JP2015071159A - Separation membrane element - Google Patents

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洋帆 広沢
Hiroho Hirozawa
洋帆 広沢
高木 健太朗
Kentaro Takagi
健太朗 高木
俊介 田林
Shunsuke Tabayashi
俊介 田林
由恵 丸谷
Yoshie Marutani
由恵 丸谷
宜記 岡本
Yoshiki Okamoto
宜記 岡本
山田 博之
Hiroyuki Yamada
博之 山田
修治 古野
Shuji Furuno
修治 古野
佐々木 崇夫
Takao Sasaki
崇夫 佐々木
将弘 木村
Masahiro Kimura
将弘 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane capable of stabilizing separation removal performance when a separation membrane element is operated by applying particularly-high pressure, and the separation membrane element.SOLUTION: A separation membrane element includes a separation membrane body that has at least a base material and a separation function layer, and a plurality of protrusions that are fixed to a permeation-side surface of the separation membrane body. The adjacent protrusions and a channel serving as a flow channel are formed. The representative length of each channel is in the range of 0.12-0.3 mm.

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に関する。   The present invention relates to a separation membrane used for separating components contained in a fluid such as liquid or gas.

海水およびかん水などに含まれるイオン性物質を除くための技術においては、近年、省エネルギーおよび省資源のためのプロセスとして、分離膜エレメントによる分離法の利用が拡大している。分離膜エレメントによる分離法に使用される分離膜は、その孔径や分離機能の点から、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜に分類される。これらの膜は、例えば海水、かん水および有害物を含んだ水などからの飲料水の製造、工業用超純水の製造、並びに排水処理および有価物の回収などに用いられており、目的とする分離成分及び分離性能によって使い分けられている。   In the technology for removing ionic substances contained in seawater, brine, and the like, in recent years, the use of separation methods using separation membrane elements is expanding as a process for saving energy and resources. Separation membranes used in separation methods using separation membrane elements are classified into microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, and forward osmosis membranes in terms of their pore sizes and separation functions. These membranes are used, for example, in the production of drinking water from seawater, brackish water and water containing harmful substances, industrial ultrapure water, wastewater treatment and recovery of valuable materials. It is properly used depending on the separation component and separation performance.

分離膜エレメントとしては様々な形態があるが、分離膜の一方の面に原水を供給し、他方の面から透過流体を得る点では共通している。分離膜エレメントは、束ねられた多数の分離膜を備えることで、1個の分離膜エレメントあたりの膜面積が大きくなるように、つまり1個の分離膜エレメントあたりに得られる透過流体の量が大きくなるように形成されている。分離膜エレメントとしては、用途や目的にあわせて、スパイラル型、中空糸型、プレート・アンド・フレーム型、回転平膜型、平膜集積型などの各種の形状が提案されている。   Although there are various forms as the separation membrane element, they are common in that raw water is supplied to one surface of the separation membrane and a permeated fluid is obtained from the other surface. The separation membrane element includes a large number of bundled separation membranes so that the membrane area per one separation membrane element is increased, that is, the amount of permeate fluid obtained per one separation membrane element is large. It is formed to become. As the separation membrane element, various shapes such as a spiral type, a hollow fiber type, a plate-and-frame type, a rotating flat membrane type, and a flat membrane integrated type have been proposed according to applications and purposes.

例えば、逆浸透ろ過には、スパイラル型分離膜エレメントが広く用いられる。スパイラル型分離膜エレメントは、中心管と、中心管の周囲に巻き付けられた積層体とを備える。積層体は、原水(つまり被処理水)を分離膜表面へ供給する供給側流路材、原水に含まれる成分を分離する分離膜、及び分離膜を透過し供給側流体から分離された透過側流体を中心管へと導くための透過側流路材が積層されることで形成される。スパイラル型分離膜エレメントは、原水に圧力を付与することができるので、透過流体を多く取り出すことができる点で好ましく用いられている。   For example, spiral separation membrane elements are widely used for reverse osmosis filtration. The spiral separation membrane element includes a center tube and a laminate wound around the center tube. The laminated body includes a supply-side channel material that supplies raw water (that is, water to be treated) to the separation membrane surface, a separation membrane that separates components contained in the raw water, and a permeation side that is separated from the supply-side fluid through the separation membrane. It is formed by laminating a permeate-side channel material for guiding fluid to the central tube. The spiral separation membrane element is preferably used in that a large amount of permeated fluid can be taken out because pressure can be applied to the raw water.

スパイラル型分離膜エレメントでは、一般的に、供給側流体の流路を形成させるために、供給側流路材として、主に高分子製のネットが使用される。また、分離膜として、積層型の分離膜が用いられる。積層型の分離膜は、供給側から透過側に積層された、ポリアミドなどの架橋高分子からなる分離機能層、ポリスルホンなどの高分子からなる多孔性樹脂層、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子からなる不織布を備える分離膜である。また、透過側流路材としては、分離膜の落ち込みを防き、かつ透過側の流路を形成させる目的で、供給側流路材よりも間隔の細かいトリコットと呼ばれる編み物部材が使用される。   In the spiral type separation membrane element, in general, a polymer net is mainly used as a supply-side channel material in order to form a supply-side fluid channel. In addition, a stacked type separation membrane is used as the separation membrane. Laminate type separation membrane consists of a separation functional layer made of a crosslinked polymer such as polyamide, a porous resin layer made of a polymer such as polysulfone, and a nonwoven fabric made of a polymer such as polyethylene terephthalate, which are laminated from the supply side to the permeation side. Is a separation membrane. Further, as the permeation side channel material, a knitted member called a tricot having a smaller interval than the supply side channel material is used for the purpose of preventing the separation membrane from dropping and forming the permeation side channel.

近年、造水コストの低減への要求の高まりから、膜エレメントの高性能化が求められている。例えば、分離膜エレメントの分離性能の向上、および単位時間あたりの透過流体量の増大のために、各流路部材等の分離膜エレメント部材の性能向上が提案されている。   In recent years, high performance of membrane elements has been demanded due to increasing demands for reducing water production costs. For example, in order to improve the separation performance of the separation membrane element and increase the amount of permeated fluid per unit time, it has been proposed to improve the performance of the separation membrane element member such as each flow path member.

具体的には、特許文献1では、ベーンと称されたエラストマーから構成される流路材が分離膜に配置することで、ネットなどの供給側流路材やトリコットなどの透過側流路材を必要としないエレメントが提案されている。特許文献2では、弾性率の高い樹脂を分離膜の透過側に配置することで、エレメントの造水量を高めたエレメントが提案されている。   Specifically, in Patent Document 1, a flow path material composed of an elastomer called a vane is disposed in a separation membrane, so that a supply-side flow path material such as a net or a permeation-side flow path material such as a tricot is used. Elements that are not required have been proposed. Patent Document 2 proposes an element in which the amount of water produced by the element is increased by disposing a resin having a high elastic modulus on the permeation side of the separation membrane.

日本国特開2012−518528号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-518528 国際特開2013−047746号公報International Patent Publication No. 2013-047746

しかし、上記した分離膜エレメントは、性能向上、特に長期間にわたり運転を行った際の安定性能の点では、十分とは言えない。   However, the separation membrane element described above is not sufficient in terms of performance improvement, in particular, stable performance when operated for a long period of time.

そこで、本発明は、特に高い圧力をかけて分離膜エレメントを運転した時の分離除去性能を安定化させることのできる分離膜および分離膜エレメントを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a separation membrane and a separation membrane element that can stabilize the separation and removal performance when the separation membrane element is operated under a particularly high pressure.

本発明は、以下の技術を提供する。
(1)供給側の面および透過側の面を有し、前記集水管の周囲に巻囲された分離膜本体と、前記分離膜本体の前記透過側の面に固着された複数の突起物と、を備える分離膜エレメントであって、
前記突起物は、隣り合う突起物との間に流路を形成し、
前記流路の代表長さが0.12mm以上0.30mm以下である
分離膜エレメント。
(2)集水管と、供給側の面および透過側の面を有し、前記集水管の周囲に巻囲された分離膜と、前記分離膜の透過側の面に対向するように配置されたシートおよびシートに固着された複数の突起物を備える透過側流路材と、を備える分離膜エレメントであって、
前記突起物は、隣り合う突起物との間に流路を形成し、前記流路の代表長さが0.12mm以上0.30mm以下である
分離膜エレメント。
The present invention provides the following techniques.
(1) a separation membrane body having a supply side surface and a permeation side surface, and a plurality of protrusions fixed to the permeation side surface of the separation membrane body; A separation membrane element comprising:
The protrusion forms a flow path between adjacent protrusions,
A separation membrane element having a representative length of the flow path of 0.12 mm or more and 0.30 mm or less.
(2) It has a water collection pipe, a supply-side surface and a permeation-side surface, and is disposed so as to face the separation membrane that is wound around the water collection tube and the permeation-side surface of the separation membrane. A separation membrane element comprising a sheet and a permeate-side flow path member comprising a plurality of protrusions fixed to the sheet,
The separation membrane element, wherein the projection forms a channel between adjacent projections, and the representative length of the channel is 0.12 mm or more and 0.30 mm or less.

本発明によって、高効率かつ安定した透過側流路を形成することができ、分離成分の除去性能と高い透過性能を有する高性能、高効率の分離膜エレメントを得ることができる。   According to the present invention, a high-efficiency and stable permeation-side flow path can be formed, and a high-performance, high-efficiency separation membrane element having separation component removal performance and high permeation performance can be obtained.

分離膜リーフの一形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows one form of a separation membrane leaf. 分離膜の長さ方向(第2方向)において連続的に設けられた突起物を備える分離膜を示す平面図である。It is a top view which shows a separation membrane provided with the protrusion continuously provided in the length direction (2nd direction) of the separation membrane. 分離膜の長さ方向(第2方向)において不連続的に設けられた突起物を備える分離膜を示す平面図である。It is a top view which shows a separation membrane provided with the protrusion provided discontinuously in the length direction (2nd direction) of a separation membrane. 図2および図3の分離膜の断面図である。It is sectional drawing of the separation membrane of FIG. 2 and FIG. 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. 分離膜の横面模式図である。It is a horizontal surface schematic diagram of a separation membrane. 分離膜本体の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a separation membrane main body. 分離膜エレメントの第1形態を示す一部展開斜視図である。It is a partially expanded perspective view which shows the 1st form of a separation membrane element. 分離膜エレメントの第2形態を示す一部展開斜視図である。It is a partially expanded perspective view which shows the 2nd form of a separation membrane element. 分離膜エレメントの第3形態を示す一部展開斜視図である。It is a partially expanded perspective view which shows the 3rd form of a separation membrane element. 多の形態の分離膜エレメントの一部を示す展開斜視図である。It is an expansion | deployment perspective view which shows a part of separation membrane element of many forms.

以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.

〔1.分離膜〕
(1−1)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突起物とを備える。
[1. Separation membrane)
(1-1) Overview of Separation Membrane A separation membrane is a membrane that can separate components in a 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 protrusion disposed on the separation membrane main body.

このような分離膜の例として、本発明の分離膜の実施形態の一例を含む分離膜リーフの分解斜視図を図1に示す。図1において、分離膜リーフ4は、分離膜1と分離膜7とを含み、分離膜1の供給側の面21と分離膜7の供給側の面71とが対向するように配置される。分離膜1は、分離膜本体2と透過側の突起物31とを備える。突起物31は、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。分離膜1の各部の詳細については後述する。分離膜本体2は、供給側の面21と透過側の面22とを備える。また分離膜7は、供給側の面71と透過側の面72とを備える。   As an example of such a separation membrane, an exploded perspective view of a separation membrane leaf including an example of an embodiment of the separation membrane of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, the separation membrane leaf 4 includes the separation membrane 1 and the separation membrane 7, and is arranged so that the supply side surface 21 of the separation membrane 1 and the supply side surface 71 of the separation membrane 7 face each other. The separation membrane 1 includes a separation membrane body 2 and a projection 31 on the permeate side. The protrusion 31 is provided on the transmission side surface 22 so as to form a flow path. Details of each part of the separation membrane 1 will be described later. The separation membrane body 2 includes a supply-side surface 21 and a permeation-side surface 22. The separation membrane 7 includes a supply-side surface 71 and a permeation-side surface 72.

本書において、分離膜本体の「供給側の面」とは、分離膜本体の2つの面のうち、原水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が、図7に示すように、基材201及び分離機能層203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21であり、基材側の面が透過側の面22である。   In this document, the “supply side surface” of the separation membrane main body means a surface on the side to which raw water is supplied out of the two surfaces of the separation membrane main body. The “transmission side surface” means the opposite side surface. As will be described later, when the separation membrane main body includes the base material 201 and the separation functional layer 203 as shown in FIG. 7, generally, the surface on the separation functional layer side is the surface 21 on the supply side, The surface on the side is the surface 22 on the transmission side.

図7において、分離膜本体2は、基材201、多孔性支持層202および分離機能層203の積層体として記載されている。上述した通り、分離機能層203の外に開放された面が供給側の面21、基材201の外に開放された面が透過側の面22である。   In FIG. 7, the separation membrane body 2 is described as a laminate of a base material 201, a porous support layer 202, and a separation functional layer 203. As described above, the surface opened outside the separation functional layer 203 is the supply-side surface 21, and the surface opened outside the base material 201 is the transmission-side surface 22.

図中にx軸、y軸、z軸の方向軸を示す。x軸を第1方向、y軸を第2方向と称することがある。図1等に示すように、分離膜本体2は長方形であり、第1方向および第2方向は、分離膜本体2の外縁に平行である。第1方向を幅方向と称し、第2方向を長さ方向と称することがある。また図1中、第1方向(幅方向)をCDの矢印で表わし、第2方向(長さ方向)をMDの矢印で表わす。   The x-axis, y-axis, and z-axis direction axes are shown in the figure. The x-axis may be referred to as a first direction and the y-axis may be referred to as a second direction. As shown in FIG. 1 and the like, the separation membrane main body 2 is rectangular, and the first direction and the second direction are parallel to the outer edge of the separation membrane main body 2. The first direction may be referred to as the width direction, and the second direction may be referred to as the length direction. In FIG. 1, the first direction (width direction) is represented by a CD arrow, and the second direction (length direction) is represented by an MD arrow.

(1−2)分離膜本体
<概要>
分離膜本体としては、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、図7に示すように、複合膜においては、分離機能層203と基材201との間に、多孔性支持層202が形成されていてもよい。
(1-2) Separation membrane body <Overview>
As the separation membrane body, a membrane having separation performance according to the method of use, purpose and the like is used. The separation membrane body may be formed of a single layer or a composite membrane including a separation functional layer and a substrate. As shown in FIG. 7, in the composite membrane, a porous support layer 202 may be formed between the separation functional layer 203 and the base material 201.

<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。
<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 to 300 nm.

分離機能層の厚みは、通常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。   The thickness of the separation functional layer can be based on a normal 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質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%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 mass, 70% by mass, 80% by mass, 90% by mass, or 95% by mass. It means that it is more than%. 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、多孔性支持層で支持され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、原水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 supported by the 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 terms of excellent separation performance of components in raw water. 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)を含有することができる:
(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。
Further, the separation functional layer may have an organic-inorganic hybrid structure containing Si element or the like. The separation functional layer having an organic-inorganic hybrid structure can contain, for example, 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 Compound.

