JP2015127051A - 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 stabilize the separation removal performance of a separation membrane element when being operated for a long term.SOLUTION: A separation membrane element provided with a water collection pipe and a membrane leaf wound around the water collection pipe and possessed with a base material and a separation function layer includes: a separation membrane being disposed so as to face the surfaces of a base material side each other; and a sealing part where a space between a plurality of protrusions adhered to the surface of the base material side and the surface of the base material side of the separation membrane is sealed with an adhesive. The sealing part is disposed at least at both end sides of the base material side in a width direction and the range of the variation coefficient of the width of the sealing part is 10-40%.

Description

本発明は、液体、気体等の流体に含まれる成分を分離するために使用される分離膜エレメントに関する。   The present invention relates to a separation membrane element used for separating components contained in a fluid such as liquid and gas.

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使用される分離膜は、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. The separation membrane used for the separation membrane element is selectively used depending on the target separation component and separation performance.

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。   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.

スパイラル型分離膜エレメントでは、一連の分離膜を、供給水側の面が対向する状態に折りたたんで形成したリーフを用いることが、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、分離膜の供給水側の面に、比較的精度良く挟み込むことができる。得られたリーフの複数は、分離膜の透過水側の面同士が対向する状態で、積層され、巻回体を形成する。   It is known that a spiral separation membrane element uses a leaf formed by folding a series of separation membranes so that the surfaces on the supply water side face each other. According to this, by folding the separation membrane, a flow path material such as a net can be sandwiched between surfaces of the separation membrane on the supply water side with relatively high accuracy. A plurality of the obtained leaves are laminated in a state where the permeate-side surfaces of the separation membrane face each other to form a wound body.

各リーフは、一辺に折り目を有し、この折り目により、リーフの内側の原水流路が、集水管に対し、閉塞されている。折り目の方向に直角な方向の一方の辺(長手方向の一方の辺)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(長手方向の他方の辺)が、下流側端板に向かい合って、巻回体を形成している。各リーフの残りの一辺は、接着により閉塞されている。   Each leaf has a fold on one side, and the raw water flow path inside the leaf is closed with respect to the water collecting pipe by this fold. One side in the direction perpendicular to the direction of the crease (one side in the longitudinal direction) faces the upstream end plate, and the other side in the direction perpendicular to the direction of the crease (the other side in the longitudinal direction) is downstream A wound body is formed facing the side end plate. The remaining side of each leaf is closed by adhesion.

特許文献1には、透過側流路材としてトリコットを用いた場合に、運転安定性と製作製の向上への一策として、封止部の幅を変化させる例が記載されている。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。   Patent Document 1 describes an example in which the width of the sealing portion is changed as a measure for improving operational stability and manufacturing when a tricot is used as the permeate-side channel material. 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.

特開2008−43824号公報JP 2008-43824 A 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、長期間にわたり運転を行った際の安定性が十分に高いとは言えない。そこで、本発明は、長期間にわたり運転されたときの分離膜エレメントの分離除去性能を安定化させることのできる分離膜エレメントを提供することを目的とする。   However, it cannot be said that the separation membrane element described above has sufficiently high stability when operated for a long period of time. Accordingly, an object of the present invention is to provide a separation membrane element that can stabilize the separation and removal performance of the separation membrane element when operated for a long period of time.

上記目的を達成するため、本発明の分離膜エレメントは、集水管、および前記集水管に巻回された膜リーフを備える分離膜エレメントであって、
前記膜リーフは、
基材および分離機能層を有し、前記基材側の面が互いに対向するように配置された分離膜と、
基材またはシート上に固着された複数の突起物と
接着剤によって対向する前記分離膜の基材側の面の間が封止された封止部と、
を備える分離膜エレメントであって、前記封止部は少なくとも分離膜透過側の幅方向両端辺に設けられ、かつ前記封止部の幅の変動係数が10〜40%の範囲である。
In order to achieve the above object, a separation membrane element of the present invention is a separation membrane element comprising a water collection pipe and a membrane leaf wound around the water collection pipe,
The membrane leaf is
A separation membrane having a substrate and a separation functional layer, and disposed so that the surfaces on the substrate side face each other;
A sealing portion in which a plurality of protrusions fixed on a base material or a sheet and a surface on the base material side of the separation membrane facing each other by an adhesive are sealed;
The sealing portion is provided at least at both ends in the width direction on the separation membrane permeation side, and the variation coefficient of the width of the sealing portion is in the range of 10 to 40%.

本発明によって、長期間にわたり運転を行っても安定した分離除去性能を実現することができる。   According to the present invention, stable separation and removal performance can be realized even if the operation is performed for a long time.

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 of the separation membrane. 分離膜の長さ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 the separation membrane provided with the protrusion provided discontinuously in the length direction of the 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. 封止部の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the form of a sealing part. 封止部の他の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other form of a sealing part. 封止部の他の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other form of a sealing part. 突起物を固着させたシートを膜リーフに配置する方法の一例である。It is an example of the method of arrange | positioning the sheet | seat which fixed the protrusion to the film | membrane leaf.

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.

I.第1実施形態
〔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。
I. First Embodiment [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.

本実施形態において、基材上には、突起物が固着している。突起物が基材に固着している場合は分離膜と一体化しているので、突起物も含めて分離膜とみなすことができる。よって、以下では、突起物と膜部分とを区別するために、膜部分を「分離膜本体」と称することがある。すなわち、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とも表現できる。   In the present embodiment, protrusions are fixed on the substrate. When the protrusion is fixed to the base material, it is integrated with the separation membrane, so that the protrusion can be regarded as the separation membrane. Therefore, below, in order to distinguish a protrusion and a membrane part, a membrane part may be called a "separation membrane main body." That is, the separation membrane can also be expressed as including 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、本実施形態の分離膜1は、図1に示すように、分離膜本体2と透過側の突起物3とを備える。分離膜本体2は、供給側の面21と透過側の面22とを備える。   As an example of such a separation membrane, the separation membrane 1 of the present embodiment includes a separation membrane body 2 and a permeation protrusion 3 as shown in FIG. The separation membrane body 2 includes a supply-side surface 21 and a permeation-side surface 22.

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5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であり、基材側の面が透過側の面である。   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. 5, generally, the surface on the separation functional layer side is the surface on the supply side, Is the surface on the transmission side.

突起物3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。   The protrusion 3 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.

図中にx軸、y軸、z軸の方向軸を示す。図1等に示すように、分離膜本体2は長方形であり、x軸方向およびy軸方向は、分離膜本体2の外縁に平行である。x方向は分離膜の幅方向に相当し、y軸方向が長さ方向に相当する。また、製膜時の方向の観点から、幅方向をCD(Cross direction)、長さ方向をMD(Machine direction)と称することがある。   The x-axis, y-axis, and z-axis direction axes are shown in the figure. As shown in FIG. 1 and the like, the separation membrane body 2 is rectangular, and the x-axis direction and the y-axis direction are parallel to the outer edge of the separation membrane body 2. The x direction corresponds to the width direction of the separation membrane, and the y axis direction corresponds to the length direction. From the viewpoint of the direction during film formation, the width direction may be referred to as CD (Cross direction) and the length direction may be referred to as MD (Machine direction).

(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5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. 5, 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、これまでの分離膜の膜厚測定法に準ずることができる。例えば、分離膜を樹脂により包埋し、それを切断することで超薄切片を作製し、得られた切片に染色などの処理を行う。その後、透過型電子顕微鏡により観察することで、厚みの測定が可能である。また、分離機能層がひだ構造を有する場合、多孔性支持層より上に位置するひだ構造の断面長さ方向に50nm間隔で測定し、ひだの数を20個測定し、その平均から求めることができる。   The thickness of the separation functional layer can be based on the conventional method for measuring the thickness of the separation membrane. For example, the separation membrane is embedded with resin, and an ultrathin section is prepared by cutting the separation membrane, and the obtained section is subjected to processing such as staining. Thereafter, the thickness can be measured by observing with a transmission electron microscope. Further, when the separation functional layer has a pleat structure, measurement can be made at intervals of 50 nm in the cross-sectional length direction of the pleat structure located above the porous support layer, the number of pleats can be measured, and the average can be obtained. it can.

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

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

なお、本書において、「XがYを主成分として含有する」とは、XにおけるYの含有率が、50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 porous support layer separating functional 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、分離機能層の構成成分はポリアミドに限定されるものではなく、Si元素などを有する有機−無機ハイブリッドであってもよい。   Further, the constituent component of the separation functional layer is not limited to polyamide, and may be an organic-inorganic hybrid having Si element or the like.

