JP2015142894A - separation membrane element - Google Patents

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俊介 田林
Shunsuke Tabayashi
俊介 田林
洋帆 広沢
Hiroho Hirozawa
洋帆 広沢
高木 健太朗
Kentaro Takagi
健太朗 高木
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
佐々木 崇夫
Takao Sasaki
崇夫 佐々木
将弘 木村
Masahiro Kimura
将弘 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane element for forming a permeation side flow channel having high efficiency and stability, having removal performance of removing a separated component and high permeation performance, and high efficiency.SOLUTION: The separation membrane element comprises: a water collection pipe; and plural separation membrane leaves wound around the water collection pipe in a laminated state each other. Each separation membrane leaf has plural flow channel materials on a surface of a permeation side of fluid and in a width direction of the separation membrane leaf, and bottom side positions of the flow channel materials of one separation membrane leaf and bottom side positions of the flow channel materials of at least one of other separation membrane leaves are deviated in the width direction.

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分離膜エレメントに関する。   The present invention relates to a separation membrane element that separates components contained in a fluid such as liquid or gas.

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

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

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

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

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

具体的には、特許文献1では、透過側流路材として、凹凸賦形されたシートを備える分離膜エレメントが提案されている。特許文献2では、ベーンと称されたエラストマーから構成される流路材を分離膜に配置することで、ネットなどの供給側流路材やトリコットなどの透過側流路材を必要としない分離膜エレメントが提案されている。また、特許文献3では、流路材が分離膜に強固に固着しており耐久性の高い分離膜エレメントが提案されている。   Specifically, Patent Document 1 proposes a separation membrane element that includes an unevenly shaped sheet as a permeate-side channel material. In Patent Document 2, a separation membrane that does not require a supply-side passage material such as a net or a permeation-side passage material such as a tricot by disposing a passage material composed of an elastomer called a vane in the separation membrane. Elements have been proposed. Patent Document 3 proposes a highly durable separation membrane element in which the channel material is firmly fixed to the separation membrane.

特開2006−247453号公報JP 2006-247453 A 特表2012−518538号公報Special table 2012-518538 gazette 国際公開2013−047744号公報International Publication No. 2013-047744

上述した種々の提案にもかかわらず、従来の分離膜エレメントは、本発明は、分離性能や長期間の性能安定性が十分でなく改善の余地があった。本発明は、性能を十分に向上させることができる分離膜エレメントを提供することを目的とする。   Despite the various proposals described above, the conventional separation membrane element has room for improvement because the present invention has insufficient separation performance and long-term performance stability. An object of this invention is to provide the separation membrane element which can fully improve performance.

上記目的を達成するため、集水管と、前記集水管の周囲に互いに積層した状態で巻回された複数の分離膜リーフと、を備え、前記各々の分離膜リーフには、流体の透過側の面上で、当該分離膜リーフの幅方向において複数の流路材が設けられ、一つの分離膜リーフの流路材の底辺位置と、他の少なくとも一つの分離膜リーフの流路材の底辺位置とが、前記幅方向においてずれている。   In order to achieve the above object, a water collecting pipe and a plurality of separation membrane leaves wound around each other around the water collecting pipe are provided, and each of the separation membrane leaves has a fluid permeation side. On the surface, a plurality of flow path materials are provided in the width direction of the separation membrane leaf, and the bottom position of the flow path material of one separation membrane leaf and the bottom position of the flow path material of at least one other separation membrane leaf Are shifted in the width direction.

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

分離膜リーフの一形態を示す分解斜視図An exploded perspective view showing one embodiment of a separation membrane leaf 分離膜の長さ方向(第2方向)において連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図The top view which shows the separation membrane provided with the flow-path material provided continuously in the length direction (2nd direction) of the separation membrane. 分離膜の長さ方向(第2方向)において不連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図The top view which shows the separation membrane provided with the flow-path material provided discontinuously in the length direction (2nd direction) of the separation membrane 図2および図3の分離膜幅方向の断面図2 and 3 cross-sectional view in the width direction of the separation membrane 図2および図3の分離膜幅方向における複数の分離膜リーフの断面図および斜視図であり、(a)は分離膜リーフ膜面に垂直かつ幅方向に平行な平面に対する断面図であり、(b)は分離膜リーフ膜面に垂直かつ幅方向に平行な平面に対する断面図であり、(c)は分離膜リーフの内側端辺と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度を示す斜視図FIG. 4 is a cross-sectional view and a perspective view of a plurality of separation membrane leaves in the separation membrane width direction of FIG. 2 and FIG. 3, (a) is a sectional view with respect to a plane perpendicular to the separation membrane leaf membrane surface and parallel to the width direction; b) is a sectional view with respect to a plane perpendicular to the separation membrane leaf membrane surface and parallel to the width direction, and (c) is an inner edge of the separation membrane leaf and an inner edge of the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf. Perspective view showing angle formed 分離膜エレメントの一形態を示す斜視図であり、(a)は集水管に分離膜リーフを巻回する状態を示す展開斜視図であり、(b)は完成した分離膜エレメントを示す斜視図It is a perspective view which shows one form of a separation membrane element, (a) is an expansion | deployment perspective view which shows the state which winds a separation membrane leaf around a water collection pipe, (b) is a perspective view which shows the completed separation membrane element 分離膜の横面模式図Side view of separation membrane 分離膜本体の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the main part of a separation membrane

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

〔1.分離膜〕
(1−1)分離膜の概要
分離膜とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得ることができる膜である。分離膜は、分離膜本体と、分離膜本体上に配置された流路材とを備える。
[1. Separation membrane)
(1-1) Overview of Separation Membrane A separation membrane is a membrane that can separate components in a fluid supplied to the surface of the separation membrane and obtain a permeated fluid that has permeated the separation membrane. The separation membrane includes a separation membrane main body and a flow path material disposed on the separation membrane main body.

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

本明細書において、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(流体)が供給される側の表面を意味する。「透過側の面」とは、その逆側の面を意味する。後述するように分離膜本体が、図8に示すように、基材201及び分離機能層203を備える場合は、一般的に、分離機能層側の面が供給側の面21であり、基材側の面が透過側の面22である。   In the present specification, the “supply side surface” of the separation membrane body means a surface on the side to which raw water (fluid) is supplied out of the two surfaces of the separation membrane 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. 8, generally, the surface on the separation functional layer side is the surface 21 on the supply side, The surface on the side is the surface 22 on the transmission side.

図8において、分離膜本体2は、基材201、多孔性支持層202および分離機能層203の積層体として記載されている。上述した通り、分離機能層203の外に開放された面が流体の供給側の面21、基材201の外に開放された面が流体の透過側の面22である。   In FIG. 8, the separation membrane body 2 is described as a laminate of a base material 201, a porous support layer 202 and a separation functional layer 203. As described above, the surface open to the outside of the separation functional layer 203 is the surface 21 on the fluid supply side, and the surface open to the outside of the base material 201 is the surface 22 on the fluid permeation side.

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

(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8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. Further, as shown in FIG. 8, 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 or more and 300 nm or less.

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

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

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

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

一方、多孔性支持層で支持される分離機能層としては、孔径制御が容易であり、かつ耐久性に優れるという点で架橋高分子が好ましく使用される。特に、原水中の成分の分離性能に優れるという点で、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させてなるポリアミド分離機能層、有機無機ハイブリッド機能層などが好適に用いられる。これらの分離機能層は、多孔性支持層上でモノマーを重縮合することによって形成可能である。   On the other hand, as the separation functional layer supported by the porous support layer, a crosslinked polymer is preferably used in terms of easy control of the pore diameter and excellent durability. In particular, a polyamide separation functional layer obtained by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an organic-inorganic hybrid functional layer, and the like are preferably used in terms of excellent separation performance of components in raw water. These separation functional layers can be formed by polycondensation of monomers on the porous support layer.

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

また、分離機能層は、Si元素などを有する有機−無機ハイブリッド構造を有してもよい。有機無機ハイブリッド構造を有する分離機能層は、例えば、以下の化合物(A)、(B)を含有することができる:
(A)エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに
(B)前記化合物(A)以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物。
Further, the separation functional layer may have an organic-inorganic hybrid structure containing Si element or the like. The separation functional layer having an organic-inorganic hybrid structure can contain, for example, the following compounds (A) and (B):
(A) a silicon compound in which a reactive group and a hydrolyzable group having an ethylenically unsaturated group are directly bonded to a silicon atom, and (B) a compound other than the compound (A) and having an ethylenically unsaturated group Compound.

具体的には、分離機能層は、化合物(A)の加水分解性基の縮合物ならびに化合物(A)および/または(B)のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
・化合物(A)のみが縮合および/または重合することで形成された重合物、
・化合物(B)のみが重合して形成された重合物、並びに
・化合物(A)と化合物(B)との共重合物
のうちの少なくとも1種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物(A)と化合物(B)との共重合体中で、化合物(A)は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
Specifically, the separation functional layer may contain a condensate of the hydrolyzable group of the compound (A) and a polymer of the ethylenically unsaturated group of the compounds (A) and / or (B). That is, the separation functional layer is
A polymer formed by condensation and / or polymerization of only the compound (A),
-The polymer formed by superposing | polymerizing only a compound (B), and-At least 1 sort (s) of polymer of the copolymer of a compound (A) and a compound (B) can be contained. The polymer includes a condensate. In the copolymer of the compound (A) and the compound (B), the compound (A) may be condensed through a hydrolyzable group.

ハイブリッド構造は、公知の方法で形成可能である。ハイブリッド構造の形成方法の一例は次のとおりである。化合物(A)および化合物(B)を含有する反応液を多孔性支持層に塗布する。余分な反応液を除去した後、加水分解性基を縮合させるためには、加熱処理すればよい。化合物(A)および化合物(B)のエチレン性不飽和基の重合方法としては、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射を行えばよい。重合速度を速める目的で分離機能層形成の際に重合開始剤、重合促進剤等を添加することができる。   The hybrid structure can be formed by a known method. An example of a method for forming a hybrid structure is as follows. A reaction solution containing the compound (A) and the compound (B) is applied to the porous support layer. In order to condense the hydrolyzable group after removing the excess reaction solution, heat treatment may be performed. As a polymerization method of the ethylenically unsaturated groups of the compound (A) and the compound (B), heat treatment, electromagnetic wave irradiation, electron beam irradiation, and plasma irradiation may be performed. For the purpose of increasing the polymerization rate, a polymerization initiator, a polymerization accelerator and the like can be added during the formation of the separation functional layer.

なお、いずれの分離機能層についても、使用前に、例えばアルコール含有水溶液、アルカリ水溶液によって膜の表面を親水化させてもよい。   For any separation functional layer, the surface of the membrane may be hydrophilized with an alcohol-containing aqueous solution or an alkaline aqueous solution, for example, before use.

<多孔性支持層>
多孔性支持層は、分離機能層を支持する層であり、多孔性樹脂層とも言い換えられる。
多孔性支持層に使用される材料やその形状は特に限定されないが、例えば、多孔性樹脂によって基板上に形成されてもよい。多孔性支持層としては、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂あるいはそれらを混合、積層したものが使用され、化学的、機械的、熱的に安定性が高く、孔径が制御しやすいポリスルホンを使用することが好ましい。
<Porous support layer>
The porous support layer is a layer that supports the separation functional layer, and is also referred to as a porous resin layer.
Although the material used for a porous support layer and its shape are not specifically limited, For example, you may form on a board | substrate with porous resin. As the porous support layer, polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, epoxy resin or a mixture and laminate of them is used, and polysulfone with high chemical, mechanical and thermal stability and easy to control pore size. Is preferably used.

多孔性支持層は、分離膜に機械的強度を与え、かつイオン等の分子サイズの小さな成分に対して分離膜のような分離性能を有さない。多孔性支持層の有する孔のサイズおよび孔の分布は特に限定されないが、例えば、多孔性支持層は、均一で微細な孔を有してもよいし、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面にかけて径が徐々に大きくなるような孔径の分布を有してもよい。また、いずれの場合でも、分離機能層が形成される側の表面で原子間力顕微鏡または電子顕微鏡などを用いて測定された細孔の投影面積円相当径は、1nm以上100nm以下であることが好ましい。特に界面重合反応性および分離機能層の保持性の点で、多孔性支持層において分離機能層が形成される側の表面における孔は、3nm以上50nm以下の投影面積円相当径を有することが好ましい。   The porous support layer gives mechanical strength to the separation membrane, and does not have separation performance like a separation membrane for components having a small molecular size such as ions. The pore size and pore distribution of the porous support layer are not particularly limited. For example, the porous support layer may have uniform and fine pores, or the side on which the separation functional layer is formed. It may have a pore size distribution such that the diameter gradually increases from the surface to the other surface. In any case, the projected area equivalent circle diameter of the pores measured using an atomic force microscope or an electron microscope on the surface on the side where the separation functional layer is formed is 1 nm or more and 100 nm or less. preferable. Particularly in terms of interfacial polymerization reactivity and retention of the separation functional layer, the pores on the surface on the side where the separation functional layer is formed in the porous support layer preferably have a projected area equivalent circle diameter of 3 nm to 50 nm. .

