JP2015093236A - スパイラル型分離膜エレメントおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分離膜対の供給流体側に高圧が作用しても、良好な分離性能を長期に安定して維持できるスパイラル型分離膜エレメントを提供する。【解決手段】分離膜間に設けられた供給流体流路を、透過流体収集管に近い端部において閉塞する封止材と、封止材における前記透過流体収集管から遠い方の端部を、透過流体収集管の長手方向に垂直な方向にまたぐように配置され、分離膜の供給流体側の面に固着する保護層と、を備えるスパイラル型分離膜エレメント。【選択図】図２

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スパイラル型分離膜エレメントに関する。

液体、気体等の流体に含まれる成分を分離する方法としては、様々な方法がある。例えば、海水、かん水などに含まれるイオン性物質を除くために、スパイラル型分離膜エレメントの利用が拡大している。スパイラル型分離膜エレメントに使用される分離膜には、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜などがある。これらの分離膜は、例えば、海水、かん水、有害物を含んだ水などから飲料水を得る場合や、工業用超純水の製造、排水処理、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および分離性能によって使い分けられている。

また、スパイラル型分離膜エレメントにおいて、分離膜を、供給流体側の面が対向する状態に折りたたんで形成した分離膜対を用いることが、知られている。これによれば、分離膜を折りたたむことによって、ネットのような流路材を、分離膜の供給流体側の面に、比較的精度良く挟み込むことができる。得られた複数の分離膜対を、分離膜の透過流体側の面同士が対向する状態で、積層し、巻回体を形成する。

各分離膜対は、一辺に折り目を有し、この折り目により、分離膜対の内側の供給流体側流路が、透過流体収集管に対し、閉塞されている。折り目の方向に直角な方向の一方の辺（透過流体収集管の長手方向に直角な一方の辺）が、上流側端板に向かい合い、折り目の方向に直角な方向の他方の辺（透過流体収集管の長手方向に直角な他方の辺）が、下流側端板に向かい合って、巻回体を形成している。各分離膜対の残りの一辺は、隣り合う分離膜対と透過流体側の面同士で接着されている。

また、特許文献１には、運転安定性と製作性の向上への一策として、分離膜を折りたたまず、封止材で閉塞することで、分離膜対を形成し、折りたたみが不十分なことに起因する分離膜欠陥や膜ずれを回避することが記載されている。

さらに、特許文献２には、接着剤で閉塞を行う際に起こる接着剤の固化に伴う分離膜の破断に対する方策として、水不透性樹脂を接着剤層よりわずかに広い範囲で分離膜に含浸させたうえで、閉塞を行う方法が記載されている。

国際公開第２０１２／１３３１５３号 特開２００６−２５５６７２号公報

しかしながら、単に封止材を設けただけでは、分離膜の柔軟性に対して封止材の柔軟性が乏しい場合に、供給流体側の圧力による分離膜の変形が分離膜における封止材との境界に集中することで、分離膜に欠陥が生じることがあり、その結果、膜分離機能（例えば脱塩率）が低下するおそれがある。

また、膜分離機能層であるスキン層の閉塞を、膜シートの裏側からの含浸に依存している上、含浸によるスキン層閉塞の評価手段は提案されていないため、信頼性に課題がある。

そこで本発明の課題は、分離膜を折りたたまずに分離膜対を形成することで、分離膜を折りたたむことにより生じる分離膜欠陥や膜ずれの発生を回避しつつ、分離膜対の供給流体側に高圧が作用しても、膜分離機能層を直接保護することにより欠陥の発生を防止し、良好な分離性能を長期に安定して維持できるスパイラル型分離膜エレメントを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のスパイラル型分離膜エレメントは、
透過流体収集管と、
供給流体側の面と透過流体側の面とを有し、前記透過流体収集管の周囲に巻回された複数の分離膜と、
前記分離膜の供給流体側の面に沿って設けられた供給流体流路と、
前記分離膜の透過流体側の面に沿って設けられた透過流体流路と、
前記供給流体流路を、前記透過流体収集管に近い端部において閉塞する封止材と、
前記封止材における前記透過流体収集管から遠い方の端部を、透過流体収集管の長手方向に垂直な方向にまたぐように配置され、前記分離膜の供給流体側の面に固着する保護層と、
を備える。