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、原子間力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 force 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される。なお、所望の形態を得るために、ポリマー濃度、溶媒の温度、貧溶媒は調整可能である。   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してもよい。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。
<Base material>
From the viewpoint of the strength and dimensional stability of the separation membrane body, the separation membrane body may have a substrate. As the base material, it is preferable to use a fibrous base material in terms of strength, unevenness forming ability and fluid permeability.

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

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

より具体的には、長繊維不織布の、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度は、0°以上25°以下であることが好ましく、また、多孔性支持層側表層における繊維配向度との配向度差が10°以上90°以下であることが好ましい。   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(MD)、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 the film forming direction (MD) when performing continuous film formation, that is, the angle between the longitudinal direction of the nonwoven fabric substrate and the longitudinal direction of the fibers constituting the nonwoven fabric substrate. Average value. 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に一致する。これらの方向は、図中の長さ方向方向に一致する。図中のCD方向は、不織布製造時の“Cross direction”に一致する。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。   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. These directions coincide with the length direction in the drawing. The CD direction in the figure corresponds to “Cross direction” at the time of manufacturing the nonwoven fabric. In this way, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. The average value is calculated from the angles in the longitudinal direction for the 100 fibers thus measured. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.

基材の厚みは、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。   The thickness of the substrate is preferably in the range of 30 μm to 300 μm, or in the range of 50 μm to 250 μm.

基材の空隙率は、20%以上90%以下であることが好ましい。   The porosity of the substrate is preferably 20% or more and 90% or less.

(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、基材とは異なる組成を有し、基材の厚さ方向において分離機能層とは逆側に固着することで、透過側流路を形成するように突起物が設けられる。「透過側の流路を形成するように設けられる」とは、分離膜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>
The permeation side surface of the separation membrane main body has a composition different from that of the base material, and is adhered to the side opposite to the separation functional layer in the thickness direction of the base material so as to form a permeation side flow path. Protrusions are provided. “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.

<突起物の構成成分>
突起物3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3の組成は、分離膜本体2のうち、突起物3が形成されている面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体2を形成するいずれの層の組成とも異なることが好ましい。
<Constituent components of protrusion>
The protrusion 3 is preferably formed of a material different from that of the separation membrane body 2. The different material means a material having a composition different from that of the material used in the separation membrane body 2. In particular, the composition of the protrusion 3 is preferably different from the composition of the surface of the separation membrane body 2 on which the protrusion 3 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特に限定されないが、樹脂が好ましく用いられる。具体的には、耐薬品性の点で、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンやオレフィン共重合体などが好ましく、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などのポリマーも選択でき、これらを単独もしくは2種類以上からなる混合物として用いることができる。特に、熱可塑性樹脂は成形が容易であるため、均一な形状の突起物を形成することができる。   Although it does not specifically limit as a material which comprises a protrusion, Resin is used preferably. Specifically, from the viewpoint of chemical resistance, ethylene vinyl acetate copolymer resins, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, and olefin copolymers are preferable, and polymers such as urethane resins and epoxy resins can also be selected. Or it can use as a mixture which consists of two or more types. In particular, since a thermoplastic resin is easy to mold, a projection having a uniform shape can be formed.

<<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透過側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。
<< 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 permeate-side 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3は、互いに重ならないように配置されている。よって、本実施形態の突起物3の高さ(つまり厚み)は全て、流路の溝の高さとして活用される。よって、本実施形態の突起物3が適用された場合、突起物3の高さと同じ厚みを有するトリコットが適用された場合よりも、流路は高くなる。つまり、流路の断面積がより大きくなるので、流動抵抗はより小さくなる。   On the other hand, as an example of the configuration of the present invention, the protrusions 3 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 3 of the present embodiment are utilized as the heights of the grooves of the flow path. Therefore, when the protrusion 3 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 3 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3が、1つの分離膜本体2上に固着されている。「不連続」とは、複数の突起物が、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3を分離膜本体2から剥離すると、互いに分かれた複数の突起物3が得られる。これに対して、ネット、トリコットおよびフィルム等の部材は、分離膜本体2から分離されても、連続した一体の形状を示す。   In the form shown in each drawing, a plurality of discontinuous protrusions 3 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 protrusion 3 in one separation membrane is peeled from the separation membrane body 2, a plurality of protrusions 3 separated from each other are obtained. On the other hand, members such as nets, tricots, and films exhibit a continuous and integral shape even when separated from the separation membrane body 2.

不連続な複数の突起物3が設けられていることで、分離膜1は、後述の分離膜エレメント100に組み込まれたときに、圧力損失を低く抑えることができる。このような構成の一例として、図2では、突起物3は幅方向においてのみ不連続に形成されおり、図3では幅方向および長さ方向のいずれにおいても不連続に形成されている。図2および図3において、隣接する突起物3の間に、透過側流路5が形成される。   By providing a plurality of discontinuous protrusions 3, the separation membrane 1 can suppress the pressure loss when incorporated in the separation membrane element 100 described later. As an example of such a configuration, in FIG. 2, the protrusions 3 are formed discontinuously only in the width direction, and in FIG. 3, they are formed discontinuously in both the width direction and the length direction. 2 and 3, a permeate-side flow path 5 is formed between adjacent protrusions 3.

分離膜は、分離膜エレメントにおいて長さ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、幅方向が集水管6の長手方向に平行であり、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 disposed so that the length direction of the separation membrane element coincides with the winding direction. That is, in the separation membrane element, the separation membrane is preferably arranged so that the width direction is parallel to the longitudinal direction of the water collecting pipe 6 and the length direction is orthogonal to the longitudinal direction of the water collecting pipe 6.

突起物3は、幅方向において不連続に設けられると共に、長さ方向においては、分離膜本体2の一端から他端まで連続するように設けられている。つまり、図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3は、巻回方向における分離膜1の内側端部から外側端部まで連続するように配置される。巻回方向の内側とは、分離膜において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 3 are provided discontinuously in the width direction, and are provided so as to continue from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the length direction. That is, when the separation membrane is incorporated into the separation membrane element as shown in FIG. 5, the protrusions 3 are 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.

突起物が「長さ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、流路材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、長さ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、長さ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 projections are continuous in the length direction” means that the projections are provided without interruption as shown in FIG. 2 and there are places where the projections are interrupted as shown in FIG. In which both are substantially continuous. The “substantially continuous” form preferably satisfies that the distance e between the protrusions in the length direction (that is, the length of the portion where the protrusion is interrupted) 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 length 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3が途切れずに設けられている場合、加圧ろ過時に膜落ち込みが抑制される。膜落ち込みとは、膜が流路に落ち込んで流路を狭めることである。   When the protrusions 3 are 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3は、幅方向だけでなく長さ方向においても不連続に設けられている。つまり、突起物3は、長さ方向において間隔をおいて設けられている。ただし、上述したように、突起物3が長さ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3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3によって分けられ、さらに下流で合流することができる。   In FIG. 3, the protrusions 3 are discontinuously provided not only in the width direction but also in the length direction. That is, the protrusions 3 are provided at intervals in the length direction. However, as described above, since the protrusions 3 are substantially continuous in the length direction, film sagging is suppressed. Further, by providing the discontinuous protrusions 3 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 3 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3が、長さ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では長さ方向において突起物3は複数の部分に分割されているが、これらの複数の部分が、分離膜本体2の一端から他端まで並ぶように設けられている。   As described above, in FIG. 2, the protrusion 3 is provided so as to be continuous from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the length direction. Further, in FIG. 3, the protrusion 3 is divided into a plurality of portions in the length direction, but these 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。   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.

つまり、突起物は、透過側の流路を形成できる程度に、長さ方向に分離膜本体2の全体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、透過側の面における他の分離膜との封止部分には、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。   In other words, the protrusions only have to be distributed over the entire separation membrane body 2 in the length direction to such an extent that a flow passage on the permeation side can be formed. There may be. For example, it is not necessary to provide a protrusion on the sealing portion with the other separation membrane on the permeate side surface. 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.