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

多孔性支持層の形態は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間顕微鏡により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔性支持層を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金−パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして3kV〜6kVの加速電圧で、高分解能電界放射型走査電子顕微鏡(UHR−FE−SEM)で観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立製S−900型電子顕微鏡などが使用できる。得られた電子顕微鏡写真に基づいて、多孔性支持層の膜厚、表面の投影面積円相当径を測定することができる。   The form of the porous support layer can be observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, or an atomic microscope. For example, when observing with a scanning electron microscope, after peeling off the porous support layer from the substrate, it is cut by the freeze cleaving method to obtain a sample for cross-sectional observation. The sample is thinly coated with platinum, platinum-palladium, or ruthenium tetrachloride, preferably ruthenium tetrachloride, and observed with a high-resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an acceleration voltage of 3 kV to 6 kV. A Hitachi S-900 electron microscope or the like can be used as the high-resolution field emission scanning electron microscope. Based on the obtained electron micrograph, the film thickness of the porous support layer and the projected area equivalent circle diameter of the surface can be measured.

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

次に、多孔性支持層の形成方法について説明する。多孔性支持層は、例えば、上記ポリスルホンのN,N−ジメチルホルムアミド(以降、DMFと記載)溶液を、後述する基材、例えば密に織ったポリエステル布あるいは不織布の上に一定の厚さに注型し、それを水中で湿式凝固させることによって、製造することができる。   Next, a method for forming the porous support layer will be described. For example, the porous support layer is prepared by pouring an N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) solution of the above polysulfone into a constant thickness on a substrate to be described later, for example, a densely woven polyester cloth or non-woven cloth. It can be produced by molding and wet coagulating it in water.

多孔性支持層は、”オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”No.359(1968)に記載された方法に従って形成することができる。なお、所望の形態を得るために、ポリマー濃度、溶媒の温度、貧溶媒は調整可能である。   The porous support layer is “Office of Saleen Water Research and Development Progress Report” no. 359 (1968). In addition, in order to obtain a desired form, the polymer concentration, the temperature of the solvent, and the poor solvent can be adjusted.

例えば、所定量のポリスルホンをDMFに溶解し、所定濃度のポリスルホン樹脂溶液を調製する。次いで、このポリスルホン樹脂溶液をポリエステル布あるいは不織布からなる基材上に略一定の厚さに塗布した後、一定時間空気中で表面の溶媒を除去した後、凝固液中でポリスルホンを凝固させることによって得ることができる。   For example, a predetermined amount of polysulfone is dissolved in DMF to prepare a polysulfone resin solution having a predetermined concentration. Next, this polysulfone resin solution is applied to a substrate made of polyester cloth or nonwoven fabric to a substantially constant thickness, and after removing the surface solvent in the air for a certain period of time, the polysulfone is coagulated in the coagulation liquid. Can be obtained.

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

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

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

より具体的には、長繊維不織布の、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度は、0°以上25°以下であることが好ましく、また、多孔性支持層側表層における繊維配向度との配向度差が10°以上90°以下であることが好ましい。   More specifically, the fiber orientation degree in the surface layer on the side opposite to the porous support layer of the long-fiber nonwoven fabric is preferably 0 ° or more and 25 ° or less, and the fiber orientation in the surface layer on the porous support layer side. The degree of orientation difference with respect to the degree is preferably 10 ° or more and 90 ° or less.

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

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

繊維配向度は以下のように測定される。まず、不織布からランダムに小片サンプル10個を採取する。次に、そのサンプルの表面を走査型電子顕微鏡で100〜1000倍で撮影する。撮影像の中で、各サンプルあたり10本の繊維を選び、不織布の長手方向を0°としたときの、繊維の長手方向の角度を測定する。ここで、不織布の長手方向とは、不織布製造時の“Machine direction”を指す。また、不織布の長手方向は、多孔性支持層の製膜方向および図中のMD方向に一致する。図中のCD方向は、不織布製造時の“Cross direction”に一致する。   The degree of fiber orientation is measured as follows. First, 10 small piece samples are randomly collected from the nonwoven fabric. Next, the surface of the sample is photographed at 100 to 1000 times with a scanning electron microscope. In the photographed image, 10 fibers are selected for each sample, and the angle of the fibers in the longitudinal direction when the longitudinal direction of the nonwoven fabric is 0 ° is measured. Here, the longitudinal direction of the nonwoven fabric refers to “Machine direction” at the time of manufacturing the nonwoven fabric. The longitudinal direction of the nonwoven fabric coincides with the film forming direction of the porous support layer and the MD direction in the figure. The CD direction in the figure corresponds to “Cross direction” at the time of manufacturing the nonwoven fabric.

こうして、1枚の不織布あたり計100本の繊維について、角度の測定が行われる。こうして測定された100本の繊維について、長手方向の角度から平均値を算出する。得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入して得られる値が、繊維配向度である。   In this way, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. For the 100 fibers thus measured, an average value is calculated from the angle in the longitudinal direction. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.

基材の厚みは、基材と多孔性支持層との厚みの合計は、30μm以上300μm以下の範囲内、または50μm以上250μm以下の範囲内にあることが好ましい。   As for the thickness of the substrate, the total thickness of the substrate and the porous support layer is preferably in the range of 30 μm to 300 μm, or in the range of 50 μm to 250 μm.

(1−3)透過側流路材
<概要>
分離膜本体の透過側の面には、流路材が、隣合う流路材との間に透過側流路(溝)を形成するように基材(分離膜本体)に固着される。「透過側の流路を形成するように設けられる」とは、分離膜が後述の分離膜エレメントに組み込まれたときに、分離膜本体を透過した透過流体が集水管に到達できるように、流路材が形成されていることを意味する。流路材の構成の詳細は以下のとおりである。
(1-3) Permeation side channel material <Overview>
On the permeate side surface of the separation membrane main body, the flow path material is fixed to the base material (separation membrane main body) so as to form a permeation side flow path (groove) between adjacent flow path materials. “Provided to form a flow path on the permeate side” means that the permeated fluid that has permeated through the main body of the separation membrane can reach the water collecting pipe when the separation membrane is incorporated in a separation membrane element described later. It means that the road material is formed. Details of the configuration of the channel material are as follows.

<流路材の構成成分>
流路材31は、分離膜本体2とは異なる材料で形成されることが好ましい。異なる材料とは、分離膜本体2で使用される材料とは異なる組成を有する材料を意味する。特に、流路材31の組成は、分離膜本体2のうち、流路材31が形成されている面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体2を形成するいずれの層の組成とも異なることが好ましい。
<Constituent components of channel material>
The channel material 31 is preferably formed of a material different from that of the separation membrane body 2. The different material means a material having a composition different from that of the material used in the separation membrane body 2. In particular, the composition of the flow path member 31 is preferably different from the composition of the surface of the separation membrane body 2 on which the flow path material 31 is formed, and is different from the composition of any layer forming the separation membrane body 2. It is preferable.

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

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

<流路材の形状および配置>
<<概要>>
従来より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(平面構造)。このような構造では、縦糸と横糸という二つの糸が交差しているため、利用可能な流路(特に流路の高さ)が狭くなる。
<Shape and arrangement of channel material>
<< Overview >>
The tricot that has been widely used in the past is knitted and is composed of three-dimensionally intersecting yarns. That is, the tricot has a two-dimensionally continuous structure (planar structure). In such a structure, since the two yarns of the warp and the weft intersect, the usable flow path (particularly the height of the flow path) becomes narrow.

これに対して、本発明の構成の例として、図1等に示す流路材31は、互いに重ならないように配置されている。よって、本実施形態の流路材31の高さ(つまり厚み)は全て、流路の高さとして活用される。よって、本実施形態の流路材31が適用された場合、流路材31の高さと同じ厚みを有するトリコットが適用された場合よりも、流路は高くなる。つまり、流路の断面積がより大きくなるので、流動抵抗はより小さくなる。   On the other hand, as an example of the configuration of the present invention, the flow path materials 31 shown in FIG. 1 and the like are arranged so as not to overlap each other. Therefore, the height (that is, the thickness) of the channel material 31 of the present embodiment is all utilized as the height of the channel. Therefore, when the flow path member 31 of the present embodiment is applied, the flow path is higher than when a tricot having the same thickness as the height of the flow path member 31 is applied. That is, since the cross-sectional area of the flow path becomes larger, the flow resistance becomes smaller.

また、各図に示した形態では、不連続な複数の流路材31が、1つの分離膜本体2上に固着されている。「不連続」とは、複数の流路材が、間隔を置いて設けられている状態である。つまり、1枚の分離膜1中の流路材31を分離膜本体2から剥離すると、互いに分かれた複数の流路材31が得られる。これに対して、ネット、トリコットおよびフィルム等の部材は、分離膜本体2から分離されても、連続した一体の形状を示す。   Moreover, in the form shown in each drawing, a plurality of discontinuous flow path materials 31 are fixed on one separation membrane body 2. “Discontinuous” is a state in which a plurality of flow path members are provided at intervals. That is, when the flow path material 31 in one separation membrane 1 is peeled from the separation membrane body 2, a plurality of flow path materials 31 separated from each other are obtained. On the other hand, members such as nets, tricots, and films exhibit a continuous and integral shape even when separated from the separation membrane body 2.

不連続な複数の流路材31が設けられていることで、分離膜1は、後述の分離膜エレメント100に組み込まれたときに、圧力損失を低く抑えることができる。このような構成の一例として、図2では、流路材31は第1方向(分離膜の幅方向)においてのみ不連続に形成されており、図3では第1方向(分離膜の幅方向)および第2方向(分離膜の長さ方向)のいずれにおいても不連続に形成されている。   By providing a plurality of discontinuous flow path materials 31, the separation membrane 1 can suppress the pressure loss when incorporated into the separation membrane element 100 described later. As an example of such a configuration, in FIG. 2, the channel material 31 is formed discontinuously only in the first direction (the width direction of the separation membrane), and in FIG. 3, the first direction (the width direction of the separation membrane). And in the second direction (the length direction of the separation membrane).

図2および図3において、隣接する流路材31の間の空間に、透過側流路5が形成される。すなわち、分離膜リーフ4(分離膜1)の透過側の面上で、分離膜リーフ4(分離膜1)の幅方向において複数の流路材31が設けられて、幅方向において隣接する二つの流路材31の間で透過側流路5が画定される。   2 and 3, the permeation-side flow path 5 is formed in the space between the adjacent flow path materials 31. That is, on the permeate side surface of the separation membrane leaf 4 (separation membrane 1), a plurality of flow path materials 31 are provided in the width direction of the separation membrane leaf 4 (separation membrane 1), and two adjacent passage members in the width direction are provided. A permeate-side flow path 5 is defined between the flow path materials 31.

分離膜は、後述する分離膜エレメント100(図6参照)において、第2方向が巻回方向と一致するように配置されることが好ましい。つまり、分離膜エレメントにおいて、分離膜は、第1方向(分離膜の幅方向)が集水管6の長手方向に平行であり、第2方向(分離膜の長さ方向)が集水管6(図6参照)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。   In the separation membrane element 100 (see FIG. 6) described later, the separation membrane is preferably arranged so that the second direction coincides with the winding direction. That is, in the separation membrane element, the separation membrane has a first direction (width direction of the separation membrane) parallel to the longitudinal direction of the water collection pipe 6 and a second direction (length direction of the separation membrane). 6) is preferably arranged so as to be orthogonal to the longitudinal direction.

流路材31は、第1方向において不連続に設けられると共に、図2および図6に示す形態では、第2方向において、分離膜本体2の一端から他端まで連続するように設けられるつまり、図6のように分離膜エレメント100に分離膜1(分離膜リーフ4)が組み込まれたときに、流路材31は、巻回方向における分離膜1の内側端部から外側端部まで連続するように配置される。巻回方向の内側とは、分離膜において集水管に近い側であり、巻回方向の外側とは、分離膜において集水管から遠い側である。   The flow path material 31 is provided discontinuously in the first direction, and in the form shown in FIGS. 2 and 6, the flow path material 31 is provided so as to be continuous from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the second direction. When the separation membrane 1 (separation membrane leaf 4) is incorporated in the separation membrane element 100 as shown in FIG. 6, the flow path material 31 continues from the inner end to the outer end of the separation membrane 1 in the winding direction. Are arranged as follows. The inner side in the winding direction is the side close to the water collecting pipe in the separation membrane, and the outer side in the winding direction is the side far from the water collecting pipe in the separation membrane.

図6は、集水管6の周囲に分離膜リーフ4(分離膜1)を巻回した分離膜エレメント100を模式的に示す説明図である。図6分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。であり、図6(a)は集水管6に分離膜リーフ4を巻回する状態を示す展開斜視図であり、分離膜1は分離膜リーフ4の片側の面として記載されている。図6(b)は完成した分離膜エレメント100の斜視図である。図中、CDで示す矢印は、集水管6の長手方向および分離膜の幅方向を示す。またMDで示す矢印は、分離膜の長さ方向および集水管6へ巻回する方向を示す。   FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a separation membrane element 100 in which a separation membrane leaf 4 (separation membrane 1) is wound around the water collecting pipe 6. As shown in FIG. 6 is a developed perspective view showing an embodiment of the separation membrane element. FIG. 6A is a developed perspective view showing a state in which the separation membrane leaf 4 is wound around the water collecting pipe 6, and the separation membrane 1 is described as a surface on one side of the separation membrane leaf 4. FIG. 6B is a perspective view of the completed separation membrane element 100. In the figure, an arrow indicated by CD indicates the longitudinal direction of the water collecting pipe 6 and the width direction of the separation membrane. An arrow indicated by MD indicates the length direction of the separation membrane and the direction of winding around the water collecting pipe 6.

