口するように、他の3辺を封止する。封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザによる融着等により実行できる。
(3-5) Formation of Envelope-shaped Membrane One separation membrane is folded and bonded so that the transmission side faces inward, or two separation membranes are stacked and bonded so that the transmission side faces inward. Thus, an envelope-like film can be formed. In the rectangular envelope film, the other three sides are sealed so that only one end in the length direction is opened. Sealing can be performed by bonding with an adhesive or hot melt, or by fusion with heat or laser.

封筒状膜の形成に用いられる接着剤は、粘度が40P(Poise)以上150P以下の範囲内であることが好ましく、さらに50P以上120P以下がより好ましい。接着剤粘度が高すぎる場合には、積層したリーフを中空管に巻囲するときに、しわが発生し易くなる。しわは、分離膜エレメントの性能を損なうことがある。逆に、接着剤粘度が低すぎる場合には、リーフの端部から接着剤が流出して装置を汚すことがある。また、接着すべき部分以外に接着剤が付着すると、分離膜エレメントの性能が損なわれると共に、流出した接着剤の処理作業により作業効率が著しく低下する。   The adhesive used for forming the envelope film preferably has a viscosity in the range of 40 P (Poise) to 150 P, more preferably 50 P to 120 P. If the adhesive viscosity is too high, wrinkles are likely to occur when the laminated leaves are wrapped around the hollow tube. Wrinkles may impair the performance of the separation membrane element. Conversely, if the adhesive viscosity is too low, the adhesive may flow out of the end of the leaf and soil the device. Moreover, when an adhesive adheres to a portion other than the portion to be bonded, the performance of the separation membrane element is impaired, and the work efficiency is significantly reduced due to the processing operation of the adhesive that has flowed out.

接着剤の塗布量は、リーフを中空管に巻囲した後に、接着剤が塗布される部分の幅が10mm以上100mm以下であるような量であることが好ましい。これによって、分離膜が確実に接着されるので、原流体の透過側への流入が抑制される。また、有効膜面積も比較的大きく確保することができる。   The amount of the adhesive applied is preferably such that the width of the portion to which the adhesive is applied after the leaf is wrapped around the hollow tube is 10 mm or more and 100 mm or less. As a result, the separation membrane is securely bonded, and the inflow of the raw fluid to the permeate side is suppressed. Also, a relatively large effective membrane area can be secured.

接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を40P(Poise)以上150P以下の範囲とするには、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールとを、イソシアネート:ポリオール=1:1〜1:5の割合で混合したものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、及び配合割合を規定した混合物の粘度をB型粘度計(JIS K 6833−1(2008))で測定したものである。   As the adhesive, a urethane-based adhesive is preferable, and in order to set the viscosity in the range of 40 P (Poise) or more and 150 P or less, the main component isocyanate and the curing agent polyol are used as isocyanate: polyol = 1: 1 to 1: 5. What mixed in the ratio is preferable. The viscosity of the adhesive is obtained by measuring the viscosity of a mixture in which the main agent, the curing agent alone, and the blending ratio are defined in advance with a B-type viscometer (JIS K 6833-1 (2008)).

(3−6)分離膜の巻回
分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、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。詳細には以下の通りである。
(3-6) Winding of separation membrane A conventional element manufacturing apparatus can be used for manufacturing a separation membrane element. In addition, 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. Details are as follows.

中空管の周囲に分離膜を巻回するときは、分離膜を、リーフの閉じられた端部、つまり封筒状膜の閉口部分が中空管を向くように配置する。このような配置で中空管の周囲に分離膜を巻きつけることで、分離膜をスパイラル状に巻回する。
通常、中空管の周囲に分離膜を巻回するときは、中空管周辺の流路を確保するためトリコットや基材のようなスペーサーを巻回する。透過側流路材としてトリコット等のシート状物を用いる場合は中空管に巻回する分長さを調節することで対応できるが、分離膜の透過側に流路材を固着させた構成においては、別途スペーサーを設ける必要がある。しかし、本実施形態では中空管に到達した透過流体は、中空管長手方向に移動することなく連通孔へ到達することが可能であり、中空管内周部へとスムーズに導かれるため、前記スペーサーを省くことができる。
When the separation membrane is wound around the hollow tube, the separation membrane is disposed so that the closed end of the leaf, that is, the closed portion of the envelope-shaped membrane faces the hollow tube. By winding the separation membrane around the hollow tube in such an arrangement, the separation membrane is wound in a spiral shape.
Usually, when the separation membrane is wound around the hollow tube, a spacer such as a tricot or a substrate is wound to secure a flow path around the hollow tube. When using a sheet-like material such as tricot as the permeate side channel material, it can be dealt with by adjusting the length wound around the hollow tube, but in the configuration where the channel material is fixed to the permeate side of the separation membrane It is necessary to provide a separate spacer. However, in this embodiment, the permeated fluid that has reached the hollow tube can reach the communication hole without moving in the longitudinal direction of the hollow tube, and is smoothly guided to the inner peripheral portion of the hollow tube. Spacers can be omitted.