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/または(B)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)のみが縮合および/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。
Specifically, the separation functional layer may contain a condensate of the hydrolyzable group of the compound (A) and a polymer of the ethylenically unsaturated group of the compounds (A) and / or (B). That is, the separation functional layer is
A polymer formed by condensation and / 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。
<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.

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。   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、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. The porous support layer is formed by casting a solution of polysulfone in N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF), for example, on a substrate to be described later, for example, a densely woven polyester cloth or non-woven cloth, to a certain thickness And can be produced by wet coagulation 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することができる。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。   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.

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。   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することができる。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 viewpoints of strength, dimensional stability, etc. of the separation membrane body, the separation membrane body can 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。   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. It is preferable that the degree of orientation difference with respect to the degree is 10 ° to 90 °.

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。   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の長手方向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 forming is performed, that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric base material and the longitudinal direction of the fibers constituting the nonwoven fabric base material. is there. 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本の繊維を選び、不織布の長手方向を0°としたときの、繊維の長手方向の角度を測定する。ここで、不織布の長手方向とは、不織布製造時の“Machine direction”を指す。また、不織布の長手方向は、多孔性支持層の製膜方向および図中のMD方向に一致する。図中のCD方向は、不織布製造時の“Cross direction”に一致する。   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 fibers are selected for each sample, and the angle of the fibers in the longitudinal direction when the longitudinal direction of the nonwoven fabric is 0 ° is measured. Here, the longitudinal direction of the nonwoven fabric refers to “Machine direction” at the time of manufacturing the nonwoven fabric. The longitudinal direction of the nonwoven fabric coincides with the film forming direction of the porous support layer and the MD direction in the figure. The CD direction in the figure corresponds to “Cross direction” at the time of manufacturing the nonwoven fabric.

こうして、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、長手方向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。   In this way, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. For the 100 fibers thus measured, an average value is calculated from the angle in the longitudinal direction. 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は、30μm以上300μm以下の範囲内、または50μm以上250μm以下の範囲内にあることが好ましい。   As for the thickness of the substrate, the total thickness of the substrate and the porous support layer is preferably in the range of 30 μm to 300 μm, or in the range of 50 μm to 250 μm.

(1−3)突起物(透過側流路材)
<概要>
分離膜本体の透過側の面には、突起物が、隣合う突起物との間に透過側流路(溝)を形成するように基材に固着される。「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、分離膜本体を透過した透過流体が集水管に到達できるように、突起物が形成されていることを意味する。突起物の構成の詳細は以下のとおりである。
(1-3) Protrusion (permeation side channel material)
<Overview>
On the permeate side surface of the separation membrane main body, the protrusion is fixed to the base material so as to form a permeation side flow path (groove) between adjacent protrusions. “Provided so as to form a permeate-side flow path” means that when the separation membrane is incorporated into a separation membrane element described later, the permeated fluid that has permeated the separation membrane main body can reach the water collecting pipe. It means that an object is formed. The details of the configuration of the protrusion are as follows.

(透過側流路の代表長さ)
ファニングの式に示されるように、流動抵抗は流路の代表長さに反比例することが知られている。つまり、代表長さが大きくなるほど流動抵抗は小さくなる。なお、代表長さは4×断面積/浸辺長で求められる。
(Representative length of permeate side channel)
As shown in the Fanning equation, it is known that the flow resistance is inversely proportional to the representative length of the flow path. That is, the flow resistance decreases as the representative length increases. The representative length is obtained by 4 × cross-sectional area / immersion side length.

一方で、膜の支点間距離(すなわち流路幅)が小さいほど、流路内への膜の落込みを抑制できるので、運転中の流動抵抗の増加を抑制することができる。   On the other hand, the smaller the distance between the fulcrums of the membrane (that is, the channel width), the more the membrane can be prevented from dropping into the channel, and the increase in flow resistance during operation can be suppressed.

これらの理由から、各流路の代表長さは0.12mm以上0.30mm以下が好ましく、0.15mm以上0.25mm以下がさらに好ましい。   For these reasons, the representative length of each flow path is preferably 0.12 mm or more and 0.30 mm or less, and more preferably 0.15 mm or more and 0.25 mm or less.

なお、代表長さは、突起物の高さの中点と、その突起物に幅方向で隣接する他の突起物の高さの中点との間の距離(流路幅:図中にbとして示す)と、突起物の高さ(突起物31と分離膜本体2の透過側の面22との高低差:図中にcとして示す)とに基づいて、断面積を(c×b)として、浸辺長を(2(c+b))として算出することで、高精度かつ簡便に求めることができる。   The representative length is the distance between the midpoint of the height of the protrusion and the midpoint of the height of another protrusion adjacent to the protrusion in the width direction (flow path width: b in the figure). ) And the height of the protrusion (the difference in height between the protrusion 31 and the permeation-side surface 22 of the separation membrane body 2: indicated as c in the figure), the cross-sectional area is (c × b) By calculating the immersion side length as (2 (c + b)), it can be obtained with high accuracy and simplicity.

(流路の細分化)
流路が細分化されるほど、つまり、分離膜の幅方向における流路の断面積の合計が一定であれば、流路数が多いほど、流路幅が小さいか、流路高さが低くなる。よって、流路内への膜の落ち込みを抑制することができるか、または1つのエレメントに充填できる膜の枚数が多くなる。その一方で、流路の断面積の合計が一定であれば、流路数が少ないほど、透過水が流路壁と接触する面積は小さくなるので、摩擦が小さくなり、流動抵抗が小さくなる。
(Subdivision of flow path)
The more the channels are subdivided, that is, the total cross-sectional area of the channels in the width direction of the separation membrane is constant, the larger the number of channels, the smaller the channel width or the lower the channel height. Become. Therefore, the film can be prevented from falling into the flow path, or the number of films that can be filled in one element is increased. On the other hand, if the total cross-sectional area of the flow paths is constant, the smaller the number of flow paths, the smaller the area where the permeate comes into contact with the flow path walls, so the friction is reduced and the flow resistance is reduced.

そのため、前記集水管の長手方向に平行な平面における、個々の流路の断面積A11と、前記分離膜の幅10mmあたりに存在する流路の断面積の和A1との割合{A11/A1}は、0.025以上0.075以下であることが好ましく、0.03以上0.055以下がさらに好ましい
<圧縮弾性率>
突起物の圧縮弾性率は、0.5GPa以上5.0GPa以下であることが好ましい。海水淡水化用途では高圧での運転が行われる。高圧下では突起物が圧密化されて透過側流路が狭まるので、流動抵抗が増加して造水量が低下しやすい。突起物の圧縮弾性率が0.5GPa以上であることで、このような造水量の低下を抑制することができる。また、突起物の圧縮弾性率が極端に高いと、分離膜を巻囲するときに突起物が破壊されやすい。これに対して、圧縮弾性率が5.0GPa以下であることで、加圧ろ過時の突起物変形を抑え、流路を安定的に形成することができる。
Therefore, the ratio {A11 / A1} of the cross-sectional area A11 of each flow path and the sum A1 of the cross-sectional areas of the flow paths existing per 10 mm width of the separation membrane in a plane parallel to the longitudinal direction of the water collecting pipe Is preferably 0.025 or more and 0.075 or less, more preferably 0.03 or more and 0.055 or less. <Compressive Elastic Modulus>
The compression elastic modulus of the protrusion is preferably 0.5 GPa or more and 5.0 GPa or less. In seawater desalination applications, high-pressure operation is performed. Under high pressure, the projections are consolidated and the permeate-side flow path is narrowed, so that the flow resistance increases and the amount of water produced tends to decrease. When the compression elastic modulus of the protrusion is 0.5 GPa or more, such a decrease in the amount of water can be suppressed. Further, if the compression elastic modulus of the protrusion is extremely high, the protrusion is likely to be destroyed when surrounding the separation membrane. On the other hand, when the compression elastic modulus is 5.0 GPa or less, it is possible to suppress protrusion deformation during pressure filtration and stably form the flow path.

なお、突起物の圧縮弾性率は、突起物が弾性変形する応力範囲内における、応力ひずみ曲線の直線部の傾きから求めることができる。より具体的には、後述の実施例における測定方法によって測定された結果が、上述の範囲を満たせばよい。   In addition, the compression elastic modulus of a protrusion can be calculated | required from the inclination of the linear part of the stress-strain curve in the stress range which a protrusion elastically deforms. More specifically, the result measured by the measuring method in the examples described later only needs to satisfy the above-described range.

圧縮弾性率を測定すること以外にも、実際に加圧ろ過を行って突起物の変形量が後述する範囲であれば良く、原水の温度が25℃以下であり、かつ圧力5.5MPa以下である条件下で運転したときの、突起物の高さの変形率が40%以下であれば海水淡水化用途への適用に好適である。   In addition to measuring the compressive elastic modulus, it is sufficient that the amount of deformation of the projections is actually within the range described later by actually performing pressure filtration, the temperature of the raw water is 25 ° C. or less, and the pressure is 5.5 MPa or less. If the deformation rate of the height of the projections is 40% or less when operated under certain conditions, it is suitable for application to seawater desalination.

<突起物の構成成分>
突起物31は、分離膜本体2とは異なる材料で形成されることが好ましい。異なる材料とは、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、突起物31の組成は、分離膜本体2のうち、突起物31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 components of protrusion>
The protrusion 31 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 protrusion 31 is preferably different from the composition of the surface of the separation membrane body 2 on which the protrusion 31 is formed, and may be different from the composition of any layer forming the separation membrane body 2. preferable.

突起物を構成する材料としては、具体的な物質には限定されないが、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ポリオレフィン共重合体などが好ましい。また、突起物の材料として、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、メタクリル−スチレン共重合体、酢酸セルロール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブタジエンテレフタレートやフッ素樹脂(三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合、四フッ化エチレン−エチレン共重合など)、熱可塑性エラストマー系樹脂などのポリマーも選択できる。なお、これらの材料は、単独もしくは2種類以上からなる混合物として用いられる。特に、熱可塑性樹脂は成形が容易であるため、均一な形状の突起物を形成することができる。   The material constituting the protrusion is not limited to a specific substance, but a resin is preferably used. Specifically, in view of chemical resistance, ethylene vinyl acetate copolymer resin, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, and polyolefin copolymer are preferable. Moreover, as a material of the protrusion, urethane resin, epoxy resin, polyethersulfone, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene -Butadiene-acrylonitrile copolymer, polyacetal, polymethyl methacrylate, methacryl-styrene copolymer, cellulose acetate, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutadiene terephthalate and fluororesin (ethylene trifluoride chloride, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, (Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, etc.) Polymer such as a thermoplastic elastomer resin can be selected. These materials are used alone or as a mixture of two or more. In particular, since a thermoplastic resin is easy to mold, a projection having a uniform shape can be formed.

熱可塑性エラストマー系樹脂としては、例えばポリオール等のゴム成分とポリアミドによって生成されるポリアミド系熱可塑性エラストマー、例えばポリオール等のゴム成分とイソシアネート化合物等によって生成されるポリウレタン系熱可塑性エラストマー、例えばポリオール等のゴム成分とポリエステルによって生成されるポリエステル系熱可塑性エラストマー、例えばエチレン、プロピレン、ブチレンの1種ないし2種以上からなるブロック共重合等からなるゴム成分とポリスチレンからなるポリスチレン系熱可塑性エラストマー、例えばポリオレフィン類にエチレン・プロピレン・ジエンゴム等の成分を微分散させたポリオレフィン系熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらを単独で、または2種以上混合して用いることができる。なかでも突起物への柔軟性付与効果が大きく、またポリオレフィン系樹脂への相溶性が良好なスチレン系エラストマーが好ましい。   Examples of the thermoplastic elastomer-based resin include a polyamide-based thermoplastic elastomer generated by a rubber component such as a polyol and a polyamide, for example, a polyurethane-based thermoplastic elastomer generated by a rubber component such as a polyol and an isocyanate compound, for example, a polyol. Polyester thermoplastic elastomer produced by rubber component and polyester, for example, polystyrene thermoplastic elastomer, for example, polyolefins, composed of rubber component composed of block copolymer composed of one or more of ethylene, propylene, butylene and the like Examples include polyolefin thermoplastic elastomers in which components such as ethylene, propylene, and diene rubber are finely dispersed. These can be used alone or in combination of two or more. . Of these, styrene-based elastomers that have a great effect of imparting flexibility to protrusions and have good compatibility with polyolefin-based resins are preferred.

スチレン系エラストマーの代表的ポリマーとして、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、各ポリマーの水素添加により得られるスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体(SEPS)等を例示できるが、これらに限定されない。   Typical polymers of styrene elastomers include styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS), styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), and styrene-ethylene-butylene-styrene obtained by hydrogenation of each polymer. Although a copolymer (SEBS), a styrene-ethylene-propylene-styrene copolymer (SEPS), etc. can be illustrated, it is not limited to these.

突起物の材料として複合材も適用可能で或る。複合材として、母材として上述の樹脂を含有し、さらに充てん材を含有する材料が挙げられる。突起物の圧縮弾性率は、母材に多孔質無機物などの充てん材を添加することで高められる。具体的にはケイ酸ナトリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等のアルカリ土類金属のケイ酸塩、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等のアルカリ土類金属の炭酸塩、純硅石、硅石粉、ケイソー土、ワラストナイト、セピオライト、アタパルジャイト、カオリン、クレー、ベントナイト、石膏、タルク、等などを充てん材として用いることができる。なお、充てん材の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されない。   A composite material is also applicable as the material of the protrusion. Examples of the composite material include a material containing the above-described resin as a base material and further containing a filler. The compression elastic modulus of the protrusion can be increased by adding a filler such as a porous inorganic material to the base material. Specifically, alkaline earth metal silicates such as sodium silicate, calcium silicate and magnesium silicate, metal oxides such as silica, alumina and titanium oxide, and alkaline earth metals such as calcium carbonate and magnesium carbonate. Carbonate, pure meteorite, meteorite powder, caustic clay, wollastonite, sepiolite, attapulgite, kaolin, clay, bentonite, gypsum, talc, etc. can be used as fillers. In addition, the addition amount of a filler will not be specifically limited if it is a range which does not impair the effect of this invention.

また本発明において、分離膜本体の透過側の面に固着する突起物の組成物には、発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤(フェノール系化合物、ホスファイト系化合物、ヒンダードアミン系化合物、イオウ系化合物等)や減粘剤(低分子量ポリオレフィン、マレイン酸等カルボン酸変性低分子量ポリオレフィン、流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス等)、滑剤(脂肪酸アミド系化合物(例:ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等)、金属せっけん(例:ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛等)、脂肪酸エステル系化合物等)、フィラー(炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、シリカ、マイカ、クレー等)等の添加剤を1種類あるいは2種類以上含んでいても良い。   In the present invention, the composition of the protrusions fixed on the permeate side surface of the separation membrane main body has an antioxidant (phenolic compound, phosphite compound, hindered amine compound, Sulfur compounds, etc.) and thickeners (low molecular weight polyolefins, low molecular weight polyolefins modified with carboxylic acids such as maleic acid, liquid paraffin, paraffin wax, microwax, etc.), lubricants (fatty acid amide compounds (eg stearamide, oleic acid) Amide, erucic acid amide, ethylenebisstearic acid amide, etc.), metal soap (eg, calcium stearate, zinc stearate, magnesium stearate, zinc stearate, etc.), fatty acid ester compounds, etc., filler (calcium carbonate, talc, Alumina, silica, mica, clay ) Additives such as may comprise one or two or more kinds.