流路材が「第2方向において連続する」とは、図2のように流路材が途切れることなく設けられている場合を主に意味する。また、図3のように、流路材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も、流路材が第2方向において連続する形態に包含される。「実質的に連続する」形態とは、好ましくは、図3に示すように、第2方向における流路材の間隔e(つまり流路材において途切れている部分の長さ)が5mm以下であることを満たす。特に、間隔eは、1mm以下を満たすことがより好ましく、0.5mm以下であることがさらに好ましい。また、第2方向において並ぶ一列の流路材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 phrase “the channel material is continuous in the second direction” mainly means the case where the channel material is provided without interruption as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 3, there are places where the flow path material is interrupted, but even when the flow path material is substantially continuous, the flow path material is included in the form of being continuous in the second direction. In the “substantially continuous” form, preferably, as shown in FIG. 3, the distance e between the flow path members in the second direction (that is, the length of the discontinuous portion in the flow path material) is 5 mm or less. Satisfy that. 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 line of flow path materials arranged in the second direction is preferably 100 mm or less, more preferably 30 mm or less, and more preferably 3 mm or less. Further preferred. In the form of FIG. 2, the interval e is 0 (zero).

図2のように流路材31が途切れずに設けられている場合、加圧ろ過時に膜落ち込みが抑制される。膜落ち込みとは、膜が流路に落ち込んで流路を狭めることである。   When the flow path material 31 is provided without interruption as shown in FIG. 2, membrane dropping is suppressed during pressure filtration. Membrane sagging is that the membrane falls into the channel and narrows the channel.

図3では、流路材31は、第1方向だけでなく第2方向においても不連続に設けられている(上述のケースを除く)。つまり、流路材31は、長さ方向において間隔をおいて設けられている。ただし、上述したように、流路材31が第2方向において実質的に連続していることで、膜落ち込みが抑制される。また、このように、2つの方向において不連続な流路材31が設けられることで、流路材と流体との接触面積が小さくなるので圧力損失が小さくなるという効果が得られる。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、流路材31によって分けられ、さらに下流で合流することができる。   In FIG. 3, the flow path material 31 is discontinuously provided not only in the first direction but also in the second direction (except for the above-described case). That is, the channel material 31 is provided at intervals in the length direction. However, as described above, the passage material 31 is substantially continuous in the second direction, so that the film sagging is suppressed. In addition, by providing the discontinuous flow path material 31 in the two directions as described above, the contact area between the flow path material and the fluid is reduced, so that an effect that the pressure loss is reduced is obtained. 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 flow path material 31 while flowing through the flow path 5, and can further merge downstream.

上述したように、図2では、流路材31が、第2方向において分離膜本体2の一端から他端まで連続するように設けられている。また、図3では第2方向において流路材31は複数の部分に分割されているが、これらの複数の部分が、分離膜本体2の一端から他端まで並ぶように設けられている。   As described above, in FIG. 2, the flow path material 31 is provided so as to continue from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the second direction. In FIG. 3, the flow path material 31 is divided into a plurality of portions in the second direction, but these plurality of portions are provided so as to be arranged from one end to the other end of the separation membrane body 2.

流路材が「分離膜本体の一端から他端まで設けられている」とは、流路材が分離膜本体2の縁まで設けられている形態と、縁近傍において流路材が設けられていない領域がある形態との両方を包含する。つまり、流路材は、透過側の流路を形成できる程度に、第2方向に渡って分布していればよく、分離膜本体において、流路材が設けられない部分があってもよい。例えば、透過側の面において、他の分離膜との接着された部分(接触部分と言い換えられる。)には、流路材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、流路材が配置されない領域が設けられていてもよい。   The channel material is “provided from one end to the other end of the separation membrane body” means that the channel material is provided up to the edge of the separation membrane body 2 and the channel material is provided in the vicinity of the edge. Includes both forms with no areas. That is, the flow path material only needs to be distributed in the second direction to such an extent that a flow path on the permeation side can be formed, and there may be a portion where the flow path material is not provided in the separation membrane body. For example, in the surface on the permeate side, a flow path material does not need to be provided in a portion (in other words, a contact portion) bonded to another separation membrane. Moreover, the area | region where a flow-path material is not arrange | positioned may be provided in some places, such as the edge part of a separation membrane, for the reason on the other specification or manufacture.

第1方向においても、流路材31は、分離膜本体の全体にわたってほぼ均等に分布することができる。ただし、第2方向における分布と同様に、透過側の面における他の分離膜との接着部分には、流路材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、流路材が配置されない領域が設けられていてもよい。   Also in the first direction, the channel material 31 can be distributed substantially evenly over the entire separation membrane body. However, similarly to the distribution in the second direction, it is not necessary to provide the flow path material at the bonding portion with the other separation membrane on the permeate side surface. Moreover, the area | region where a flow-path material 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.

<<分離膜本体および流路材の寸法>>
図2〜図4において、a〜fは下記値を指す。
a:分離膜本体2の長さ
b:分離膜本体2の幅方向における流路材31の間隔
c:流路材の高さ(流路材31と分離膜本体2の透過側の面22との高低差)
d:流路材31の幅
e:分離膜本体2の長さ方向における上記流路材の間隔
f:流路材31の長さ
<< Dimensions of separation membrane body and flow path material >>
2 to 4, a to f indicate the following values.
a: Length of the separation membrane body 2 b: Spacing of the flow path material 31 in the width direction of the separation membrane body 2 c: Height of the flow path material (the flow path material 31 and the permeation side surface 22 of the separation membrane body 2 Difference in height)
d: width of the channel material 31 e: interval of the channel material in the length direction of the separation membrane body 2 f: length of the channel material 31

値a、b、c、d、e、fの測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。各値は、1枚の分離膜において30箇所以上で測定を行い、それらの値を総和した値を測定総箇所の数で割って平均値を算出することで、求められる。このように、少なくとも30箇所における測定の結果得られる各値が、以下に記載する範囲を満たせばよい。また、分離膜リーフによって、流路材の寸法が異なっていてもよい。   For measurement of the values a, b, c, d, e, and f, for example, a commercially available shape measurement system or a microscope can be used. Each value is obtained by performing measurement at 30 or more locations on one separation membrane, and calculating an average value by dividing the sum of these values by the number of measurement total locations. Thus, each value obtained as a result of the measurement at at least 30 locations should satisfy the range described below. Moreover, the dimension of the flow path material may be different depending on the separation membrane leaf.

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

(第1方向での流路幅b)
第1方向(分離膜の幅方向)において隣接する流路材31の間隔bは、流路5の幅に相当する。1つの断面において1つの流路5の幅が一定でない場合、つまり隣り合う2つの流路材31の側面が平行でない場合は、1つの断面内で、1つの流路5の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。図4に示すように、第2方向に垂直な断面において、流路材31は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する2つの流路材31の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。任意の30箇所以上の断面において、流路材31の間隔を測定して、それぞれの断面において平均値を算出する。そして、こうして得られた平均値の相加平均値をさらに算出することで、間隔bが算出される。
(Flow path width b in the first direction)
The interval b between the adjacent flow path members 31 in the first direction (the width direction of the separation membrane) corresponds to the width of the flow path 5. When the width of one flow path 5 is not constant in one cross section, that is, when the side surfaces of two adjacent flow path materials 31 are not parallel, the maximum value of the width of one flow path 5 within one cross section The average value of the minimum values is measured, and the average value is calculated. As shown in FIG. 4, in the cross section perpendicular to the second direction, when the channel material 31 has a trapezoidal shape with a thin top and a thick bottom, first, the distance between the upper parts of the two adjacent channel materials 31 and the lower part The distance between them is measured and the average value is calculated. The distance between the flow path materials 31 is measured at any 30 or more cross sections, and the average value is calculated for each cross section. And the space | interval b is calculated by calculating further the arithmetic mean value of the average value obtained in this way.

間隔bが大きくなるにつれて圧力損失が小さくなるものの、膜落ち込みが生じやすくなる。逆に間隔bが小さいほど膜落ち込みが生じにくくなるが、圧力損失は大きくなる。特に、1.5MPaを超えるような高圧で運転する場合、供給水の塩濃度が高く膜面に濃度分極が大きい場合が多く、透過抵抗が大きくなる場合がある。このような場合、単に透過側の流路を拡大し、圧力損失を小さくして透過効率を上げすぎると濃度分極が加速される傾向にあり、また膜が透過側流路へ落ち込み、透過側流路が縮小する。このような理由から、間隔bは0.02mm以上5mm以下であることが好ましく、この範囲であれば、膜落ち込みを抑えながら圧力損失を小さくすることができる。間隔bはより好ましくは、0.05mm以上3mm以下であり、0.2mm以上2mm以下であり、さらに好ましくは0.3mm以上0.8mm以下である。   As the distance b increases, the pressure loss decreases, but the film falls easily. Conversely, the smaller the distance b, the less likely the film will drop, but the greater the pressure loss. In particular, when operating at a high pressure exceeding 1.5 MPa, the salt concentration of the feed water is often high and the concentration polarization is large on the membrane surface, which may increase the permeation resistance. In such a case, if the flow channel on the permeate side is simply enlarged and the pressure loss is reduced to increase the permeation efficiency too much, concentration polarization tends to be accelerated, and the membrane falls into the permeate side flow channel, causing the permeate side flow. The road shrinks. For this reason, the interval b is preferably 0.02 mm or more and 5 mm or less, and within this range, the pressure loss can be reduced while suppressing 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.

(透過側流路材の高さ)
透過側流路材高さcとは、流路材と分離膜本体の表面との高低差である。図4に示すように、高さcは、第2方向に垂直な断面における、流路材31の最も高い部分と分離膜本体の透過側の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。
(Permeate side channel material height)
The permeation side channel material height c is the difference in height between the channel material and the surface of the separation membrane body. As shown in FIG. 4, the height c is a difference in height between the highest portion of the flow path material 31 and the permeate side surface of the separation membrane main body in a cross section perpendicular to the second direction. That is, in the height, the thickness of the portion impregnated in the base material is not considered.

高さcは、30箇所以上の流路材31について高さを測定し、平均して得られる値である。流路材の高さcは、同一の平面内における流路材の断面の観察によって得られてもよいし、複数の平面における流路材の断面の観察によって得られてもよい。   The height c is a value obtained by measuring the heights of the flow path materials 31 at 30 or more locations and averaging them. The height c of the flow path material may be obtained by observing a cross section of the flow path material in the same plane, or may be obtained by observing cross sections of the flow path material in a plurality of planes.

高さcは、エレメントの使用条件および目的などに応じて適宜選択できるが、例えば以下のように設定されてもよい。   The height c can be appropriately selected according to the use condition and purpose of the element, but may be set as follows, for example.

高さcが大きい方が流動抵抗は小さくなる。よって、高さcは0.01mm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、0.6mm以下であることが好ましい。より好ましくは、0.1mm以上0.5mm以下である。   The larger the height c, the smaller the flow resistance. Therefore, the height c is preferably 0.01 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 0.6 mm or less. More preferably, it is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.

(流路材の幅d)
流路材31の幅dは、好ましくは0.1mm以上である。0.1mm以上であることで、分離膜エレメントの運転時に流路材31に圧力がかかっても、流路材の形状を保持することができ透過側流路が安定的に形成される。幅dは、好ましくは2.0mm以下である。幅dが2.0mm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。より好ましくは0.2mm以上1.0mm以下である。
(Width d of the channel material)
The width d of the channel material 31 is preferably 0.1 mm or more. By being 0.1 mm or more, even when pressure is applied to the flow path material 31 during operation of the separation membrane element, the shape of the flow path material can be maintained and the permeate side flow path is stably formed. The width d is preferably 2.0 mm or less. When the width d is 2.0 mm or less, a sufficient flow path on the permeation side can be secured. More preferably, it is 0.2 mm or more and 1.0 mm or less.

流路材の幅が第1方向での流路幅bよりも広いことで、流路材にかかる圧力を分散することができる。   When the width of the channel material is wider than the channel width b in the first direction, the pressure applied to the channel material can be dispersed.

流路材31の幅dは、次のように測定される。まず、第1方向(分離膜の幅方向)に垂直な1つの断面において、1つの流路材31の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図4に示すような上部が細く下部が太い流路材31においては、流路材下部の幅と上部の幅を測定し、その平均値を算出する。このような平均値を少なくとも30箇所の断面において算出し、その相加平均を算出することで、1枚の膜当たりの幅dを算出することができる。   The width d of the channel material 31 is measured as follows. First, in one cross section perpendicular to the first direction (the width direction of the separation membrane), an average value of the maximum width and the minimum width of one flow path material 31 is calculated. That is, in the channel material 31 with a thin upper part and a thick lower part as shown in FIG. 4, the width of the lower part and the upper part of the channel material are measured, and the average value is calculated. By calculating such an average value in at least 30 cross-sections and calculating the arithmetic average thereof, the width d per film can be calculated.

流路材31は、その長さがその幅よりも大きくなるように形成されている。このように長い流路材31は「壁状物」とも称される。   The channel material 31 is formed such that its length is larger than its width. Such a long channel material 31 is also referred to as a “wall-like object”.

