JP2015182060A - Hollow fiber membrane and manufacturing method of hollow fiber membrane - Google Patents

Hollow fiber membrane and manufacturing method of hollow fiber membrane Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hollow fiber membrane which is excellent in both of permeability and fractionation characteristic, and to provide a manufacturing method of the hollow fiber membrane.SOLUTION: A hollow fiber membrane which contains vinylidene fluoride resin, has pure water permeation coefficient of 1×10mor more and 22×10mor less and has a cut-off particle diameter of 0.5 μm or less is used. Further, a manufacturing method of the hollow fiber membrane including: a preparation process for preparing membrane manufacturing original liquid containing a poor solvent which gets to compatible with the vinylidene fluoride resin at a specified temperature or more to produce one phase state and can cause phase separation due to temperature lowering and a polyvinyl pyrrolidone type resin; an extrusion process for extruding the membrane manufacturing original liquid into hollow fiber shape; and a process for bringing the extruded hollow fiber shaped membrane manufacturing original liquid into contact with external coagulation liquid to form the hollow fiber membrane, therein, a temperature of the external coagulation liquid being higher than a temperature at which the phase separation due to the temperature change starts is used.

Description

本発明は、中空糸膜、及び中空糸膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a hollow fiber membrane and a method for producing the hollow fiber membrane.

中空糸膜を用いた分離技術は、装置の小型化等の利点があるため、様々な分野、例えば、浄水処理、飲料水製造、工業用水製造及び廃水処理等の水処理分野、食品工業分野、医薬品製造分野等で広く用いられている。   Separation technology using hollow fiber membranes has advantages such as downsizing of the apparatus, so various fields, for example, water treatment fields such as water purification treatment, drinking water production, industrial water production and wastewater treatment, food industry field, Widely used in the pharmaceutical manufacturing field.

このような分離技術に用いられる中空糸膜は、透過性能や分画特性等のさらなる向上が求められている。具体的には、中空糸膜の透過性能が高まれば、必要な膜面積が小さくなり、中空糸膜を用いた分離技術を実現する装置をさらに小型化することができる。このため、設備費や膜交換費を低廉にでき、コスト面でも有利になる。また、中空糸膜は、その分画特性を高めることが可能であれば、除去対象が広がるという利点等がある。   The hollow fiber membrane used in such a separation technique is required to further improve permeation performance, fractionation characteristics, and the like. Specifically, if the permeation performance of the hollow fiber membrane is increased, the required membrane area is reduced, and the apparatus for realizing the separation technique using the hollow fiber membrane can be further downsized. For this reason, equipment costs and membrane replacement costs can be reduced, which is advantageous in terms of cost. Further, the hollow fiber membrane has an advantage that the removal object is widened if the fractionation characteristics can be enhanced.

しかしながら、中空糸膜等の分離膜は、一般的に、透過性能が高まれば、分画特性が低下し、また、分画特性が高まれば、透過性能が低下するといったような、透過性能と分画特性とが、いわゆるトレードオフの関係になりやすいものである。このため、中空糸膜は、透過性能と分画特性とをともに向上させることは困難である。   However, a separation membrane such as a hollow fiber membrane generally has a permeation performance and a separation performance such that if the permeation performance increases, the fractionation characteristics deteriorate, and if the fractionation characteristics increase, the permeation performance decreases. The image characteristics tend to be in a so-called trade-off relationship. For this reason, it is difficult for the hollow fiber membrane to improve both the permeation performance and the fractionation characteristics.

一方、フッ化ビニリデン系樹脂等のフッ素系の素材を用いた分離膜が、化学的耐久性や物理的耐久性等の高さから、注目されている。このようなフッ素系の素材を用いた分離膜としては、例えば、特許文献1〜3に記載された中空糸膜等が挙げられる。   On the other hand, a separation membrane using a fluorine-based material such as a vinylidene fluoride-based resin has attracted attention because of its high chemical durability, physical durability, and the like. Examples of the separation membrane using such a fluorine-based material include the hollow fiber membranes described in Patent Documents 1 to 3.