(3−7)その他の工程
分離膜エレメントの製造方法は、上述のように形成された分離膜の巻回体の外側に、フィルムおよびフィラメント等をさらに巻きつけることを含んでいてもよいし、中空管の長手方向における分離膜の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
(3-7) Other steps The method for producing a separation membrane element may include further winding a film, a filament, and the like around the outer periphery of the wound membrane of the separation membrane formed as described above. Further steps such as edge cutting for aligning the end of the separation membrane in the longitudinal direction of the hollow tube, attachment of an end plate, and the like may be included.

〔4.分離膜エレメントの利用〕
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されることで、分離膜モジュールとして使用されてもよい。
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、例えば供給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。
[4. (Use of separation membrane element)
The separation membrane element may be further used as a separation membrane module by being connected in series or in parallel and housed in a pressure vessel.
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, the supplied 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、分離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、5℃以上45℃以下が好ましい。また、供給水のpHが中性領域にある場合、供給水が海水などの高塩濃度の液体であっても、マグネシウムなどのスケールの発生が抑制され、また、膜の劣化も抑制される。   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 separation membrane element supply channel and permeation channel, the membrane module The operating pressure when passing through the water to be treated 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. In addition, when the pH of the feed water is in a neutral region, even if the feed water is a high salt concentration liquid such as seawater, the generation of scales such as magnesium is suppressed, and the deterioration of the membrane is also suppressed.

分離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、供給水としては、海水、かん水、排水等の500mg/L以上100g/L以下の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、「重量÷体積」で表されるが、1Lを1kgと見なして「重量比」で表されることもある。定義によれば、0.45μm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 separation membrane element is not particularly limited, but when used for water treatment, the feed water is TDS (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) of 500 mg / L or more and 100 g / L or less, such as seawater, brine, and wastewater A liquid mixture containing a solid content). Generally, TDS refers to the total amount of dissolved solids and is expressed by “weight ÷ volume”, but 1 L may be regarded as 1 kg and may be expressed by “weight ratio”. According to the definition, the solution filtered through a 0.45 μm 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 the practical salt content (S). .

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.

(中空管の単位面積当たりの孔の個数)
キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX−1000を用いて、中空管長手方向1cm×円周方向1cm内の孔の個数を測定し、無作為に抽出した10箇所の平均値を単位面積当たりの孔の個数とした。個数が100個を超える場合は中空管長手方向1mm×円周方向1mm内の孔の個数を測定し、無作為に抽出した10箇所の平均値を1平方センチメートル当たりの個数に換算して算出した。
(Number of holes per unit area of hollow tube)
Using the KEYENCE digital microscope VHX-1000, the number of holes in the hollow tube longitudinal direction 1 cm x circumferential direction 1 cm is measured, and the average value of 10 randomly extracted points is the number of holes per unit area. It was. When the number exceeds 100, the number of holes in the hollow tube longitudinal direction 1 mm × circumferential direction 1 mm was measured, and the average value of 10 randomly extracted points was converted into the number per square centimeter. .

(分離膜透過側の高低差)
キーエンス製高精度形状測定システムKS−1100を用い、5cm×5cmの透過側の測定結果から平均の高低差を解析した。10μm以上の高低差のある30箇所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で割って求めた。
(Difference in the separation membrane permeation side)
Using a high-precision shape measurement system KS-1100 manufactured by Keyence, the average height difference was analyzed from the measurement result on the transmission side of 5 cm × 5 cm. Thirty points with a height difference of 10 μm or more were measured, and the total value of each height value was divided by the number of total measurement points.

(透過側流路材のピッチおよび間隔)
走査型電子顕微鏡(S−800)(日立製作所製)を用いて30個の任意の流路材断面を500倍で写真撮影し、分離膜の透過側における流路材の頂点から、隣の流路材の頂点までの水平距離を200箇所について測定し、その平均値をピッチとして算出した。
また、間隔bについては、ピッチを測定した写真において、上述の方法で測定した。
(Pitch and spacing of permeate channel material)
A scanning electron microscope (S-800) (manufactured by Hitachi, Ltd.) was used to photograph a cross section of 30 arbitrary channel materials at 500 times, and from the apex of the channel material on the permeation side of the separation membrane, The horizontal distance to the top of the road material was measured at 200 locations, and the average value was calculated as the pitch.
Further, the interval b was measured by the method described above in the photograph in which the pitch was measured.