(第2方向での流路材間隔e)
第2方向における流路材31の間隔eは、第2方向(分離膜の長さ方向)において隣り合う流路材31間の最短距離である。図2に示すように、流路材31が第2方向において分離膜本体2の一端から他端まで(分離膜エレメント内では、巻回方向の内側端部から外側端部まで)連続して設けられている場合、間隔eは0mmである。また、図3に示すように、流路材31が第2方向において途切れている場合、間隔eは、好ましくは5mm以下であり、より好ましくは1mm以下であり、さらに好ましくは0.5mm以下である。間隔eが上記範囲内であることで、膜落ち込みが生じても膜への機械的負荷が小さく、流路閉塞による圧力損失を比較的小さくすることができる。なお、間隔eの下限は、0mmである。
(Channel material interval e in the second direction)
The interval e between the flow path members 31 in the second direction is the shortest distance between the flow path members 31 adjacent in the second direction (the length direction of the separation membrane). As shown in FIG. 2, the flow path material 31 is provided continuously from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the second direction (in the separation membrane element, from the inner end to the outer end in the winding direction). If it is, the interval e is 0 mm. Further, as shown in FIG. 3, when the flow path material 31 is interrupted in the second direction, the interval e is preferably 5 mm or less, more preferably 1 mm or less, and further preferably 0.5 mm or less. is there. 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.

(流路材の長さf)
流路材31の長さfは、分離膜本体2の長さ方向(つまり第2方向)における流路材31の長さである。長さfは、1枚の分離膜1内で、30個以上の流路材31の長さを測定し、その平均値を算出することで求められる。流路材の長さfは、分離膜本体の長さa以下であればよい。流路材の長さfが分離膜本体の長さaと同等のときは、流路材31が分離膜1の巻回方向内側端部から外側端部へ連続的に設けられていることを指す。長さfは、好ましくは10mm以上であり、より好ましくは20mm以上である。長さfが10mm以上であることで、圧力下でも流路が確保される。
(Length f of channel material)
The length f of the flow path material 31 is the length of the flow path material 31 in the length direction of the separation membrane body 2 (that is, the second direction). The length f is obtained by measuring the length of 30 or more flow path members 31 in one separation membrane 1 and calculating the average value. The length f of the channel material may be equal to or less than the length a of the separation membrane body. When the length f of the flow path material is equal to the length a of the separation membrane body, the flow path material 31 is continuously provided from the inner end to the outer end in the winding direction of the separation membrane 1. Point to. The length f is preferably 10 mm or more, more preferably 20 mm or more. Since the length f is 10 mm or more, the flow path is secured even under pressure.

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

流路材の断面形状が台形の場合、第1方向での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、流路材の上底の方が下底よりも短い場合、その間の流路においては、上部の幅は下部の幅よりも広い。よって、上の膜が下に向かって落ち込みやすい。そこで、このような落ち込みを抑制するために、流路材の下底の長さに対する上底の長さの比率は0.6以上1.4以下が好ましく、0.8以上1.2以下がさらに好ましい。   When the cross-sectional shape of the channel material is trapezoidal, if the difference between the length of the upper base and the length of the lower base in the first direction is too large, membrane drop during pressure filtration tends to occur at the membrane that contacts the smaller one Become. For example, when the upper base of the channel material is shorter than the lower base, the upper width of the channel between them is wider than the lower width. Therefore, the upper film tends to drop downward. Therefore, in order to suppress such a drop, the ratio of the length of the upper base to the length of the lower base of the flow path material is preferably 0.6 or more and 1.4 or less, and is 0.8 or more and 1.2 or less. Further preferred.

流路材の形状は、流動抵抗を低減する観点から、後述の分離膜面に対して垂直な直柱状であることが好ましい。また、流路材は、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。   The shape of the channel material is preferably a straight column shape perpendicular to the separation membrane surface described later from the viewpoint of reducing flow resistance. Further, the channel material may be formed so that the width becomes smaller at a higher location, or conversely, the channel material may be formed so that the width becomes wider at a higher location, or the height from the surface of the separation membrane. Regardless, it may be formed to have the same width.

ただし、加圧ろ過時の流路材潰れが著しくない範囲であれば、流路材の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良い。   However, the upper side of the cross-section of the flow path material may be rounded as long as the flow path material is not significantly crushed during pressure filtration.

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

また、流路材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、流路材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、流路材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 separation membrane of the flow path material in the planar direction may be linear as a whole as shown in FIGS. 2 and 3, and other shapes are, for example, curved, sawtooth, and wavy. There may be. In these shapes, the channel material may be a broken line or a dot. From the viewpoint of reducing the flow resistance, a dot shape or a broken line shape is preferable. However, since the flow path material is interrupted, the number of places where film sagging occurs during pressure filtration increases.

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

また、流路材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。流路材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 flow path material 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 °. More preferably, it is as follows. When the angle formed by the longitudinal direction of the flow path material and the longitudinal direction of the water collecting pipe is within the above range, the permeated water is efficiently collected in the water collecting pipe.

流路を安定して形成するには、分離膜エレメントにおいて分離膜本体が加圧されたときの分離膜本体の落ち込みを抑制できることが好ましい。そのためには、分離膜本体と流路材との接触面積が大きいこと、つまり分離膜本体の面積に対する流路材の面積(分離膜本体の膜面に対する投影面積)が大きいことが好ましい。一方で、圧力損失を低減させるには、流路の断面積が広いことが好ましい。流路の断面とは、流路の長手方向に対して垂直な分離膜本体と流路材との接触面積を大きく確保しつつ、かつ流路の断面積を広く確保するには、流路の断面形状は凹レンズ状であることが好ましい。また、流路材31は、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化のない直柱状であってもよい。また、分離膜性能に影響を与えない範囲内であれば、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化があるような台形状の壁状物、楕円柱、楕円錐、四角錐あるいは半球のような形状であってもよい。   In order to stably form the flow path, it is preferable that the separation membrane body can be prevented from dropping when the separation membrane body is pressurized in the separation membrane element. For this purpose, it is preferable that the contact area between the separation membrane main body and the flow path material is large, that is, the area of the flow path material relative to the area of the separation membrane main body (projected area on the membrane surface of the separation membrane main body) is large. On the other hand, in order to reduce pressure loss, it is preferable that the cross-sectional area of a flow path is wide. The cross section of the flow path is to secure a large contact area between the separation membrane body perpendicular to the longitudinal direction of the flow path and the flow path material and to ensure a wide cross sectional area of the flow path. The cross-sectional shape is preferably a concave lens shape. Further, the flow path member 31 may have a straight column shape having no change in width in a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the winding direction. Moreover, as long as the separation membrane performance is not affected, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the winding direction has a trapezoidal wall-like object having a change in width, an elliptic cylinder, an elliptic cone, four A shape like a pyramid or a hemisphere may be sufficient.

流路材の形状は、図1から図3に示す形状に限定されるものではない。分離膜本体の透過側の面に、例えばホットメルト法のように、溶融した材料を固着させることで流路材を配置する場合は、処理温度や選択するホットメルト用樹脂の種類を変更することで、要求される分離特性および透過性能の条件を満足できるように、流路材の形状を自由に調整することができる。   The shape of the flow path material is not limited to the shape shown in FIGS. Change the processing temperature and the type of hot-melt resin to be selected when the flow path material is placed on the permeate side surface of the separation membrane body by, for example, a hot melt method by fixing a molten material. Thus, the shape of the flow path material can be freely adjusted so that the required separation characteristics and permeation performance conditions can be satisfied.

図1から図3では、流路材31の平面形状は、長さ方向において直線状である。ただし、流路材31は、分離膜本体2の表面に対して凸であり、かつ分離膜エレメントとしての所望の効果が損なわれない範囲であれば、他の形状に変更可能である。すなわち、流路材の平面方向における形状は、曲線状および波線状等であってもよい。また、1つの分離膜に含まれる複数の流路材が、幅および長さの少なくとも一方が互いに異なるように形成されていてもよい。   1 to 3, the planar shape of the flow path member 31 is linear in the length direction. However, the flow path member 31 can be changed to another shape as long as it is convex with respect to the surface of the separation membrane body 2 and does not impair the desired effect as the separation membrane element. That is, the shape of the flow path material in the plane direction may be a curved line, a wavy line, or the like. A plurality of flow path materials included in one separation membrane may be formed so that at least one of width and length is different from each other.

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

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

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

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

欠点率は、図7では、(L3/L1)×100で表される。   The defect rate is represented by (L3 / L1) × 100 in FIG.

なお、図7では説明の便宜上、領域R3に透過側流路材が設けられていない形態を示している。ただし、領域3は、幅方向に連続な透過側流路材が設けられた領域であってもよい。   For convenience of explanation, FIG. 7 shows a mode in which the permeation-side channel material is not provided in the region R3. However, the region 3 may be a region provided with a permeate-side flow path material continuous in the width direction.

図7は、分離膜本体2および透過側流路材31の巻回方向外側の端部を、透過側流路材31の長さ方向に切断した断面図である。図7において、分離膜本体2に透過側流路材31が固着し、分離膜本体2の巻回方向外側端部の手前まで延在している。なお、図7では説明の便宜上、透過側流路材31が長さ方向に連続に設けられている形態を示しているが、透過側流路材31として上述の種々の形態が適用されることは、すでに述べたとおりである。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the separation membrane body 2 and the outer end of the permeate side flow path member 31 in the winding direction cut in the length direction of the permeate side flow path member 31. In FIG. 7, the permeate-side channel material 31 is fixed to the separation membrane main body 2 and extends to the front of the outer end in the winding direction of the separation membrane main body 2. For convenience of explanation, FIG. 7 shows a mode in which the permeate-side flow path material 31 is continuously provided in the length direction, but the various forms described above are applied as the permeate-side flow path material 31. Is as already described.

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

〔2.分離膜エレメント〕
(2−1)概要
図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複数の分離膜リーフ4(分離膜1)を備える。複数の分離膜リーフ4が積層された状態で巻回されており、分離膜リーフ4の積層方向Lは、分離膜エレメント100の径方向と等しくなる。
[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 a plurality of separation membrane leaves 4 wound around the water collecting pipe 6 ( A separation membrane 1) is provided. A plurality of separation membrane leaves 4 are wound in a laminated state, and the lamination direction L of the separation membrane leaves 4 is equal to the radial direction of the separation membrane element 100.

図1に示すように、分離膜1は、分離膜リーフ4(「リーフ」、「膜リーフ」と呼ばれることもある。)を形成する。分離膜リーフ4において分離膜1は、供給側の面21が、図示しない供給側流路材を挟んで他の分離膜7の供給側の面71と対向するように、配置される。分離膜リーフ4において、互いに向かい合う分離膜の供給側の面の間には供給側流路が形成される。   As shown in FIG. 1, the separation membrane 1 forms a separation membrane leaf 4 (sometimes referred to as “leaf” or “membrane leaf”). In the separation membrane leaf 4, the separation membrane 1 is arranged so that the supply-side surface 21 faces the supply-side surface 71 of another separation membrane 7 with a supply-side flow path material (not shown) interposed therebetween. In the separation membrane leaf 4, a supply-side flow path is formed between the supply-side surfaces of the separation membranes facing each other.

さらに、2枚の分離膜リーフ4が重ねられることで、分離膜1と、分離膜1の透過側の面22に対向する他の分離膜リーフの分離膜7とが、封筒状膜を形成する。封筒状膜において、向かい合う透過側の面の間は、透過水が集水管6に流れるように、分離膜の長方形状において、巻回方向内側の一辺のみにおいて開放され、他の三辺においては封止される。透過水はこの封筒状膜によって原水から隔離される。   Further, the separation membrane 1 and the separation membrane 7 of the other separation membrane leaf facing the permeation-side surface 22 of the separation membrane 1 form an envelope-like membrane by overlapping the two separation membrane leaves 4. . In the envelope-like membrane, between the opposite permeate side surfaces, in the rectangular shape of the separation membrane, only one side inside the winding direction is opened, and the other three sides are sealed so that the permeate flows into the water collecting pipe 6. Stopped. The permeate is isolated from the raw water by this envelope membrane.

本発明者らは鋭意検討の結果、分離膜エレメントを以下のような構成にすることで、分離膜エレメントを巻回しやすくさせ、分離膜エレメント性能を十分に向上させることができることを見出した。分離膜エレメント構成の詳細は以下のとおりである。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the separation membrane element can be easily wound and the performance of the separation membrane element can be sufficiently improved by configuring the separation membrane element as follows. The details of the configuration of the separation membrane element are as follows.

一つの分離膜リーフ(分離膜)の流路材と、他の分離膜リーフ(分離膜)の流路材の、分離膜リーフ(分離膜)の幅方向の底辺位置が一致しないことが好ましい。すなわち、一つの分離膜リーフ(分離膜)の流路材の底辺位置と、他の少なくとも一つの分離膜リーフ(分離膜)の流路材の底辺位置とが、幅方向においてずれて配置されている。   It is preferable that the position of the bottom of the separation membrane leaf (separation membrane) in the width direction does not match between the flow passage material of one separation membrane leaf (separation membrane) and the flow passage material of another separation membrane leaf (separation membrane). That is, the position of the bottom of the flow path material of one separation membrane leaf (separation membrane) and the position of the bottom of the flow path material of at least one other separation membrane leaf (separation membrane) are shifted in the width direction. Yes.