<突起物の形状および配置>
<<概要>>
従来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 protrusions>
<< Overview >>
A tricot that has been widely used in the past 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、本発明の構成の例として、図1等に示す突起物31は、互いに重ならないように配置されている。よって、本実施形態の突起物31の高さ(つまり厚み)は全て、流路の高さとして活用される。よって、本実施形態の突起物31が適用された場合、突起物31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, as an example of the configuration of the present invention, the protrusions 31 shown in FIG. 1 and the like are arranged so as not to overlap each other. Therefore, all the heights (that is, thicknesses) of the protrusions 31 of the present embodiment are utilized as the heights of the flow paths. Therefore, when the protrusion 31 of this embodiment is applied, a flow path becomes high rather than the case where the tricot which has the same thickness as the height of the protrusion 31 is applied. That is, since the cross-sectional area of the flow path becomes larger, the flow resistance becomes smaller.

また、各図に示した形態では、不連続な複数の突起物31が、1つの分離膜本体2上に固着されている。「不連続」とは、複数の突起物が、間隔を置いて設けられている状態である。つまり、1枚の分離膜中の突起物31を分離膜本体2から剥離すると、互いに分かれた複数の突起物31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 form shown in each figure, a plurality of discontinuous protrusions 31 are fixed on one separation membrane body 2. “Discontinuous” is a state in which a plurality of protrusions are provided at intervals. That is, when the protrusions 31 in one separation membrane are peeled from the separation membrane body 2, a plurality of protrusions 31 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.

不連続な複数の突起物31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2では、突起物31は第1方向(分離膜の長さ方向)においてのみ不連続に形成されおり、図3では第1方向(分離膜の長さ方向)および第2方向(分離膜の幅方向)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 protrusions 31, when the separation membrane 1 is incorporated in the separation membrane element 100 described later, pressure loss can be kept low. As an example of such a configuration, in FIG. 2, the protrusions 31 are formed discontinuously only in the first direction (length direction of the separation membrane), and in FIG. 3, the first direction (length direction of the separation membrane). And in the second direction (width direction of the separation membrane).

図2および図3において、隣接する突起物31の間の空間に、透過側流路5が形成される。   2 and 3, the permeate-side flow path 5 is formed in the space between the adjacent protrusions 31.

分離膜は、分離膜エレメントにおいて、第2方向が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、第1方向(分離膜の幅方向)が集水管6の長手方向に平行であり、第2方向(分離膜の長さ方向)が集水管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 the second direction coincides with the winding direction. That is, in the separation membrane element, in the separation membrane, the first direction (width direction of the separation membrane) is parallel to the longitudinal direction of the water collection pipe 6, and the second direction (length direction of the separation membrane) is the longitudinal direction of the water collection pipe 6. It is preferable to be arranged so as to be orthogonal to the direction.

突起物31は、第1方向において不連続に設けられると共に、図2および図5に示す形態では、第2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るつまり、図5のように分離膜エレメントに分離膜が組み込まれたときに、突起物31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、分離膜において集水管に近い側であり、巻回方向の外側とは、分離膜において集水管から遠い側である。   The protrusions 31 are provided discontinuously in the first direction, and in the form shown in FIGS. 2 and 5, the protrusions 31 are provided so as to be continuous from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the second direction. When the separation membrane is incorporated into the separation membrane element as in 5, the protrusion 31 is arranged so as to continue from the inner end to the outer end of the separation membrane 1 in the winding direction. The inner side in the winding direction is the side close to the water collecting pipe in the separation membrane, and the outer side in the winding direction is the side far from the water collecting pipe in the separation membrane.

図5は、集水管6の周囲に分離膜1を巻回した分離膜エレメント100を模式的に示す説明図である。図5において分離膜1は分離膜リーフの片側の面として記載されている。図中、CDで示す矢印は、集水管6の長手方向および分離膜の幅方向を示す。またMDで示す矢印は、分離膜の長さ方向および集水管6へ巻回する方向を示す。   FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a separation membrane element 100 in which the separation membrane 1 is wound around the water collecting pipe 6. In FIG. 5, the separation membrane 1 is described as one surface of the separation membrane leaf. In the figure, an arrow indicated by CD indicates the longitudinal direction of the water collecting pipe 6 and the width direction of the separation membrane. An arrow indicated by MD indicates the length direction of the separation membrane and the direction of winding around the water collecting pipe 6.

突起物が「第2方向において連続する」とは、図2のように突起物が途切れることなく設けられている場合と、図3のように、突起物が途切れる箇所はあるが、突起物が実質的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、第2方向における突起物の間隔e(つまり突起物において途切れている部分の長さ)が5mm以下であることを満たす。特に、間隔eは、1mm以下を満たす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、第2方向において並ぶ一列の突起物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2の形態では、間隔eは0(ゼロ)である。   The protrusions are “continuous in the second direction” when the protrusions are provided without interruption as shown in FIG. 2 and when the protrusions are interrupted as shown in FIG. Includes both substantially continuous cases. The “substantially continuous” form preferably satisfies that the distance e between the protrusions in the second direction (that is, the length of the discontinuous portion in the protrusion) is 5 mm or less. In particular, the distance e is more preferably 1 mm or less, and further preferably 0.5 mm or less. In addition, the total value of the intervals e included from the beginning to the end of the row of protrusions arranged in the second direction is preferably 100 mm or less, more preferably 30 mm or less, and further preferably 3 mm or less. preferable. In the form of FIG. 2, the interval e is 0 (zero).

図2のように突起物31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。   When the protrusion 31 is provided without interruption as shown in FIG. 2, membrane dropping is suppressed during pressure filtration. Membrane sagging is that the membrane falls into the channel and narrows the channel.

図3では、突起物31は、第1方向だけでなく第2方向においても不連続に設けられている。つまり、突起物31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、突起物31が第2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突起物31が設けられることで、突起物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3の構成において、透過流体は、流路5を流れながら、突起物31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. 3, the protrusions 31 are discontinuously provided not only in the first direction but also in the second direction. That is, the protrusions 31 are provided at intervals in the length direction. However, as described above, the protrusion 31 is substantially continuous in the second direction, so that the film sagging is suppressed. In addition, by providing the discontinuous protrusions 31 in the two directions as described above, the contact area between the protrusions 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. That is, in the configuration of FIG. 3, the permeating fluid is divided by the protrusions 31 while flowing through the flow path 5, and can further merge downstream.

上述したように、図2では、突起物31が、第2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3では第2方向において突起物31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. 2, the protrusions 31 are provided so as to be continuous from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the second direction. In FIG. 3, the protrusion 31 is divided into a plurality of portions in the second direction, but the plurality of portions are provided so as to be lined up from one end to the other end of the separation membrane body 2.

突起物が「分離膜本体の一端から他端まで設けられている」とは、突起物が分離膜本体2の縁まで設けられている形態と、縁近傍において突起物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、突起物は、透過側の流路を形成できる程度に、第2方向に渡って分布していればよく、分離膜本体において、突起物が設けられない部分があってもよい。例えば、透過側の面において、他の分離膜との接着された部分(接触部分と言い換えられる。)には、突起物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、突起物が配置されない領域が設けられていてもよい。   The projection is “provided from one end of the separation membrane body to the other end” means that the projection is provided up to the edge of the separation membrane body 2 and the region where the projection is not provided in the vicinity of the edge. Includes both certain forms. That is, the protrusions only need to be distributed in the second direction to such an extent that the permeate-side flow path can be formed, and there may be a portion where the protrusions are not provided in the separation membrane body. For example, on the permeate side surface, a protrusion need not be provided in a portion (in other words, a contact portion) bonded to another separation membrane. Moreover, the area | region where a protrusion is not arrange | positioned may be provided in some places, such as the edge part of a separation membrane, for the reason on the other specification or manufacture.

第1方向においても、突起物31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、第2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、突起物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、突起物が配置されない領域が設けられていてもよい。   Also in the first direction, the protrusions 31 can be distributed substantially evenly over the entire separation membrane main body. However, similar to the distribution in the second direction, it is not necessary to provide a protrusion on the portion of the permeate-side surface that is bonded to another separation membrane. Moreover, the area | region where a protrusion is not arrange | positioned may be provided in some places, such as the edge part of a separation membrane, for the reason on the other specification or manufacture.

<<分離膜本体および突起物の寸法>>
図2〜図4において、a〜fは下記値を指す。
<< Dimensions of separation membrane body and protrusions >>
2 to 4, a to f indicate the following values.

a:分離膜本体2の長さ
b:分離膜本体2の幅方向における突起物31の間隔
c:突起物の高さ
d:突起物31の幅
e:分離膜本体2の長さ方向における上記突起物の間隔
f:突起物31の長さ
値a、b、c、d、e、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、以下に記載する範囲を満たせばよい。
a: Length of the separation membrane body 2 b: Spacing of the projections 31 in the width direction of the separation membrane body 2 c: Height of the projections d: Width of the projections e: Above in the length direction of the separation membrane body 2 Projection interval f: Length of the projection 31 For measurement of the values a, b, c, d, e, and f, for example, a commercially available shape measurement 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 should satisfy the range described below.

(分離膜本体の長さa)
長さaは、第2方向(分離膜の長さ方向)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 second direction (length direction of the separation membrane). 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.

(第1方向での流路幅b)
第1方向(分離膜の幅方向)において隣接する突起物31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つの突起物31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4に示すように、第2方向に垂直な断面において、突起物31は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する2つの突起物31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、突起物31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。
(Flow path width b in the first direction)
The interval b between the adjacent protrusions 31 in the first direction (the width direction of the separation membrane) corresponds to the width of the flow path 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 protrusions 31 are not parallel, the maximum value and the minimum width of one flow path 5 are within one cross section. The average value is measured and the average value is calculated. As shown in FIG. 4, in the cross section perpendicular to the second direction, when the protrusion 31 has a trapezoidal shape with a thin top and a thick bottom, first, the distance between the upper portions of the two adjacent protrusions 31 and the lower portion The distance is measured and the average value is calculated. The interval between the protrusions 31 is measured in any 30 or more cross sections, 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圧力損失が小さくなるものの、膜落ち込みが生じやすくなる。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、圧力損失は大きくなる。特に、1.5MPaを超えるような高圧で運転する場合、供給水の塩濃度が高く膜面に濃度分極が大きい場合がほとんどであり、透過抵抗が大きくなる場合がある。このような場合、単に透過側の流路を拡大し、圧力損失を小さくして透過効率を上げすぎると濃度分極が加速される傾向にあり、また膜が透過側流路へ落ち込み、透過側流路が縮小する。このような理由から、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圧力損失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, the pressure loss decreases, but the film falls easily. Conversely, the smaller the distance b, the less likely the film will drop, but the greater the pressure loss. In particular, when operating at a high pressure exceeding 1.5 MPa, the salt concentration of the supplied water is high and the concentration polarization is large on the membrane surface, and the permeation resistance may increase. In such a case, if the flow channel on the permeate side is simply enlarged and the pressure loss is reduced to increase the permeation efficiency too much, concentration polarization tends to be accelerated, and the membrane falls into the permeate side flow channel, causing the permeate side flow. The road shrinks. For this reason, the interval b is preferably 0.2 mm or more and 5 mm or less. Within this range, the pressure loss can be reduced while suppressing the film sagging. 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.

(突起物の高さc)
高さcとは、突起物と分離膜本体の表面との高低差である。図4に示すように、高さcは、第2方向に垂直な断面における、突起物31の最も高い部分と分離膜本体の透過側面との高さの差である。すなわち、高さにおいては、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箇所以上の突起物31について高さを測定し、平均して得られる値である。突起物の高さcは、同一の平面内における突起物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突起物の断面の観察によって得られてもよい。
(Projection height c)
The height c is a difference in height between the protrusion and the surface of the separation membrane main body. As shown in FIG. 4, the height c is a difference in height between the highest portion of the protrusion 31 and the permeation side surface of the separation membrane main body in a cross section perpendicular to the second direction. That is, in the height, the thickness of the portion impregnated in the base material is not considered. The height c is a value obtained by measuring the heights of 30 or more protrusions 31 and averaging them. The height c of the protrusion may be obtained by observing the cross section of the protrusion in the same plane, or may be obtained by observing the cross section of the protrusion 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。   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.

高さcが大きい方が流動抵抗は小さくなる。よって、高さcは0.03mm以上、0.05mm以上または0.1mm以上であることが好ましい。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、0.5mm以下、0.4mm以下または0.3mm以下であることが好ましい。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0.5mm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0.3mm以下であることがさらに好ましい。   The larger the height c, the smaller the flow resistance. Therefore, the height c is preferably 0.03 mm or more, 0.05 mm or more, or 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 0.5 mm or less, 0.4 mm or less, or 0.3 mm or less. These upper and lower limits can be combined. For example, the height c is preferably 0.03 mm or more and 0.5 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 0.3 mm or less.

また、隣り合う2つの突起物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つの突起物の高低差は、0.1mm以下(100μm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。   Moreover, it is preferable that the difference in height between two adjacent protrusions 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 protrusions is preferably 0.1 mm or less (100 μm or less), more preferably 0.06 mm or less, and further preferably 0.04 mm or less.

同様の理由から、分離膜に設けられた全ての突起物の最大高低差は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。   For the same reason, the maximum height difference of all the protrusions provided on the separation membrane is preferably 0.25 mm or less, particularly preferably 0.1 mm or less, and further preferably 0.03 mm or less.

(突起物の幅d)
突起物31の幅dは、次のように測定される。まず、第1方向(分離膜の幅方向)に垂直な1つの断面において、1つの突起物31の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図4に示すような上部が細く下部が太い突起物31においては、突起物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。
(Projection width d)
The width d of the protrusion 31 is measured as follows. First, the average value of the maximum width and the minimum width of one protrusion 31 is calculated in one cross section perpendicular to the first direction (the width direction of the separation membrane). That is, in the protrusion 31 with a thin upper part and a thick lower part as shown in FIG. 4, the width of the lower part and the upper part of the protrusion 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.

突起物31の幅dは、好ましくは0.1mm以上であり、より好ましくは0.13mm以上である。幅dが0.13mm以上であることで、分離膜エレメントの運転時に突起物31に圧力がかかっても、突起物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0.7mm以下であり、より好ましくは0.5mm以下である。幅dが0.7mm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 protrusion 31 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.13 mm or more. When the width d is 0.13 mm or more, the shape of the protrusion can be maintained even when pressure is applied to the protrusion 31 during operation of the separation membrane element, and the permeate-side flow path is stably formed. The width d is preferably 0.7 mm or less, and more preferably 0.5 mm or less. When the width d is 0.7 mm or less, a sufficient flow path on the transmission side can be secured.

突起物の幅が第2方向での流路幅bよりも広いことで、突起物にかかる圧力を分散することができる。   When the width of the protrusion is wider than the flow path width b in the second direction, the pressure applied to the protrusion can be dispersed.

突起物31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。このように長い突起物31は「壁状物」とも称される。   The protrusion 31 is formed such that its length is larger than its width. Such a long protrusion 31 is also referred to as a “wall-like object”.