本発明のスパイラル型分離膜エレメントにおいて、前記保護層が、水不透過性を有することが好ましい。

本発明のスパイラル型分離膜エレメントにおいて、前記保護層は、可撓性を有し、曲げ剛性が前記分離膜より小さく、引張強度が１５ＭＰａ以上であることが好ましい。

本発明のスパイラル型分離膜エレメントにおいては、折りたたみでなく封止対向する分離膜の間における膜のずれの発生が抑制され、かつ、分離膜対の透過流体収集管側の閉塞部でのリークを抑制する。よって、本発明のスパイラル型分離膜エレメントにおける分離性能は、長期間、安定した状態で維持される。

図１は、本発明のスパイラル型分離膜エレメントの一態様の一部を展開した斜視図である。 図２は、本発明のスパイラル型分離膜エレメントにおいて用いられる、分離膜が重ね合わされて形成された分離膜対の封止部周辺の透過流体収集管に向かい合う辺に直角な方向（分離膜対の長手方向）の縦断面模式図である。 図３は、本発明のスパイラル型分離膜エレメントにおいて用いられる分離膜対の作製方法の一例を説明する分解斜視模式図である。 図４は、本発明のスパイラル型分離膜エレメントにおいて用いられる分離膜の一態様の断面図である。 図５は、本発明のスパイラル型分離膜エレメントにおいて用いられる分離膜対の封止部周辺の透過流体収集管に向かい合う辺に直角な方向（分離膜対の長手方向）の縦断面模式図である。

本発明のスパイラル型分離膜エレメントの実施態様の一例について、図１を参照しながら、説明する。

図１および図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、スパイラル型エレメント１は、
透過流体収集管２（以下、「集水管」と称することがある。）と、
供給流体側の面３１と透過流体側の面３２とを有し、前記集水管２の周囲に巻回された複数の分離膜３と、
前記分離膜３の供給流体側の面３１に沿って設けられた供給流体流路４と、
前記分離膜３の透過流体側の面３２に沿って設けられた透過流体流路５と、
前記供給流体流路を、前記集水管に近い端部において閉塞する封止材９と、
前記封止材９における前記集水管２から遠い方の端部を、集水管の長手方向に垂直な方向にまたぐように配置され、前記分離膜の供給流体側の面に固着する保護層１０と
を備える。

より詳細には、スパイラル型分離膜エレメント１は、
スパイラルに巻き上げられた分離膜３で形成された巻回体３ａ、
該巻回体３ａの一方の側端に嵌合された上流側端板７と該巻回体３ａの他方の側端に嵌合された下流側端板８、
前記分離膜３の一方の面に沿って設けられた供給流体流路４と前記分離膜３の他方の面に沿って設けられた透過流体流路５、および、
集水管２を含む。

前記巻回体３ａは、集水管２の周囲にスパイラルに巻き上げられた分離膜対６によって形成される。１つの巻回体３ａは、少なくとも１組の分離膜対６を有する。

分離膜対６は、供給流体に接する面３１が互いに対向するように配置された２枚の分離膜３を有する。

隣り合う分離膜３の面３１の間には、供給流体流路材４１が配置される。供給流体流路材４１は、流路を形成するスペーサである。こうして、分離膜対６の内部には、供給流体流路４が形成される。分離膜対６においては、集水管２に近い端部で、前記供給流体流路４が、前記集水管２に対し、前記分離膜３の端部に設けられた封止材９（図２参照）と保護層１０（図２参照）とにより、閉塞されている。つまり、供給流体流路４は、分離膜３の巻回方向における内側端部において、閉塞されている。