幅方向においても、突起物3は、分離膜本体2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、長さ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封止部分には、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。   Even in the width direction, the protrusions 3 can be distributed almost uniformly over the entire separation membrane body 2. However, similar to the distribution in the length direction, it is not necessary to provide a protrusion on the sealing portion of the permeate side surface with 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に示すように、a〜fは下記値を指す。
<< Dimensions of separation membrane body and protrusions >>
As shown in FIGS. 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3の間隔
c:突起物の高さ
d:突起物3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3の長さ
値a〜fの測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。各値は、1枚の分離膜において30箇所以上で測定を行い、それらの値を総和した値を測定総箇所の数で割って平均値を算出することで、求められる。このように、少なくとも30箇所における測定の結果得られる各値が、上記範囲を満たせばよい。
a: Length of the separation membrane body 2 b: Spacing of the projections 3 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 Interval of protrusions f: Length of protrusion 3 For measurement of the values a to 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 only needs to satisfy the above range.

(分離膜本体の長さa)
長さaは、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 the distance from one end of the separation membrane body 2 to the other end in the length direction. When this distance is not constant, the length a can be obtained by measuring this distance at 30 or more positions in one separation membrane body 2 and obtaining an average value.

(幅方向での突起物の間隔b)
幅方向における突起物3の間隔bは、流路5の幅に相当する。1つの断面において1つの流路5の幅が一定でない場合、つまり隣り合う2つの突起物3の側面が平行でない場合は、1つの断面内で、1つの流路5の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。図4に示すように、長さ方向に垂直な断面において、突起物3は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する2つの突起物3の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。任意の30箇所以上の断面において、突起物3の間隔を測定して、それぞれの断面において平均値を算出する。そして、こうして得られた平均値の相加平均値をさらに算出することで、間隔bが算出される。
(Space b between protrusions in the width direction)
The interval b between the protrusions 3 in the width direction 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 3 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 length direction, when the protrusion 3 has a trapezoidal shape with a thin top and a thick bottom, first, the distance between the upper portions of the two adjacent protrusions 3 and the lower portion The distance is measured and the average value is calculated. In any 30 or more cross sections, the interval between the protrusions 3 is measured, and an average value is calculated in each cross section. And the space | interval b is calculated by calculating further the arithmetic mean value of the average value obtained in this way.

間隔bが大きくなるにつれて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。圧力損失を考慮すると、間隔bは0.05mm以上、0.2mm以上、または0.3mm以上であることが好ましい。また、膜落ち込みの抑制という面では、間隔bは5mm以下、3mm以下、2mm以下、または0.8mm以下であることが好ましい。   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. Considering the pressure loss, the interval b is preferably 0.05 mm or more, 0.2 mm or more, or 0.3 mm or more. Further, in terms of suppressing film sagging, the interval b is preferably 5 mm or less, 3 mm or less, 2 mm or less, or 0.8 mm or less.

これらの上限および下限は任意に組み合わせられる。例えば、間隔bは、0.2mm以上5mm以下であることが好ましく、この範囲であれば、膜落ち込みを抑えながら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。   These upper and lower limits can be combined arbitrarily. For example, the interval b is preferably 0.2 mm or more and 5 mm or less, and 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、長さ方向に垂直な断面における、突起物3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3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 3 and the permeation side surface of the separation membrane main body in a cross section perpendicular to the length 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 and averaging the heights of the protrusions 3 at 30 or more locations. 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が小さくなる。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、0.8mm以下、0.4mm以下または0.32mm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0.8mm以下であることが好ましく、0.05mm以上0.4mm以下であることが好ましく、0.1mm以上0.32mm以下であることがさらに好ましい。   The 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 0.8 mm or less, 0.4 mm or less, or 0.32 mm or less. These upper limits and lower limits can be combined. For example, the height c is preferably 0.03 mm or more and 0.8 mm or less, preferably 0.05 mm or more and 0.4 mm or less, and 0.1 mm or more. More preferably, it is 0.32 mm or less.

また、隣り合う2つの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 height difference between two adjacent protrusions is preferably 0.1 mm 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3の幅dは、次のように測定される。まず、長さ方向に垂直な1つの断面において、1つの突起物3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3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 3 is measured as follows. First, the average value of the maximum width and the minimum width of one protrusion 3 is calculated in one cross section perpendicular to the length direction. That is, in the protrusion 3 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3の幅dは好ましくは0.2mm以上または0.3mm以上である。幅dが0.2mm以上であることで、分離膜エレメントの運転時に突起物3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2mm以下または1.5mm以下である。幅dが2mm以下であることで、透過側の流路を十分確保することができる。   The width d of the protrusion 3 is preferably 0.2 mm or more or 0.3 mm or more. When the width d is 0.2 mm or more, the shape of the protrusion can be maintained even when pressure is applied to the protrusion 3 during operation of the separation membrane element, and the permeation side flow path is stably formed. The width d is preferably 2 mm or less or 1.5 mm or less. When the width d is 2 mm or less, a sufficient flow path on the permeate side can be secured.

突起物の幅が突起物間隔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 protrusion interval b, the pressure applied to the protrusion can be dispersed.

突起物3は、その長さがその幅よりも大きくなるように形成されている。このように長い突起物3は「壁状物」とも称される。   The protrusion 3 is formed so that its length is larger than its width. Such a long protrusion 3 is also referred to as a “wall-like object”.

(長さ方向での突起物の間隔e)
長さ方向における突起物3の間隔eは、長さ方向において隣り合う突起物3間の最短距離である。図2に示すように、突起物3が長さ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3が長さ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 length direction)
The distance e between the protrusions 3 in the length direction is the shortest distance between the protrusions 3 adjacent in the length direction. As shown in FIG. 2, the protrusion 3 is provided continuously from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the length direction (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 3 is interrupted in the length 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3の長さfは、分離膜本体2の長さ方向における突起物3の長さである。長さfは、1枚の分離膜1内で、30個以上の突起物3の長さを測定し、その平均値を算出することで求められる。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3が分離膜1の巻回方向内側端部から外側端部へ連続的に設けられていることを指す。長さfは、好ましくは10mm以上または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 3 is the length of the protrusion 3 in the length direction of the separation membrane body 2. The length f is obtained by measuring the length of 30 or more protrusions 3 in one separation membrane 1 and calculating the average value. 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 3 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 or 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。
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。
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.
From the viewpoint of reducing flow resistance, it is preferable that the columnar shape is 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。   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ために、分離膜エレメント使用中に分離膜本体が加圧されても、分離膜本体の落ち込みが抑制されることが好ましい。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、流路の横断面積が広いことが好ましい。   In order to stably form the flow path, it is preferable that the drop of the separation membrane body is suppressed even when the separation membrane body is pressurized during use of 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.

流路の横断面とは、流路の長手方向に対して垂直な断面(図1等の例では巻回方向に対して垂直な断面)である。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、突起物の側面が凹形状であるか、流路横断面において、突起物の形状が台形であることが好ましい。つまり、流路自体の断面形状は、楕円、半円、台形等であることが好ましい。   The cross section of the flow path is a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the flow path (in the example of FIG. 1 and the like, a cross section perpendicular to the winding direction). In order to ensure a large contact area between the separation membrane main body and the protrusion and to ensure a wide cross-sectional area of the flow path, the side surface of the protrusion is concave or the shape of the protrusion in the cross section of the flow path. Is preferably trapezoidal. That is, the cross-sectional shape of the flow path itself is preferably an ellipse, a semicircle, a trapezoid, or the like.

なお、これ以外にも、突起物の断面形状は、幅に変化のない矩形であってもよい。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、幅に変化がある形状であってもよい。そのような断面形状として、上述した以外に、三角形、半球のような形状が挙げられる。   In addition, the cross-sectional shape of the protrusion may be a rectangle with no change in width. As long as the separation membrane performance is not affected, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the winding direction may be a shape having a change in width. Examples of such cross-sectional shapes include triangles and hemispheres other than those described above.

突起物の形状は、図示する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 illustrated. 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3の平面方向における形状(x−y平面視における形状)は、その長手方向が巻回方向に平行な直線状である。ただし、突起物3は、分離膜本体2の表面から突出し、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において、他の形状に変更可能である。すなわち、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、幅および長さの少なくとも一方が互いに異なる複数の突起物が形成されていてもよい。   In FIGS. 1 to 3, the shape of the protrusion 3 in the planar direction (the shape in the xy plan view) is a linear shape whose longitudinal direction is parallel to the winding direction. However, the protrusion 3 can be changed to another shape as long as it protrudes from the surface of the separation membrane body 2 and does not impair the desired effect as the separation membrane element. That is, the shape in the plane direction may be a curved line, a wavy line, or the like. In addition, a plurality of protrusions having at least one of width and length different from each other may be formed on one separation membrane.

(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 the above-described equation df / (b + d) (e + f).