特許文献1には、平均直径0.01μm〜0.5μmの気孔を含むスポンジ構造の濾過領域と、平均直径0.5μm〜5μmの気孔を含むスポンジ構造の支持領域と、平均直径2μm〜10μmの気孔を含むスポンジ構造の逆洗領域とを含んでなり、前記濾過領域、前記支持領域および前記逆洗領域が外表面から内表面の方向に順次形成されているフッ素系中空糸膜が記載されている。   Patent Document 1 discloses a sponge structure filtration region including pores having an average diameter of 0.01 μm to 0.5 μm, a support region having a sponge structure including pores having an average diameter of 0.5 μm to 5 μm, and an average diameter of 2 μm to 10 μm. A fluorine-containing hollow fiber membrane comprising a backwash region having a sponge structure including pores, wherein the filtration region, the support region, and the backwash region are sequentially formed from an outer surface to an inner surface. Yes.

また、特許文献2には、ポリフッ化ビニリデン樹脂及び溶媒を少なくとも含む製膜原液を吐出して非溶媒を少なくとも含む凝固液に接触させて非溶媒誘起相分離法により多孔質膜を製造する多孔質膜の製造方法が記載されている。そして、特許文献2には、この製造方法において、前記製膜原液の吐出温度が、前記ポリフッ化ビニリデン樹脂の融点以上、前記ポリフッ化ビニリデン樹脂の分解温度未満であり、且つ、前記凝固液の温度が、前記製膜原液の多孔構造形成開始温度より高いことが記載されている。   Patent Document 2 discloses a porous film for producing a porous film by a non-solvent induced phase separation method by discharging a film-forming stock solution containing at least a polyvinylidene fluoride resin and a solvent and bringing it into contact with a coagulating liquid containing at least a non-solvent. A method for manufacturing the membrane is described. Patent Document 2 discloses that, in this production method, the discharge temperature of the film-forming stock solution is equal to or higher than the melting point of the polyvinylidene fluoride resin and lower than the decomposition temperature of the polyvinylidene fluoride resin, and the temperature of the coagulation liquid. Is higher than the porous structure formation start temperature of the film-forming stock solution.

また、特許文献3は、三次元網目構造と球状構造の両方を有するフッ素樹脂系高分子分離膜において、前記三次元網目構造がセルロースエステル、脂肪酸ビニルエステル、ビニルピロリドン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドから選ばれる少なくとも1種を有する親水性高分子を含有してなる高分子分離膜が記載されている。   Patent Document 3 discloses a fluororesin polymer separation membrane having both a three-dimensional network structure and a spherical structure, wherein the three-dimensional network structure is selected from cellulose ester, fatty acid vinyl ester, vinyl pyrrolidone, ethylene oxide, and propylene oxide. A polymer separation membrane containing a hydrophilic polymer having at least one kind is described.

特表2012−525966号公報Special table 2012-525966 gazette 特開2013−202461号公報JP2013-202461A 特開2006−239680号公報JP 2006-239680 A

特許文献1によれば、卓越した機械的強度を有しながらも、優れた逆洗性能及びろ過性能を示すことができる旨が開示されている。   According to Patent Document 1, it is disclosed that excellent backwash performance and filtration performance can be exhibited while having excellent mechanical strength.

また、特許文献2によれば、透水性及び微小病原体に対する阻止性能に優れ、極めて薬品耐性が高いのみならず、微小病原体を長期間安定して充分に除去可能な多孔膜を製造できる旨が開示されている。   Further, according to Patent Document 2, it is disclosed that a porous membrane capable of sufficiently removing micropathogens stably for a long period of time can be manufactured, as well as excellent water permeability and blocking performance against micropathogens, and extremely high chemical resistance. Has been.