(第2方向での突起物の間隔e)
第2方向における突起物31の間隔eは、第2方向(分離膜の長さ方向)において隣り合う突起物31間の最短距離である。図2に示すように、突起物31が第2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3に示すように、突起物31が第2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。
(Distance e between protrusions in the second direction)
The interval e between the protrusions 31 in the second direction is the shortest distance between the adjacent protrusions 31 in the second direction (the length direction of the separation membrane). As shown in FIG. 2, the protrusion 31 is continuously provided in the second direction from one end of the separation membrane body 2 to the other end (in the separation membrane element, from the inner end to the outer end in the winding direction). The distance e is 0 mm. Moreover, as shown in FIG. 3, when the protrusion 31 is interrupted in the second direction, the interval e is preferably 5 mm or less, more preferably 1 mm or less, and further 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.

(突起物の長さf)
突起物31の長さfは、分離膜本体2の長さ方向(つまり第2方向)における突起物31の長さである。長さfは、1枚の分離膜1内で、30個以上の突起物31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。突起物の長さfは、分離膜本体の長さa以下であればよい。突起物の長さfが分離膜本体の長さaと同等のときは、突起物31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。
(Projection length f)
The length f of the protrusion 31 is the length of the protrusion 31 in the length direction (that is, the second direction) of the separation membrane body 2. The length f is obtained by measuring the length of 30 or more protrusions 31 in one separation membrane 1 and calculating the average value thereof. The length f of the protrusion may be equal to or less than the length a of the separation membrane body. When the length f of the protrusion is equal to the length a of the separation membrane body, it means that the protrusion 31 is continuously provided from the inner end to the outer end in the winding direction of the separation membrane 1. 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.

(形状)
突起物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、突起物の形状は、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 protrusion is not particularly limited, but a shape that reduces the flow resistance of the flow path and stabilizes the flow path 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 protrusion may be a straight column shape, a trapezoidal shape, a curved column shape, or a combination thereof.

突起物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、突起物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、突起物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 protrusion 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 in contact with the smaller one. For example, when the upper base of the protrusion is shorter than the lower base, the upper width is wider than the lower width in the flow path therebetween. 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 projection is preferably 0.6 or more and 1.4 or less, and more preferably 0.8 or more and 1.2 or less. preferable.

突起物の形状は、流動抵抗を低減する観点から、後述の分離膜面に対して垂直な直柱状であることが好ましい。また、突起物は、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、分離膜表面からの高さによらず、同じ幅を有するように形成されていてもよい。   From the viewpoint of reducing flow resistance, the shape of the protrusions is preferably a straight column shape perpendicular to the later-described separation membrane surface. In addition, the protrusion may be formed so that the width becomes smaller at a higher portion, or conversely, the protrusion may be formed so that the width becomes wider at a higher portion, or the height from the surface of the separation membrane. However, it may be formed to have the same width.

ただし、加圧ろ過時の突起物潰れが著しくない範囲であれば、突起物の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良い。   However, the upper side may be rounded in the cross section of the protrusion as long as the protrusion is not significantly crushed during pressure filtration.

突起物は熱可塑性樹脂で形成可能である。突起物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突起物の形状を調整することができる。   The protrusion can be formed of a thermoplastic resin. If the protrusion is a thermoplastic resin, the shape of the protrusion can be adjusted freely so that the required separation characteristics and permeation performance conditions can be satisfied by changing the processing temperature and the type of thermoplastic resin selected. be able to.

また、突起物の分離膜の平面方向における形状は、図2および図3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、突起物は破線状やドット状であってもよい。流動抵抗を低減する観点からドット状や破線状が好ましいが、突起物が途切れるために加圧ろ過時の膜落ち込みが発生する箇所が多くなるため、用途に応じて適宜設定すれば良い。   Further, the shape of the projections in the planar direction of the separation membrane may be linear as a whole as shown in FIGS. 2 and 3, and other shapes are, for example, curved, sawtooth, and wavy. May be. Further, in these shapes, the protrusions may be broken lines or dots. From the viewpoint of reducing the flow resistance, a dot shape or a broken line shape is preferable. However, since the protrusions are interrupted, the number of places where film sagging occurs during pressure filtration increases.

また、突起物の分離膜の平面方向における形状が直線状である場合、隣り合う突起物は、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、突起物が分離膜上で交差しないこと、隣り合う2つの突起物の長手方向のなす角度が0°以上30°以下であること、上記角度が0°以上15°以下であること、及び上記角度が0°以上5°以下であること等を包含する。   Moreover, when the shape of the separation film in the planar direction of the separation membrane is a straight line, the adjacent protrusions may be arranged substantially parallel to each other. “Arranged substantially parallel” means, for example, that the projections do not intersect on the separation membrane, the angle formed by the longitudinal direction of two adjacent projections is 0 ° or more and 30 ° or less, and the angle is It includes that it is 0 ° or more and 15 ° or less, and that the angle is 0 ° or more and 5 ° or less.

また、突起物の長手方向と集水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。突起物の長手方向と集水管の長手方向との成す角度が上記範囲であることで、透過水が効率良く集水管に集められる。   Further, the angle formed by the longitudinal direction of the projection and the longitudinal direction of the water collecting pipe is preferably 60 ° or more and 120 ° or less, more preferably 75 ° or more and 105 ° or less, and 85 ° or more and 95 ° or less. More preferably. When the angle formed between the longitudinal direction of the protrusion and the longitudinal direction of the water collecting pipe is within the above range, the permeated water is efficiently collected in the water collecting pipe.

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、分離膜本体と突起物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突起物の面積(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突起物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、突起物31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 projection is large, that is, the area of the projection 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 the cross section of the 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 projections and to ensure a wide cross sectional area of the flow path. The shape is preferably a concave lens. Further, the protrusion 31 may have a straight column shape with no change in width in a cross-sectional shape in a 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.

突起物の形状は、図1−図3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突起物を配置する場合は、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、突起物の形状を自由に調整することができる。   The shape of the protrusion is not limited to the shape shown in FIGS. When placing protrusions on the permeate side surface of the separation membrane body by fixing a molten material, for example, as in the hot melt method, the processing temperature and the type of hot melt resin to be selected can be changed. The shape of the protrusion can be freely adjusted so that the required separation characteristics and permeation performance conditions can be satisfied.

図1−図3では、突起物31の平面形状は、長さ方向において直線状である。ただし、突起物31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、突起物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突起物が、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. 1 to FIG. 3, the planar shape of the protrusion 31 is linear in the length direction. However, the protrusion 31 can be changed to another shape 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 protrusion in the planar direction may be a curved line, a wavy line, or the like. A plurality of protrusions included in one separation membrane may be formed so that at least one of the width and the length is different from each other.

(投影面積比)
分離膜の透過側の面に対する突起物の投影面積比は、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突起物の投影面積を、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v)に記載されたdf/(b+d)(e+f)で表すこともできる。
(Projected area ratio)
The projected area ratio of the projections to the permeation side surface of the separation membrane may be 0.03 or more and 0.85 or less, particularly in terms of reducing the flow resistance of the permeation side flow path and forming the flow path 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 protrusion 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 ). is there. This value can also be expressed by df / (b + d) (e + f) described in the above equation v).

(欠点率)
分離膜を透過した水は透過側流路5を通過して集水管6に集められる。分離膜において、集水管から遠い領域、つまり巻回方向外側の端部近傍の領域(図5における右側端部に近い領域)を透過した水は、集水管6に向かう間に、巻回方向においてより内側の領域を透過した水と合流し、集水管6へ向かう。よって、透過側流路においては、集水管6から遠い方が、存在する水量が少ない。
(Defect rate)
The water that has permeated through the separation membrane passes through the permeation side flow path 5 and is collected in the water collecting pipe 6. In the separation membrane, water that has passed through a region far from the water collecting pipe, that is, a region in the vicinity of the outer end in the winding direction (region near the right end in FIG. 5) It merges with the water that has passed through the inner area and heads for the water collecting pipe 6. Therefore, in the permeate side flow path, the amount of water present is smaller in the direction far from the water collecting pipe 6.

そのため、巻回方向外側の端部近傍の領域において、突起物が存在せず、その領域での流動抵抗が高くなっても、エレメント全体の造水量に与える影響は軽微である。同様の理由で、巻回方向外側の端部近傍の領域において、突起物の形成精度が低く、突起物を形成する樹脂が第1方向(分離膜の幅方向)において連続して塗布されていても、エレメントとしての造水量に与える影響は小さい。この領域において、分離膜本体の面方向(x−y平面)において、隙間無く塗布されている場合も同様である。   Therefore, there is no protrusion in the region near the end on the outer side in the winding direction, and even if the flow resistance in that region increases, the influence on the amount of water produced by the entire element is slight. For the same reason, in the region in the vicinity of the outer end in the winding direction, the formation accuracy of the protrusions is low, and the resin forming the protrusions is continuously applied in the first direction (the width direction of the separation membrane). However, the effect on the amount of water produced as an element is small. In this region, the same applies to the case where the separation membrane body is applied without a gap in the surface direction (xy plane).

よって、分離膜本体2の巻回方向外側の端部から透過側突起物31の巻回方向外側の端部までの距離、つまり、分離膜本体2の巻回方向外側端部に設けられた領域であって、透過側流路が形成されていない領域である、領域R3の第2方向(分離膜の長さ方向)における長さL3が、分離膜全体の第2方向における長さL1(上述の“a”に相当する。)に対して占める割合は、0%以上30%以下が好ましく、0%以上10%以下がさらに好ましく、0%以上3%以下が特に好ましい。この割合を欠点率と称する。   Therefore, the distance from the outer end in the winding direction of the separation membrane body 2 to the outer end in the winding direction of the transmission-side projection 31, that is, the region provided at the outer end in the winding direction of the separation membrane main body 2. The length L3 in the second direction (length direction of the separation membrane) of the region R3, which is a region where the permeation-side flow path is not formed, is the length L1 in the second direction of the entire separation membrane (described above). The ratio of the occupying ratio to "a") is preferably 0% to 30%, more preferably 0% to 10%, and particularly preferably 0% to 3%. This ratio is called a defect ratio.

欠点率は、図6では、(L3/L1)×100で表される。   The defect rate is represented by (L3 / L1) × 100 in FIG.

なお、図6では説明の便宜上、領域R3に突起物が設けられていない形態を示している。ただし、領域3は、幅方向に連続な突起物が設けられた領域であってもよい。   For convenience of explanation, FIG. 6 shows a form in which no protrusion is provided in the region R3. However, the region 3 may be a region provided with continuous protrusions in the width direction.

図6は、分離膜本体2および透過側突起物31の巻回方向外側の端部を、透過側突起物31の長さ方向に切断した断面図である。図6において、分離膜本体2に透過側突起物31が固着し、分離膜本体2の巻回方向外側端部の手前まで延在している。なお、図6では説明の便宜上、透過側突起物31が長さ方向に連続に設けられている形態を示しているが、透過側突起物31として上述の種々の形態が適用されることは、すでに述べたとおりである。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the separation membrane body 2 and the end portions on the outer side in the winding direction of the permeation-side protrusions 31 cut in the length direction of the permeation-side protrusions 31. In FIG. 6, the permeation-side protrusion 31 is fixed to the separation membrane main body 2 and extends to the front of the outer end of the separation membrane main body 2 in the winding direction. For convenience of explanation, FIG. 6 shows a mode in which the transmission-side protrusions 31 are continuously provided in the length direction, but the various forms described above are applied as the transmission-side protrusions 31. As already mentioned.

図中、突起物が設けられている領域をR2、透過側突起物31が設けられていない領域をR3で示している。また分離膜本体2のMD方向の長さをL1、透過側突起物31のMD方向の長さ(すなわち領域R2の長さ)をL2、透過側突起物31が存在しない領域R3のMD方向の長さをL3で示している。ここでMD方向は、分離膜の長さ方向および分離膜の巻回方向を表す。   In the drawing, a region where the projection is provided is indicated by R2, and a region where the transmission side projection 31 is not provided is indicated by R3. Further, the length of the separation membrane body 2 in the MD direction is L1, the length of the transmission-side projection 31 in the MD direction (that is, the length of the region R2) is L2, and the length of the separation-side projection 31 in the MD direction of the region R3 where the transmission-side projection 31 is not present. The length is indicated by L3. Here, the MD direction represents the length direction of the separation membrane and the winding direction of the separation membrane.

〔2.分離膜エレメント〕
(2−1)概要
図5に示すように、分離膜エレメント100は、集水管6と、上述したいずれかの構成を備え、集水管6の周囲に巻回された分離膜1を備える。
[2. Separation membrane element)
(2-1) Overview As shown in FIG. 5, the separation membrane element 100 includes the water collecting pipe 6 and any one of the above-described configurations, and includes the separation membrane 1 wound around the water collecting pipe 6.

(2−2)分離膜
<概要>
分離膜1は、集水管6の周囲に巻回されており、分離膜の幅方向が集水管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。
(2-2) Separation membrane <Overview>
The separation membrane 1 is wound around the water collecting pipe 6 and is arranged so that the width direction of the separation membrane is along the longitudinal direction of the water collecting pipe 6. As a result, the separation membrane 1 is disposed such that the length direction is along the winding direction.

よって、壁状物である突起物31は、分離膜1の透過側の面22において、少なくとも集水管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、透過水が中心パイプへ到達し易く、すなわち流動抵抗が小さくなるので、大きな造水量が得られる。   Therefore, the protrusions 31 that are wall-like objects are discontinuously arranged at least in the longitudinal direction of the water collecting pipe 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 can easily reach the central pipe, that is, the flow resistance is reduced, so that a large amount of fresh water is obtained.

「巻回方向の内側」及び「巻回方向の外側」は、図5に示す通りである。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において集水管6に近い方の端部、及び遠い方の端部に該当する。   “Inside in winding direction” and “Outside in winding direction” are as shown in FIG. That is, the “inner end portion in the winding direction” and the “outer end portion in the winding direction” correspond to the end portion closer to the water collecting pipe 6 and the far end portion in the separation membrane 1, respectively.

上述したように、突起物は分離膜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、及び集水管長手方向における封筒状膜の端部では、突起物が設けられていなくてもよい。   As described above, since the protrusion does not need to reach the edge of the separation membrane, for example, at the outer end portion of the envelope-like membrane in the winding direction and the end portion of the envelope-like membrane in the longitudinal direction of the water collecting tube The thing does not need to be provided.

<膜リーフおよび封筒状膜>
図1に示すように、分離膜は、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が形成される。
<Membrane leaf and envelope membrane>
As shown in FIG. 1, the separation membrane forms a 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 is formed between the supply-side surfaces of the separation membranes facing each other.

さらに、2枚の膜リーフ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、透過水が集水管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原水から隔離される。   Further, the two membrane leaves 4 are overlapped, so that the separation membrane 1 and the separation membrane 7 of the other membrane leaf facing the permeation side surface 22 of the separation membrane 1 form an envelope-like membrane. In the envelope-like membrane, between the opposite permeate side surfaces, in the rectangular shape of the separation membrane, only one side inside the winding direction is opened, and the other three sides are sealed so that the permeate flows into the water collecting pipe 6. Stopped. The permeate is isolated from the raw water by this envelope membrane.