隣り合う分離膜対６の間では、それぞれの分離膜対６に含まれる分離膜の透過流体側の面３２が対向する。分離膜の透過流体側の面３２の間には、透過流体流路材５１が配置される。透過流体流路材５１は、流路を形成するスペーサである。こうして、隣り合う分離膜対６の間には、透過流体流路５が配置される。前記透過流体流路５は、前記集水管２に対し開放されている。

以上の説明から明らかなように、巻回体３ａは、分離膜３と、供給流体流路材４１と、透過流体流路材５１との積層体が、集水管２の周囲に巻囲されて形成されている、とも言える。

前記集水管２の長手方向の一端部２ｂは閉塞され、他端部２ｃは開放されている。他端部２ｃは、前記下流側端板８の外側に位置する。

分離膜エレメント１における流体の分離について説明する。まず、前記上流側端板７を通じて、前記供給流体流路４に供給流体１０１が供給される。供給流体１０１は、供給流体流路４に沿って、分離膜対６の内部を流れ、分離膜３を透過し透過流体１０２と、前記分離膜３を透過しなかった濃縮流体１０３とに分離される。濃縮流体１０３は、前記下流側端板８を通じて、分離膜エレメント１の外に排出される。透過流体１０２は、前記集水管２を通じて、分離膜エレメント１外に導出される。

上述したように、隣り合う分離膜３の面３２の間は、封止材９によって接着されている。また、保護層１０は、前記供給流体に接する面３１と、前記封止材９の前記集水管側の反対側の端部の境界を、前記集水管側の長手方向に垂直な方向にまたいで、前記分離膜の前記供給流体に接する面上に固着されている。

封止材９および保護層１０の具体的な配置について、図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて説明する。分離膜対６では、隣り合う前記分離膜３の前記供給流体に接する面３１が、互いに対向するように配置される。図２（ａ）では、封止材９は、前記供給流体に接する面３１と前記供給流体に接する面３１上に固着された保護層１０との両方に接着している。一方、図２（ｂ）では、封止材９は、前記供給流体に接する面３１上に固着された保護層１０のみに接着している。供給流体流路４を集水管に対して閉塞する構成は、図２（ａ）または図２（ｂ）のいずれであってもよい。

本発明では、上記のように、封止材９によって２枚の分離膜３が接着されて分離膜対６が形成されるので、分離膜対の形成に、分離膜の折りたたみは必要ではない。

従来の折りたたみ方式の分離膜では、折り目の部分に、分離膜の撓みが生じる。折りたたむ工程が存在すると、分離膜３の折りたたみが不十分である場合に、折り目近傍で分離膜３が撓み、巻回してスパイラル型分離膜エレメントとした場合に、折り目部分の分離機能層に欠陥が生じて、流体のリークが発生する場合がある。しかし、スパイラル型分離膜エレメント１に含まれる複数の分離膜対６は、端部が折りたたみではなく、封止により閉塞されているため、その部分における分離膜の撓みの問題が解消されている。

分離膜間を封止する方法としては、封止材を用いた接着による封止；並びに、加熱、レーザーおよび超音波などによる溶着等が挙げられる。溶着とは、分離膜３を熱によって溶かし、加圧して冷却することで接着させることを指す。分離膜間の封止には、封止の完全性および簡便性から、封止材を用いることが好ましい。

封止材とは、隣り合う２枚の分離膜の供給流体に接する２つの面３１の間を、分離膜の巻回方向内側端部において、直接または保護層１０の少なくとも一部を介して接着することで、分離膜間を密封できる材料を指す。特に封止材は、集水管２の長手方向に平行に配置されることが好ましい。

封止材としては、保護層と同様に、酸やアルカリなどの薬液洗浄に耐えるものであれば、特に限定されず、市販されているものを用いることができる。また、封止材の形態としては、例えば、接着剤、接着テープ、熱接着フィルムなどが挙げられる。