しかしながら、本発明者等の検討によれば、特許文献1に記載の中空糸膜及び特許文献2に記載の多孔膜では、分画特性に対する透過性能が充分に高くなく、透過性能のさらなる向上が必要であると考えられる。   However, according to the study by the present inventors, the hollow fiber membrane described in Patent Document 1 and the porous membrane described in Patent Document 2 are not sufficiently high in permeation performance with respect to the fractionation characteristics, and the permeation performance is further improved. It is considered necessary.

また、特許文献3によれば、分離特性、透水性能、化学的強度(耐薬品性)、物理的強度、耐汚れ性の諸性能を高くすることが可能である旨が開示されている。   Further, according to Patent Document 3, it is disclosed that various performances such as separation characteristics, water permeability, chemical strength (chemical resistance), physical strength, and stain resistance can be increased.

しかしながら、本発明者等の検討によれば、特許文献3に記載の分離膜では、三次元網目構造層と球状構造層との剥離、及び三次元網目構造層の厚みむら等の発生を充分に抑制できない場合があった。また、特許文献3に記載の分離膜では、三次元網目構造層の厚みむらが大きく、三次元網目構造層に微小な穴が形成される場合があった。このことは、例えば、以下のことが考えられる。この高分子分離膜を製造する方法として、特許文献3には、前記親水性高分子を含むフッ素樹脂系高分子溶液を、球状構造層の表面に塗布して、球状構造層を三次元網目構造層で被覆する方法が記載されている。このような製造方法では、球状構造層の表面上に、三次元網目構造層を形成するための高分子溶液を塗布した際、均一に塗布できないことが考えられる。このことは、三次元網目構造層を薄膜化しようとすれば、顕著に発生すると考えられる。これらのことから、三次元網目構造層に微小な穴が形成される場合があると考えられる。また、このような製造方法は、三次元網目構造層と球状構造層とを別途形成する必要があり、製造コストの面でも不利である。   However, according to the study by the present inventors, the separation membrane described in Patent Document 3 sufficiently causes the separation between the three-dimensional network structure layer and the spherical structure layer and the unevenness of the thickness of the three-dimensional network structure layer. In some cases, it was not possible to suppress it. In addition, in the separation membrane described in Patent Document 3, the thickness unevenness of the three-dimensional network structure layer is large, and a minute hole may be formed in the three-dimensional network structure layer. For example, the following can be considered. As a method for producing this polymer separation membrane, Patent Document 3 discloses that the fluororesin polymer solution containing the hydrophilic polymer is applied to the surface of the spherical structure layer, and the spherical structure layer is formed into a three-dimensional network structure. A method of coating with a layer is described. In such a manufacturing method, when the polymer solution for forming a three-dimensional network structure layer is apply | coated on the surface of a spherical structure layer, it is possible that it cannot apply | coat uniformly. This is considered to occur remarkably if an attempt is made to reduce the thickness of the three-dimensional network structure layer. From these facts, it is considered that minute holes may be formed in the three-dimensional network structure layer. In addition, such a manufacturing method requires separate formation of a three-dimensional network structure layer and a spherical structure layer, which is disadvantageous in terms of manufacturing cost.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、透過性能及び分画特性にともに優れた中空糸膜及びその製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this situation, Comprising: It aims at providing the hollow fiber membrane excellent in both the permeation performance and the fractionation characteristic, and its manufacturing method.

透過性能と分画特性とに優れた中空糸膜としては、多孔性の中空糸膜が知られている。また、このような多孔性の中空糸膜の製造方法としては、相分離を利用する方法が知られている。この相分離を利用する中空糸膜の製造方法としては、例えば、非溶剤誘起相分離法(Nonsolvent Induced Phase Separation:NIPS法)や、熱誘起相分離法(Thermally Induced Phase Separation:TIPS法)等が挙げられる。   Porous hollow fiber membranes are known as hollow fiber membranes excellent in permeation performance and fractionation characteristics. As a method for producing such a porous hollow fiber membrane, a method utilizing phase separation is known. Examples of a method for producing a hollow fiber membrane utilizing this phase separation include a non-solvent induced phase separation method (NIPS method) and a thermally induced phase separation method (TIPS method). Can be mentioned.