流路材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、流路材が固着した分離膜は剛性が不均一になりやすい。本実施形態では、一つの分離膜リーフ透過側の面に固着した透過側流路材と、他の分離膜リーフ垂直方向に存在する透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置が一致しない。すなわち、一つの分離膜リーフ(分離膜)の流路材の底辺位置と、他の少なくとも一つの分離膜リーフ(分離膜)の流路材の底辺位置とが、幅方向においてずれて配置されている。この構成によれば、集水管の周囲に巻回された複数の分離膜全体の剛性が均一化するため分離膜エレメントが巻回しやすくなる。その結果、分離膜リーフ同士を接着する(特に後述する封筒状膜を形成する場合の透過側の面同士の貼り合わせ)接着剤の広がりを抑え接着剤厚みを均一化できる。また、分離膜表面への傷を抑制しながら安定にエレメント巻回することができる。   Since the rigidity of the separation membrane is higher in the portion where the flow path material is fixed to the separation membrane than the portion where the flow path material is not fixed, the rigidity of the separation membrane to which the flow path material is fixed is likely to be uneven. In this embodiment, the bottom position of the separation membrane leaf width direction of the permeation side channel material fixed to one separation membrane leaf permeation side surface and the permeation side channel material existing in the vertical direction of the other separation membrane leaf is It does not match. That is, the position of the bottom of the flow path material of one separation membrane leaf (separation membrane) and the position of the bottom of the flow path material of at least one other separation membrane leaf (separation membrane) are shifted in the width direction. Yes. According to this structure, since the rigidity of the whole several separation membrane wound around the water collection pipe | tube becomes uniform, it becomes easy to wind a separation membrane element. As a result, the separation membrane leaves are bonded to each other (particularly, the surfaces on the transmission side in the case of forming an envelope-shaped membrane to be described later), and the spread of the adhesive can be suppressed to make the adhesive thickness uniform. Further, the element can be wound stably while suppressing damage to the surface of the separation membrane.

接着剤の広がりを抑えることで、十分な有効膜面積を得ることができる。また、接着剤厚みを均一化することで、運転を繰り返しても、分離膜透過側同士の接着部分における分離膜本体と接着剤との剥がれが生じにくく、分離膜エレメントの性能低下を抑制できる。   By suppressing the spread of the adhesive, a sufficient effective membrane area can be obtained. Further, by making the adhesive thickness uniform, even when the operation is repeated, the separation membrane body and the adhesive are hardly peeled off at the adhesion portion between the separation membrane permeation sides, and the performance degradation of the separation membrane element can be suppressed.

また、対向する分離膜透過側の面の双方に透過側流路材が設けられている時、分離膜リーフ透過側の面に固着した透過側流路材と、分離膜リーフ垂直方向に隣接する透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置が一致しないことで、透過側流路材同士の接触面積が減少し、エレメント巻回時の透過側流路材同士の摩擦が低減するため、透過側流路材の剥がれや破壊を抑制できる。また分離膜エレメントが巻回しやすくなり、分離膜リーフ同士を接着する接着剤の広がりを抑え接着剤厚みを均一化できる。   Further, when the permeation side channel material is provided on both of the opposing separation membrane permeation side surfaces, the permeation side channel material fixed on the separation membrane leaf permeation side surface is adjacent to the separation membrane leaf in the vertical direction. Since the base positions of the permeation side flow path materials in the separation membrane leaf width direction do not match, the contact area between the permeation side flow path materials decreases, and friction between the permeation side flow path materials during element winding decreases. Therefore, peeling and destruction of the permeation side channel material can be suppressed. Further, the separation membrane element can be easily wound, and the spread of the adhesive for adhering the separation membrane leaves can be suppressed to make the adhesive thickness uniform.

一方で、分離膜リーフ透過側の面に固着した透過側流路材と、分離膜リーフ垂直方向に存在する透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置が一致すると、集水管の周囲に巻回された複数の分離膜全体の剛性が不均一であるため、分離膜エレメント巻回の際に、接着剤の広がりや接着剤厚みのバラつきが生じる。   On the other hand, if the bottom side position in the separation membrane leaf width direction of the permeation side channel material fixed to the surface of the separation membrane leaf permeation and the permeation side channel material existing in the vertical direction of the separation membrane leaf match, Since the rigidity of the whole of the plurality of separation membranes wound around is uneven, the spread of the adhesive and the variation of the adhesive thickness occur when the separation membrane element is wound.

「透過側流路材の分離膜リーフ幅方向(分離膜幅方向)の底辺位置」とは、図5(a)に示すように、分離膜リーフ膜面に垂直かつ幅方向に平行な平面に対する断面において、透過側流路材が分離膜に固着している底辺の中心gを示す。   “The bottom position of the permeation side channel material in the separation membrane leaf width direction (separation membrane width direction)” refers to a plane perpendicular to the separation membrane leaf membrane surface and parallel to the width direction, as shown in FIG. In the cross section, the center g of the bottom side where the permeate-side channel material is fixed to the separation membrane is shown.

「分離膜リーフ幅方向(分離膜幅方向)の底辺位置が一致しない」とは、図5(a)に示すように、分離膜リーフ膜面に垂直かつ幅方向に平行な平面に対する断面において、分離膜リーフ垂直方向に存在する透過側流路材の底辺位置が、底辺に対して垂直な直線hと同直線上にないものを1つ以上含むこと示す。直線hは、集水管の周囲に積層された分離膜リーフの中で、最も集水管側に存在する分離膜に固着された透過側流路材の底辺位置を通る直線として定義される。言い換えると、最も集水管側に存在する分離膜リーフ(分離膜)の流路材の底辺位置に対し、当該分離膜リーフよりも外側に積層される少なくとも一つの他の分離膜リーフ(分離膜)の流路材の底辺位置が、分離膜リーフ(分離膜)の幅方向においてずれて配置されている。   “The bottom position in the separation membrane leaf width direction (separation membrane width direction) does not match” means that, as shown in FIG. 5 (a), in a cross section with respect to a plane perpendicular to the separation membrane leaf film surface and parallel to the width direction. It shows that the bottom side position of the permeation side channel material existing in the vertical direction of the separation membrane leaf includes one or more that are not on the same line as the straight line h perpendicular to the bottom side. The straight line h is defined as a straight line passing through the bottom side position of the permeate-side channel material fixed to the separation membrane present on the most water collection tube side among the separation membrane leaves stacked around the water collection tube. In other words, at least one other separation membrane leaf (separation membrane) stacked outside the separation membrane leaf with respect to the bottom side position of the flow path material of the separation membrane leaf (separation membrane) existing on the most water collecting pipe side The position of the bottom of the channel material is shifted in the width direction of the separation membrane leaf (separation membrane).

分離膜リーフ透過側の面に固着した透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置は、積層された各分離膜リーフによって、透過側流路材配置を変更することによって調整可能である。透過側流路材配置は、使用するグラビアロールの形状を変更したり、構成する樹脂や量を変更することで、調整可能である。また、透過側流路材をホットメルト法によって設ける場合には、処理温度や樹脂の吐出圧力を変更することによっても調整することができる。   The bottom position of the separation membrane leaf width direction of the permeation side channel material fixed to the surface of the separation membrane leaf permeation side can be adjusted by changing the permeation side channel material arrangement according to each laminated separation membrane leaf. is there. The permeation-side channel material arrangement can be adjusted by changing the shape of the gravure roll to be used or by changing the resin and amount to be configured. Moreover, when providing the permeation | transmission side channel material by a hot-melt method, it can also adjust by changing process temperature and the discharge pressure of resin.

また、分離膜リーフを積層する工程において、一つの分離膜リーフと、当該一つの分離膜リーフに積層させる他の分離膜リーフを、分離膜リーフ幅方向に一定距離ずらすことによっても達成可能である。   Further, in the step of laminating the separation membrane leaf, it can also be achieved by shifting one separation membrane leaf and another separation membrane leaf laminated on the one separation membrane leaf by a certain distance in the separation membrane leaf width direction. .

また、一つの分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフに固着した透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離が、分離膜幅方向に0.01mm〜2.5mmであることが好ましい。   Further, the separation membrane leaf width of the permeation side channel material fixed to the permeation side surface of one separation membrane leaf and the permeation side channel material fixed to another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf The distance of the base position in the direction is preferably 0.01 mm to 2.5 mm in the separation membrane width direction.

一つの分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフに固着した透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離が、上記範囲内にあることで、集水管の周囲に巻回された複数の分離膜全体の剛性が均一化するため分離膜エレメントが巻回しやすくなる。その結果、分離膜リーフ同士を接着する接着剤の広がりを抑え接着剤厚みを均一化できる。また、分離膜表面への傷を抑制しながら安定に実施することができる。   A permeation side flow path material fixed to the permeation side surface of one separation membrane leaf and a permeation side flow path material fixed to another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf in the separation membrane leaf width direction. When the distance of the base position is within the above range, the rigidity of the whole of the plurality of separation membranes wound around the water collecting pipe is made uniform, so that the separation membrane element is easily wound. As a result, the spread of the adhesive that bonds the separation membrane leaves can be suppressed, and the adhesive thickness can be made uniform. Moreover, it can implement stably, suppressing the damage | wound to the separation membrane surface.

また、分離膜エレメント巻回時、特に巻き締め工程において、透過側流路材にかかる力が低減し、透過側流路材の破壊やはがれを抑制しながら安定にエレメント巻回することができる。   Further, when the separation membrane element is wound, particularly in the tightening step, the force applied to the permeation side flow path material is reduced, and the element can be stably wound while preventing the permeation side flow path material from being broken or peeled off.

一方、一つの分離膜リーフの前記透過側の面に固着した透過側流路材と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフに固着した透過側流路材の、前記分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離が大きすぎると、分離膜透過側どうしの接着剤により透過側流路が閉塞する箇所ができるため有効膜面積が低下する。   On the other hand, the separation membrane of the permeation side flow path material fixed to the permeation side surface of one separation membrane leaf and the permeation side flow path material fixed to another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf If the distance between the bottom positions in the leaf width direction is too large, the permeation side flow path is blocked by the adhesive between the separation membrane permeation sides, and the effective membrane area is reduced.

「一つの分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフに固着した透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離」とは、図5(b)に示すように、分離膜リーフ膜面に垂直かつ幅方向に平行な平面に対する断面において、一つの分離膜リーフ幅方向の底辺位置と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフに固着した透過側流路材のうち幅方向に最近接の透過側流路材との分離膜リーフ幅方向の距離iである。   “Permeation side channel material fixed to the permeation side surface of one separation membrane leaf and permeation side channel material fixed to another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf As shown in FIG. 5 (b), the distance between the bottom position of the separation membrane leaf width direction in the cross section with respect to a plane perpendicular to the separation membrane leaf film surface and parallel to the width direction, This is the distance i in the width direction of the separation membrane leaf from the permeation side flow channel material closest to the width direction among the permeation side flow channel materials fixed to the other separation membrane leaf adjacent to one separation membrane leaf.

さらに、一つの分離膜リーフの内側端辺と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度が0度以上20度以下であることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the angle formed by the inner edge of one separation membrane leaf and the inner edge of another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf is 0 degree or more and 20 degrees or less.

一つの分離膜リーフの内側端辺と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度が上記範囲内にあることで、集水管の周囲に巻回された複数の分離膜全体の剛性が均一化するため分離膜エレメントが巻回しやすくなる。その結果、分離膜リーフ同士を接着する接着剤の広がりを抑え接着剤厚みを均一化できる。また、分離膜表面への傷を抑制しながら安定にエレメント巻回することができる。   The angle formed by the inner edge of one separation membrane leaf and the inner edge of another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf is within the above range, so that it is wound around the water collecting pipe. Since the rigidity of the plurality of rotated separation membranes becomes uniform, the separation membrane element can be easily wound. As a result, the spread of the adhesive that bonds the separation membrane leaves can be suppressed, and the adhesive thickness can be made uniform. Further, the element can be wound stably while suppressing damage to the surface of the separation membrane.

一方、一つの分離膜リーフの内側端辺と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度が大きすぎると、透過側流路から透過水が集水管に集められる効率が悪くなり、分離膜エレメント性能低下につながる。   On the other hand, if the angle formed between the inner edge of one separation membrane leaf and the inner edge of another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf is too large, the permeated water will flow from the permeate side flow path. The efficiency collected in the water collecting pipe deteriorates, leading to a decrease in the performance of the separation membrane element.

「一つの分離膜リーフの内側端辺と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度」とは、図5(c)に示すように、解体した分離膜エレメントの分離膜リーフ幅方向の集水管側端辺について、隣接する分離膜リーフどうしで形成される角度のうち鋭角な角度jである。隣接する全ての分離膜リーフの平均値を算出し角度を算出した。   “An angle formed by the inner edge of one separation membrane leaf and the inner edge of another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf” as shown in FIG. About the water collecting pipe side end in the separation membrane leaf width direction of the disassembled separation membrane element, an acute angle j among the angles formed between adjacent separation membrane leaves. The average value of all adjacent separation membrane leaves was calculated to calculate the angle.

一つの分離膜リーフの内側端辺と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度は、分離膜リーフによって、透過側流路材配置を変更することによって調整可能である。透過側流路材配置は、使用するグラビアロールの形状を変更したり、構成する樹脂や量を変更することで、調整可能である。また、透過側流路材をホットメルト法によって設ける場合には、処理温度や樹脂の吐出圧力を変更することによっても調整することができる。   The angle formed between the inner edge of one separation membrane leaf and the inner edge of another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf changes the arrangement of the permeate-side channel material depending on the separation membrane leaf. It can be adjusted by doing. The permeation-side channel material arrangement can be adjusted by changing the shape of the gravure roll to be used or by changing the resin and amount to be configured. Moreover, when providing the permeation | transmission side channel material by a hot-melt method, it can also adjust by changing process temperature and the discharge pressure of resin.