(透過側流路材の投影面積比)
透過側流路材と共に分離膜を5cm×5cmで切り出し、レーザ顕微鏡(倍率10〜500倍の中から選択)を用い、ステージを移動させて、該流路材の全投影面積を測定した。該流路材を分離膜透過側または供給側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。
(Projection area ratio of permeate side channel material)
The separation membrane was cut out at 5 cm × 5 cm together with the permeation-side channel material, and the stage was moved using a laser microscope (selected from 10 to 500 times magnification) to measure the total projected area of the channel material. The projected area ratio obtained by dividing the projected area obtained when the channel material was projected from the separation membrane permeation side or the supply side was taken as the projected area ratio.

(8インチサイズの分離膜エレメントの平均造水量)
供給水として濃度500mg/LかつpH6.5の食塩水を用いて、運転圧力0.7MPa、運転温度25℃、回収率15%の条件下で3時間予備運転を実施した後、10分間透過水を採取した。得られた透過水の体積から、分離膜エレメント1本あたり、かつ1日あたりの透水量(立方メートル)を、造水量(m/日)として算出した。この評価を分離膜エレメント30本について実施し、各分離膜エレメントの造水量の平均値を8インチサイズの分離膜エレメントの平均造水量とした。
(Average water production of 8-inch size separation membrane element)
Using a saline solution having a concentration of 500 mg / L and pH 6.5 as supply water, a preliminary operation was performed for 3 hours under conditions of an operation pressure of 0.7 MPa, an operation temperature of 25 ° C., and a recovery rate of 15%, and then permeate for 10 minutes. Were collected. From the volume of the obtained permeated water, the permeation amount per cubic membrane element per day (cubic meter) was calculated as the amount of water produced (m 3 / day). This evaluation was performed on 30 separation membrane elements, and the average value of the water production amount of each separation membrane element was defined as the average water production amount of the separation membrane element of 8 inch size.

(2インチサイズの分離膜エレメントの平均造水量)
供給水として濃度500mg/LかつpH6.5の食塩水を用いて、運転圧力0.4MPa、運転温度25℃、回収率15%の条件下で3時間予備運転を実施した後、10分間透過水を採取した。得られた透過水の体積から、分離膜エレメント1本あたり、かつ1日あたりの透水量(立方メートル)を、造水量(m/日)として算出した。この評価を分離膜エレメント30本について実施し、各分離膜エレメントの造水量の平均値を2インチサイズの分離膜エレメントの平均造水量とした。
(Average water production of 2-inch separation membrane element)
Using a saline solution having a concentration of 500 mg / L and pH 6.5 as supply water, a preliminary operation was performed for 3 hours under conditions of an operation pressure of 0.4 MPa, an operation temperature of 25 ° C., and a recovery rate of 15%, and then permeate for 10 minutes. Were collected. From the volume of the obtained permeated water, the permeation amount per cubic membrane element per day (cubic meter) was calculated as the amount of water produced (m 3 / day). This evaluation was performed on 30 separation membrane elements, and the average value of the water production amount of each separation membrane element was defined as the average water production amount of the separation membrane element of 2 inch size.

(平均脱塩率(TDS除去率))
平均造水量の測定における10分間の運転で用いた供給水およびサンプリングした透過水について、TDS濃度を伝導率測定により求め、下記式からTDS除去率を算出した。
TDS除去率(%)=100×{1−(透過水中のTDS濃度/供給水中のTDS濃度)}
この評価を分離膜エレメント30本について実施し、各分離膜エレメントの脱塩率の平均値を平均脱塩率とした。
(Average desalination rate (TDS removal rate))
For the feed water and the sampled permeate used in the 10-minute operation in measuring the average water production, the TDS concentration was determined by conductivity measurement, and the TDS removal rate was calculated from the following formula.
TDS removal rate (%) = 100 × {1− (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water)}
This evaluation was carried out for 30 separation membrane elements, and the average value of the desalting rate of each separation membrane element was defined as the average desalting rate.

(実施例1)
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる抄紙法で得られた不織布(糸径:1デシテックス、厚み:90μm、通気度:0.9cc/cm/sec)上にポリスルホンの15.0重量%のDMF溶液を180μmの厚みで室温(25℃)にてキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置して80℃の温水で1分間浸漬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層(厚さ130μm)ロールを作製した。
その後、多孔性支持層ロールを巻き出し、ポリスルホン表面に、m−PDAの2.1重量%、ε−カプロラクタム4.5重量%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0.07重量%を含む25℃のn−デカ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ブロー除去し、80℃の熱水で洗浄し、エアブローで液切りして分離膜ロールを得た。
Example 1
A 15.0 wt% DMF solution of polysulfone on a non-woven fabric (thread diameter: 1 dtex, thickness: 90 μm, air permeability: 0.9 cc / cm 2 / sec) obtained by a papermaking method comprising polyethylene terephthalate fibers is 180 μm. A porous support layer (thickness) comprising a fiber-reinforced polysulfone support membrane, cast at a room temperature (25 ° C.), immediately immersed in pure water, left for 5 minutes and immersed in warm water at 80 ° C. for 1 minute. 130 μm) roll was produced.
Thereafter, the porous support layer roll is unwound, and the polysulfone surface is coated with 2.1% by weight of m-PDA and 4.5% by weight of ε-caprolactam in an aqueous solution. After removing the aqueous solution, an n-decane solution at 25 ° C. containing 0.07% by weight of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted. Thereafter, excess solution was removed from the membrane by air blowing, washed with hot water at 80 ° C., and drained by air blowing to obtain a separation membrane roll.