〔2.分離膜エレメント〕
(2−1)概要
図6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。また、分離膜エレメント100は、図示しない端板等の部材をさらに備える。
[2. Separation membrane element)
(2-1) Overview As shown in FIG. 6, 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. The separation membrane element 100 further includes a member such as an end plate (not shown).

(2−2)分離膜
<概要>
分離膜1は、集水管6の周囲に巻回されており、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 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3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。   Accordingly, the protrusions 3 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.

図1に示すように、分離膜1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、その供給側の面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。   As shown in FIG. 1, the separation membrane 1 forms a membrane leaf 4 (sometimes simply referred to as “leaf” in this document). In the leaf 4, the separation membrane 1 is disposed 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.

また、1つのリーフ4において、互いに対向する分離膜1の供給側の面の間は、巻回方向内側端部(一点鎖線で示す部分)で、折り畳みまたは封止により、閉じている。   Further, in one leaf 4, the space between the supply-side surfaces of the separation membrane 1 facing each other is closed by folding or sealing at the winding direction inner end (portion indicated by a one-dot chain line).

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と、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、巻囲したときの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。また、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 supply side surface of the separation membrane is sealed instead of being 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 when encircling and the occurrence of leakage due to the voids are suppressed. 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.

図1に示すように、複数の膜リーフ4が重ねられる。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(図中に2点鎖線で示す。)。透過水はこの封止部41によって原水から隔離される。このように透過側の面を介して封止された二枚の分離膜を封筒状膜とよび、符号“52”を付す。   As shown in FIG. 1, a plurality of membrane leaves 4 are stacked. Between the surfaces on the permeate side facing each other, in the rectangular shape of the separation membrane, only one side on the inner side in the winding direction is opened and the other three sides are sealed so that the permeate flows into the water collection pipe 6 (see FIG. (Indicated by a two-dot chain line). The permeated water is isolated from the raw water by the sealing portion 41. The two separation membranes sealed through the permeation side surface are called envelope-like membranes and are denoted by reference numeral “52”.

透過側の面の封止部の形態としては、接着剤(ホットメルト等も含む)などの樹脂による接着、加熱またはレーザなどによる融着、およびゴム製シートが挟みこまれることによる封止等が挙げられる。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。これらの手法は、供給側の面の封止にも適用されてもよい。ただし、透過側の面と供給側の面とで、封止の手法は同じであってもよいし、異なっていてもよい。   As the form of the sealing portion on the surface on the transmission side, there are adhesion by a resin such as an adhesive (including hot melt), fusion by heating or laser, sealing by sandwiching a rubber sheet, etc. Can be mentioned. Sealing by adhesion is particularly preferable because it is the simplest and most effective. These techniques may also be applied to sealing the supply side surface. However, the sealing method may be the same or different between the transmission side surface and the supply side surface.

上述したように、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。その結果、リークの発生が抑制される。   As described above, since the supply side surface of the separation membrane is sealed rather than folded, bending at the end of the separation membrane hardly occurs. As a result, the occurrence of leak is suppressed.

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るなどの理由によって、透過側の面において、封止部分に空隙が存在すると、空気が分離膜の供給側へ移動する。すると、分離膜エレメントの端部から、つまり供給側の面の間から、水中に空気が漏れる。このときの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 collection pipe and reaches the permeation side of the separation membrane. However, as described above, the separation membrane is not sufficiently folded and the surface on the permeation side is bent near the crease. When air gaps exist in the sealed portion, air moves to the separation membrane supply side. Then, air leaks into the water from the end of the separation membrane element, that is, from between the surfaces on the supply side. The air leak at this time can be confirmed as the generation of bubbles.

なお、分離膜リーフにおいて、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透過側流路材が設けられていればよいので、透過側流路材を備える分離膜と、備えない分離膜とが交互に重ねられていてもよい。ただし、説明の便宜上、分離膜エレメントおよびそれに関係する説明においては、「分離膜」は、透過側流路材を備えない分離膜(たとえば分離膜本体と同じ構成を備える膜)を含む。   In the separation membrane leaf, 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, at least one of the two permeate-side surfaces facing each other only needs to be provided with the above-described permeation-side flow path material, and therefore the separation membrane element does not include the permeation-side flow path material. Separation membranes may be alternately stacked. However, for convenience of explanation, in the separation membrane element and the explanation related thereto, the “separation membrane” includes a separation membrane that does not include the permeate-side flow path material (for example, a membrane that has the same configuration as the separation membrane main body).

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.

<封止部>
(封止部の形態)
以下、リーフの封止部について、図7,図8,図9を参照して説明する。分離膜の透過側の面の間を封止する封止部は、その少なくとも一部が、膜面方向(x−y平面方向)において突起物よりも外側に配置されることが好ましい。
<Sealing part>
(Form of sealing part)
Hereinafter, the leaf sealing portion will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 9. It is preferable that at least a part of the sealing portion for sealing between the permeation side surfaces of the separation membrane is disposed outside the projection in the membrane surface direction (xy plane direction).

封止部は、上述したように、リーフの三辺に設けられる。よって、封止部は、巻回方向外側端部に設けられた部分および幅方向の両端に設けられた部分を含む。以下、特に区別する場合は、巻回方向外側端部の封止部を第1封止部411と称し、幅方向の両側に設けられた部分を第2封止部(412,413)と称する。また、第2封止部は、原水の供給方向において上流側端部、下流側端部にそれぞれ設けられるので、それぞれを上流側封止部412、下流側封止部413と称する。   As described above, the sealing portion is provided on the three sides of the leaf. Therefore, a sealing part contains the part provided in the winding direction outer side edge part, and the part provided in the both ends of the width direction. Hereinafter, when particularly distinguishing, the sealing portion at the outer end portion in the winding direction is referred to as a first sealing portion 411, and the portions provided on both sides in the width direction are referred to as second sealing portions (412, 413). . Moreover, since the 2nd sealing part is each provided in an upstream edge part and a downstream edge part in the supply direction of raw | natural water, each is called the upstream sealing part 412 and the downstream sealing part 413.

(封止部の幅)
接着剤を塗布して分離膜を巻囲すると、接着剤が分離膜間に広がる。第2封止部(412,413)の幅の変動係数が10%以上であると封止部の広がりが良好であるため封止性が向上する。すなわち、接着剤が巻囲時に良好に広がっているので、接着剤の高さが均一になりリーフ全体の封止性が均一になる。また、40%以下であることで十分な有効膜面積を確保することができる。このような理由から、第2封止部412,413の幅の変動係数は10%以上40%以下が好ましく、15%以上30%以下がさらに好ましい。幅の変動率は、後述の実施例に記載の方法で測定可能である。
(Width of sealing part)
When the adhesive is applied to surround the separation membrane, the adhesive spreads between the separation membranes. If the variation coefficient of the width of the second sealing portion (412, 413) is 10% or more, the sealing portion is well spread, so that the sealing performance is improved. That is, since the adhesive spreads well when wrapped, the height of the adhesive becomes uniform, and the sealing performance of the entire leaf becomes uniform. Moreover, sufficient effective film area is securable by being 40% or less. For these reasons, the variation coefficient of the width of the second sealing portions 412 and 413 is preferably 10% or more and 40% or less, and more preferably 15% or more and 30% or less. The variation rate of the width can be measured by the method described in Examples described later.

ただし、4インチエレメントや8インチエレメント、16インチエレメントのように、リーフ数が複数枚となる場合には、一部のリーフが本範囲外であっても全体への影響が小さくなるため、装填されたリーフ数の4割以下が本範囲外であってもよい。なお、封止部の幅は特に限定されないが、5〜55mmの範囲になるようにすることで、本発明の効果を高めることができる。   However, if the number of leaves is multiple, such as a 4-inch element, 8-inch element, or 16-inch element, even if some leaves are outside this range, the effect on the whole will be reduced, so loading Forty percent or less of the number of leaves may be out of this range. In addition, although the width | variety of a sealing part is not specifically limited, The effect of this invention can be heightened by setting it as the range of 5-55 mm.