また、分離膜リーフを積層する工程において、一つの分離膜リーフと、当該一つの分離膜リーフに積層させる他の分離膜リーフを、一定の角度を設けることによっても達成可能である。   Further, in the step of laminating the separation membrane leaves, it can also be achieved by providing a certain angle between one separation membrane leaf and another separation membrane leaf to be laminated on the one separation membrane leaf.

つまり、一つの分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフに固着した透過側流路材が、分離膜リーフどうしで形成する角度に伴い一定の角度を形成する場合と、透過側流路材どうしは分離膜リーフに依存した角度を形成しない場合がある。   In other words, the permeation side flow path material fixed to the permeation side surface of one separation membrane leaf and the permeation side flow path material fixed to another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf are separated from each other. There is a case where a certain angle is formed with the angle formed by the above, and a case where the permeation side flow path materials do not form an angle depending on the separation membrane leaf.

(2−2)分離膜
<概要>
分離膜1は、集水管6の周囲に巻回されており、分離膜の幅方向が集水管6の長手方向に沿うように配置される。その結果、分離膜1は、長さ方向が巻回方向に沿うように配置される。
(2-2) Separation membrane <Overview>
The separation membrane 1 is wound around the water collecting pipe 6 and is arranged so that the width direction of the separation membrane is along the longitudinal direction of the water collecting pipe 6. As a result, the separation membrane 1 is disposed such that the length direction is along the winding direction.

よって、壁状物である流路材31は、分離膜1の透過側の面22において、少なくとも集水管6の長手方向に不連続状に配置される。つまり、流路5は、巻回方向において分離膜の外側端部から内側端部まで連続するように形成される。その結果、透過水が中心パイプへ到達し易く、すなわち流動抵抗が小さくなるので、大きな造水量が得られる。   Therefore, the channel material 31 that is a wall-like material is 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6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。
上述したように、流路材は分離膜の縁まで達していなくてもよいので、例えば、巻回方向における封筒状膜の外側端部、及び集水管長手方向における封筒状膜の端部では、流路材が設けられていなくてもよい。
The “inner side in the winding direction” and “outer side in the 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.
As described above, since the flow path material does not have to reach the edge of the separation membrane, for example, at the outer end of the envelope membrane in the winding direction and the end of the envelope membrane in the longitudinal direction of the water collecting pipe, The channel material may not be provided.

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

さらに、2枚の分離膜リーフ4が重ねられることで、分離膜1と、分離膜1の透過側の面22に対向する他の分離膜リーフの分離膜7とが、封筒状膜を形成する。封筒状膜において、向かい合う透過側の面の間は、透過水が集水管6に流れるように、分離膜の長方形状において、巻回方向内側の一辺のみにおいて開放され、他の三辺においては封止される。透過水はこの封筒状膜によって原水から隔離される。   Further, the separation membrane 1 and the separation membrane 7 of the other separation membrane leaf facing the permeation-side surface 22 of the separation membrane 1 form an envelope-like membrane by overlapping the two separation membrane leaves 4. . In the envelope-like membrane, between the opposite permeate side surfaces, in the rectangular shape of the separation membrane, only one side inside the winding direction is opened, and the other three sides are sealed so that the permeate flows into the water collecting pipe 6. Stopped. The permeate is isolated from the raw water by this envelope membrane.

封止としては、接着剤またはホットメルトなどにより接着されている形態、加熱またはレーザなどにより融着されている形態、およびゴム製シートが挟みこまれている形態が挙げられる。接着による封止は、最も簡便で効果が高いために特に好ましい。   Examples of the sealing include a form bonded by an adhesive or hot melt, a form fused by heating or laser, and a form in which a rubber sheet is sandwiched. Sealing by adhesion is particularly preferable because it is the simplest and most effective.

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

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

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

折り畳みによって分離膜リーフを形成する場合、分離膜リーフが長いほど(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、分離膜の供給側の面を、折り畳みでなく封止することで、分離膜リーフが長くても製造時間の増大を抑制することができる。   When the separation membrane leaf is formed by folding, the longer the separation membrane leaf (that is, the longer the original separation membrane), the longer the time required for folding the separation membrane. However, sealing the supply side surface of the separation membrane instead of folding it can suppress an increase in manufacturing time even if the separation membrane leaf is long.

なお、分離膜リーフおよび封筒状膜において、互いに対向する分離膜(図1における分離膜1および7)は、同じ構成を備えてもよいし、異なる構成を備えてもよい。すなわち、分離膜エレメントにおいて、向かい合う2枚の透過側の面のうち、少なくとも一方に上述の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 and the envelope membrane, the separation membranes facing each other (separation membranes 1 and 7 in FIG. 1) may have the same configuration or different configurations. That is, in the separation membrane element, 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.

(2−3)透過側流路
上述したように、分離膜1には透過側流路材31を備えている。透過側流路材31によって、封筒状膜の内側、つまり向かい合う分離膜の透過側の面の間には、透過側流路が形成される。
(2-3) Permeation-side flow path As described above, the separation membrane 1 includes the permeation-side flow path material 31. By the permeation side flow path member 31, a permeation side flow path is formed inside the envelope-shaped membrane, that is, between the permeation side surfaces of the facing separation membranes.

(2−4)供給側流路
(流路材)
分離膜エレメント100は、向かい合う分離膜の供給側の面の間に、分離膜1に対する投影面積比が0を超えて1未満となる流路材を備える(図示せず)。供給側流路材の投影面積比は0.03以上0.50以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.10以上0.40以下、特に好ましくは、0.15以上0.35以下である。投影面積比が0.03以上0.50以下であることで、流動抵抗が比較的小さく抑えられる。なお、投影面積比とは、分離膜と供給側流路材を5cm×5cmで切り出し、供給側流路材を分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値である。
(2-4) Supply side channel (channel material)
The separation membrane element 100 includes a channel material (not shown) having a projected area ratio with respect to the separation membrane 1 exceeding 0 and less than 1 between the surfaces on the supply side of the facing separation membrane. The projected area ratio of the supply-side channel material is preferably 0.03 or more and 0.50 or less, more preferably 0.10 or more and 0.40 or less, and particularly preferably 0.15 or more and 0.35 or less. . When the projected area ratio is 0.03 or more and 0.50 or less, the flow resistance can be suppressed to be relatively small. The projected area ratio refers to the projected area obtained when the separation membrane and the supply-side channel material are cut out at 5 cm × 5 cm, and the supply-side channel material is projected onto a plane parallel to the surface direction of the separation membrane. Divided value.

供給側流路材の高さは、後述するように各性能のバランスや運転コストを考慮すると0.5mmを超えて2.0mm以下が好ましく、0.6mm以上1.0mm以下がさらに好ましい。   As will be described later, the height of the supply-side channel material is preferably more than 0.5 mm and not more than 2.0 mm, more preferably not less than 0.6 mm and not more than 1.0 mm, in consideration of the balance of each performance and operation cost.

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

(凹凸加工)
また、分離膜の供給側の面に供給側流路材を配置するに代わりに、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与することができる。
(Unevenness processing)
Further, instead of disposing the supply-side channel material on the supply-side surface of the separation membrane, a difference in height can be imparted to the supply side of the separation membrane by a method such as embossing, hydraulic forming, or calendering.

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

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

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

従って、上述した各性能のバランスや運転コストを考慮すると、分離膜においては、分離膜の供給側表面の高低差は、好ましくは0.5mmを超えて2.0mm以下が好ましく、0.6mm以上1.0mm以下がさらに好ましい。   Therefore, in consideration of the balance of each performance and the operating cost described above, in the separation membrane, the difference in height of the supply side surface of the separation membrane is preferably more than 0.5 mm and preferably 2.0 mm or less, and 0.6 mm or more. 1.0 mm or less is more preferable.

分離膜の供給側表面の高低差は、上述した分離膜透過側の高低差の場合と同手法で求めることができる。   The difference in height on the supply side surface of the separation membrane can be obtained by the same method as in the case of the above-described difference in height on the permeation side of the separation membrane.

流路幅は好ましくは0.2mm以上10mm以下であり、より好ましくは0.5mm以上3mm以下である。   The channel width is preferably 0.2 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.

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

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

分離膜の面における、「高低差」とは、分離膜本体の表面と流路材の頂点との高低差(つまり流路材の高さ)であり、分離膜本体が凹凸加工されている場合は、凹部と凸部との高低差である。   The “height difference” in the surface of the separation membrane is the difference in height between the surface of the separation membrane body and the apex of the flow channel material (that is, the height of the flow channel material). Is the difference in height between the concave and convex portions.

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

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

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

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

良溶媒に樹脂を溶解し、得られた樹脂溶液を基材にキャストして純水中に浸漬して多孔性支持層と基材を複合させる。その後、上述したように、多孔性支持層上に分離機能層を形成する。さらに、必要に応じて分離性能、透過性能を高めるべく、塩素、酸、アルカリ、亜硝酸などの化学処理を施し、さらにモノマー等を洗浄し分離膜本体の連続シートを作製する。   The resin is dissolved in a good solvent, and the resulting resin solution is cast on a substrate and immersed in pure water to combine the porous support layer and the substrate. Thereafter, as described above, a separation functional layer is formed on the porous support layer. Furthermore, chemical treatment such as chlorine, acid, alkali, nitrous acid, etc. is performed to enhance separation performance and permeation performance as necessary, and the monomer is washed to produce a continuous sheet of the separation membrane body.

なお、化学処理の前または後で、エンボス等によって分離膜本体に凹凸を形成してもよい。   In addition, before or after the chemical treatment, unevenness may be formed on the separation membrane main body by embossing or the like.

(3−2)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、不連続な流路材を設ける工程を備える。この工程は、分離膜製造のどの時点で行われてもよい。例えば、流路材は、基材上に多孔性支持層が形成される前に設けられてもよいし、多孔性支持層が設けられた後であって分離機能層が形成される前に設けられてもよいし、分離機能層が形成された後、上述の化学処理が施される前または後に行われてもよい。
(3-2) Arrangement of Permeation Side Channel Material The method for manufacturing a separation membrane includes a step of providing a discontinuous channel material 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 flow path material may be provided before the porous support layer is formed on the base material, or after the porous support layer is provided and before the separation functional layer is formed. It may be performed after the separation functional layer is formed and before or after the above-described chemical treatment is performed.

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

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

(3−3)供給側流路の形成
供給側流路材が、分離膜本体と異なる材料で形成された不連続な部材である場合、供給側流路材の形成には、透過側流路材の形成と同じ方法およびタイミングを適用することができる。
(3-3) Formation of supply-side flow path When the supply-side flow path material is a discontinuous member formed of a material different from that of the separation membrane main body, the formation of the supply-side flow path material includes a permeation-side flow path. The same methods and timings as the material formation can be applied.

また、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与することもできる。   Further, a difference in height can be imparted to the supply side of the separation membrane by a method such as embossing, hydraulic forming, or calendering.

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

エンボス加工を施す場合、ロールの柄の形状は特に限定されないが、流路の圧力損失を少なくし、かつ分離膜エレメントに流体を供給、透過させた際の流路を安定化させることが重要である。これらの点で、表面上部から観察した形では、楕円、円、長円、台形、三角形、長方形、正方形、平行四辺形、菱形、不定形等が採用される。また、立体的には高さの高い箇所ほど幅が小さくなるように形成されていてもよいし、逆に高い箇所ほど幅が広くなるように形成されていてもよいし、高さによらず同じ幅で形成されていてもよい。   When embossing is performed, the shape of the roll handle is not particularly limited, but it is important to reduce the pressure loss of the flow path and stabilize the flow path when supplying and permeating fluid to the separation membrane element. is there. In these respects, an ellipse, a circle, an ellipse, a trapezoid, a triangle, a rectangle, a square, a parallelogram, a rhombus, an indefinite shape, and the like are adopted as the shape observed from the upper surface. In addition, three-dimensionally, it may be formed so that the width becomes smaller as the height is higher, or conversely, it may be formed so that the width becomes wider as the height is higher, regardless of the height. They may be formed with the same width.

エンボス加工によって付与できる分離膜の供給側表面の高低差は、分離特性や水透過性能が要求される条件を満足するように加圧熱処理条件を変更することで自由に調整することができる。   The difference in height on the supply-side surface of the separation membrane that can be imparted by embossing can be freely adjusted by changing the pressure heat treatment conditions so as to satisfy the conditions that require separation characteristics and water permeation performance.

なお、以上に述べたように、供給側流路の形成が、供給側流路材を分離膜本体に固着することで行われる場合、または膜を凹凸加工することで行われる場合は、これら供給側流路の形成工程が分離膜の製造方法における一工程と見なされてもよい。   As described above, when the supply-side flow path is formed by fixing the supply-side flow path material to the separation membrane main body, or when the supply-side flow path material is formed by roughening the membrane, these supplies are supplied. The step of forming the side channel may be regarded as one step in the separation membrane manufacturing method.