次いで、スリット幅0.8mm、ピッチ1.5mmの櫛形シムを装填したアプリケーターを用いて、バックアップロールを20℃に温度調節しながら、分離膜エレメントとした場合に中空管の長手方向に対して垂直かつ封筒状膜とした場合に巻回方向の内側端部から外側端部まで中空管の長手方向に対して垂直になるよう直線状に、エチレン酢酸ビニル系ホットメルト8220M(積水フーラー社製)を樹脂温度170℃、走行速度3.0m/minで直線状に塗布して、高さ0.30mm、流路材幅0.8mm、中空管長手方向と成す角度90°、中空管長手方向における流路材間隔0.7mm、ピッチ1.5mm、投影面積比0.53、の透過側流路材を分離膜の全体に固着させた。   Then, using an applicator loaded with a comb-shaped shim having a slit width of 0.8 mm and a pitch of 1.5 mm, the temperature of the backup roll is adjusted to 20 ° C., and when the separation membrane element is used, the longitudinal direction of the hollow tube In the case of a vertical and envelope-like membrane, ethylene vinyl acetate hot melt 8220M (manufactured by Sekisui Fuller Co., Ltd.) is linearly formed so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the hollow tube from the inner end to the outer end in the winding direction. ) With a resin temperature of 170 ° C. and a traveling speed of 3.0 m / min. A permeate-side flow path material having a flow path material interval of 0.7 mm, a pitch of 1.5 mm, and a projected area ratio of 0.53 in the longitudinal direction was fixed to the entire separation membrane.

得られた分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が37mとなるように折り畳み断裁加工し、ネット(厚み:0.8mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:350μm、投影面積比:0.13)を供給側流路材として幅900mmかつリーフ長800mmで26枚のリーフを作製した。 The obtained separation membrane roll was folded and cut so that the effective area of the separation membrane element was 37 m 2, and the net (thickness: 0.8 mm, pitch: 5 mm × 5 mm, fiber diameter: 350 μm, projected area ratio: 0.13) was used as the supply side channel material, and 26 leaves were produced with a width of 900 mm and a leaf length of 800 mm.

ABS製中空管(幅:1,020mm、外径:40mm、内径:30mm、厚み:5mm)を中空管長手方向に直線状になるよう200μm間隔で中空管の外周面から反対側の外周面へと貫通するようにして市販の穿孔機を用いて孔径300μmの孔を配置した(単位面積当たりの孔の個数:3.2個/cm、気孔率:0.3%)。作製したリーフにウレタン系接着剤を塗布し、この中空管にスパイラル状に巻き付け、外周にさらにフィルムを巻き付けた。テープで固定した後に、エッジカット、端板取りつけ、およびフィラメントワインディングを行うことで、直径8インチサイズの分離膜エレメントを作製した。同様の作業を繰り返し、分離膜エレメントを計30本作製した。
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、31.5m/dayおよび98.4%であった。
A hollow tube made of ABS (width: 1,020 mm, outer diameter: 40 mm, inner diameter: 30 mm, thickness: 5 mm) on the opposite side from the outer peripheral surface of the hollow tube at intervals of 200 μm so as to be linear in the longitudinal direction of the hollow tube A hole having a hole diameter of 300 μm was arranged using a commercially available punching machine so as to penetrate to the outer peripheral surface (number of holes per unit area: 3.2 holes / cm 2 , porosity: 0.3%). A urethane-based adhesive was applied to the prepared leaf, wound around the hollow tube in a spiral shape, and a film was further wound around the outer periphery. After fixing with tape, edge cutting, end plate mounting, and filament winding were performed to produce a separation membrane element having a diameter of 8 inches. The same operation was repeated to produce a total of 30 separation membrane elements.
When this element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water, the average water production and the average desalting rate were 31.5 m 3 / day and 98.4%, respectively.