NIPS法とは、ポリマーを溶剤に溶解させた均一なポリマー原液を、ポリマーを溶解させない非溶剤と接触させることで、ポリマー原液と非溶剤との濃度差を駆動力とした、ポリマー原液の溶剤と非溶剤との置換により、相分離現象を起こさせる方法である。NIPS法は、一般的に、溶剤交換速度によって、形成される細孔の孔径が変化する。具体的には、溶剤交換速度が遅いほど、細孔が粗大化する傾向がある。また、溶剤交換速度は、中空糸膜の製造においては、非溶剤との接触面が最も速く、膜内部に向かうにしたがって、遅くなる。このため、NIPS法で製造した中空糸膜は、非溶剤との接触面付近は緻密であって、膜内部に向かって、徐々に細孔を粗大化した非対称構造を有するものが得られる。しかしながら、接触面から遠く離れた部分では、溶剤の交換速度が遅くなりすぎ、マクロボイドと呼ばれる粗大孔が形成され、強度や耐薬品性が低下する傾向がある。   The NIPS method refers to a polymer stock solution solvent in which a uniform polymer stock solution in which a polymer is dissolved in a solvent is brought into contact with a non-solvent that does not dissolve the polymer, and the concentration difference between the polymer stock solution and the non-solvent is a driving force. This is a method of causing a phase separation phenomenon by substitution with a non-solvent. In the NIPS method, the pore diameter of the formed pores generally changes depending on the solvent exchange rate. Specifically, the slower the solvent exchange rate, the larger the pore size. In addition, in the production of the hollow fiber membrane, the solvent exchange rate is the fastest at the contact surface with the non-solvent, and becomes slower as it goes into the membrane. For this reason, the hollow fiber membrane produced by the NIPS method is dense in the vicinity of the contact surface with the non-solvent and has an asymmetric structure in which pores are gradually coarsened toward the inside of the membrane. However, at a portion far from the contact surface, the solvent exchange rate becomes too slow, and coarse pores called macrovoids are formed, which tends to lower strength and chemical resistance.

一方、TIPS法とは、ポリマーを、高温下では溶解させることができるが、温度が低下すると溶解できなくなる貧溶剤に、高温下で溶解させ、その溶液を冷却することにより、相分離現象を起こさせる方法である。熱交換速度は、一般的に、NIPS法における溶剤交換速度より速く、速度の制御が困難であるため、TIPS法は、膜厚方向に対して、均一な細孔が形成されやすい。   The TIPS method, on the other hand, causes a phase separation phenomenon by dissolving a polymer in a poor solvent that can be dissolved at a high temperature but cannot be dissolved when the temperature is lowered, and cooling the solution. It is a method to make it. Since the heat exchange rate is generally faster than the solvent exchange rate in the NIPS method and it is difficult to control the rate, the TIPS method tends to form uniform pores in the film thickness direction.

中空糸膜は、膜内に形成される細孔の数、形状、及び大きさ等によって、透過性能及び分画特性が変わると考えられる。分画特性を高めるためには、膜を緻密にすることが考えられる。一方で、膜全体を緻密にすると、透過性能が低下すると考えられる。そこで、透過性能と分画特性とをともに優れた中空糸膜を得るためには、まず、膜厚方向に対して分画特性を発現するような緻密な層状の部分、すなわち、分離に直接関与する分離層を薄層化することが重要であると考えられる。そして、中空糸膜の強度等を維持するため等に必要な、分離層以外の部分を粗大な多孔体とした非対称構造とした中空糸膜にすることにより、透過性能と分画特性とをともに向上させることができると考えられる。本発明者等は、このように、膜内の構造を制御することで、透過性能及び分画特性を制御できることに着目した。   The hollow fiber membrane is considered to have different permeation performance and fractionation characteristics depending on the number, shape, size, and the like of pores formed in the membrane. In order to improve the fractionation characteristic, it is conceivable to make the film dense. On the other hand, it is considered that when the entire membrane is made dense, the permeation performance is lowered. Therefore, in order to obtain a hollow fiber membrane having both excellent permeation performance and fractionation characteristics, first, a dense layered portion that expresses fractionation characteristics in the film thickness direction, that is, directly involved in separation. It is thought that it is important to make the separation layer to be thin. And by making a hollow fiber membrane having an asymmetric structure with a coarse porous body other than the separation layer, which is necessary for maintaining the strength of the hollow fiber membrane, etc., both the permeation performance and the fractionation characteristics are obtained. It is thought that it can be improved. The inventors of the present invention have focused on the fact that the transmission performance and the fractionation characteristics can be controlled by controlling the structure in the membrane.