供給側流路がネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜本体に透過側流路材が配置されることで分離膜が製造された後、この分離膜と供給側流路材とを重ね合わせればよい。   When the supply-side flow path is a continuously formed member such as a net, after the separation membrane is manufactured by arranging the permeation-side flow path material in the separation membrane body, the separation membrane and the supply-side flow are What is necessary is just to overlap with a road material.

(3−4)分離膜リーフの形成
分離膜リーフは、上述したように、供給側の面が内側を向くように分離膜を折りたたむことで形成することされてもよいし、別々の2枚の分離膜を、供給側の面が向かい合うように貼り合わせることで形成されてもよい。
(3-4) Formation of separation membrane leaf As described above, the separation membrane leaf may be formed by folding the separation membrane so that the surface on the supply side faces inward, or two separate sheets The separation membrane may be formed by bonding so that the surfaces on the supply side face each other.

分離膜エレメントの製造方法は、分離膜の巻回方向における内側端部を、供給側の面において封止する工程を備えることが好ましい。封止する工程においては、2枚の分離膜を、互いの供給側の面が向かい合うように重ねる。さらに、重ねられた分離膜の巻回方向における内側端部、つまり図6(a)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. Furthermore, the inner end in the winding direction of the stacked separation membranes, that is, the left end in FIG. 6A is sealed.

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

このとき、重ねられた分離膜の内側に、分離膜とは別に形成された供給側流路材を配置してもよい。上述したように、エンボスまたは樹脂塗布等によって分離膜の供給側の面にあらかじめ高低差を設けることで、供給側流路材の配置を省略することもできる。   At this time, a supply-side channel material formed separately from the separation membrane may be disposed inside the overlapped separation membrane. As described above, the arrangement of the supply-side flow path material can be omitted by providing a height difference in advance on the supply-side surface of the separation membrane by embossing or resin coating.

供給側の面の封止と透過側の面の封止(封筒状膜の形成)とは、どちらかが先に行われてもよいし、分離膜を重ねながら、供給側の面の封止と透過側の面の封止とを並行して行ってもよい。ただし、巻回時における分離膜でのシワの発生を抑制するためには、隣り合う分離膜が巻回によって長さ方向にずれることを許容するように、幅方向端部における接着剤またはホットメルトの固化等、つまり封筒状膜を形成するための固化等を、巻回の終了後に完了させることが好ましい。   Either the supply-side sealing or the permeation-side sealing (envelope-like membrane formation) may be performed first, or the supply-side sealing is performed while stacking separation membranes. And the sealing of the surface on the transmission side may be performed in parallel. However, in order to suppress the generation of wrinkles in the separation membrane during winding, the adhesive or hot melt at the end in the width direction is allowed to allow the adjacent separation membranes to shift in the length direction due to winding. It is preferable to complete the solidification or the like, that is, the solidification for forming an envelope-like film, after the winding is completed.

(3−5)封筒状膜の形成
1枚の分離膜を透過側の面が内側を向くように折り畳んで貼り合わせることで、または2枚の分離膜を透過側の面が内側を向くように重ねて貼り合わせることで、封筒状膜を形成することができる。長方形状の封筒状膜においては、長さ方向の一端のみが開口するように、他の3辺を封止する。封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザによる融着等により実行できる。ただし、「封筒状膜」も、流体の透過側の面と流路材を含む点で、「分離膜リーフ」に含まれる。
(3-5) Formation of Envelope-shaped Membrane Folding and attaching one separation membrane so that the surface on the permeate side faces inward, or so that the surface on the permeate side faces two inner surfaces An envelope film can be formed by overlapping and bonding. In the rectangular envelope film, the other three sides are sealed so that only one end in the length direction is opened. Sealing can be performed by bonding with an adhesive or hot melt, or by fusion with heat or laser. However, the “envelope membrane” is also included in the “separation membrane leaf” in that it includes the surface on the fluid permeation side and the flow path material.

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

接着剤の塗布量は、分離膜リーフを集水管に巻回した後に、接着剤が塗布される部分の幅が10mm以上100mm以下であるような量であることが好ましい。これによって、分離膜が確実に接着されるので、原水の透過側への流入が抑制される。また、分離膜エレメントの有効膜面積も比較的大きく確保することができる。   The amount of the adhesive applied is preferably such that the width of the portion to which the adhesive is applied is 10 mm or more and 100 mm or less after the separation membrane leaf is wound around the water collecting pipe. As a result, the separation membrane is securely bonded, and the inflow of the raw water to the permeate side is suppressed. In addition, the effective membrane area of the separation membrane element can be secured relatively large.

接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を40P以上150P以下の範囲とするには、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールとを、イソシアネート/ポリオールの重量比率が1/5以上1以下となるように混合したものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、及び配合割合を規定した混合物の粘度をB型粘度計(JIS K 6833)で測定したものである。   As the adhesive, a urethane-based adhesive is preferable, and in order to make the viscosity in the range of 40 P or more and 150 P or less, the isocyanate of the main agent and the polyol of the curing agent have an isocyanate / polyol weight ratio of 1/5 or more and 1 or less. Such a mixture is preferred. The viscosity of the adhesive is obtained by measuring the viscosity of a mixture in which the main agent, the curing agent alone, and the mixture ratio are defined in advance with a B-type viscometer (JIS K 6833).

(3−6)分離膜の巻回
分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献(日本国特公昭44−14216号公報、日本国特公平4−11928号公報、日本国特開平11−226366号公報)に記載される方法を用いることができる。詳細には以下の通りである。
(3-6) Winding of separation membrane A conventional element manufacturing apparatus can be used for manufacturing a separation membrane element. In addition, as an element production method, a method described in a reference document (Japanese Patent Publication No. 44-14216, Japanese Patent Publication No. 4-11928, Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-226366) is used. it can. Details are as follows.

集水管の周囲に分離膜を巻回するときは、分離膜を、分離膜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 disposed so that the closed end of the separation membrane 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、エレメント巻回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 wound, leading to suppression of leakage, and the flow path around the water collection pipe is stable. Secured. The spacer may be wound longer than the circumference of the water collecting pipe.

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

〔4.分離膜エレメントの利用〕
分離膜エレメントは、さらに、直列または並列に接続して圧力容器に収納されることで、分離膜モジュールとして使用されてもよい。
[4. (Use of separation membrane element)
The separation membrane element may be further used as a separation membrane module by being connected in series or in parallel and housed in a pressure vessel.

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

流体分離装置の操作圧力は高い方が除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、分離膜エレメントの供給流路、透過流路の保持性を考慮すると、膜モジュールに被処理水を透過する際の操作圧力は、0.2MPa以上5MPa以下が好ましい。原水温度が高くなると塩除去率が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、5℃以上45℃以下が好ましい。また、原水のpHが中性領域にある場合、原水が海水などの高塩濃度の液体であっても、マグネシウムなどのスケールの発生が抑制され、また、膜の劣化も抑制される。   The higher the operating pressure of the fluid separator, the higher the removal rate, but the energy required for operation also increases, and considering the retention of the separation membrane element supply channel and permeation channel, the membrane module The operating pressure when passing through the water to be treated is preferably 0.2 MPa or more and 5 MPa or less. As the raw water temperature increases, the salt removal rate decreases, but as the raw water temperature decreases, the membrane permeation flux also decreases. Moreover, when the pH of the raw water is in a neutral region, even if the raw water is a high salt concentration liquid such as seawater, the generation of scales such as magnesium is suppressed, and the deterioration of the membrane is also suppressed.

分離膜エレメントによって処理される流体は特に限定されないが、水処理に使用する場合、原水としては、海水、かん水、排水等の500mg/L以上100g/L以下のTDS(Total Dissolved Solids:総溶解固形分)を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、TDSは総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」で表されるが、1Lを1kgと見なして「重量比」で表されることもある。定義によれば、0.45μmのフィルターで濾過した溶液を39.5℃以上40.5℃以下の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分(S)から換算する。   The fluid to be treated by the separation membrane element is not particularly limited, but when used for water treatment, as raw water, TDS (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) of 500 mg / L or more and 100 g / L or less such as seawater, brine, drainage, etc. For example). In general, TDS indicates the total dissolved solid content, and is expressed by “mass / volume”, but 1 L may be expressed as 1 kg and may be expressed by “weight ratio”. According to the definition, the solution filtered through a 0.45 μm filter can be calculated from the weight of the residue by evaporating at a temperature of 39.5 ° C. or higher and 40.5 ° C. or lower. Convert.

〔実施例〕
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。
〔Example〕
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.

(透過側流路材高さ)
走査型電子顕微鏡(S−800)(日立製作所製)を用いて30個の任意の突起物断面を30倍で写真撮影し、透過側流路材高さaを上述した方法で100箇所について測定し、その平均値を流路材高さとして算出した。
(Permeate side channel material height)
Using a scanning electron microscope (S-800) (manufactured by Hitachi, Ltd.), 30 cross sections of 30 arbitrary projections were photographed at 30 times, and the transmission side channel material height a was measured at 100 locations by the method described above. Then, the average value was calculated as the channel material height.

(透過側流路材の間隔、幅)
走査型電子顕微鏡(S−800)(日立製作所製)を用いて30個の任意の突起物断面を30倍で写真撮影し、透過側流路材間隔bおよび透過側流路材幅dを上述した方法で100箇所について測定し、その平均値を流路材間隔および幅として算出した。
(Permeation-side channel material spacing and width)
Using a scanning electron microscope (S-800) (manufactured by Hitachi, Ltd.), a photograph of 30 sections of any protrusions was photographed at a magnification of 30 times, and the transmission-side channel material interval b and the transmission-side channel material width d were described above. 100 points were measured by the above-described method, and the average value was calculated as the channel material interval and width.

(透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置)
分離膜エレメントを、分離膜リーフ膜面に垂直かつ幅方向に平行な面に切断し、キーエンス社製マイクロスコープ(VHX−1000)を用いて断面観察を行った。100箇所について測定し、図5(a)に示すように、分離膜リーフ垂直方向に存在する全ての透過側流路材の底辺位置が、底辺に対して垂直な直線と同直線上にないものを1つ以上含むものが10箇所以上の時、「分離膜リーフ透過側の面に固着した透過側流路材と、分離膜リーフ垂直方向に隣接する透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置が一致しない」とした。
(Bottom position of permeate side channel material in the separation membrane leaf width direction)
The separation membrane element was cut into a plane perpendicular to the separation membrane leaf membrane surface and parallel to the width direction, and a cross-section was observed using a microscope (VHX-1000) manufactured by Keyence Corporation. Measured at 100 locations, and as shown in FIG. 5 (a), the bottom side positions of all the permeation-side channel materials existing in the vertical direction of the separation membrane leaf are not on the same straight line as the straight line perpendicular to the bottom side. When there are 10 or more parts including one or more, “the separation membrane leaf width of the permeation side channel material fixed to the surface on the permeation side of the separation membrane leaf and the permeation side channel material adjacent in the vertical direction of the separation membrane leaf The base position in the direction does not match. "

(分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と、分離膜リーフに隣接する分離膜リーフに固着した透過側流路材の、分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離)
分離膜エレメントを、分離膜リーフ膜面に垂直かつ幅方向に平行な面に切断し、キーエンス社製マイクロスコープ(VHX−1000)を用いて断面観察を行った。図5(b)に示すように、分離膜リーフ幅方向の底辺位置と、分離膜リーフに隣接する分離膜リーフに固着した透過側流路材のうち幅方向に最近接の透過側流路材との分離膜リーフ幅方向の距離iを測定した。100箇所について測定し、その平均値を距離として算出した。
(Distance between the bottom side position in the width direction of the separation membrane leaf between the permeation side flow channel material fixed to the permeation side surface of the separation membrane leaf and the permeation side flow channel material fixed to the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf)
The separation membrane element was cut into a plane perpendicular to the separation membrane leaf membrane surface and parallel to the width direction, and a cross-section was observed using a microscope (VHX-1000) manufactured by Keyence Corporation. As shown in FIG. 5 (b), the permeate-side channel material closest in the width direction among the base-side position in the width direction of the separation membrane leaf and the permeate-side channel material fixed to the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf The distance i in the width direction of the separation membrane was measured. Measurement was performed at 100 locations, and the average value was calculated as the distance.

(分離膜リーフの内側端辺と、分離膜リーフに隣接する分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度)
分離膜エレメントを解体し、図5(c)に示すように、解体した分離膜エレメントの分離膜リーフ幅方向の集水管側端辺について、隣接する分離膜リーフ同士で形成される角度jを測定した。隣接する全ての分離膜リーフの平均値を角度として算出した。
(An angle formed by the inner edge of the separation membrane leaf and the inner edge of the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf)
Disassemble the separation membrane element, and measure the angle j formed between the adjacent separation membrane leaves at the water collection tube side edge in the separation membrane leaf width direction of the disassembled separation membrane element as shown in FIG. 5 (c). did. The average value of all adjacent separation membrane leaves was calculated as an angle.

(接着剤幅均一性)
分離膜透過側の幅方向両端辺における接着剤の幅は、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100箇所測定した。そして、その最大値/最小値を算出し、接着剤幅均一性とした。
(Adhesive width uniformity)
As for the width of the adhesive at the width direction both ends on the separation membrane permeation side, the obtained separation membrane element was disassembled, and the width of the sealing portion at each end was measured at 100 locations. Then, the maximum value / minimum value was calculated and defined as the adhesive width uniformity.