封止材として用いられる接着剤としては、瞬間接着剤、並びに、２液混合タイプ、ホットメルト系、熱可塑性樹脂系、熱硬化性樹脂系、エマルジョン系およびエラストマー系の接着剤を含む公知の接着剤が挙げられる。

図２（ａ）のように、保護層１０の一部を介して封止を行う場合には、封止材は、保護層１０と分離膜の端部の供給流体に接する面３１の両方に接着性を持つ必要があり、図２（ｂ）のように、保護層１０のみを介して封止を行う場合には、封止材は、保護層１０のみに接着性を持てば良い。

また、分離膜は、加圧ろ過時に分離膜３と封止材９の境界１１に屈曲変形が生じると、境界やその周辺で、特に後述の分離機能層において、微細な孔が開きやすい。こうして生じた孔からは供給流体が透過流体側に漏れ、分離性能が低下する。

さらに、特許文献２のように、分離膜端部に水不透性樹脂を含浸させて封止した場合でも、水不透性樹脂の前記集水管２から遠い方の端部やその周辺で、特に後述の分離機能層において、微細な孔が開きやすく、こうして生じた孔からは供給流体が透過流体側に漏れ、分離性能が低下する。

また、水不透性樹脂の含浸が分離機能層に達していないと十分な効果を発現しないが、含浸が分離機能層に十分に達しているかは評価し難いという課題もある。

これらの問題点に対し、分離膜３と封止材９の境界１１に保護層１０が設けられていることで、分離膜対６の端部が封止材９だけにより封止されている場合に比べて、分離膜３に欠陥が生じにくく、かつ、分離機能層に確実に固着しているため、供給流体の透過流体側へのリークを防止することができる。

また、供給流体流路が、分離膜と分離可能なネット等の流路材で形成されていて、かつ、後述するように供給流体流路材が封止材９から外れて配置されている場合、分離膜がスパイラル状に巻かれると、供給流体流路材のエッジ部が膜面を傷つけることがある。保護層１０には、分離膜を、供給流体流路材のエッジ部との接触から保護する効果もある。

保護層１０は、もしも分離機能層に欠陥が生じた場合に、水不透過性を有していれば、欠陥をシールし、リークを防止できる効果があるため、水不透過性を有していることが好ましい。

また、保護層１０の柔軟性が前記分離膜３より小さければ、分離膜３の、保護層１０との境界に屈曲変形が起こり、分離膜３の表層に設けられた分離機能層３０１に欠陥が生じる虞があるため、保護層１０は可撓性を有しており、かつ、前記分離膜３より柔軟性が大きい、すなわち、曲げ剛性が小さいことが好ましい。

また、保護層１０自体に欠陥が生じないよう、保護層１０の引張強度は、１５ＭＰａ以上であることが好ましい。一方、引張り強度が大きい物質は、柔軟性が小さくなる傾向にあるので、保護層１０の引張強度は、１５ＭＰａ以上２００ＭＰa以下であることがより好ましい。

保護層１０を設ける方法（つまり分離膜を保護する方法）としては、粘着テープや熱接着フィルムの貼付、接着剤の塗布等が挙げられる。この中では、端部位置の精度の良さ、乾燥の不要さ、厚みの均一性、水不透過性を有している点から、粘着テープを用いた保護が好ましい。

粘着テープとは、５〜１５０μｍ程度の厚みを有し、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリイミドフィルム等の合成樹脂フィルムや、アルミニウム箔、銅箔等の金属箔を基材とし、そのような基材の上にゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコン系粘着剤等の粘着剤を塗布してなるようなものである。スパイラル型分離膜エレメント１においては、酸やアルカリなどの薬液洗浄に耐えるものであれば、特に限定されず、市販されているものを用いることができる。なかでも、粘着剤としては、水に濡れたときの粘着力の低下が少なく、比較的安価でもあるアクリル系粘着剤であることが好ましい。