封止としては、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。   Examples of the sealing include 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、分離膜の供給側の面において、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。分離膜の供給側面が、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。   In addition, on the surface on the supply side of the separation membrane, the inner end in the winding direction is closed by folding or sealing. Since the supply side surface of the separation membrane is sealed rather than folded, bending at the end of the separation membrane hardly occurs. 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心パイプの端部を封止し、もう一方の端部から空気を注入する。注入された空気は集水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 central pipe of the separation membrane element is sealed, and air is injected from the other end. The injected air passes through the holes of the water collecting pipe and reaches the permeate side of the separation membrane. Will move 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1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突起物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。   In the separation membrane leaf and the envelope membrane, the separation membranes facing each other (separation membranes 1 and 7 in FIG. 1) may have the same configuration or different configurations. That is, in the separation membrane element, it is only necessary to provide the above-described protrusion on at least one of the two permeate-side surfaces facing each other. 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).

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。   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には透過側突起物31を備えている。透過側突起物31によって、封筒状膜の内側、つまり向かい合う分離膜の透過側の面の間には、透過側流路が形成される。
(2-3) Permeation-side channel As described above, the separation membrane 1 includes the permeation-side protrusion 31. The permeate-side protrusion 31 forms a permeate-side channel between the inside of the envelope-shaped membrane, that is, between the permeate-side surfaces of the facing separation membranes.

(2−4)供給側流路
(流路材)
分離膜エレメント100は、向かい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、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。
(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 facing separation membrane. 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. . 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.

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。   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 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、造水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良い。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、供給側流路材の材料は特に限定されず、分離膜と同素材であっても異素材であっても良い。   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 such an extent that a problem such as a decrease in the amount of water produced 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、分離膜の供給側の面に供給側流路材を配置するに代わりに、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。
(Unevenness processing)
Further, instead of disposing the supply-side channel material on the supply-side surface of the separation membrane, a difference in height can be imparted to the supply side of the separation membrane by a method such as embossing, hydraulic forming, or 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、造水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 reduced, and the operation cost for increasing the fresh water generation amount 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。   Therefore, in consideration of the balance of each performance and the operating cost described above, in the separation membrane, the difference in height of 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.

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。   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.

流路幅は好ましくは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。   The channel width is preferably 0.2 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.

ピッチは、流路幅の10分の1倍以上50倍以下の間で適宜設計すると良い。流路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 channel width. The flow path width is the part that sinks on the surface where the height difference exists, and the pitch is the highest point on the surface where the height difference exists to the highest point on the adjacent high part. It is the horizontal 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、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. Hereinafter, it is 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、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。   The “height difference” in the surface of the separation membrane is the difference in height between the surface of the separation membrane body and the apex of the flow channel material (that is, the height of the flow channel material). Is the difference in height between the concave and convex portions.

(2−5)集水管
集水管6は、その中を透過水が流れるように構成されていればよく、材質、形状、大きさ等は特に限定されない。集水管6としては、例えば、複数の孔が設けられた側面を有する円筒状の部材が用いられる。
(2-5) Water Collection Pipe The water collection pipe 6 is not particularly limited as long as it is configured so that permeated water flows therethrough. As the water collecting pipe 6, for example, a cylindrical member having a side surface provided with a plurality of holes is used.

(2−6)第1形態
より具体的な形態として、図8−図10に、第1−第3の形態の分離膜エレメント100A、100B、100Cを示す。図8は、第1形態の分離膜エレメント100Aを部分的に分解して示す説明図であり、集水管6の周りに、複数枚の分離膜1が巻回されている。また、分離膜エレメント100Aは、上述した構成に加えて、さらに以下の構成を備える。
(2-6) First Form As a more specific form, FIGS. 8 to 10 show separation membrane elements 100A, 100B, and 100C of the first to third forms. FIG. 8 is an explanatory view showing the separation membrane element 100 </ b> A of the first embodiment partially disassembled, and a plurality of separation membranes 1 are wound around the water collecting pipe 6. In addition to the above-described configuration, the separation membrane element 100A further includes the following configuration.

すなわち、分離膜エレメント100Aは、その両端に孔付端板92を両端(すなわち第1端および第2端)に備える。また、分離膜エレメント100Aにおいて、巻囲された分離膜(以下、「巻囲体」と称する。)の外周面には、外装体81が巻囲されている。   That is, the separation membrane element 100A includes end plates 92 with holes at both ends (that is, the first end and the second end). In the separation membrane element 100A, an outer package 81 is wound around the outer peripheral surface of the wound separation membrane (hereinafter referred to as “wrapping body”).

なお、後述の孔無し端板91は原水が通過可能な孔を備えていないのに対して、孔付端板92は、原水を通過させることができる複数の孔を備える。   The holeless end plate 91 described later does not include a hole through which raw water can pass, whereas the holed end plate 92 includes a plurality of holes through which the raw water can pass.

また、分離膜1は、封筒状膜11を形成しており、封筒状分離膜11の内側には、上述したとおり、透過側突起物31が配置されている。封筒状膜11の間には、供給側突起物32が配置されている。   Moreover, the separation membrane 1 forms an envelope-like membrane 11, and the permeation-side protrusion 31 is arranged inside the envelope-like separation membrane 11 as described above. A supply-side protrusion 32 is disposed between the envelope films 11.

なお、便宜上、図8−図10では、透過側突起物31はドット形状として示されるが、上述したように突起物の形状は、この形状に限定されない。   For convenience, in FIG. 8 to FIG. 10, the transmission side protrusion 31 is shown as a dot shape, but as described above, the shape of the protrusion is not limited to this shape.

次に、分離膜エレメント100Aを用いた水処理について説明する。分離膜エレメント100Aの第1端から供給された原水101は、端板92の孔を通って、供給側流路に流入する。こうして、分離膜1の供給側の面に接触した原水101は、分離膜1によって、透過水102と濃縮水103とに分離される。透過水102は、透過側流路を経て、集水管6に流入する。集水管6を通った透過水102は、分離膜エレメント100Aの第2端から分離膜エレメント100Aの外へと流出する。濃縮水103は、供給側流路を通って、第2端に設けられた端板92の孔から分離膜エレメント100Aの外部へ流出する。   Next, water treatment using the separation membrane element 100A will be described. The raw water 101 supplied from the first end of the separation membrane element 100A flows into the supply-side flow path through the hole of the end plate 92. In this way, the raw water 101 in contact with the supply side surface of the separation membrane 1 is separated into the permeated water 102 and the concentrated water 103 by the separation membrane 1. The permeated water 102 flows into the water collecting pipe 6 through the permeate side flow path. The permeated water 102 that has passed through the water collection pipe 6 flows out of the separation membrane element 100A from the second end of the separation membrane element 100A. The concentrated water 103 flows out of the separation membrane element 100A from the hole of the end plate 92 provided at the second end through the supply side flow path.

(2−7)第2形態
図9を参照して、本実施形態の分離膜エレメント100Bについて説明する。なお、既に説明した構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。
(2-7) Second Embodiment With reference to FIG. 9, the separation membrane element 100B of the present embodiment will be described. In addition, about the component already demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

分離膜エレメント100Bは、第1端に配置され、かつ孔を有さない端板91と、第2端に配置され、かつ孔を有する端板92とを備える。また、分離膜エレメント100Bは、巻囲された分離膜1の最外面にさらに巻き付けられた多孔性部材82を備える。   The separation membrane element 100B includes an end plate 91 that is disposed at the first end and has no holes, and an end plate 92 that is disposed at the second end and has holes. Further, the separation membrane element 100B includes a porous member 82 that is further wound around the outermost surface of the surrounded separation membrane 1.

多孔性部材82としては、原水を通過させることができる複数の孔を有する部材が用いられる。多孔性部材82に設けられたこれらの孔は、原水の供給口と言い換えられてもよい。多孔性部材82は、複数の孔を有していれば、その材質、大きさ、厚み、剛性等は、特に限定されるものではない。多孔性部材82として、比較的小さい厚みを有する部材を採用することで、分離膜エレメントの単位体積当たりの膜面積を増大させることができる。   As the porous member 82, a member having a plurality of holes through which raw water can pass is used. These holes provided in the porous member 82 may be referred to as raw water supply ports. As long as the porous member 82 has a plurality of holes, the material, size, thickness, rigidity and the like are not particularly limited. By adopting a member having a relatively small thickness as the porous member 82, the membrane area per unit volume of the separation membrane element can be increased.

多孔性部材82の厚みは、例えば1mm以下、0.5mm以下、又は0.2mm以下である。また、多孔性部材82は、巻囲体の外周形状に沿うように変形することができる、柔軟性又は可撓性を有する部材であってもよい。より具体的には、多孔性部材82として、ネット、多孔性フィルム等が適用可能である。ネット及び多孔性フィルムは、巻囲体を内部に収容できるように筒状に形成されていてもよいし、長尺状であって、巻囲体の周囲に巻き付けられていてもよい。   The thickness of the porous member 82 is, for example, 1 mm or less, 0.5 mm or less, or 0.2 mm or less. Further, the porous member 82 may be a member having flexibility or flexibility that can be deformed so as to follow the outer peripheral shape of the wound body. More specifically, as the porous member 82, a net, a porous film, or the like can be applied. The net and the porous film may be formed in a cylindrical shape so that the wound body can be accommodated therein, or may be long and wound around the wound body.

多孔性部材82は、分離膜エレメント100Bの外周面に配置される。多孔性部材82がこのように設けられることで、孔が分離膜エレメント100Bの外周面に設けられる。「外周面」とは、特に、分離膜エレメント100Bの外周面全体のうち、上述の第1端の面及び第2端の面を除く部分であるとも言える。本実施形態では、多孔性部材82は、巻囲体の外周面のほぼ全体を覆うように配置される。   The porous member 82 is disposed on the outer peripheral surface of the separation membrane element 100B. By providing the porous member 82 in this manner, holes are provided on the outer peripheral surface of the separation membrane element 100B. It can be said that the “outer peripheral surface” is a portion excluding the first end surface and the second end surface in the entire outer peripheral surface of the separation membrane element 100B. In this embodiment, the porous member 82 is disposed so as to cover almost the entire outer peripheral surface of the wound body.

本実施形態によると、分離膜エレメント100Bの外周面(巻囲体の外周面)から原水が供給される。よって、分離膜エレメント100Bが繰り返し運転されても、又は分離膜エレメント100Bが高圧条件下で運転されても、巻囲された分離膜1等が長手方向に押し出されることによる巻囲体の変形(いわゆるテレスコープ)の抑制が可能である。さらに本実施形態では、原水が圧力容器(図示しない)と分離膜エレメントの間の隙間から供給されるので、原水の異常な滞留の発生が抑制される。   According to the present embodiment, raw water is supplied from the outer peripheral surface of the separation membrane element 100B (the outer peripheral surface of the wound body). Therefore, even if the separation membrane element 100B is repeatedly operated or the separation membrane element 100B is operated under a high pressure condition, deformation of the wound body due to the surrounding separation membrane 1 and the like being pushed out in the longitudinal direction ( It is possible to suppress so-called telescopes. Furthermore, in this embodiment, since raw | natural water is supplied from the clearance gap between a pressure vessel (not shown) and a separation membrane element, generation | occurrence | production of the abnormal stagnation of raw | natural water is suppressed.

分離膜エレメント100Bにおいては、第1端の端板が孔無し端板91なので、第1端の面からは、分離膜エレメント100B内に原水は流入しない。原水101は、分離膜1に対して、分離膜エレメント100Bの外周面から、多孔性部材82を介して供給される。こうして供給された原水101は、分離膜によって透過水102と濃縮水103に分けられる。透過水102は、集水管6を通って、分離膜エレメント100Bの第2端から取り出される。濃縮水103は、第2端の孔付端板92の孔を通って、分離膜エレメント100B外に流出する。   In the separation membrane element 100B, since the end plate at the first end is the end plate 91 without holes, the raw water does not flow into the separation membrane element 100B from the surface of the first end. The raw water 101 is supplied to the separation membrane 1 through the porous member 82 from the outer peripheral surface of the separation membrane element 100B. The raw water 101 supplied in this way is divided into permeated water 102 and concentrated water 103 by the separation membrane. The permeated water 102 passes through the water collection pipe 6 and is taken out from the second end of the separation membrane element 100B. The concentrated water 103 flows out of the separation membrane element 100B through the hole of the end plate 92 with a hole at the second end.

(2−8)第3形態
図10を参照して、本実施形態の分離膜エレメント100Cについて説明する。なお、既に説明した構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。
(2-8) Third Embodiment With reference to FIG. 10, a separation membrane element 100C of the present embodiment will be described. In addition, about the component already demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

分離膜エレメント100Cは、第1端および第2端にそれぞれ配置され、孔を有する端板92を備える以外は、第2形態のエレメントと同一である。また、分離膜エレメント100Cは、分離膜エレメント100Bと同様に、多孔性部材82を備える。   The separation membrane element 100C is the same as the element of the second embodiment except that the separation membrane element 100C is disposed at each of the first end and the second end and includes an end plate 92 having a hole. In addition, the separation membrane element 100C includes a porous member 82, like the separation membrane element 100B.

この構成により、本実施形態では、原水101は、多孔性部材82の孔を通って分離膜エレメント100Cの外周面から巻囲体に供給されるだけでなく、第1端の孔付端板92の孔を通って、分離膜エレメント100Cの第1端から巻囲体に供給される。透過水102及び濃縮水103は、第1形態の分離膜エレメント100Aと同様に、第2端から分離膜エレメント100Cの外部に排出される。   With this configuration, in this embodiment, the raw water 101 is not only supplied from the outer peripheral surface of the separation membrane element 100C to the envelope through the hole of the porous member 82, but also the end plate 92 with a hole at the first end. The separation membrane element 100 </ b> C is supplied to the winding body through the first hole. The permeated water 102 and the concentrated water 103 are discharged from the second end to the outside of the separation membrane element 100C, similarly to the separation membrane element 100A of the first form.

分離膜エレメント100Cの一端(つまり孔を有する端板92)だけでなく、分離膜エレメント100Cの外周面からも巻囲体に原水が供給されるので、巻囲体の変形の抑制が可能である。また、本形態においても、原水が圧力容器と分離膜エレメントの間の隙間から供給されるので、異常な滞留の発生が抑制される。   Since raw water is supplied to the envelope not only from one end of the separation membrane element 100C (that is, the end plate 92 having a hole) but also from the outer peripheral surface of the separation membrane element 100C, deformation of the envelope can be suppressed. . Also in this embodiment, since the raw water is supplied from the gap between the pressure vessel and the separation membrane element, the occurrence of abnormal stagnation is suppressed.

〔3.分離膜エレメントの製造方法〕
分離膜エレメントの製造方法は、分離膜を製造する工程を含む。また、分離膜を製造する工程は、少なくとも以下の工程:
基材および分離機能層を有する分離膜本体を準備する工程、
上記分離膜本体とは異なる組成を有する材料を、熱によって軟化する工程、
軟化した前記材料を、上記分離膜本体の基材側の面に配置することで、透過側流路材を形成する工程、および
上記材料を固化することで、上記分離膜本体上に上記突起物を固着させる工程
を含む。
[3. Method for manufacturing separation membrane element]
The manufacturing method of a separation membrane element includes the process of manufacturing a separation membrane. In addition, the step of producing the separation membrane includes at least the following steps:
Preparing a separation membrane body having a base material and a separation functional layer;
A step of softening a material having a composition different from that of the separation membrane body by heat,
The softened material is disposed on the base material side surface of the separation membrane main body to form a permeation-side flow path material, and the material is solidified so that the protrusions are formed on the separation membrane main body. Including a step of fixing.