そこで、本発明者等は、実際に透過した液体量の多寡にのみ着目するのではなく、分画特性に優れた場合であっても、中空糸膜の厚み(膜厚)に応じた透過率の指標である透過係数を制御することで、透過性能と分画特性とをともに優れた中空糸膜が得られることを見出し、後述する本発明に想到するに至った。   Therefore, the present inventors do not pay attention only to the amount of liquid actually permeated, but the transmittance according to the thickness (film thickness) of the hollow fiber membrane even when the fractionation characteristics are excellent. The inventors have found that a hollow fiber membrane having both excellent permeation performance and fractionation characteristics can be obtained by controlling the permeation coefficient, which is an indicator of the above, and have come to the present invention described later.

本発明の一態様に係る中空糸膜は、フッ化ビニリデン系樹脂を含み、純水透過係数が、1×10−15以上22×10−15以下であり、分画粒子径が、0.5μm以下であることを特徴とする。 The hollow fiber membrane according to one embodiment of the present invention includes a vinylidene fluoride resin, has a pure water permeability coefficient of 1 × 10 −15 m 2 or more and 22 × 10 −15 m 2 or less, and has a fractional particle size. , 0.5 μm or less.

このような構成によれば、透過性能及び分画特性にともに優れた中空糸膜が得られる。具体的には、まず、純水透過係数が、1×10−15以上22×10−15以下であるので、水を含む液体に対する透過性能が優れたものであると考えられる。また、得られた中空糸膜は、分画粒子径が、0.5μm以下と、精密ろ過膜として微生物やウィルスの除去にも適用できるような優れた分画特性を有しつつ、求められる強度を実現できる膜厚においても優れた透過性能を発揮できる。 According to such a configuration, a hollow fiber membrane excellent in both permeation performance and fractionation characteristics can be obtained. Specifically, since the pure water permeability coefficient is 1 × 10 −15 m 2 or more and 22 × 10 −15 m 2 or less, it is considered that the permeation performance with respect to a liquid containing water is excellent. Further, the obtained hollow fiber membrane has a fractional particle diameter of 0.5 μm or less, and has an excellent fractionation characteristic that can be applied to the removal of microorganisms and viruses as a microfiltration membrane, and the required strength. Excellent transmission performance can be achieved even at a film thickness that can achieve the above.

また、前記中空糸膜において、純水透過係数が、前記中空糸膜の厚みがL(m)であるとき、0.4×10−11×L(m)以上6×10−11×L(m)以下であることが好ましい。 In the hollow fiber membrane, the pure water permeability coefficient is 0.4 × 10 −11 × L (m 2 ) or more and 6 × 10 −11 × L when the thickness of the hollow fiber membrane is L (m). It is preferably (m 2 ) or less.