また、突起物が分離膜に固着している部分では、固着していない部分よりも分離膜の剛性が高くなるため、固着した突起物を備えるリーフでは剛性が不均一になりやすい。しかしながら、リーフ同士を接着させる接着剤の剛性を利用することで、突起物が固着した分離膜の剛性の不均一さを補うことができる。接着剤の塗布幅(すなわち封止部の幅)が広くなるほど剛性が高くなるが、一方で、エレメントを実運転した際に負荷される荷重や水の流れによるせん断により封止部が破壊されたり、接着剤塗布によって有効膜面積が低下することがある。そのため、第2封止部412,413における、巻回方向外側端部の幅に対する内周端部の幅の比は0.4〜3.5の範囲であることが好ましく、本範囲であることで上記のような問題が解決される。   Further, since the rigidity of the separation membrane is higher in the portion where the protrusion is fixed to the separation membrane than in the portion where the protrusion is not fixed, the leaf having the fixed protrusion is likely to have non-uniform rigidity. However, by utilizing the rigidity of the adhesive that bonds the leaves together, it is possible to compensate for the non-uniform rigidity of the separation membrane to which the protrusions are fixed. The greater the adhesive application width (that is, the width of the sealing portion), the higher the rigidity. On the other hand, the sealing portion may be destroyed by the load applied when the element is actually operated or shearing due to the flow of water. In some cases, the effective membrane area may be reduced by applying the adhesive. Therefore, the ratio of the width of the inner peripheral end to the width of the outer end in the winding direction in the second sealing portions 412 and 413 is preferably in the range of 0.4 to 3.5, and is in this range. This solves the above problem.

巻回方向外側端部における第2封止部412の幅L412とは、第1封止部411と第2封止部412との交点x412から分離膜の幅方向端部への最短距離であり、巻回方向外側における第2封止部413の幅L413とは、第1封止部411と第2封止部413との交点x413から分離膜の幅方向端部への最短距離である。   The width L412 of the second sealing portion 412 at the outer end in the winding direction is the shortest distance from the intersection x412 between the first sealing portion 411 and the second sealing portion 412 to the widthwise end of the separation membrane. The width L413 of the second sealing portion 413 on the outer side in the winding direction is the shortest distance from the intersection point x413 between the first sealing portion 411 and the second sealing portion 413 to the end portion in the width direction of the separation membrane.

なお、図7,図8のように、封止部41の内側の角が膨らんでいる場合は、膨らんでいるところは、第2封止部412,413に含まれる。   In addition, when the corner | angular inside the sealing part 41 swells like FIG.7, FIG.8, the place where it swells is contained in the 2nd sealing parts 412 and 413. FIG.

巻回方向内側端部における第2封止部412,413の内周部の幅W412およびW413とは、分離膜の巻回方向において内側端部から外側へ40±10mmの範囲における第2封止部412,413の幅の平均値である。なお、この平均値は、封筒状膜の長さ方向10mm毎に接着剤幅を測定し、測定結果の合計を母数(つまり測定箇所の数)で割った値である。つまり、第2封止部の内周部の(測定した接着剤幅の合計/母数)で表される。   The widths W412 and W413 of the inner peripheral portions of the second sealing portions 412 and 413 at the inner ends in the winding direction are the second sealing in the range of 40 ± 10 mm from the inner end to the outer side in the winding direction of the separation membrane. This is the average value of the widths of the parts 412 and 413. The average value is a value obtained by measuring the adhesive width every 10 mm in the length direction of the envelope-like film and dividing the total of the measurement results by the population (that is, the number of measurement points). That is, it is expressed by (total measured adhesive width / parameter) of the inner peripheral portion of the second sealing portion.

図7では、巻回方向外側端部および内側端部において、2つの第2封止部412,413は膨らんでいる。その結果、巻回方向外側端部における2つの第2封止部412,413の幅L412,413は、巻回方向内側端部における幅W412,W413と同等の大きさである。また、図8では、巻回方向外側端部における幅L412,L413は、巻回方向内側端部における幅W412,W413よりも大きい。図9では逆に、巻回方向外側端部における幅L412,L413は、巻回方向内側端部における幅W412,W413よりも小さい。   In FIG. 7, the two second sealing portions 412 and 413 swell at the outer end and the inner end in the winding direction. As a result, the widths L412 and 413 of the two second sealing portions 412 and 413 at the outer end in the winding direction are the same size as the widths W412 and W413 at the inner end in the winding direction. In FIG. 8, the widths L412 and L413 at the outer end in the winding direction are larger than the widths W412 and W413 at the inner end in the winding direction. In contrast, in FIG. 9, the widths L412 and L413 at the outer end in the winding direction are smaller than the widths W412 and W413 at the inner end in the winding direction.

第1封止部411の幅の変動係数は特に限定されない。   The variation coefficient of the width of the first sealing portion 411 is not particularly limited.

(封止部の形成)
封止部を設ける方法として、吐出ノズルを巻回方向側端部に沿って移動させながら接着剤を吐出させていき、巻囲後して接着剤を硬化させる方法など、従来公知の方法が挙げられる。接着剤の幅を変更する方法としては、吐出ノズルを一定速度で移動させつつ、徐々に吐出量を変更する方法や、吐出量を一定にして移動速度を変更する方法が上げられる。また、吐出ノズルを端部から遠ざけていく方法、移近づけていく方法、あるいはその組み合わせによっても達成できる。
(Formation of sealing part)
As a method for providing the sealing portion, a conventionally known method such as a method in which the adhesive is discharged while moving the discharge nozzle along the end in the winding direction, and the adhesive is cured after being wound is cited. It is done. As a method of changing the width of the adhesive, there are a method of gradually changing the discharge amount while moving the discharge nozzle at a constant speed, and a method of changing the moving speed while keeping the discharge amount constant. It can also be achieved by a method of moving the discharge nozzle away from the end, a method of moving it closer, or a combination thereof.

封止工程としては、リーフを積層して巻囲する際に内周側より外周側の幅が広くなるように接着剤を塗布した後、接着・硬化させることにより封止部を得ることができる。接着剤としては、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、ホットメルト接着剤等、従来公知の何れの接着剤も使用することができる。   As a sealing process, when laminating and enclosing a leaf, an adhesive is applied so that the width on the outer peripheral side is wider than the inner peripheral side, and then a sealing part can be obtained by bonding and curing. . As the adhesive, any conventionally known adhesives such as urethane adhesives, epoxy adhesives and hot melt adhesives can be used.

また、接着剤の粘度は、15Pa・s以下の範囲内であることが好ましく、12Pa・s以下がより好ましい。粘度が15Pa・s以下であることで、リーフを集水管に巻囲するときに、しわの発生が生じにくい。また、分離膜に充分に接着剤を含浸させることができるので、接着剤が分離膜の周縁部において、基材中の空隙を埋めることができ、原水の流入を防ぐことができる。そして、接着剤の粘度は、4Pa・s以上または5Pa・s以上であることが好ましい。粘度が4Pa・s以上であることで、リーフの端部からの接着剤の流出を抑制でき、その結果、接着剤が封止すべき部分以外の不要な箇所に付着することを抑制できる。   The viscosity of the adhesive is preferably in the range of 15 Pa · s or less, and more preferably 12 Pa · s or less. When the viscosity is 15 Pa · s or less, wrinkles are unlikely to occur when the leaf is wrapped around the water collecting pipe. Further, since the separation membrane can be sufficiently impregnated with the adhesive, the adhesive can fill the voids in the base material at the peripheral edge of the separation membrane, and can prevent the inflow of raw water. And it is preferable that the viscosity of an adhesive agent is 4 Pa.s or more or 5 Pa.s or more. When the viscosity is 4 Pa · s or more, the outflow of the adhesive from the end portion of the leaf can be suppressed, and as a result, the adhesive can be prevented from adhering to unnecessary portions other than the portion to be sealed.

このような接着剤としては、例えば、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールとを、イソシアネート:ポリオール=1:1〜1:5の割合で混合したものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、及び配合割合を規定した混合物の粘度をB型粘度計(JIS K 6833)で測定できる。   As such an adhesive, for example, a mixture of isocyanate as a main agent and polyol as a curing agent in a ratio of isocyanate: polyol = 1: 1 to 1: 5 is preferable. The viscosity of the adhesive can be measured with a B-type viscometer (JIS K 6833) by measuring the viscosity of the main agent, the curing agent alone, and a mixture in which the blending ratio is defined in advance.

なお、突起物がリーフの内周側から外周側に向けて連続していれば、巻囲により封止材が押しつぶされても突起物が壁となり封止材の広がりを抑えることができ、封止材厚みの均一化につながる。すなわち、封止材厚みを均一化できるので、エレメントの外径が均一になる傾向にあり、実運転のために圧力容器へ充填させる場合でもエレメントを破損させることなくなる。   If the protrusions are continuous from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the leaf, the protrusions become walls even if the sealing material is crushed by the surroundings, and the expansion of the sealing material can be suppressed. This leads to uniform thickness of the stopper. That is, since the thickness of the sealing material can be made uniform, the outer diameter of the element tends to be uniform, and the element is not damaged even when the pressure vessel is filled for actual operation.