分離膜エレメントの製造方法における各工程について、以下に説明する。   Each process in the manufacturing method of a separation membrane element is demonstrated below.

(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。
(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.

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。   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.

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。   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)突起物(透過側流路材)の配置
分離膜の製造方法は、分離膜本体の透過側の面に、不連続な突起物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、突起物は、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 Protrusions (Permeation-side Channel Material) The separation membrane manufacturing method includes a step of providing discontinuous protrusions on the permeation-side surface of the separation membrane body. This step may be performed at any time during the manufacture of the separation membrane. For example, the protrusion 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. Alternatively, after the separation functional layer is formed, it may be performed before or after the above-described chemical treatment is performed.

突起物を配置する方法は、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、突起物の配置には、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 arranging the protrusions includes, for example, a step of placing 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 protrusions. 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.

突起物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 protrusions 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)供給側流路の形成
供給側流路材が、分離膜本体と異なる材料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、突起物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。
(3-3) Formation of supply-side flow path When the supply-side flow path material is a discontinuous member formed of a material different from that of the separation membrane main body, formation of a protrusion is used for forming the supply-side flow path material. The same method and timing can be applied.

また、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。   Further, a difference in height can be imparted to the supply side of the separation membrane by a method such as embossing, hydraulic forming, or 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。   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.

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。   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。   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.

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、分離膜本体に突起物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。   When the supply-side flow path is a continuously formed member such as a net, after the separation membrane is manufactured by arranging protrusions on the separation membrane body, the separation membrane and the supply-side flow path material Can be superimposed.

(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、供給側の面が向かい合うように貼り合わせることで形成されてもよい。
(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 The separation membrane may be formed by bonding so that the surfaces on the supply side face each other.

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5における左側端部を封止する。   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 stacked separation membranes, that is, the left end in FIG. 5 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。   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.

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。   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、積層したリーフを集水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 40P to 150P, and more preferably 50P to 120P. If the adhesive viscosity is too high, wrinkles are likely to occur when the laminated leaves are wrapped around the water collection pipe. 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、リーフを集水管に巻囲した後に、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、原水の透過側への流入が抑制される。また、分離膜エレメントの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 water collecting pipe 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 water to the permeate side is suppressed. In addition, the effective membrane area of the separation membrane element can be secured relatively large.

接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を40P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/ポリオールの重量比率が1/5以上1以下となるように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)で測定したものである。   As the adhesive, a urethane-based adhesive is preferable, and in order to make the viscosity in the range of 40 P or more and 150 P or less, the isocyanate of the main agent and the polyol of the curing agent have an isocyanate / polyol weight ratio of 1/5 or more and 1 or less. Such a mixture is preferred. 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 mixture ratio are defined in advance with a B-type viscometer (JIS K 6833).

(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(日本国特公昭44−14216号公報、日本国特公平4−11928号公報、日本国特開平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 production method, a method described in a reference document (Japanese Patent Publication No. 44-14216, Japanese Patent Publication No. 4-11928, Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-226366) is used. it can. Details are as follows.

集水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集水管を向くように配置する。このような配置で集水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。   When the separation membrane is wound around the water collecting pipe, the separation membrane is arranged so that the closed end of the leaf, that is, the closed portion of the envelope-shaped membrane faces the water collecting pipe. By winding the separation membrane around the water collecting pipe in such an arrangement, the separation membrane is wound in a spiral shape.

集水管にトリコットや基材のようなスペーサーを巻回しておくと、エレメント巻囲時に集水管へ塗布した接着剤が流動し難く、リークの抑制につながり、さらには集水管周辺の流路が安定に確保される。なお、スペーサーは集水管の円周より長く巻回しておけばよい。   If a spacer such as a tricot or base material is wound around the water collection pipe, the adhesive applied to the water collection pipe will not flow easily when the element is wrapped, leading to suppression of leakage, and the flow path around the water collection pipe is stable. Secured. The spacer may be wound longer than the circumference of the water collecting pipe.

(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、集水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 water collecting pipe, 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。
[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.

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

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。原水温度が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、原水のpHが中性領域にある場合、原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 raw water temperature increases, the salt removal rate decreases, but as the raw water temperature decreases, the membrane permeation flux also decreases. Moreover, when the pH of the raw water is in a neutral region, even if the raw 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、原水としては、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、「質量÷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℃以上40.5℃以下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, as raw water, TDS (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) of 500 mg / L or more and 100 g / L or less such as seawater, brine, drainage, etc. For example). In general, TDS indicates the total dissolved solid content, and is expressed by “mass / volume”, but 1 L may be expressed 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 ° C. or higher and 40.5 ° C. or lower. Convert.

〔5.分離膜エレメントの他の形態〕
<分離膜エレメントの構成>
分離膜エレメントの他の形態について説明する。なお、以下で言及しない構成、並びに製造工程および利用については、上述の事項が適用される。
[5. Other forms of separation membrane element]
<Configuration of separation membrane element>
Another embodiment of the separation membrane element will be described. In addition, the above-mentioned matter is applied about the structure which is not mentioned below, a manufacturing process, and utilization.

本実施形態では、図11に示すように、突起物3が、分離膜とは別のシートに固着していている。つまり、分離膜エレメントは、図11に示すように、分離膜20Aと;シート13とシート13上に固着した突起物3とを備える透過側流路材14とを備える。   In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the protrusion 3 is fixed to a sheet different from the separation membrane. That is, as shown in FIG. 11, the separation membrane element includes a separation membrane 20 </ b> A; and a permeate-side flow path member 14 including a sheet 13 and a protrusion 3 fixed on the sheet 13.

本実施形態の分離膜エレメントは、透過側流路材を分離膜間に挟み込む工程を備える以外は、図1に示すリーフを備える分離膜エレメントと同様の方法によって製造される。   The separation membrane element of the present embodiment is manufactured by the same method as the separation membrane element including the leaf shown in FIG. 1 except that the separation membrane element includes a step of sandwiching the permeation side channel material between the separation membranes.

<分離膜>
分離膜20Aは、図1の分離膜1とは異なり、突起物3を備えない。つまり分離膜20Aとしては、図1の実施形態の分離膜本体2と同様の構成が採用される。分離膜20Aは、透過側の面同士および供給側の面同士がそれぞれ対向するように、配置される。
<Separation membrane>
Unlike the separation membrane 1 in FIG. 1, the separation membrane 20 </ b> A does not include the protrusion 3. That is, as the separation membrane 20A, the same configuration as that of the separation membrane main body 2 of the embodiment of FIG. 1 is adopted. The separation membrane 20A is arranged so that the surfaces on the permeate side and the surfaces on the supply side face each other.

<透過側流路材>
透過側流路材14は、2枚の分離膜20Aの透過側の面122の間に配置される。分離膜の供給側の面は符号”121”で示す。より詳細には、2枚の分離膜20Aは、透過側流路材14を間に挟んで、図1の分離膜2および分離膜7と同様に、接着(封止)されている。その接着部分の少なくとも一部において、分離膜間に透過側流路材14のシート13が存在することが好ましい。図11では、シート13の大きさと分離膜20Aの大きさとは同一として示しているが、実際には、シートの方が大きくても良いし、分離膜の方が大きくてもよい。
<Permeate channel material>
The permeate-side channel material 14 is disposed between the permeate-side surfaces 122 of the two separation membranes 20A. The surface on the supply side of the separation membrane is indicated by reference numeral “121”. More specifically, the two separation membranes 20A are bonded (sealed) in the same manner as the separation membrane 2 and the separation membrane 7 in FIG. It is preferable that the sheet 13 of the permeation-side flow path material 14 exists between the separation membranes in at least a part of the adhesion portion. In FIG. 11, the size of the sheet 13 and the size of the separation membrane 20 </ b> A are shown to be the same, but actually, the sheet may be larger or the separation membrane may be larger.

分離膜に突起物が固着している場合と、分離膜とは別のシートに突起物が固着している場合とは、シート状の部材に突起物が固着している、という点で共通する。本書では、説明の便宜上、分離膜とは異なる部材として設けられたシート状部材を、“シート”とよぶ。   The case where the protrusion is fixed to the separation membrane and the case where the protrusion is fixed to a sheet different from the separation membrane are common in that the protrusion is fixed to the sheet-like member. . In this document, for convenience of explanation, a sheet-like member provided as a member different from the separation membrane is referred to as a “sheet”.

<シート>
シート13の空隙率は20%以上90%以下であることが好ましく、45%以上80%以下であることが特に好ましい。
<Sheet>
The porosity of the sheet 13 is preferably 20% or more and 90% or less, and particularly preferably 45% or more and 80% or less.

突起物の配置の精度が不十分であると、突起間の溝が閉塞することがある。しかし、シートの空隙率が20%以上であると、透過水はシート13の空隙を通って別の溝に移動することができるので、分離膜エレメントの造水量が大きくなる。さらに、突起物3を構成する樹脂がシート13に適度に含浸できるので、突起物3のシート13からの剥離を抑制できる。また、分離膜間を封止する接着剤がシート13に適度に含浸できるので、供給水の透過側流路への流入を抑制することができる。   If the accuracy of the arrangement of the protrusions is insufficient, the groove between the protrusions may be blocked. However, when the porosity of the sheet is 20% or more, the permeated water can move to another groove through the gap of the sheet 13, and the amount of water produced by the separation membrane element increases. Furthermore, since the resin constituting the protrusion 3 can be appropriately impregnated into the sheet 13, peeling of the protrusion 3 from the sheet 13 can be suppressed. Moreover, since the sheet 13 can be appropriately impregnated with the adhesive that seals between the separation membranes, the supply water can be prevented from flowing into the permeate-side flow path.

また、空隙率が90%以下であることで、突起物3を構成する樹脂がシート13の裏にまで含浸することを抑制できる。シート13の裏にまで樹脂が含浸すると、樹脂の含浸部分とその周りの部分とで、シート13の厚みが不均一になる。また、空隙率が90%以下であることで、リーフ同士を接着する接着剤の広がりを適度に抑制することができる。その結果、分離膜エレメント形成後に接着剤が塗布されていない領域、すなわち、加圧ろ過が有効に機能する領域(有効膜面積)を確保することができる。これによって、分離膜エレメントの造水量の低下を抑制できる。   Moreover, it can suppress that resin which comprises the protrusion 3 impregnates to the back of the sheet | seat 13 because a porosity is 90% or less. When the resin is impregnated to the back of the sheet 13, the thickness of the sheet 13 becomes uneven at the resin-impregnated portion and the surrounding portion. Moreover, the breadth of the adhesive agent which adhere | attaches leaves can be moderately suppressed because the porosity is 90% or less. As a result, it is possible to secure a region where the adhesive is not applied after the separation membrane element is formed, that is, a region (effective membrane area) where pressure filtration functions effectively. Thereby, the fall of the amount of fresh water of a separation membrane element can be suppressed.

ここで、空隙率とは、基材の単位体積当たりの空隙の割合をいう。空隙率は、基材に純水を含ませたときの重量から、基材の乾燥時の重量を差し引いた値を、乾燥時の基材の見かけ体積で除することで、百分率(%)として算出される。   Here, the porosity means the ratio of voids per unit volume of the substrate. The porosity is obtained by dividing the value obtained by subtracting the dry weight of the base material from the weight of the pure water contained in the base material by the apparent volume of the base material at the time of drying. Calculated.

シート13の厚みは0.2mm以下であることが好ましい。2枚の分離膜の透過側の面の間を封止するためには、封止箇所で分離膜間に挟まれたシート13に接着剤が含浸することが好ましい。シート13の厚みが0.2mm以下であると、シート13の厚み方向において全体にわたって接着剤が含浸するので、透過水への供給水の混合を防ぐことができる。ただし、シート13の厚みが0.2mmを超えても、シート13の空隙率が80%以上であれば、分離膜間を接着剤で封止することができる。また、シート13の厚みが0.02mm以上であることで、シート13の強度を確保することができるので、シート13の破損を抑制することができる。   The thickness of the sheet 13 is preferably 0.2 mm or less. In order to seal between the permeation side surfaces of the two separation membranes, it is preferable that the sheet 13 sandwiched between the separation membranes at the sealing location is impregnated with an adhesive. When the thickness of the sheet 13 is 0.2 mm or less, the adhesive is impregnated throughout in the thickness direction of the sheet 13, so that it is possible to prevent the supply water from being mixed into the permeated water. However, even if the thickness of the sheet 13 exceeds 0.2 mm, the separation membrane can be sealed with an adhesive if the porosity of the sheet 13 is 80% or more. Moreover, since the intensity | strength of the sheet | seat 13 is securable because the thickness of the sheet | seat 13 is 0.02 mm or more, damage to the sheet | seat 13 can be suppressed.

特に、シート13の厚みが0.02mm以上0.2mm以下であれば、空隙率は20%以上80%以下であることが好ましく、シート13の厚みが0.02mmを超えて0.4mm以下であれば、空隙率は30%以上90%以下であることがより好ましい。   In particular, if the thickness of the sheet 13 is 0.02 mm or more and 0.2 mm or less, the porosity is preferably 20% or more and 80% or less, and the thickness of the sheet 13 is more than 0.02 mm and 0.4 mm or less. If present, the porosity is more preferably 30% or more and 90% or less.

シート13として、具体的には、不織布が好ましく用いられる。シート13としては、例えば、上述の分離膜の基材と同様の素材および構造が適用される。   Specifically, a nonwoven fabric is preferably used as the sheet 13. As the sheet 13, for example, the same material and structure as the base material of the separation membrane described above are applied.

<突起物>
シートに固着した突起物には、図2等を参照して分離膜の基材に固着した突起物について説明した構成(つまり形状、寸法、配置、材質等)が、好ましく適用される。また、本実施形態の透過側流路材は、分離膜上に突起物を設ける場合と同様の方法によって、シートに突起物を設けることで製造される。
<Protrusions>
For the protrusions fixed to the sheet, the configuration (that is, the shape, dimensions, arrangement, material, etc.) described for the protrusions fixed to the base material of the separation membrane with reference to FIG. In addition, the permeation side channel material of the present embodiment is manufactured by providing protrusions on the sheet by the same method as that for providing protrusions on the separation membrane.

突起物は、シートのどちらか一方の面に設けられていてもよいし、両方の面に設けられていてもよい。いずれにしても、透過側流路材は、2枚の分離膜の透過側の面に挟まれるように配置され、透過側流路材の突起物が設けられた面は分離膜の透過側の面に対向する。   The protrusions may be provided on either side of the sheet or may be provided on both sides. In any case, the permeation-side channel material is arranged so as to be sandwiched between the permeation-side surfaces of the two separation membranes, and the surface on which the projections of the permeation-side channel material are provided is on the permeation side of the separation membrane. Opposite the surface.