このような構成によれば、優れた分画特性を維持しつつ、透過性能により優れた中空糸膜が得られる。具体的には、中空糸膜の厚みである膜厚が大きくなるに従って、純水透過係数が大きくなる。このことから、中空糸膜の厚みが増しても、この増加した部分は、透過性の低下に寄与しにくい、その部分内に形成される細孔が比較的大きいものであると考えられる。そして、分画特性に関与すると考えられる緻密な層状部分は、中空糸膜の厚みが増しても、厚くならずに、優れた分画特性を維持しつつ、透過性能により優れた中空糸膜を実現できると考えられる。   According to such a configuration, it is possible to obtain a hollow fiber membrane that is superior in permeation performance while maintaining excellent fractionation characteristics. Specifically, the pure water permeability coefficient increases as the thickness of the hollow fiber membrane increases. From this, even if the thickness of the hollow fiber membrane increases, it is considered that this increased portion is unlikely to contribute to the decrease in permeability, and the pores formed in the portion are relatively large. The dense layered portion considered to be involved in the fractionation characteristics does not become thick even when the thickness of the hollow fiber membrane is increased, while maintaining the excellent fractionation characteristics, and the hollow fiber membrane that is superior in permeation performance. It can be realized.

また、前記中空糸膜において、単一層からなることが好ましい。   The hollow fiber membrane preferably comprises a single layer.

このような構成によれば、透過性能及び分画特性により優れ、膜内に剥離等の損傷が発生しにくい中空糸膜が得られる。   According to such a configuration, it is possible to obtain a hollow fiber membrane that is superior in permeation performance and fractionation characteristics and is less likely to cause damage such as peeling in the membrane.

このことは、以下のことによると考えられる。   This is considered to be due to the following.

上述したような分画特性に関与すると考えられる緻密な層状部分が、本発明の一態様に係る中空糸膜のように、透過性能が高い場合、薄いと考えられる。このような場合、このような緻密な層を別途作製しようとすると、好適に形成できない場合がある。これに対して、緻密な層状部分と、それ以外の部分とを同一の層、すなわち単一層で形成すると、緻密な層状部分を面方向に均一に形成できると考えられる。また、緻密な層状部分と、それ以外の部分とが単一層であれば、その界面での剥離等の発生を充分に抑制できると考えられる。   The dense layered portion considered to be involved in the fractionation characteristics as described above is considered thin when the permeation performance is high as in the hollow fiber membrane according to one embodiment of the present invention. In such a case, if such a dense layer is separately prepared, it may not be formed suitably. On the other hand, it is considered that when the dense layered portion and other portions are formed of the same layer, that is, a single layer, the dense layered portion can be uniformly formed in the surface direction. Further, if the dense layered portion and the other portion are a single layer, it is considered that the occurrence of peeling or the like at the interface can be sufficiently suppressed.

これらのことから、透過性能及び分画特性により優れ、膜内に剥離等の損傷が発生しにくい中空糸膜が得られると考えられる。   From these facts, it is considered that a hollow fiber membrane is obtained which is excellent in permeation performance and fractionation characteristics and hardly causes damage such as peeling in the membrane.

また、本発明の他の一態様に係る中空糸膜の製造方法は、前記中空糸膜の製造方法であって、フッ化ビニリデン系樹脂と、前記フッ化ビニリデン系樹脂と特定の温度以上で相溶して一相状態となり、かつ、温度低下による相分離を起こしうる貧溶剤と、ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む製膜原液を調製する調製工程と、前記製膜原液を中空糸状に押し出す押出工程と、押し出された中空糸状の製膜原液を、外部凝固液と接触させて、中空糸膜を形成する工程とを備え、前記外部凝固液の温度が、前記温度変化による相分離が開始する温度よりも高いことを特徴とする。   Further, the method for producing a hollow fiber membrane according to another aspect of the present invention is a method for producing the hollow fiber membrane, wherein the vinylidene fluoride resin and the vinylidene fluoride resin are phased at a specific temperature or higher. A preparation process for preparing a film-forming stock solution containing a poor solvent that can be dissolved into a one-phase state and causing phase separation due to a temperature drop and a polyvinylpyrrolidone-based resin, and an extrusion process for extruding the film-forming stock solution into a hollow fiber shape And forming a hollow fiber membrane by bringing the extruded hollow fiber-shaped membrane forming stock solution into contact with an external coagulation liquid, and the temperature of the external coagulation liquid is a temperature at which phase separation due to the temperature change starts It is characterized by being higher than.

このような構成によれば、前記中空糸膜を好適に製造できる。   According to such a structure, the said hollow fiber membrane can be manufactured suitably.