分離膜３の長手方向における封止材９の幅をＷ１、封止材９の前記集水管側の反対側の端部（図２（ａ）および図２（ｂ）での左端部）から保護層１０の前記集水管側の反対側の端部（図２（ａ）および図２（ｂ）での左端部）の距離をＷ２、保護層１０の前記集水管側の反対側の端部（図２での左端部）の分離膜端部からの距離をＷ３として、図２（ａ）および図２（ｂ）中に示す。

Ｗ１は、大きい方が、加圧ろ過中に供給流体によってかけられる圧力に対して優れた耐久性を実現することができるので、供給流体の透過流体側への流入を抑制することができる。また、Ｗ１は、小さい方が、分離に関わる分離膜３の面積（すなわち、有効膜面積）を広く確保することができる。そのため、これらのバランスを考慮すると、Ｗ１は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。Ｗ１は、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることがより好ましい。

Ｗ２は、大きい方が、加圧ろ過中に供給流体によって圧力がかけられたときに分離膜３と封止材９の間で分離機能層を保護する効果が高い。一方で、Ｗ２が小さい方が、分離に関わる分離膜３の面積（すなわち、有効膜面積）を大きく確保することができる。そのため、これらのバランスを考慮すると、Ｗ２は、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。

Ｗ３は、小さい方が、分離に関わる分離膜３の面積（すなわち、有効膜面積）を大きく確保できるので、Ｗ１とＷ２の効果を考慮したうえでできるだけ小さいほうが好ましく、（Ｗ３＝Ｗ１＋Ｗ２）であることがより好ましい。

また、図２に示す分離膜対における分離膜の供給流体に接する面３１同士の距離Ｈは、低すぎると、供給流体が流入したときの分離膜対６の膨らみに、封止材９による接着部が耐えきれず、破損や膜に傷が生じる場合がある。高すぎると、スパイラル型分離膜エレメント１に装填できる分離膜対６の数が少なくなる。そのため、封止材９の高さ（厚さ）Ｈは、１０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上２００μｍ以下がより好ましい。

流体流路を流路材で形成する態様は、特に限定されない。高圧下での運転でも良好に分離膜エレメントとして機能することを前提に、塩濃度が高い海水をろ過する場合に、流体流路を流路材で形成することが特に好ましい。
供給流体流路材としては、例えば、ネットが用いられる。また、透過流体流路材としては、例えば、トリコットが用いられる。供給流体流路材および透過流体流路材は、分離膜に固着する樹脂により分離膜と一体化したパターンとして設けられてもよい。

また、図５に示すように、供給流体流路材がネット等の分離膜とは分離可能な部材４１である場合、供給流体流路材４１は、封止材９が接着しないように配置されることが好ましい。つまり、供給流体流路材４１の集水管２に近い方の端部は、封止材９よりも集水管２から遠い位置に配置されることが好ましい。これによって、封止材９が固化することで収縮したときに、供給流体流路材４１が引っ張られることが無く、供給流体流路材４１の位置が精度良く決まるという効果が得られる。また、供給流体流路材４１の厚みより封止材９の厚みを大きくする必要がなくなり、それぞれの部材の厚みを独立して決めることが可能となる。

一方、流体流路を分離膜の表面に高低差を付与して形成した分離膜は、分離膜の供給流体側や透過流体側での流体の流動抵抗が小さくなるため、特に高い造水性能が要求されるかん水をろ過する場合に、好ましく用いられる。

流体流路を形成するために、分離膜の表面に高低差を有する部分、例えば、凹凸を形成する方法は、特に限定されない。例えば、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工などによる凹凸形成方法が挙げられる。エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工の場合では、分離膜の成形後に、４０℃乃至１５０℃で分離膜に熱処理を施すことで、形成された凹凸形状の保持性を向上させることができる。

スパイラル型分離膜エレメント１に積層されて装填される分離膜対６の数は、本発明の効果が達成される範囲で、適宜選定される。それらの中に、本発明の効果を損なわない範囲であれば、従来の折りたたみ構造の分離膜対が含まれていても良い。