突起物の高さcと、シートの厚みH1との関係について説明する。突起物の高さcと、シートの厚みH1と突起物の高さcとの和H0との比(c/H0)は、0.05以上であることが好ましい。これによって、広い流路を確保できるからである。一方で、比(c/H0)が0.7以下であることで、張力を負荷しながら、シートを巻き取った際に、突起物によるシートの破壊や傷を防ぐことができる。これは、比(c/H0)が大きいほど突起物のシートへの負荷が大きく、かつシートの物理的耐久性が小さくなるためである。   The relationship between the height c of the projection and the thickness H1 of the sheet will be described. The ratio (c / H0) of the height c of the protrusions to the sum H0 of the sheet thickness H1 and the height c of the protrusions is preferably 0.05 or more. This is because a wide flow path can be secured. On the other hand, when the ratio (c / H0) is 0.7 or less, the sheet can be prevented from being broken or damaged by the protrusions when the sheet is wound while tension is applied. This is because the larger the ratio (c / H0), the greater the load on the sheet of protrusions and the lower the physical durability of the sheet.

比(c/H0)が0.13以下である場合、シートの空隙率は30%以上90%以下であることが好ましい。また、比(c/H0)が0.13を超え(または0.15以上であって)、かつ0.7以下である場合は、シートの空隙率は20%以上かつ80%以下であることが好ましい。   When the ratio (c / H0) is 0.13 or less, the porosity of the sheet is preferably 30% or more and 90% or less. When the ratio (c / H0) exceeds 0.13 (or 0.15 or more) and is 0.7 or less, the porosity of the sheet is 20% or more and 80% or less. Is preferred.

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.

(中圧評価用膜の作製)
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約90μm、通気度:1cc/cm/sec、密度0.80g/cm)上にポリスルホンの17.0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、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)を作製した。
(Preparation of medium pressure evaluation membrane)
On a non-woven fabric made of polyethylene terephthalate fiber (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 90 μm, air permeability: 1 cc / cm 2 / sec, density: 0.80 g / cm 3 ), a 17.0 wt% DMF solution of polysulfone is 180 μm. Cast at room temperature (25 ° C.), immediately immersed in pure water for 5 minutes, and immersed in warm water at 80 ° C. for 1 minute to form a porous support layer comprising a fiber-reinforced polysulfone support membrane ( A thickness of 130 μm) was produced.

その後、多孔性支持膜のポリスルホンからなる層の表面をm−PDAの2.2重量%水溶液中に2分間浸漬してから、垂直方向にゆっくりと引き上げた。さらに、エアーノズルから窒素を吹き付けることで、支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。   Thereafter, the surface of the polysulfone layer of the porous support membrane was immersed in a 2.2 wt% aqueous solution of m-PDA for 2 minutes, and then slowly pulled up in the vertical direction. Furthermore, the excess aqueous solution was removed from the surface of the support film by blowing nitrogen from the air nozzle.

その後、トリメシン酸クロリド0.08重量%を含むn−デカン溶液を、膜の表面が完全に濡れるように塗布してから、1分間静置した。その後、膜から余分な溶液をエアブローで除去し、80℃の熱水で1分間洗浄した。   Thereafter, an n-decane solution containing 0.08% by weight of trimesic acid chloride was applied so that the surface of the film was completely wetted, and then allowed to stand for 1 minute. Thereafter, excess solution was removed from the membrane by air blowing, and washed with hot water at 80 ° C. for 1 minute.

(高圧評価用膜の作製)
m−PDA濃度を3.9重量%とし、n−デカン溶液中のトリメシン酸クロリド濃度を0.12重量%とした以外は中圧評価用膜と同様に作製した。
(Preparation of high-pressure evaluation film)
It was prepared in the same manner as the medium pressure evaluation membrane except that the m-PDA concentration was 3.9% by weight and the trimesic acid chloride concentration in the n-decane solution was 0.12% by weight.

(突起物のピッチ、間隔および高さ)
走査型電子顕微鏡(S−800)(日立製作所製)を用いて30箇所の任意の分離膜断面を100倍で写真撮影した。写真から50個の透過側流路を選択し、ピッチおよび流路幅を測定した。例えば、1つの写真に5個の流路が含まれていた場合、合計150個の流路が撮影されるので、そこから50個の流路を選択した。
(Pitch, spacing and height of protrusions)
Using a scanning electron microscope (S-800) (manufactured by Hitachi, Ltd.), 30 sections of any separation membrane were photographed at 100 times. Fifty permeate side channels were selected from the photograph, and the pitch and channel width were measured. For example, when 5 channels are included in one photograph, a total of 150 channels are photographed, and 50 channels were selected therefrom.

選択した50個の流路において、流路を挟んで隣合う突起物の一方の頂点から、他方の頂点までの水平距離を測定し、測定値を測定箇所の数(50)で除して平均値を得た。この平均値をピッチとして後に示す。   For the selected 50 channels, measure the horizontal distance from one apex of the adjacent protrusions across the channel to the other apex, and divide the measured value by the number of measurement points (50). Got the value. This average value will be shown later as a pitch.

また、間隔bについては、ピッチを測定した流路において、その流路を挟んで隣合う突起物の一方の高さの中点と、他方の高さの中点との間の距離を測定し、さらに平均値を算出した。この平均値を間隔(流路幅)bとして後に示す。   For the distance b, in the channel where the pitch was measured, the distance between the midpoint of one height of the adjacent protrusions across the channel and the midpoint of the other height was measured. Further, an average value was calculated. This average value will be shown later as an interval (channel width) b.

さらに、高さcについては、ピッチを測定した流路において、その流路を挟んで隣合う突起物のうちの一方について、高さを測定し、さらに平均値を算出した。この平均値を高さcとして後に示す。   Further, for the height c, in the channel where the pitch was measured, the height was measured for one of the adjacent protrusions across the channel, and an average value was calculated. This average value will be shown later as height c.

(代表長さ)
上述の方法で測定した高さcおよび間隔bを用いて、断面積(c×b)および浸辺長(2(c+b))を算出し、さらに代表長さ(4×断面積/浸辺長)を求めた。
(Representative length)
Using the height c and the interval b measured by the above method, the cross-sectional area (c × b) and the immersion side length (2 (c + b)) are calculated, and the representative length (4 × cross-sectional area / infiltration side length) is calculated. )

(割合(A11/A1))
分離膜の任意の箇所から、幅10mmのサンプルを切り出した。サンプルは、幅方向に平行な少なくとも1つの断面を有するように切り出された。次に、キーエンス社製高精度形状測定システムKS−1100を用い、このサンプルの幅方向に平行な1つの断面に含まれる全ての流路の断面積Aを測定した。得られた断面積の平均値を断面積A11として算出し、総和をA1として算出した。そして、割合(A11/A1)を算出した。なお、サンプルを切り取った際に、幅方向における両端部で流路が切断された場合は、両端部の流路を測定の対象から除外した。
(Ratio (A11 / A1))
A sample having a width of 10 mm was cut out from an arbitrary portion of the separation membrane. The sample was cut to have at least one cross section parallel to the width direction. Next, the cross-sectional area A of all the flow paths included in one cross section parallel to the width direction of the sample was measured using a high-precision shape measurement system KS-1100 manufactured by Keyence Corporation. The average value of the obtained cross-sectional areas was calculated as the cross-sectional area A11, and the total was calculated as A1. The ratio (A11 / A1) was calculated. In addition, when the flow path was cut at both ends in the width direction when the sample was cut, the flow paths at both ends were excluded from the measurement targets.

(造水量(中圧))
分離膜または分離膜エレメントについて、原水として2,000ppm食塩、運転圧力1.5MPa、運転温度25℃、pH6.5で運転(回収率15%)の条件下で105時間運転を行った。その後、同条件で、10分間の運転を行うことで透過水を得た。この10分間の運転で得られた透過水の体積から、分離膜の単位面積あたり、かつ1日あたりの透水量(立方メートル)を、造水量(高圧)(m/日)として表した。
(Water production (medium pressure))
The separation membrane or separation membrane element was operated for 105 hours under conditions of 2,000 ppm salt as raw water, an operating pressure of 1.5 MPa, an operating temperature of 25 ° C., and a pH of 6.5 (recovery rate of 15%). Thereafter, permeated water was obtained by operating for 10 minutes under the same conditions. From the volume of permeated water obtained by the operation for 10 minutes, the water permeation amount (cubic meter) per unit area of the separation membrane and per day was expressed as water production amount (high pressure) (m 3 / day).

(造水量(高圧))
分離膜または分離膜エレメントについて、原水として3.5重量%食塩、運転圧力5.5MPa、運転温度25℃、pH6.5で運転(回収率15%)の条件下で10時間運転を行った。その後、同条件で、10分間の運転を行うことで透過水を得た。この10分間の運転で得られた透過水の体積から、分離膜の単位面積あたり、かつ1日あたりの透水量(立方メートル)を、造水量(高圧)(m/日)として表した。
(Water production (high pressure))
The separation membrane or separation membrane element was operated for 10 hours under conditions of 3.5 wt% salt as raw water, operating pressure 5.5 MPa, operating temperature 25 ° C., pH 6.5 (recovery rate 15%). Thereafter, permeated water was obtained by operating for 10 minutes under the same conditions. From the volume of permeated water obtained by the operation for 10 minutes, the water permeation amount (cubic meter) per unit area of the separation membrane and per day was expressed as water production amount (high pressure) (m 3 / day).

(脱塩率(TDS除去率))
造水量の測定における10分間の運転で用いた原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/原水中のTDS濃度)}。
(Desalination rate (TDS removal rate))
For the raw water and the sampled permeate used in the operation for 10 minutes in measuring the amount of water produced, 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 raw water)}.

(圧縮弾性率)
突起物を直径10mm、厚さ25mmの円柱状に溶融成形し、テンシロン万能材料試験器(RTF−2430)(エー・アンド・デイ製)を用いて圧縮速度7mm/分、30℃下で圧縮応力とひずみの関係を調べ、得られた曲線の初期勾配を算出した。この初期勾配が圧縮弾性率である。
(Compressive modulus)
The protrusion is melt-molded into a cylindrical shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 25 mm, and compression stress is applied at 30 ° C. under a compression speed of 7 mm / min using a Tensilon Universal Material Tester (RTF-2430) (manufactured by A & D). The initial slope of the obtained curve was calculated. This initial gradient is the compression modulus.

(経時変化率)
運転開始から2時間後と100時間後との造水量の変化率(%)であり、100−(100時間後の造水量/2時間後の造水量)×100で表現でき、数値が0に近いほど造水量の変動が小さい分離膜エレメントとなる。
(Change over time)
It is the rate of change in water production (%) between 2 hours and 100 hours after the start of operation, and can be expressed as 100- (water production after 100 hours / water production after 2 hours) × 100. The closer it is, the smaller the variation in the amount of water produced is.

(耐久性(中圧))
造水量(中圧)の測定を終了後、運転を終了せず運転圧力を2.5MPaに変更して1時間の運転を実施した。引き続き、圧力を1.5MPaに変更し、1時間の運転後、サンプリングを10分間実施し造水量の測定を実施し得られた透過水の体積から、分離膜の単位面積あたり、かつ1日あたりの透水量(立方メートル)を、造水量(中圧)(m/日)とした。そして、耐久性(中圧)(%)を100−(造水量(中圧)/造水量(中圧))×100で表現し、数値が0に近いほど耐久性の高い分離膜エレメントである指標とした。
(Durability (Medium pressure))
After finishing the measurement of the amount of water produced (medium pressure), the operation pressure was changed to 2.5 MPa without ending the operation, and the operation was carried out for 1 hour. Subsequently, the pressure was changed to 1.5 MPa, and after operation for 1 hour, sampling was performed for 10 minutes, and the amount of water produced was measured. From the volume of permeate obtained, per unit area of the separation membrane and per day The water permeability (cubic meter) was defined as the amount of water produced (medium pressure) (m 3 / day). The durability (medium pressure) (%) is expressed by 100− (water production amount (medium pressure) / water production amount (medium pressure)) × 100. The closer the value is to 0, the higher the durability of the separation membrane element. It was used as an index.

(耐久性(高圧))
造水量(高圧)の測定を終了後、運転を終了せず運転圧力を6.5MPaに変更して1時間の運転を実施した。引き続き、圧力を5.5MPaに変更し、1時間の運転後、サンプリングを10分間実施し造水量の測定を実施し得られた透過水の体積から、分離膜の単位面積あたり、かつ1日あたりの透水量(立方メートル)を、造水量(高圧)(m/日)とした。そして、耐久性(高圧)(%)を100−(造水量(高圧)/造水量(高圧))×100で表現し、数値が0に近いほど耐久性の高い分離膜エレメントである指標とした。
(Durability (high pressure))
After the measurement of the amount of fresh water (high pressure) was completed, the operation was not terminated and the operation pressure was changed to 6.5 MPa, and the operation was performed for 1 hour. Subsequently, the pressure was changed to 5.5 MPa, and after 1 hour of operation, sampling was performed for 10 minutes and the amount of water produced was measured. From the permeate volume obtained, the unit area of the separation membrane and per day The water permeability (cubic meter) was defined as the amount of water produced (high pressure) (m 3 / day). Durability (high pressure) (%) is expressed as 100- (water production amount (high pressure) / water production amount (high pressure)) × 100, and the closer the value is to 0, the higher the durability, the index of the separation membrane element. .

(実施例1)
突起物を中圧評価用膜の透過側全体に渡って形成した。すなわち、バックアップロールを15℃に温度調節しながら、グラビアロールを用いて、ケン化エチレン−ビニル酢酸共重合体(東ソー社製 6820、圧縮弾性率:1GPa)を、分離膜の透過側の面に塗布した。樹脂温度は180℃であり、加工速度は10m/分であった。
(Example 1)
A protrusion was formed over the entire permeation side of the medium pressure evaluation membrane. That is, using a gravure roll while adjusting the temperature of the backup roll to 15 ° C., a saponified ethylene-vinylacetic acid copolymer (6820 manufactured by Tosoh Corporation, compression elastic modulus: 1 GPa) is applied to the permeation side surface of the separation membrane. Applied. The resin temperature was 180 ° C. and the processing speed was 10 m / min.

得られた突起物の形状は、表1の通りであった。   The shape of the obtained protrusion was as shown in Table 1.

ここで、ピッチとは、透過側の面において、200箇所で計測された、分離膜の凸部の頂点から近接する凸部の頂点までの水平距離の平均値である。   Here, the pitch is an average value of the horizontal distances from the vertexes of the convex portions of the separation membrane to the vertexes of the neighboring convex portions, measured at 200 locations on the transmission side surface.

得られた分離膜を、分離膜エレメントでの有効面積が37.0mとなるように折り畳み断裁加工し、ネット(厚み:0.74mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:370μm、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 was folded and cut so that the effective area of the separation membrane element was 37.0 m 2, and the net (thickness: 0.74 mm, pitch: 5 mm × 5 mm, fiber diameter: 370 μm, projected area ratio) : 0.13) was used as a supply-side channel material, and 26 leaves were produced with a width of 900 mm and a leaf length of 800 mm.

こうして得られたリーフを、ABS製集水管(幅:1,020mm、径:30mm、孔数40個×直線状1列)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、端板の取り付けおよびフィラメントワインディングを行うことで、8インチエレメントを作製した。なお、端板は両方とも孔付き端板であった。つまり、本実施例では、図8に示す第1形態の分離膜エレメントを作製した。   The leaf thus obtained was spirally wound around a water collecting pipe made of ABS (width: 1,020 mm, diameter: 30 mm, number of holes 40 × 1 straight line), and a film was further wound around the outer periphery. After fixing with tape, edge cutting, end plate attachment, and filament winding were performed to produce an 8-inch element. Both end plates were perforated end plates. That is, in this example, the separation membrane element of the first form shown in FIG. 8 was produced.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、中圧条件で運転したところ、得られた透過水の造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表1の通りであった。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under medium pressure conditions, the amount of permeate produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 1.