(実施例2)
中空管として、図10(a)に示すように、連通孔61を螺旋状に配置したものを用いた以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:200μm、孔径:300μm、単位面積当たりの孔の個数:2.3個/cm、気孔率:0.2%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、33.6m/dayおよび98.5%であった。
(Example 2)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that a hollow tube having a communication hole 61 arranged in a spiral shape as shown in FIG. 10A was used (hole interval: 200 μm, hole diameter). : 300 μm, number of pores per unit area: 2.3 / cm 2 , porosity: 0.2%).
The element was placed in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalting rate were 33.6 m 3 / day and 98.5%, respectively.

(実施例3)
中空管として、図10(b)に示すように、孔径2000μmの連通孔61を間隔5000μmの格子状に配置した以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:5000μm、孔径:2000μm、単位面積当たりの孔の個数:2.0個/cm、気孔率:7.3%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、34.5m/dayおよび98.6%であった。
(Example 3)
As a hollow tube, as shown in FIG. 10 (b), a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the communication holes 61 having a pore diameter of 2000 μm were arranged in a lattice pattern having a spacing of 5000 μm (hole spacing: 5000 μm). Pore diameter: 2000 μm, number of holes per unit area: 2.0 / cm 2 , porosity: 7.3%).
When the element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeate, the average water production and average desalination rate were 34.5 m 3 / day and 98.6%, respectively.

(実施例4)
中空管の材質としてPP製焼結多孔質体を用いた以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:20〜50μm、孔径:50μm、単位面積当たりの孔の個数:10000個/cm、気孔率:30%)。PP製焼結多孔質体はPP粉末を金型へと充填し、温度80℃にて焼成処理を行い、冷却・固化させることにより作製した。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、31.2m/dayおよび98.4%であった。
(Example 4)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sintered porous material made of PP was used as the material of the hollow tube (pore spacing: 20 to 50 μm, hole diameter: 50 μm, number of holes per unit area) : 10000 / cm 2 , porosity: 30%). The sintered porous body made of PP was prepared by filling PP powder into a mold, firing at a temperature of 80 ° C., and cooling and solidifying.
When the element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water, the average water production and the average desalination rate were 31.2 m 3 / day and 98.4%, respectively.

(実施例5)
中空管の材質として孔間隔、孔径、単位面積当たりの孔の個数の異なるPP製焼結多孔質体を用いた以外は、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:50〜100μm、孔径:100μm、単位面積当たりの孔の個数:2000個/cm、気孔率:30%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、33.6m/dayおよび98.5%であった。
(Example 5)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 4 except that a PP sintered porous body having a different hole interval, hole diameter, and number of holes per unit area was used as the material of the hollow tube (hole interval: 50). ˜100 μm, pore diameter: 100 μm, number of holes per unit area: 2000 / cm 2 , porosity: 30%).
The element was placed in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalting rate were 33.6 m 3 / day and 98.5%, respectively.

(実施例6)
中空管の材質として孔間隔、孔径、単位面積当たりの孔の個数の異なるPP製焼結多孔質体を用いた以外は、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:200〜500μm、孔径:200μm、単位面積当たりの孔の個数:200個/cm、気孔率:30%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、35.4m/dayおよび98.7%であった。
(Example 6)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 4 except that a PP sintered porous body having a different hole interval, hole diameter, and number of holes per unit area was used as the material of the hollow tube (hole interval: 200). ˜500 μm, pore diameter: 200 μm, number of pores per unit area: 200 / cm 2 , porosity: 30%).
The element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalting rate were 35.4 m 3 / day and 98.7%, respectively.

(実施例7)
中空管の材質として孔間隔、孔径、単位面積当たりの孔の個数の異なるPP製焼結多孔質体を用いた以外は、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:3000〜5000μm、孔径:1500μm、単位面積当たりの孔の個数:1.2個/cm、気孔率:30%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、30.5m/dayおよび98.3%であった。
(Example 7)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 4 except that a PP sintered porous body having different hole spacing, hole diameter, and number of holes per unit area was used as the material of the hollow tube (hole spacing: 3000). ˜5000 μm, pore diameter: 1500 μm, number of pores per unit area: 1.2 / cm 2 , porosity: 30%).
The element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalting rate were 30.5 m 3 / day and 98.3%, respectively.

(実施例8)
透過側流路材としてトリコット(厚み:280μm、溝幅:400μm、畦幅:300μm、溝高さ:105μm、ポリエチレンテレフタレート製)を用いた以外は、実施例6と同様にして分離膜エレメントを作製した(孔間隔:200〜500μm、孔径:200μm、単位面積当たりの孔の個数:200個/cm、気孔率:30%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、33.4m/dayおよび98.5%であった。
(Example 8)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 6 except that tricot (thickness: 280 μm, groove width: 400 μm, ridge width: 300 μm, groove height: 105 μm, made of polyethylene terephthalate) was used as the permeate-side channel material. (Hole interval: 200 to 500 μm, hole diameter: 200 μm, number of holes per unit area: 200 / cm 2 , porosity: 30%).
When the element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeate, the average water production and the average desalting rate were 33.4 m 3 / day and 98.5%, respectively.