図４に示したように、分離膜３としては、ポリアミドなどの架橋高分子からなる分離機能層３０１、ポリスルホンなどの高分子からなる多孔性支持膜３０２、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３０３で構成されており、この順で、供給流体側から透過流体側に亘り積層された複合半透膜が好適に用いられる。
（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
式：ＴＤＳ除去率（％）＝１００×｛１−（透過流体中のＴＤＳ濃度／供給流体中のＴＤＳ濃度）｝に基づき求めた。

（分離膜対回収率）
スパイラル型分離膜エレメントの集水管の一端を閉塞した。そのスパイラル型分離膜エレメントを水中に浸漬して、他端から０．３ＭＰａの圧力で空気を供給した。供給開始から３分経過後に気泡が水中に漏れ出していた場合、リークが発生したものとみなした。リークが発生した分離膜対数をカウントして、（エアーリークが発生しなかった分離膜対数／評価に供した分離膜対数×１００％）の値を回収率とした。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。

＜実施例１＞
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^２／ｓｅｃ）上に、ポリスルホンの１５．０重量％のＤＭＦ溶液を、１８０μｍの厚みで、室温（２５℃）にて、キャストし、直ちに純水中に浸漬して５分間放置することによって、繊維補強ポリスルホン支持膜からなる多孔性支持膜（厚さ１３０μｍ）ロールを作製した。

その後に、多孔性支持膜ロールから多孔性支持膜を巻きだし、ポリスルホン表面に、ｍ−ＰＤＡ１．８重量％、ε−カプロラクタム４．５重量％の水溶液を塗布し、エアーノズルから窒素を吹き付け、支持膜表面から余剰の水溶液滴を取り除いた後、トリメシン酸クロリド０．０６重量％を含む２５℃のｎ−ヘキサン溶液を、表面が完全に濡れるように、塗布した。その後、膜から、余剰の溶液滴をエアーブローで除去し、５０℃の熱水で洗浄して、３．５％のグリセリン水溶液に１分浸漬した後、１００℃の熱風オーブンで１分間処理し、半乾燥状態の分離膜ロールを得た。

次に、得られた分離膜（各分離膜は、集水管長手方向における分離膜幅Ｗ４：３００ｍｍ×集水管長手方向と垂直方向における分離膜長さＬ：９５５ｍｍの面積を有する）に、ポリプロピレンフィルムにアクリル系接着剤を塗布してなる粘着テープを保護層として、Ｗ３：３０ｍｍとなるように貼付した。このとき、粘着テープの引張強度は８２．５ＭＰａで、厚みは５０μｍである。

得られた２枚の分離膜を供給流体側同士が対面になるように配置し、その間に供給流体流路材としてネットを挟み、接着剤（東レ・ファインケミカル株式会社製、商品名 ケミットＲ−２４８）を封止材として用い、図２（ｂ）の形態になるように、幅Ｗ１：１５ｍｍ、Ｗ２：１５ｍｍとなるように、接着させて分離膜対を得た。

次に、得られた分離膜対の透過流体側の表面上に、透過流体流路材として、トリコット（厚み：３００μｍ、溝幅：２００μｍ、畦幅：３００μｍ、溝深さ：１０５μｍ）を積層し、さらに、分離膜対、トリコットを積層し、すなわち、スパイラル型分離膜エレメントでの有効面積が１．０ｍ^２になるように、２枚の分離膜対と２枚のトリコットからなる分離膜対積層体を作製した。ここで、分離膜の透過流体側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を２００個についてカウントし、その平均値をピッチとした。

その後、透過流体流路材の端部を集水管に巻き付けながら、分離膜対積層体を、スパイラル状に巻き付けたスパイラル型分離膜エレメントを作製し、得られた巻回体の外周に、フィルムを巻き付け、テープで固定した後に、エッジカット、端板取り付け、フィラメントワインディングを行い、２インチエレメントを作製した。