(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3を備えている。透過側突起物3によって、リーフの内側、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 flow path As described above, the separation membrane 1 includes the permeation-side protrusion 3. The permeation-side protrusion 3 forms a permeation-side flow path inside the leaf, that is, between the permeation-side surfaces of the opposing separation membranes.

(2−4)供給側流路
(流路材)
分離膜エレメント100は、重なり合う分離膜の供給側の面の間に、分離膜1に対する投影面積比が0を超えて1未満となる流路材を備える(図示せず)。供給側流路材の投影面積比は0.03以上0.50以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.10以上0.40以下、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 overlapping separation membranes. The projected area ratio of the supply-side channel material is preferably 0.03 or more and 0.50 or less, more preferably 0.10 or more and 0.40 or less, and particularly preferably 0.15 or more and 0.35 or less. . 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、供給側流路材の素材は特に限定されず、分離膜と同素材であっても異素材であっても良い。   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.

(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)端板
図6に示すように、分離膜エレメント100は、集水管6の長手方向において、分離膜1の巻回体の両端に装着された端板81および82を備える。
(2-6) End Plate As shown in FIG. 6, the separation membrane element 100 includes end plates 81 and 82 attached to both ends of the wound body of the separation membrane 1 in the longitudinal direction of the water collecting pipe 6.

図6では、端板81の形状と端板82の形状とは同じであるが、1つのエレメントにおいて、2つの端板の形状は互いに異なっていてもよい。また、図6では、端板81を上流側に、端板82を下流側に配置している。   In FIG. 6, the shape of the end plate 81 and the shape of the end plate 82 are the same, but in one element, the shapes of the two end plates may be different from each other. In FIG. 6, the end plate 81 is disposed on the upstream side, and the end plate 82 is disposed on the downstream side.

〔3.分離膜エレメントの製造方法〕
(3−1)分離膜本体の製造
分離膜本体の製造方法については上述したが、簡単にまとめると以下のとおりである。
[3. Method for manufacturing separation membrane element]
(3-1) Manufacture of separation membrane body The manufacturing method of the separation membrane body has been described above, but it is summarized as follows.

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)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 Permeation Side Channel Material A method for manufacturing a separation membrane includes a step of providing discontinuous protrusions on the permeation side surface of the separation membrane main 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)分離膜リーフの形成
分離膜リーフは、上述したように、供給側の面が内側を向くように分離膜を折りたたむことで形成することされてもよいし、別々の2枚の分離膜を貼り合わせることで形成されてもよい。
(3-3) Formation of Separation Membrane Leaf As described above, the separation membrane leaf may be formed by folding the separation membrane so that the surface on the supply side faces inward, or two separate sheets It may be formed by attaching a separation membrane.

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(リーフの形成)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、つまりリーフ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 transmission-side sealing (leaf formation) may be performed first, or the supply-side sealing and transmission may be performed while stacking separation membranes. The sealing of the side surface 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 the leaf, after the winding is completed.

(3−4)分離膜の巻回
分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献(特公昭44−14216、特公平4−11928、特開平11−226366)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。
(3-4) Separation membrane winding For manufacturing the separation membrane element, a conventional element manufacturing apparatus can be used. In addition, as an element manufacturing method, a method described in a reference (Japanese Patent Publication No. 44-14216, Japanese Patent Publication No. 4-11928, Japanese Patent Laid-Open No. 11-226366) can be used. 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.

集水管にトリコットを巻回しておくと、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、トリコットは集水管の円周より長く巻回しておけばよい。   When the tricot is wound around the water collecting pipe, the adhesive applied to the water collecting pipe is difficult to flow when the element is wrapped, leading to suppression of leakage, and further, the flow path around the water collecting pipe is stably secured. The tricot may be wound longer than the circumference of the water collecting pipe.

(3−5)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。
(3-5) Other steps The method of manufacturing 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、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 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。原水温度は、高くなると塩除去率が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、5℃以上45℃以下が好ましい。また、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. However, 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39.5〜40.5℃の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分(S)から換算する。   The fluid to be treated by the separation membrane element is not particularly limited, but when used for water treatment, 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 to 40.5 ° C., but more simply converted from the practical salt content (S). .

II.第2実施形態
(1)エレメントの構成
本実施形態のエレメントでは、透過側流路材として、分離膜本体の基材に固着した突起物に代えて、シート状の部材が設けられる以外は、第一実施形態のエレメントと同様の構成が適用される。また、エレメントの構成以外の製造方法および使用方法についても同様に、第1実施形態についての説明が、第2実施形態にも適用される。
II. Second Embodiment (1) Element Configuration In the element of this embodiment, the permeation-side flow path member is the first except that a sheet-like member is provided instead of the protrusion fixed to the base material of the separation membrane body. The same configuration as the element of one embodiment is applied. Similarly, the description of the first embodiment is also applied to the second embodiment for the manufacturing method and the usage method other than the configuration of the element.

具体的には、図10に示すように、本実施形態のエレメントは、封筒状膜522として、第1実施形態の分離膜本体2と同構成を備える分離膜と、シート状の流路材131とを備える。流路材131は、分離膜の透過側の面22の間に配置される。   Specifically, as shown in FIG. 10, the element of the present embodiment includes, as an envelope-like membrane 522, a separation membrane having the same configuration as that of the separation membrane body 2 of the first embodiment, and a sheet-like flow path member 131. With. The flow path member 131 is disposed between the permeation side surfaces 22 of the separation membrane.

つまり、本実施形態では、分離膜リーフ(供給側の面21を内側にして重ねられた一組の分離膜)42の間にシート状の透過側流路材131が挿入されている。言い換えると、透過側の面22を内側にして重ねられた分離膜と、その間に挿入されたシート状の透過側流路材131とが、封筒状膜522を形成している。   In other words, in the present embodiment, the sheet-shaped permeation-side flow path member 131 is inserted between the separation membrane leaves (a set of separation membranes stacked with the supply-side surface 21 inside). In other words, the separation membrane stacked with the permeation-side surface 22 on the inside and the sheet-like permeation-side flow path member 131 inserted therebetween form an envelope-like membrane 522.

(2)流路材
シート状の流路材とは、シート13と、シートに固着した突起物3とを備える部材である。
(2) Channel material A sheet-like channel material is a member provided with sheet 13 and projection 3 adhering to the sheet.

突起物3としては、第1実施形態の突起物が適用される。突起物3は、図10に示すように、分離膜の透過側の面22に対向するように配置される。透過水は、突起物3の間、つまり溝内を通って流れることができる。   As the protrusion 3, the protrusion of the first embodiment is applied. As shown in FIG. 10, the protrusion 3 is disposed so as to face the surface 22 on the permeation side of the separation membrane. The permeated water can flow between the protrusions 3, that is, through the grooves.

シート13は、分離膜の透過側の面同士を接着する領域にまで存在することが好ましい。つまり、2枚の分離膜は、流路材131の構成要素であるシート13を介して接着されていることが好ましい。言い換えると、分離膜の透過側の面における接着部分の少なくとも一部で、分離膜間に当該シートが存在することが好ましい。   The sheet 13 is preferably present up to a region where the permeation side surfaces of the separation membrane are bonded to each other. That is, the two separation membranes are preferably bonded via the sheet 13 which is a component of the flow path member 131. In other words, it is preferable that the sheet is present between the separation membranes in at least a part of the adhesion portion on the permeation side surface of the separation membrane.

図10では、透過側流路材を構成するシート13の大きさと分離膜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。   In FIG. 10, the size of the sheet 13 constituting the permeate-side channel material and the size of the separation membrane are shown to be the same, but actually, the sheet may be larger or the separation membrane is larger. May be.

シート13の空隙率は20%以上90%以下が好ましく、45%以上80%以下が特に好ましい。   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.

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い、所定の見かけ体積を有する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、基材の見かけ体積で除した値を百分率(%)で表すことで得ることができる。   Here, the porosity means the ratio of the voids per unit volume of the substrate, and the weight when the substrate is dried is subtracted from the weight when pure water is included in the substrate having a predetermined apparent volume. The value obtained by dividing the obtained value by the apparent volume of the substrate is expressed as a percentage (%).