(分離膜エレメント巻回前後の性能変化)
巻回した分離膜エレメントを室温で100日間保管した。その後分離膜エレメントを解体し、分離膜性能を測定した。解体した分離膜を、原水として2,000ppm食塩、運転圧力1.5MPa、運転温度25℃、pH6.5で運転の条件下で200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について、TDS濃度を伝導率測定により求めた。解体した分離膜リーフをそれぞれ100等分して100箇所測定し、分離膜リーフ全ての平均値を算出した。エレメント巻回保管後の分離膜TDS濃度/エレメント巻回前の分離膜TDS濃度を、性能変化とした。
(Performance change before and after separation membrane element winding)
The wound separation membrane element was stored at room temperature for 100 days. Thereafter, the separation membrane element was disassembled and the separation membrane performance was measured. The disassembled separation membrane was operated for 200 hours under the conditions of 2,000 ppm salt as raw water, operating pressure 1.5 MPa, operating temperature 25 ° C., pH 6.5. Thereafter, permeated water was obtained by operating for 10 minutes under the same conditions. About the permeated water obtained by this 10-minute driving | operation, TDS density | concentration was calculated | required by conductivity measurement. The disassembled separation membrane leaf was divided into 100 parts and measured at 100 locations, and the average value of all the separation membrane leaves was calculated. The separation membrane TDS concentration after element winding storage / separation membrane TDS concentration before element winding was defined as the performance change.

(分離膜エレメント巻回前後の透過側流路材高さ変化)
巻回した分離膜エレメントを室温で100日間保管した。その後分離膜エレメントを解体し、透過側流路材の高さ変化を測定した。エレメント巻回保管後の透過側流路材高さ/エレメント巻回前の透過側流路材高さを高さ変化として算出した。
(Change in permeate-side channel material height before and after winding of separation membrane element)
The wound separation membrane element was stored at room temperature for 100 days. Thereafter, the separation membrane element was disassembled, and the change in the height of the permeation side channel material was measured. Permeation side channel material height after element winding storage / permeation side channel material height before element winding was calculated as a change in height.

(実施例1)
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約80μm、通気度:1cc/cm/sec、密度0.76g/cm)上にポリスルホンの16.0重量%のDMF溶液を165μm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135μm)を作製した。
Example 1
On a nonwoven fabric made of polyethylene terephthalate fiber (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 80 μm, air permeability: 1 cc / cm 2 / sec, density: 0.76 g / cm 3 ), a DMF solution of 16.0% by weight of polysulfone is 165 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 135 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2.0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 2.0 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、85℃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, the excess solution was removed from the membrane by air blowing and washed with hot water at 85 ° C. for 1 minute.

次いで、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、ポリエチレン(商品名:2208J)を、分離膜の透過側の面に塗布した。樹脂温度は155℃であり、加工速度は8m/分であった。グラビアロールの表面に彫刻されたパターンは、千鳥型に並んだ直径0.4mmの半球型のドットであった。得られた透過側流路材高さは290μm、幅は390μmであった。   Next, polyethylene (trade name: 2208J) was applied to the permeation side surface of the separation membrane using a gravure roll while adjusting the temperature of the backup roll to 15 ° C. The resin temperature was 155 ° C., and the processing speed was 8 m / min. The pattern engraved on the surface of the gravure roll was a hemispherical dot with a diameter of 0.4 mm arranged in a staggered pattern. The obtained permeation-side channel material had a height of 290 μm and a width of 390 μm.

このように得られた分離膜を、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(厚さ:0.75mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:0.39mm、投影面積比:0.12)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 separation membrane thus obtained was folded and cut so that the effective area at the separation membrane element was 37.0 m 2, and the net (thickness: 0.75 mm, pitch: 5 mm × 5 mm, fiber diameter: 0) 26 leaves having a width of 900 mm and a leaf length of 800 mm were prepared using a supply side channel material of .39 mm and a projected area ratio of 0.12).

得られたリーフの透過側の面に透過側流路材を積層し、ABS製集水管(幅:1,020mm、径:30mm、孔数40個×直線状1列)にスパイラル状に巻き付け、外周にさらにフィルムを巻き付けた。テープで固定した後に、エッジカット、端板の取り付けおよびフィラメントワインディングを行うことで、8インチエレメントを作製した。なお、端板は両方とも孔付き端板であった。つまり、本実施例では、図6(b)に示す分離膜エレメントを作製した。透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置、分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフに固着した透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離、分離膜リーフの内側端辺と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度は表1に示す値であった。また、得られた分離膜エレメントを解体し、接着剤幅均一性、分離膜エレメント巻回前後の性能変化、分離膜エレメント巻回前後の透過側流路材高さ変化を評価したところ表1に示す値であった。   The permeate-side channel material is laminated on the permeate-side surface of the obtained leaf, and is wound spirally around an ABS water collecting pipe (width: 1,020 mm, diameter: 30 mm, number of holes 40 × 1 linear row), A film was further wound around the outer periphery. After fixing with tape, edge cutting, end plate attachment, and filament winding were performed to produce an 8-inch element. Both end plates were perforated end plates. That is, in this example, the separation membrane element shown in FIG. The position of the bottom side of the separation membrane leaf width direction of the permeation side channel material, the permeation side flow channel material secured to the permeation side surface of the separation membrane leaf and the permeation side flow channel material secured to the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf The distance between the bottom positions in the width direction of the separation membrane leaf and the angle formed between the inner edge of the separation membrane leaf and the inner edge of the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf were the values shown in Table 1. The obtained separation membrane element was disassembled, and the adhesive width uniformity, the performance change before and after winding the separation membrane element, and the permeation-side channel material height change before and after winding the separation membrane element were evaluated. It was the value shown.

以下、特に言及しない条件については、実施例1と同様にして分離膜を作製した。   Hereinafter, separation membranes were produced in the same manner as in Example 1 under conditions not specifically mentioned.

(実施例2〜8)
透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置、分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフに固着した透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離を表1に示す値になるように、透過側流路材の配置を変更した。また、分離膜リーフの内側端辺と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度が表1に示す値になるように分離膜リーフを配置した以外は、実施例1と同様にして実施した。得られた分離膜エレメントを解体し、接着剤幅均一性、分離膜エレメント巻回前後の性能変化、分離膜エレメント巻回前後の透過側流路材高さ変化を評価したところ表1に示す値であった。
(Examples 2 to 8)
The position of the bottom side of the separation membrane leaf width direction of the permeation side channel material, the permeation side channel material adhered to the permeation side surface of the separation membrane leaf, and the permeation side channel material adhered to the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf The arrangement of the permeate-side channel material was changed so that the distance of the bottom side position in the separation membrane leaf width direction becomes the value shown in Table 1. Further, except that the separation membrane leaf is arranged so that the angle formed between the inner edge of the separation membrane leaf and the inner edge of the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf becomes the value shown in Table 1. 1 and was carried out in the same manner. The obtained separation membrane element was disassembled, and the adhesive width uniformity, the performance change before and after the separation membrane element winding, and the permeation side channel material height change before and after the separation membrane element winding were evaluated. Met.

(実施例9〜12)
透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置、分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフに固着した透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離を表1に示す値になるように、透過側流路材の配置を変更した。また、透過側流路材を分離膜の長さ方向に連続的に配置した。また、分離膜リーフの内側端辺と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度が表1に示す値になるように分離膜リーフを配置した以外は、実施例1と同様にして実施した。得られた分離膜エレメントを解体し、接着剤幅均一性、分離膜エレメント巻回前後の性能変化、分離膜エレメント巻回前後の透過側流路材高さ変化を評価したところ表1に示す値であった。
(Examples 9 to 12)
The position of the bottom side of the separation membrane leaf width direction of the permeation side channel material, the permeation side channel material adhered to the permeation side surface of the separation membrane leaf, and the permeation side channel material adhered to the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf The arrangement of the permeate-side channel material was changed so that the distance of the bottom side position in the separation membrane leaf width direction becomes the value shown in Table 1. Further, the permeation side channel material was continuously arranged in the length direction of the separation membrane. Further, except that the separation membrane leaf is arranged so that the angle formed between the inner edge of the separation membrane leaf and the inner edge of the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf becomes the value shown in Table 1. 1 and was carried out in the same manner. The obtained separation membrane element was disassembled, and the adhesive width uniformity, the performance change before and after the separation membrane element winding, and the permeation side channel material height change before and after the separation membrane element winding were evaluated. Met.

(比較例1、2)
透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置、分離膜リーフの透過側の面に固着した透過側流路材と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフに固着した透過側流路材の分離膜リーフ幅方向の底辺位置の距離を表1に示す値になるように、透過側流路材の配置を変更した。また、分離膜リーフの内側端辺と分離膜リーフに隣接する分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度が表1に示す値になるように分離膜リーフを配置した以外は、実施例1と同様にして実施した。得られた分離膜エレメントを解体し、接着剤幅均一性、分離膜エレメント巻回前後の性能変化、分離膜エレメント巻回前後の透過側流路材高さ変化を評価したところ表1に示す値であった。
(Comparative Examples 1 and 2)
The position of the bottom side of the separation membrane leaf width direction of the permeation side channel material, the permeation side channel material adhered to the permeation side surface of the separation membrane leaf, and the permeation side channel material adhered to the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf The arrangement of the permeate-side channel material was changed so that the distance of the bottom side position in the separation membrane leaf width direction becomes the value shown in Table 1. Further, except that the separation membrane leaf is arranged so that the angle formed between the inner edge of the separation membrane leaf and the inner edge of the separation membrane leaf adjacent to the separation membrane leaf becomes the value shown in Table 1. 1 and was carried out in the same manner. The obtained separation membrane element was disassembled, and the adhesive width uniformity, the performance change before and after the separation membrane element winding, and the permeation side channel material height change before and after the separation membrane element winding were evaluated. Met.

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. In addition, the material, shape, dimension, numerical value, form, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.

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
31 透過側流路材
4 分離膜リーフ
5 透過側流路
6 集水管
7 分離膜
71 供給側の面
72 透過側の面
100 分離膜エレメント
a 分離膜(リーフ)長さ
b 透過側流路材の幅方向間隔
c 透過側流路材の高さ
d 透過側流路材の幅
e 透過側流路材の長さ方向の間隔
f 透過側流路材の長さ
R2 分離膜において巻回方向内側から外側に並んだ透過側流路材の先頭から最後尾までを含む領域
R3 分離膜の巻回方向外側端部において透過側流路材が設けられていない領域
L1 分離膜全体の長さ(上記長さa)
L2 領域R2の長さ
L3 領域R3の長さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Separation membrane 2 Separation membrane body 21 Supply side surface 22 Permeation side surface 201 Base material 202 Porous support layer 203 Separation functional layer 31 Permeation side flow path material 4 Separation membrane leaf 5 Permeation side flow path 6 Water collecting pipe 7 Separation membrane 71 Supply side surface 72 Permeation side surface 100 Separation membrane element a Separation membrane (leaf) length b Permeation side channel material width direction c Permeation side channel material height d Permeation side channel material width e Interval in length direction of permeation side flow path material f Length of permeation side flow path material R2 Region including from beginning to tail of permeation side flow path material arranged from inside to outside in winding direction in separation membrane R3 Separation membrane Region where the permeate-side flow path material is not provided at the outer end in the winding direction L1 Length of the entire separation membrane (the length a)
L2 Length of region R2 L3 Length of region R3

Claims (4)

集水管と、
前記集水管の周囲に互いに積層した状態で巻回された複数の分離膜リーフと、を備え、
前記各々の分離膜リーフには、流体の透過側の面上で、当該分離膜リーフの幅方向において複数の流路材が設けられ、
一つの分離膜リーフの流路材の底辺位置と、他の少なくとも一つの分離膜リーフの流路材の底辺位置とが、前記幅方向においてずれている分離膜エレメント。
Water collecting pipe,
A plurality of separation membrane leaves wound around each of the water collecting pipes in a stacked state,
Each of the separation membrane leaves is provided with a plurality of flow path members in the width direction of the separation membrane leaf on the surface on the fluid permeation side,
A separation membrane element in which a bottom position of a flow path material of one separation membrane leaf and a bottom position of a flow path material of at least one other separation membrane leaf are shifted in the width direction.
請求項1に記載の分離膜エレメントであって、
一つの分離膜リーフの流路材の底辺位置と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフの流路材の底辺位置との間の距離が、前記幅方向において0.01mm〜2.5mmである分離膜エレメント。
The separation membrane element according to claim 1,
The distance between the bottom position of the flow path material of one separation membrane leaf and the bottom position of the flow path material of another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf is 0.01 mm to Separation membrane element that is 2.5 mm.
請求項1または2に記載の分離膜エレメントであって、
一つの分離膜リーフの内側端辺と、当該一つの分離膜リーフに隣接する他の分離膜リーフの内側端辺とで形成される角度が0度以上20度以下である分離膜エレメント。
The separation membrane element according to claim 1 or 2,
A separation membrane element in which an angle formed by an inner edge of one separation membrane leaf and an inner edge of another separation membrane leaf adjacent to the one separation membrane leaf is 0 degree or more and 20 degrees or less.
請求項1から3のいずれか1項に記載の分離膜エレメントであって、
前記流路材は、前記幅方向と直交する長さ方向に対して連続している分離膜エレメント。
The separation membrane element according to any one of claims 1 to 3,
The flow path material is a separation membrane element that is continuous in a length direction orthogonal to the width direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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