得られたエレメントを圧力容器に入れて、供給流体を食塩０．０５重量％の食塩水、運転圧力３．５ＭＰａ、運転温度２５℃、ｐＨ７で運転（回収率１５％）したところ、造水量および脱塩率は、２．０２ｍ^３／日および９８．５％、分離膜対回収率は、９９．３％であった。

＜実施例２＞
比較例３では、保護層がポリエチレンフィルムにアクリル系接着剤を塗布してなる粘着テープで、の引張強度が２９．５ＭＰａである以外は、全て実施例１と同様に、２インチエレメントを作製した。実施例１と同じ条件で運転したところ、造水量および脱塩率は、２．０５ｍ^３／日および９８．１％、分離膜対回収率は、９９．４％であった。

＜比較例１＞
比較例１では、保護層を設けず封止材のみで分離膜対を作成した以外は、全て実施例１と同様に、２インチエレメントを作製した。実施例１と同じ条件で運転したところ、造水量および脱塩率は、２．０３ｍ^３／日および９０．３％、分離膜対回収率は、９９．１％であった。

＜比較例２＞
比較例２では、保護層がポリエチレンフィルムにアクリル系接着剤を塗布してなる粘着テープで、引張強度が１２．７ＭＰａである以外は、全て実施例１と同様に、２インチエレメントを作製した。実施例１と同じ条件で運転したところ、造水量および脱塩率は、２．０２ｍ^３／日および９２．７％、分離膜対回収率は、９９．２％であった。

本発明のスパイラル型分離膜エレメントは、特に、かん水や海水の脱塩に好適に用いることができる。

１ スパイラル型分離膜エレメント
２ 透過流体収集管（集水管）
２ａ 流体収集孔（集水孔）
２ｂ 透過流体収集管の一端部（集水管の一端部）
２１ 巻回体の上流側端部
２２ 巻回体の下流側端部
３ 分離膜
３ａ 巻回体
３１ 供給流体に接する面（分離膜の供給流体側の面）
３２ 透過流体に接する面（分離膜の透過流体側の面）
３０１ 分離機能層
３０２ 多孔性支持膜
３０３ 不織布
４ 供給流体流路
４１ 分離膜と分離可能な供給流体流路材（供給流体流路）
５ 透過流体流路
５１ 分離膜と分離可能な透過流体流路材（透過流体流路）
６ 分離膜対
７ 上流側端板
８ 下流側端板
９ 封止材
１０ 保護層
１１ 分離機能層と封止材の境界
１０１ 供給流体
１０２ 透過流体
１０３ 濃縮流体
Ｌ： 透過流体収集管（集水管）の長手方向に垂直な方向における分離膜長さ
Ｗ１ 分離膜対を作製する際の封止材の幅
Ｗ２ 封止材端部から保護層端部までの距離
Ｗ３ 分離膜端部から保護層端部までの距離
Ｗ４ 透過流体収集管（集水管）の長手方向に水平な方向における分離膜長さ

Claims (3)

1. 透過流体収集管と、
   供給流体側の面と透過流体側の面とを有し、前記透過流体収集管の周囲に巻回された複数の分離膜と、
   前記分離膜の供給流体側の面に沿って設けられた供給流体流路と、
   前記分離膜の透過流体側の面に沿って設けられた透過流体流路と、
   前記供給流体流路を、前記透過流体収集管に近い端部において閉塞する封止材と、
   前記封止材における前記透過流体収集管から遠い方の端部を、透過流体収集管の長手方向に垂直な方向にまたぐように配置され、前記分離膜の供給流体側の面に固着する保護層と、
   を備える分離膜エレメント。
2. 前記保護層が、不透過性を有することを特徴とする、請求項１に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
3. 前記保護層は可撓性を有し、曲げ剛性が前記分離膜より小さく、引張強度が１５ＭＰａ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のスパイラル型分離膜エレメント。

Images