(実施例2〜9)
突起物の形成条件について、突起物の幅、ピッチを表1〜3の通りに変更し、代表長さおよび割合A11/A1を変更した以外は全て実施例1と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
(Examples 2-9)
The separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the protrusion width and pitch were changed as shown in Tables 1 to 3 and the representative length and ratio A11 / A1 were changed. did. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、中圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表1〜3の通りであった。   When the separation membrane element was put in a pressure vessel and operated under medium pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Tables 1 to 3.

(実施例10)
突起物の形成条件について、分離膜本体の透過側の面に、樹脂を分離膜本体の長手方向(つまり基材である不織布の長手方向)に平行になるよう直線状に塗布した以外は全て実施例7と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
(Example 10)
All the conditions for the formation of protrusions were implemented except that the resin was applied linearly to the permeate side surface of the separation membrane body so that it was parallel to the longitudinal direction of the separation membrane body (that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric as the base material) In the same manner as in Example 7, a separation membrane was produced. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、中圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表3の通りであった。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under medium pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, desalting rate, rate of change with time, and durability were as shown in Table 3.

(実施例11)
突起物の形成条件について、分離膜本体の透過側の面に、樹脂を分離膜本体の長手方向(つまり基材である不織布の長手方向)に平行になるよう直線状に塗布した以外は全て実施例8と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
(Example 11)
All the conditions for the formation of protrusions were implemented except that the resin was applied linearly to the permeate side surface of the separation membrane body so that it was parallel to the longitudinal direction of the separation membrane body (that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric as the base material). In the same manner as in Example 8, a separation membrane was produced. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、中圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表3の通りであった
(実施例12)
突起物の形成条件について、分離膜本体の透過側の面に、樹脂を分離膜本体の長手方向(つまり基材である不織布の長手方向)に平行になるよう直線状に塗布した以外は全て実施例9と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under medium pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 3 (Example 12). )
All the conditions for the formation of protrusions were implemented except that the resin was applied linearly to the permeate side surface of the separation membrane body so that it was parallel to the longitudinal direction of the separation membrane body (that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric as the base material). In the same manner as in Example 9, a separation membrane was produced. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、中圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表3の通りであった
(実施例13)
高圧評価用膜を使用し、突起物の形成条件について、樹脂をポリスチレン(圧縮弾性率:3.5GPa)とし、予め突起物を分離膜裏側に形成する際に、一旦二軸延伸ポリエステルフィルム(東レ製ルミラーSタイプ50μm)上で突起物を形成させた後に該突起物を膜基材に転写させたこと以外は全て実施例1と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
When the separation membrane element was put in a pressure vessel and operated under medium pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water production, desalting rate, rate of change with time, and durability were as shown in Table 3 (Example 13). )
When using a high-pressure evaluation membrane and forming projections on the backside of the separation membrane, the resin is polystyrene (compression modulus: 3.5 GPa). A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the protrusions were formed on Lumirror S type (50 μm) and transferred to the membrane substrate. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、高圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表4の通りであった
(実施例14、15)
高圧評価用膜を使用し、突起物の形成条件について、突起物の幅、ピッチを表4の通りに変更し、代表長さおよび割合A11/A1を変更した以外は全て実施例13と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
When the separation membrane element was put in a pressure vessel and operated under high pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, desalting rate, rate of change with time, and durability were as shown in Table 4 (Example 14, 15)
Except for using the high-pressure evaluation film, and changing the width and pitch of the protrusions as shown in Table 4 and changing the representative length and the ratio A11 / A1 with respect to the formation conditions of the protrusions, all are the same as in Example 13. Thus, a separation membrane was produced. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、高圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表4の通りであった。
(実施例16)
高圧評価用膜を使用し、突起物の形成条件について、樹脂をポリエチレンテレフタレート(圧縮弾性率:2.9GPa)とし、予め突起物を分離膜裏側に形成する際に、一旦二軸延伸ポリエステルフィルム(東レ製ルミラーSタイプ50μm)上で突起物を形成させた後に該透突起物を膜基材に転写させたこと以外は全て実施例6と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under high pressure conditions to obtain permeate, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 4.
(Example 16)
When using a high-pressure evaluation membrane and forming projections, the resin is polyethylene terephthalate (compression elastic modulus: 2.9 GPa), and when the projections are formed on the back side of the separation membrane in advance, a biaxially stretched polyester film ( A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 6 except that a protrusion was formed on a Toray Lumirror S type 50 μm) and then the transparent protrusion was transferred to a membrane substrate. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、高圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表4の通りであった
(実施例17)
高圧評価用膜を使用し、突起物の形成条件について、樹脂を変更し、ポリスチレンに対してケイ酸マグネシウム(和光純薬工業社製)を50wt%添加(圧縮弾性率:4.1GPa)とし、予め突起物を分離膜裏側に形成する際に、一旦二軸延伸ポリエステルフィルム(東レ製ルミラーSタイプ50μm)上で突起物を形成させた後に該突起物を膜基材に転写させたこと以外は全て実施例6と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under high pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 4 (Example 17).
Using a high-pressure evaluation film, the resin was changed for the formation conditions of the protrusions, and 50 wt% of magnesium silicate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to polystyrene (compression elastic modulus: 4.1 GPa). When the protrusions were previously formed on the back side of the separation membrane, except that the protrusions were once formed on a biaxially stretched polyester film (Toray Lumirror S type 50 μm) and then transferred to the membrane substrate. A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 6. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、高圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表1の通りであった
(実施例18)
突起物の形成条件について、分離膜本体の透過側の面に、樹脂を分離膜本体の長手方向(つまり基材である不織布の長手方向)に平行になるよう直線状に塗布した以外は全て実施例13と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under high pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 1 (Example 18).
All the conditions for the formation of protrusions were implemented except that the resin was applied linearly to the permeate side surface of the separation membrane body so that it was parallel to the longitudinal direction of the separation membrane body (that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric as the base material). A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 13. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、高圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表5の通りであった
(実施例19)
突起物の形成条件について、分離膜本体の透過側の面に、樹脂を分離膜本体の長手方向(つまり基材である不織布の長手方向)に平行になるよう直線状に塗布した以外は全て実施例14と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
When the separation membrane element was put in a pressure vessel and operated under high pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water production, desalting rate, rate of change with time and durability were as shown in Table 5 (Example 19).
All the conditions for the formation of protrusions were implemented except that the resin was applied linearly to the permeate side surface of the separation membrane body so that it was parallel to the longitudinal direction of the separation membrane body (that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric as the base material). A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 14. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、高圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表5の通りであった
(実施例20)
突起物の形成条件について、分離膜本体の透過側の面に、樹脂を分離膜本体の長手方向(つまり基材である不織布の長手方向)に平行になるよう直線状に塗布した以外は全て実施例15と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例5と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under high pressure conditions to obtain permeate, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 5 (Example 20).
All the conditions for the formation of protrusions were implemented except that the resin was applied linearly to the permeate side surface of the separation membrane body so that it was parallel to the longitudinal direction of the separation membrane body (that is, the longitudinal direction of the nonwoven fabric as the base material). A separation membrane was produced in the same manner as in Example 15. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 5.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、高圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表5の通りであった
(実施例21)
突起物を、分離膜の基材側に形成する代わりにシート上に形成することで、シート状の流路材を作製し、この流路材を分離膜間に配置した。
When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under high pressure conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 5 (Example 21).
By forming the protrusions on the sheet instead of forming on the substrate side of the separation membrane, a sheet-like channel material was produced, and this channel material was disposed between the separation membranes.

具体的には、抄紙不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約0.03mm、空隙率25%)であるシート上に、高さが0.23mmであり、その結果代表長さが0.18である以外は、実施例1と同じ寸法の突起物を、実施例1と同様の手法で形成した。   Specifically, the height is 0.23 mm on a sheet which is a papermaking nonwoven fabric (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 0.03 mm, porosity 25%), and as a result, the representative length is 0.18. A projection having the same dimensions as in Example 1 was formed in the same manner as in Example 1 except that.

また、分離膜の透過側の面の間に、こうして得られたシート状の分離膜を挟み込んだ以外は、全て実施例1と同様に、分離膜エレメントを作製した。   Further, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the sheet-like separation membrane thus obtained was sandwiched between the permeation side surfaces of the separation membrane.

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、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表6の通りであった。   When this element was placed in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 6.

(実施例22)
突起物を、分離膜の基材側に形成する代わりにシート上に形成することで、シート状の流路材を作製し、この流路材を分離膜間に配置した。
(Example 22)
By forming the protrusions on the sheet instead of forming on the substrate side of the separation membrane, a sheet-like channel material was produced, and this channel material was disposed between the separation membranes.

具体的には、抄紙不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約0.03mm、空隙率25%)であるシート上に、高さが0.23mmであり、その結果代表長さが0.18である以外は、実施例11と同じ寸法の突起物を、実施例11と同様の手法で形成した。   Specifically, the height is 0.23 mm on a sheet which is a papermaking nonwoven fabric (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 0.03 mm, porosity 25%), and as a result, the representative length is 0.18. A protrusion having the same dimensions as in Example 11 was formed in the same manner as in Example 11 except that.

また、分離膜の透過側の面の間に、こうして得られたシート状の分離膜を挟み込んだ以外は、全て実施例11と同様に、分離膜エレメントを作製した。   Further, a separation membrane element was produced in the same manner as Example 11 except that the sheet-like separation membrane thus obtained was sandwiched between the permeation side surfaces of the separation membrane.

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、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表6の通りであった。   When this element was placed in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 6.

(比較例1、2)
高圧評価用膜を使用し、突起物の形成条件について、突起物の幅、ピッチを表6の通りに変更し、代表長さおよび割合A11/A1を変更した以外は全て実施例1と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
(Comparative Examples 1 and 2)
Except for using a high-pressure evaluation film and changing the width and pitch of the protrusions as shown in Table 6 and changing the representative length and the ratio A11 / A1 as to the formation conditions of the protrusions, all are the same as in Example 1. Thus, a separation membrane was produced. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、高圧条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率、経時変化率および耐久性は表6の通りであった。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under high pressure conditions to obtain permeate, the amount of water produced, the desalting rate, the rate of change with time, and the durability were as shown in Table 6.

結果から明らかなように、実施例の分離膜および分離膜エレメントは、高造水性能、安定運転性能、優れた除去性能を有している。   As is clear from the results, the separation membrane and the separation membrane element of the examples have high water production performance, stable operation performance, and excellent removal performance.

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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
11 封筒状膜
2 分離膜本体
21 供給側の面
22 透過側の面
201 基材
202 多孔性支持層
203 分離機能層
31 突起物(透過側流路材)
32 供給側流路材
4 分離膜リーフ
5 透過側流路
6 集水管
7 分離膜
13 シート
71 供給側の面
72 透過側の面
82 多孔性部材
91 端板(孔無)
92 端板(孔有)
100 分離膜エレメント
100A 分離膜エレメント(第1形態)
100B 分離膜エレメント(第2形態)
100C 分離膜エレメント(第3形態)
a 分離膜(リーフ)長さ
b 突起物の幅方向間隔
c 突起物の高さ
d 突起物の幅
e 突起物の長さ方向の間隔
f 突起物の長さ
R2 分離膜において巻回方向内側から外側に並んだ突起物の先頭から最後尾までを含む領域
R3 分離膜の巻回方向外側端部において突起物が設けられていない領域
L1 分離膜全体の長さ(上記長さa)
L2 領域R2の長さ
L3 領域R3の長さ
101 原水
102 透過水
103 濃縮水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Separation membrane 11 Envelope-shaped membrane 2 Separation membrane main body 21 Supply side surface 22 Permeation side surface 201 Base material 202 Porous support layer 203 Separation functional layer 31 Protrusion (permeation side channel material)
32 Supply side flow path material 4 Separation membrane leaf 5 Permeation side flow path 6 Water collecting pipe 7 Separation membrane 13 Sheet 71 Supply side surface 72 Permeation side surface 82 Porous member 91 End plate (no hole)
92 End plate (with holes)
100 Separation membrane element 100A Separation membrane element (first form)
100B separation membrane element (second form)
100C separation membrane element (third form)
a Separation membrane (leaf) length b Projection width interval c Projection height d Projection width e Projection length interval f Projection length R2 From inside of winding direction in separation membrane A region including from the beginning to the end of the projections arranged outside R3 A region where no projection is provided at the outer end of the separation membrane in the winding direction L1 Length of the entire separation membrane (the length a)
L2 Length of region R2 L3 Length of region R3 101 Raw water 102 Permeated water 103 Concentrated water

Claims (5)

集水管と、供給側の面および透過側の面を有し、前記集水管の周囲に巻囲された分離膜本体と、前記分離膜本体の前記透過側の面に固着された複数の突起物と、を備える分離膜エレメントであって、
前記突起物は、隣り合う突起物との間に流路を形成し、
前記流路の代表長さが0.12mm以上0.30mm以下である
分離膜エレメント。
A water collecting pipe, a separation membrane body having a supply side surface and a permeation side surface, and a plurality of protrusions fixed to the permeation side surface of the separation membrane body; A separation membrane element comprising:
The protrusion forms a flow path between adjacent protrusions,
A separation membrane element having a representative length of the flow path of 0.12 mm or more and 0.30 mm or less.
集水管と、供給側の面および透過側の面を有し、前記集水管の周囲に巻囲された分離膜と、前記分離膜の透過側の面に対向するように配置されたシートおよびシートに固着された複数の突起物を備える透過側流路材と、を備える分離膜エレメントであって、
前記突起物は、隣り合う突起物との間に流路を形成し、
前記流路の代表長さが0.12mm以上0.30mm以下である
分離膜エレメント。
A water collecting pipe, a separation membrane having a supply-side surface and a permeation-side surface, wound around the water collection tube, and a sheet and a sheet disposed so as to face the permeation-side surface of the separation membrane A permeation-side flow path member provided with a plurality of protrusions fixed to the separation membrane element,
The protrusion forms a flow path between adjacent protrusions,
A separation membrane element having a representative length of the flow path of 0.12 mm or more and 0.30 mm or less.
前記集水管の長手方向に平行な平面における、前記流路の断面積A11と、前記分離膜の幅10mmあたりに存在する各流路の断面積の和A1との割合(A11/A1)が0.025以上0.075以下である請求項1または2に記載の分離膜エレメント。   The ratio (A11 / A1) between the cross-sectional area A11 of the flow path and the sum A1 of the cross-sectional areas of the flow paths existing around a width of 10 mm of the separation membrane in a plane parallel to the longitudinal direction of the water collecting pipe is 0. The separation membrane element according to claim 1 or 2, which is 0.025 or more and 0.075 or less. 前記突起物の高さが0.5mm以下である請求項1〜3のいずれか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 height of the protrusion is 0.5 mm or less. 前記突起物の圧縮弾性率が0.5GPa以上5.0GPa以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の分離膜エレメント。
The separation membrane element according to any one of claims 1 to 4, wherein a compression elastic modulus of the projection is 0.5 GPa or more and 5.0 GPa or less.
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