(実施例9)
実施例1で得た壁状物を固着した分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が0.5mとなるように折り畳み断裁加工し、ネット(厚み:510μm、ピッチ:2mm×2mm、繊維径:255μm、投影面積比:0.21)を供給側流路材として幅250mmで2枚のリーフを作製した。
その後、プラスチック焼結多孔質体(富士ケミカル(株)、ポリプロピレン製)からなる中空管(幅:300mm、外径:17mm、内径:10mm、厚み3.5mm)に巻き付けながら2枚のリーフ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、テープで固定した後に、エッジカット、端板取りつけを行い、直径2インチサイズの分離膜エレメントを作製した(孔間隔:200〜500μm、孔径:200μm、単位面積当たりの孔の個数:200個/cm、気孔率:30%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、0.46m/dayおよび98.7%であった。
Example 9
The separation membrane roll to which the wall-like material obtained in Example 1 was fixed was folded and cut so that the effective area at the separation membrane element was 0.5 m 2, and a net (thickness: 510 μm, pitch: 2 mm × 2 mm, Two leaves with a width of 250 mm were prepared using a fiber diameter: 255 μm, a projected area ratio: 0.21) as a supply-side channel material.
Thereafter, the two leaves were wound while being wrapped around a hollow tube (width: 300 mm, outer diameter: 17 mm, inner diameter: 10 mm, thickness 3.5 mm) made of a plastic sintered porous body (Fuji Chemical Co., Ltd., made of polypropylene). A separation membrane element wound in a spiral shape was prepared, a film was wound around the outer periphery and fixed with a tape, and then edge cutting and end plate attachment were performed to produce a separation membrane element having a diameter of 2 inches (hole interval: 200 to 200). 500 μm, pore diameter: 200 μm, number of pores per unit area: 200 / cm 2 , porosity: 30%).
The element was placed in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalting rate were 0.46 m 3 / day and 98.7%, respectively.

(実施例10)
中空管の材質としてセラミック焼結多孔質体FA060(富士ケミカル(株)、アルミナ製)を用いた以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:100〜500μm、孔径:200μm、単位面積当たりの孔の個数:200個/cm、気孔率:50%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、34.5m/dayおよび98.5%であった。
(Example 10)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that ceramic sintered porous body FA060 (Fuji Chemical Co., Ltd., made of alumina) was used as the material of the hollow tube (pore spacing: 100 to 500 μm, pore diameter) : 200 μm, number of holes per unit area: 200 / cm 2 , porosity: 50%).
When the element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeate, the average water production and the average desalination rate were 34.5 m 3 / day and 98.5%, respectively.

(実施例11)
中空管の材質として多孔性金属(SUS製)を用いた以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:200〜500μm、孔径:400μm、単位面積当たりの孔の個数:100個/cm、気孔率:60%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、34.6m/dayおよび98.6%であった。
(Example 11)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 1 except that a porous metal (made of SUS) was used as the material of the hollow tube (pore spacing: 200 to 500 μm, hole diameter: 400 μm, number of holes per unit area) : 100 / cm 2 , porosity: 60%).
When the element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeate, the average water production and the average desalination rate were 34.6 m 3 / day and 98.6%, respectively.

(実施例12)
中空管の連通孔の孔径を3000μmとし、間隔を5000μmとした以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(単位面積当たりの孔の個数:0.2個/cm、気孔率:1.6%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、30.3m/dayおよび98.6%であった。
(Example 12)
Separation membrane elements were prepared in the same manner as in Example 1 except that the diameter of the communication hole of the hollow tube was 3000 μm and the interval was 5000 μm (number of holes per unit area: 0.2 / cm 2 , pores Rate: 1.6%).
The element was placed in a pressure vessel and operated under the above conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalination rate were 30.3 m 3 / day and 98.6%, respectively.

(実施例13)
中空管として、図10(b)に示すように、孔径3000μmの連通孔61を間隔3000μmの格子状に配置した以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:5000μm、孔径:2000μm、単位面積当たりの孔の個数:2.7個/cm、気孔率:21%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、33.5m/dayおよび98.4%であった。
(Example 13)
As a hollow tube, as shown in FIG. 10 (b), a separation membrane element was prepared in the same manner as in Example 1 except that the communication holes 61 with a pore diameter of 3000 μm were arranged in a lattice pattern with a spacing of 3000 μm (hole spacing: 5000 μm). Pore diameter: 2000 μm, number of holes per unit area: 2.7 / cm 2 , porosity: 21%).
The element was placed in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water. The average amount of water produced and the average desalting rate were 33.5 m 3 / day and 98.4%, respectively.