シート13の空隙率が20%以上であることで、突起物3および膜間を封止する接着剤がシートに含浸しやすくなる。その結果、突起物3がシート13から剥離しにくくなる。また、接着剤がシート13に充分に含浸することで、供給水が透過側流路へ流入しにくくなる。さらに、透過水がシート13を透過しやすくなるので、シート13における突起物3の配置の精度が不十分であって、突起物3の間の溝が閉塞しても、透過水はシートを介して別の溝へ移動することができる。
透過水がシート13内を通ることができ、結果的に、分離膜エレメントの造水量が向上する。
When the porosity of the sheet 13 is 20% or more, the sheet is easily impregnated with the adhesive that seals the protrusion 3 and the film. As a result, the protrusion 3 is difficult to peel from the sheet 13. Further, when the sheet 13 is sufficiently impregnated with the adhesive, the supply water is less likely to flow into the permeate side flow path. Further, since the permeated water easily permeates the sheet 13, the accuracy of the arrangement of the protrusions 3 on the sheet 13 is insufficient, and even if the grooves between the protrusions 3 are blocked, the permeated water passes through the sheet. Can move to another groove.
The permeated water can pass through the sheet 13, and as a result, the amount of water produced by the separation membrane element is improved.

一方で、空隙率が90%以下であることで、突起物3の含浸を適度に抑制することができるので、シートの裏にまで突起物3を構成する樹脂が到達しにくくなる。その結果、シート13の厚みが不均一化するのが抑制される。また、分離膜の透過側の面間同士を接着する接着剤の広がりも抑制できるので、完成した分離膜エレメントにおいて、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)を大きく確保することができる。その結果、分離膜エレメントの造水量を確保することができる。   On the other hand, since the porosity is 90% or less, the impregnation of the protrusions 3 can be appropriately suppressed, so that the resin constituting the protrusions 3 hardly reaches the back of the sheet. As a result, the thickness of the sheet 13 is suppressed from becoming uneven. In addition, since it is possible to suppress the spread of the adhesive that bonds the surfaces on the permeate side of the separation membrane, in the completed separation membrane element, the region where the adhesive is not applied, that is, the region where pressure filtration functions effectively A large (effective membrane area) can be secured. As a result, it is possible to ensure the amount of water produced by the separation membrane element.

透過側流路材を構成するシートの厚みは0.2mm以下であることが好ましい。なぜなら、2枚の分離膜の透過側の面の間を封止するために、シートには接着剤が含浸することが好ましいからである。ただし、透過側流路材を構成するシートの厚みが0.2mmを超えても、シートの空隙率が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、透過側流路材を構成するシートの厚みが0.02mm以上であることで、シートの強度を確保することができるので、シートの破損を抑制することができる。   It is preferable that the thickness of the sheet | seat which comprises a permeation | transmission side channel material is 0.2 mm or less. This is because the sheet is preferably impregnated with an adhesive in order to seal between the permeation side surfaces of the two separation membranes. However, even if the thickness of the sheet constituting the permeate-side channel material exceeds 0.2 mm, the separation membrane can be sealed with an adhesive as long as the porosity of the sheet is 80% or more. Moreover, since the strength of the sheet can be ensured when the thickness of the sheet constituting the permeate-side flow path material is 0.02 mm or more, damage to the sheet can be suppressed.

特に、透過側流路材を構成するシートの厚みが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 constituting the permeate-side channel material 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 exceeds 0.02 mm. If it is 0.4 mm or less, the porosity is more preferably 30% or more and 90% or less.

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ために好ましい。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, it is preferable that the ratio (c / H0) is 0.7 or less because the sheet can be prevented from being broken or damaged by the protrusions when the sheet is wound while applying a tension. 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.

III.その他の実施形態
第1および第2実施形態のいずれにおいても、集水管2に対して、分離膜より内側に、トリコットまたは多孔質のシートのような空隙を有するシートが巻回されていることが好ましい。多孔質のシートとしては、上述の分離膜の基材またはシート状の流路材におけるシートが好ましく用いられる。
III. Other Embodiments In any of the first and second embodiments, a sheet having a gap such as a tricot or a porous sheet is wound around the water collecting pipe 2 inside the separation membrane. preferable. As the porous sheet, the above-described separation membrane substrate or a sheet in a sheet-like flow path material is preferably used.

集水管の周囲にこのような部材が巻回されていることで、エレメント巻囲時に集水管2へ塗布した接着剤が、塗布された位置から流動し難くなるので、リークの抑制につながり、さらには集水管周辺での流路が安定に確保される。   Since such a member is wound around the water collecting pipe, the adhesive applied to the water collecting pipe 2 at the time of surrounding the element becomes difficult to flow from the applied position. The flow path around the water collection pipe is secured stably.

なお、空隙を有するシートは集水管の円周より長く巻回しておけばよい。つまり、シートは、集水管の周囲に一周以上巻き付けられていることが好ましい。   In addition, what is necessary is just to wind the sheet | seat which has a space | gap longer than the circumference of a water collection pipe | tube. That is, it is preferable that the sheet is wound around the water collecting pipe more than once.

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.

(封止部幅の変動係数)
分離膜の透過側の面上における幅方向両端辺での封止部の幅は、得られた分離膜エレメントを解体し、各端辺の封止部の幅を膜長さ方向に1mm毎にメジャーで測定していき、その相加平均値と偏差を算出して、平均値/偏差を封止部幅の変動係数とした。
(Coefficient of variation of sealing part width)
The width of the sealing portion at both sides in the width direction on the permeate side surface of the separation membrane is obtained by disassembling the obtained separation membrane element and setting the width of the sealing portion at each end to 1 mm in the membrane length direction. Measured with a measure, the arithmetic average value and deviation were calculated, and the average value / deviation was taken as the coefficient of variation of the sealing portion width.

(第2封止部の外周部の幅L)
得られた分離膜エレメントを解体し、第2封止部412,413と第1封止部411によって形成される内周の角(位置x412およびx413)から、分離膜透過側の幅方向両端辺への最短距離をメジャーで測定した。
(Width L of the outer peripheral portion of the second sealing portion)
The obtained separation membrane element is disassembled, and from the inner peripheral corners (positions x412 and x413) formed by the second sealing portions 412 and 413 and the first sealing portion 411, both ends in the width direction on the separation membrane permeation side The shortest distance to was measured with a measure.

(第2封止部の内周部の幅W)
得られた分離膜エレメントを解体し、エレメントに装填された各リーフの分離膜透過側の幅方向両端における接着剤の幅を測定した。詳細には、巻回方向における内側端部から長さ方向における40±10mmの範囲において、メジャーを用いて、封筒状膜の長さ方向10mm毎の接着剤幅を測定し、それらの合計を測定箇所の数で割った。こうして得られた平均値を、内周部の幅Wとして、以下の検討に用いた。
(Width W of the inner periphery of the second sealing portion)
The obtained separation membrane element was disassembled, and the width of the adhesive at both ends in the width direction on the separation membrane permeation side of each leaf loaded in the element was measured. Specifically, in the range of 40 ± 10 mm in the length direction from the inner end in the winding direction, the adhesive width is measured every 10 mm in the length direction of the envelope-like film using a measure, and the total of these is measured. Divided by the number of places. The average value thus obtained was used as the width W of the inner periphery for the following examination.

(第2封止部の外周部の幅Lに対する内周部の幅Wの比)
測定した第2封止部の外周部の幅Lおよび内周部の幅Wについて、W/Lによる算出によって求めた。
(Ratio of the width W of the inner peripheral portion to the width L of the outer peripheral portion of the second sealing portion)
The measured width L of the outer peripheral portion and width W of the inner peripheral portion of the second sealing portion were obtained by calculation using W / L.

(造水量)
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)
The separation membrane or separation membrane element was operated for 10 hours under the 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).

(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)}.

(初期安定性)
造水量の測定を終えた5本の分離膜エレメントを水中に浸漬させて圧力空気(0.1MPa)を供給し、気泡が3分以上発生する場合を、リークとみなした(エアリークテスト)。リークが発生したリーフ数をカウントして、1−(エアリークが発生したリーフ数/評価に供したエレメントに含まれるリーフ数)の値を算出して初期安定性とした。そして本操作を1バッチとして10バッチ実施し、それぞれのバッチの初期安定性を比較した。
(Initial stability)
Five separation membrane elements that had finished measuring the amount of water produced were immersed in water and pressurized air (0.1 MPa) was supplied, and a case where bubbles were generated for 3 minutes or more was regarded as a leak (air leak test). The number of leaves in which leakage occurred was counted, and a value of 1- (number of leaves in which air leakage occurred / number of leaves contained in the element used for evaluation) was calculated to obtain initial stability. And this operation was implemented 10 batches as 1 batch, and the initial stage stability of each batch was compared.