(実施例14)
中空管として、図10(e)に示すように、中央部と両端部で孔径および孔間隔の異なる構成で格子状に連通孔61を配置した以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(中央部幅:820mm、両端部幅:100mm、孔間隔:中央部2000μm、端部100μm、孔径:中央部2000μm、端部50μm、単位面積当たりの孔の個数:120個/cm、気孔率:20%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、35.9m/dayおよび98.9%であった。
(Example 14)
As a hollow tube, as shown in FIG. 10 (e), the separation membrane element was the same as in Example 1 except that the communication holes 61 were arranged in a lattice shape with different hole diameters and intervals between the center and both ends. (Center part width: 820 mm, both end part width: 100 mm, hole interval: center part 2000 μm, end part 100 μm, hole diameter: center part 2000 μm, end part 50 μm, number of holes per unit area: 120 / cm 2 , Porosity: 20%).
The element was placed in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalting rate were 35.9 m 3 / day and 98.9%, respectively.

(比較例1)
中空管の連通孔の孔径を3000μmとし、間隔を7000μmとした以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(単位面積当たりの孔の個数:0.2個/cm、気孔率:1.2%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、15.7m/dayおよび98.0%であった。
(Comparative Example 1)
Separation membrane elements were prepared in the same manner as in Example 1 except that the diameter of the communication hole of the hollow tube was 3000 μm and the interval was 7000 μm (number of holes per unit area: 0.2 / cm 2 , pores Rate: 1.2%).
The element was placed in a pressure vessel and operated under the above conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalting rate were 15.7 m 3 / day and 98.0%, respectively.

(比較例2)
中空管の連通孔を図10(b)に示すように孔径3000μmの孔を間隔7000μmの格子状に配置した以外は、実施例1と同様に分離膜エレメントを作製した(孔間隔:7000μm、単位面積当たりの孔の個数:0.5個/cm、気孔率:3.1%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、20.1m/dayおよび98.0%であった。
(Comparative Example 2)
Separation membrane elements were prepared in the same manner as in Example 1 except that holes having a pore diameter of 3000 μm were arranged in a lattice pattern with a spacing of 7000 μm as shown in FIG. Number of holes per unit area: 0.5 / cm 2 , porosity: 3.1%).
When the element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeate, the average water production and the average desalination rate were 20.1 m 3 / day and 98.0%, respectively.

(比較例3)
中空管の材質として孔間隔、孔径、単位面積当たりの孔の個数および気孔率の異なるPP製焼結多孔質体を用いた以外は、実施例4と同様にして分離膜エレメントを作製しようとしたところ、分離膜エレメントを巻囲する工程にて中空管が破損し、評価するに至らなかった(孔間隔:5〜15μm、孔径:40μm、単位面積当たりの孔の個数:20000個/cm、気孔率:65%)。
(Comparative Example 3)
An attempt was made to produce a separation membrane element in the same manner as in Example 4 except that a sintered porous body made of PP having a different hole interval, hole diameter, number of holes per unit area and porosity was used as the material of the hollow tube. As a result, the hollow tube was damaged in the process of surrounding the separation membrane element, and was not evaluated (hole interval: 5 to 15 μm, hole diameter: 40 μm, number of holes per unit area: 20000 / cm 2 , porosity: 65%).

(比較例4)
中空管長手方向に直線状になるよう7000μm間隔で中空管の外周面から反対側の外周面へと貫通するようにして孔径3000μmの孔を配置したABS製中空管(幅:300mm、外径:17mm)を用いた以外は、実施例9と同様に分離膜エレメントを作製した(単位面積当たりの孔の個数:0.1個/cm、気孔率:1.2%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、0.21m/dayおよび98.1%であった。
(Comparative Example 4)
An ABS hollow tube (width: 300 mm, with a hole diameter of 3000 μm arranged so as to penetrate from the outer peripheral surface of the hollow tube to the opposite outer peripheral surface at intervals of 7000 μm so as to be linear in the longitudinal direction of the hollow tube A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 9 except that the outer diameter was 17 mm (number of holes per unit area: 0.1 / cm 2 , porosity: 1.2%).
When the element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water, the average water production and the average desalting rate were 0.21 m 3 / day and 98.1%, respectively.

(比較例5)
透過側流路材としてトリコット(厚み:280μm、溝幅:400μm、畦幅:300μm、溝高さ:105μm、ポリエチレンテレフタレート製)を用いた以外は比較例1と同様にして分離膜エレメントを作製した(単位面積当たりの孔の個数:0.2個/cm、気孔率:1.2%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、28.5m/dayおよび98.1%であった。
(Comparative Example 5)
A separation membrane element was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that tricot (thickness: 280 μm, groove width: 400 μm, ridge width: 300 μm, groove height: 105 μm, made of polyethylene terephthalate) was used as the permeate side channel material. (Number of holes per unit area: 0.2 / cm 2 , porosity: 1.2%).
The element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water. The average water production and the average desalting rate were 28.5 m 3 / day and 98.1%, respectively.

(比較例6)
中空管の連通孔の孔径を1000μmとし、間隔を6000μmとした以外は、実施例3と同様に分離膜エレメントを作製した(単位面積当たりの孔の個数:1.4個/cm、気孔率:1.2%)。
該エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、平均造水量および平均脱塩率はそれぞれ、24.1m/dayおよび98.0%であった。
(Comparative Example 6)
Separation membrane elements were prepared in the same manner as in Example 3 except that the diameter of the communication hole of the hollow tube was 1000 μm and the interval was 6000 μm (number of holes per unit area: 1.4 / cm 2 , pores Rate: 1.2%).
When the element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water, the average water production and the average desalting rate were 24.1 m 3 / day and 98.0%, respectively.

Figure 2014140840
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表1〜4の結果より、実施例1〜8、10〜14の8インチサイズの分離膜エレメントは平均造水量(m/day)が30.0m/day以上であり、比較例の分離膜エレメントに比べ高い平均造水量を有しており、同様に実施例9の2インチサイズの分離膜エレメントにおいても比較例4の分離膜エレメントよりも優れた平均造水量を有していることがわかった。 From the results of Tables 1 to 4, the 8-inch sized separation membrane elements of Examples 1 to 8 and 10 to 14 have an average water production (m 3 / day) of 30.0 m 3 / day or more. It has a higher average water production amount than the membrane element. Similarly, the 2-inch size separation membrane element of Example 9 also has an average water production amount superior to that of the separation membrane element of Comparative Example 4. all right.

本発明の膜エレメントは、特に、かん水や海水の脱塩に好適に用いることができる。   The membrane element of the present invention can be suitably used particularly for brine or seawater desalination.

1 分離膜
2 分離膜本体
3 透過側流路材
4 分離膜リーフ
5 透過側流路
6 中空管
61 連通孔
62 孔間距離
63 中空管内部
7 分離膜
21 供給側の面
22 透過側の面
71 供給側の面
72 透過側の面
100 分離膜エレメント
a 分離膜本体(リーフ)の長さ
b 分離膜本体の幅方向における透過側流路材の間隔
c 透過側流路材の高さ
d 透過側流路材の幅
e 分離膜本体の長さ方向における透過側流路材の間隔
f 透過側流路材の長さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Separation membrane 2 Separation membrane main body 3 Permeation side channel material 4 Separation membrane leaf 5 Permeation side channel 6 Hollow tube 61 Communication hole 62 Distance between holes 63 Hollow tube inside 7 Separation membrane 21 Supply side surface 22 Permeation side surface Surface 71 Supply side surface 72 Permeation side surface 100 Separation membrane element a Length of separation membrane main body (leaf) b Separation of permeation side flow channel material in width direction of separation membrane main body c Height of permeation side flow channel material d Width of permeate side channel material e Interval of permeate side channel material in length direction of separation membrane body f Length of permeate side channel material

Claims (4)

外周面および内周面を有する中空管と、前記中空管の周囲に巻回された、少なくとも1つの分離膜リーフとを備える分離膜エレメントであって、
前記中空管は外周面から内周面につながる複数の連通孔を有し、前記外周面において互いに近接する前記連通孔間の距離は、20μm〜5000μmであることを特徴とする分離膜エレメント。
A separation membrane element comprising a hollow tube having an outer peripheral surface and an inner peripheral surface, and at least one separation membrane leaf wound around the hollow tube,
The hollow tube has a plurality of communication holes connected from an outer peripheral surface to an inner peripheral surface, and a distance between the communication holes adjacent to each other on the outer peripheral surface is 20 μm to 5000 μm.
前記中空管の外周面上の単位面積当たりの孔数が1個/cm〜10000個/cmである、請求項1記載の分離膜エレメント。 The separation membrane element according to claim 1, wherein the number of holes per unit area on the outer peripheral surface of the hollow tube is 1 / cm 2 to 10,000 / cm 2 . 前記連通孔の平均孔径が50μm〜2000μmである、請求項1または請求項2に記載の分離膜エレメント。   The separation membrane element according to claim 1 or 2, wherein an average pore diameter of the communication holes is 50 µm to 2000 µm. 前記中空管の全体積に対する気孔率が20%〜60%である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の分離膜エレメント。   The separation membrane element according to any one of claims 1 to 3, wherein a porosity with respect to a total volume of the hollow tube is 20% to 60%.
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