(長期安定性)
初期安定性評価を実施したエレメントについて、同条件で、1分間運転して運転を終了するサイクル(発停)を5000回繰り返した。そして、エアリークテストを実施し、1バッチあたりの長期安定性を算出し、本操作を10バッチ実施し、それぞれのバッチの長期安定性を比較した。
(Long-term stability)
About the element which implemented initial stability evaluation, the cycle (start / stop) which drive | operates for 1 minute and complete | finishes operation on the same conditions was repeated 5000 times. And the air leak test was implemented, long-term stability per batch was computed, this operation was implemented 10 batches, and the long-term stability of each batch was compared.

(封止部厚みの均一性)
得られた分離膜エレメントを解体し、封止部を含むリーフ断面についてキーエンス製高精度形状測定システムKS−1100を用い、任意の100箇所の高さを測定した。そして、その平均値と偏差を算出して、平均値/偏差を封止部厚みの均一性とした。
(Uniformity of sealing part thickness)
The obtained separation membrane element was disassembled, and the height of arbitrary 100 locations was measured using a Keyence high-precision shape measurement system KS-1100 for the leaf cross section including the sealing portion. Then, the average value and the deviation were calculated, and the average value / deviation was regarded as the uniformity of the sealing portion thickness.

(分離膜および分離膜エレメントの作製)
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。
(Production of separation membrane and separation membrane element)
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.

(実施例1)
透過側流路材として突起物を分離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 as a permeate side channel material over the entire permeate side of the separation 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.

得られた突起物形状は、表1の通りであった。   The obtained protrusion shape 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:0.68mm、ピッチ:3mm×3mm、繊維径:0.34m、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 at the separation membrane element was 37.0 m 2, and the net (thickness: 0.68 mm, pitch: 3 mm × 3 mm, fiber diameter: 0.34 m, projection) Twenty-six leaves having a width of 900 mm and a leaf length of 800 mm were prepared using an area ratio of 0.13) as a supply-side channel material.

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後にテープで固定した。なお、リーフ間の封止はノズルの移動速度を調節しながらエポキシ接着剤を吐出および硬化させることで実施した。得られた封止部の形態は表1の通りであった。   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 linear line), and a film was further wound around the outer periphery, and then fixed with tape. . The sealing between the leaves was performed by discharging and curing the epoxy adhesive while adjusting the moving speed of the nozzle. The form of the obtained sealing part was as shown in Table 1.

その後、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。   Thereafter, edge cutting, end plate attachment, and filament winding were performed to produce an 8-inch element. Both end plates were perforated end plates.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところ、エレメント性能は表1の通りであった。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under the conditions described above, the element performance was as shown in Table 1.

(実施例2〜8)
封止部の形成条件を変更し、封止部の形態を表1〜3の通りに変更した以外は全て実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
(Examples 2 to 8)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the formation conditions of the sealing part were changed and the form of the sealing part was changed as shown in Tables 1 to 3.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところエレメント性能は表1から3の通りであった。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under the conditions described above, the element performance was as shown in Tables 1 to 3.

(実施例9,10)
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エレメントを作製した。
(Examples 9 and 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). A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 7.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところエレメント性能は表3の通りであった。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under the conditions described above, the element performance was as shown in Table 3.

(実施例11)
突起物を分離膜の基材側に形成する代わりに、シートを抄紙不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約0.03mm、空隙率25%)とし、突起物の高さ0.24mmとした透過側流路材を配置したこと以外は、全て実施例9と同様に、分離膜エレメントを作製した。
(Example 11)
Instead of forming the protrusions on the base material side of the separation membrane, the sheet was made of papermaking nonwoven fabric (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 0.03 mm, porosity 25%), and the height of the protrusions was 0.24 mm. A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 9 except that the permeate-side channel material was disposed.

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、エレメント性能は表3の通りであった。   When this element was put in a pressure vessel and operated under the above conditions to obtain permeated water, the element performance was as shown in Table 3.

(比較例1)
封止部の形成条件を変更し、封止部の形態を表3の通りに変更した以外は全て実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
(Comparative Example 1)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the formation conditions of the sealing portion were changed and the form of the sealing portion was changed as shown in Table 3.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところエレメント性能は表3の通りであった。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under the conditions described above, the element performance was as shown in Table 3.

(比較例2)
分離膜の透過側に突起物を固着させず、変更した以外は全て実施例1と同様にして、分離膜エレメントを作製した。
(Comparative Example 2)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the protrusion was not fixed to the permeation side of the separation membrane, and the change was made.

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところエレメント性能は表3の通りであった。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under the conditions described above, the element performance was as shown in Table 3.

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.

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

1 分離膜
2 分離膜本体
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
3 突起物
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
81、82 端板
100 分離膜エレメント
a 分離膜(リーフ)長さ
b 突起物の幅方向間隔
c 突起物の高低差
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
L412、413 第2封止部の外周部の幅
W412、413 第2封止部の内周部の幅
x412、413 接着支持部の幅と第1封止部によって形成される内周の位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Separation 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 3 Protrusion 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 81, 82 End plate 100 Separation membrane element a Separation membrane (leaf) length b Protrusion width direction c Protrusion height difference d Protrusion width e Protrusion length Interval in direction f Projection length L412, 413 Width of outer peripheral portion of second sealing portion W412, 413 Width of inner peripheral portion of second sealing portion x412, 413 Width of adhesive support portion and first sealing portion The position of the inner circumference formed by

Claims (4)

集水管、および前記集水管に巻回され、前記集水管に向かって開口する封筒状膜を備える分離膜エレメントであって、
前記封筒状膜は、
基材および分離機能層を有し、前記基材側の面が互いに対向するように配置された分離膜本体と、
前記分離膜の基材側の面に固着した複数の突起物と、
接着剤によって、互いに対向する前記分離膜の基材側の面の間を封止する封止部と、
を備え、
前記分離膜の幅方向両端辺における前記封止部の幅の変動係数が10〜40%の範囲である分離膜エレメント。
A separation membrane element comprising a water collection pipe and an envelope membrane wound around the water collection pipe and opening toward the water collection pipe,
The envelope film is
A separation membrane main body having a base material and a separation functional layer, and disposed so that the surfaces on the base material side face each other;
A plurality of protrusions fixed to the base material side surface of the separation membrane;
A sealing portion that seals between the surfaces of the separation membranes facing each other by an adhesive; and
With
A separation membrane element in which the variation coefficient of the width of the sealing portion at both ends in the width direction of the separation membrane is in the range of 10 to 40%.
集水管、および前記集水管に巻回され、前記集水管に向かって開口する封筒状膜と、前記分離膜の透過側の面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から構成される透過側流路材と、を備える分離膜エレメントであって、
前記封筒状膜は、
基材および分離機能層を有し、前記基材側の面が互いに対向するように配置された分離膜本体と、
前記分離膜の基材側の面の間に配置された前記透過側流路材と、
接着剤によって、互いに対向する前記分離膜の基材側の面の間を封止する封止部と、
を備え、
前記分離膜の幅方向両端辺における前記封止部の幅の変動係数が10〜40%の範囲である分離膜エレメント。
Consists of a water collecting pipe, an envelope membrane wound around the water collecting pipe and opening toward the water collecting pipe, a sheet disposed on the permeation side surface of the separation membrane, and a plurality of protrusions fixed to the sheet A separation membrane element comprising:
The envelope film is
A separation membrane main body having a base material and a separation functional layer, and disposed so that the surfaces on the base material side face each other;
The permeate-side channel material disposed between the base-side surfaces of the separation membrane;
A sealing portion that seals between the surfaces of the separation membranes facing each other by an adhesive; and
With
A separation membrane element in which the variation coefficient of the width of the sealing portion at both ends in the width direction of the separation membrane is in the range of 10 to 40%.
前記封止部の、前記膜リーフの巻回方向における外側端部の幅に対する内側端部の幅の比が0.4〜3.5である請求項1または2に記載の分離膜エレメント。   The separation membrane element according to claim 1 or 2, wherein a ratio of the width of the inner end portion to the width of the outer end portion in the winding direction of the membrane leaf of the sealing portion is 0.4 to 3.5. 前記突起物は分離膜の内周側から外周側に向かって連続していることを特徴とする請求項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 the protrusions are continuous from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the separation membrane.
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