このことは、以下のことによると考えられる。まず、製膜原液を製造する際、フッ化ビニリデン系樹脂に対する良溶剤を用いるのではなく、上記のような、フッ化ビニリデン系樹脂に対する貧溶剤を用い、前記温度変化による相分離が起こらない状態で、中空糸状の製膜原液を外部凝固液と接触させる。そうすることで、製膜原液内の溶剤と外部凝固液との溶剤交換が起こり、製膜原液内の樹脂を凝固させる。このため、溶剤交換の速度が、良溶剤を用いた場合、いわゆる、従来のNIPS法より、好適な速度になると考えられる。   This is considered to be due to the following. First, when producing a stock solution, a good solvent for vinylidene fluoride resin is not used, but a poor solvent for vinylidene fluoride resin as described above is used, and phase separation due to the temperature change does not occur. Then, the hollow fiber-shaped film-forming stock solution is brought into contact with the external coagulation liquid. By doing so, solvent exchange between the solvent in the film-forming stock solution and the external coagulation liquid occurs, and the resin in the film-forming stock solution is solidified. For this reason, when the good solvent is used, the speed of the solvent exchange is considered to be more preferable than the so-called conventional NIPS method.

これらのことから、透過性能及び分画特性にともに優れた中空糸膜を、好適に製造することができると考えられる。   From these facts, it is considered that a hollow fiber membrane excellent in both permeation performance and fractionation characteristics can be preferably produced.

また、前記中空糸膜の製造方法において、前記調製工程が、前記フッ化ビニリデン系樹脂と、前記貧溶剤と、前記ポリビニルピロリドン系樹脂とを混練して、前記製膜原液を調製する工程であることが好ましい。   Further, in the method for producing the hollow fiber membrane, the preparation step is a step of preparing the membrane forming stock solution by kneading the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinyl pyrrolidone resin. It is preferable.

このような構成によれば、透過性能及び分画特性に優れた中空糸膜を製造することができる。   According to such a configuration, a hollow fiber membrane excellent in permeation performance and fractionation characteristics can be produced.

このことは、前記フッ化ビニリデン系樹脂と、前記貧溶剤と、前記ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む製膜原液を、各成分が均一に分散された好適な製膜原液が得られるためと考えられる。このため、好適な製膜原液が得られるので、透過性能及び分画特性に優れた中空糸膜を製造することができると考えられる。   This is considered to be because a film-forming stock solution containing the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinylpyrrolidone-based resin can be obtained as a suitable film-forming stock solution in which each component is uniformly dispersed. . For this reason, since a suitable membrane forming stock solution is obtained, it is considered that a hollow fiber membrane excellent in permeation performance and fractionation characteristics can be produced.

また、前記中空糸膜の製造方法において、前記調製工程が、前記フッ化ビニリデン系樹脂の融点未満であり、かつ、前記温度低下による相分離が開始する温度より高い温度で行うことが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the said hollow fiber membrane, it is preferable to perform the said preparation process at the temperature higher than the temperature which is less than melting | fusing point of the said vinylidene fluoride-type resin, and the phase separation by the said temperature fall starts.

このような構成によれば、透過性能及び分画特性に優れ、強度にも優れた中空糸膜を製造することができる。   According to such a configuration, a hollow fiber membrane excellent in permeation performance and fractionation characteristics and excellent in strength can be produced.

このことは、前記フッ化ビニリデン系樹脂と、前記貧溶剤と、前記ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む製膜原液を、前記ポリビニルピロリドン系樹脂の、熱による損傷等の発生を抑制しつつ、好適に得ることができるためと考えられる。このため、好適な製膜原液が得られるので、透過性能及び分画特性に優れ、強度にも優れた中空糸膜を製造することができると考えられる。   This is suitable for a film-forming stock solution containing the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinylpyrrolidone resin, while suppressing the occurrence of heat damage and the like of the polyvinylpyrrolidone resin. It is thought that it can be obtained. For this reason, since a suitable membrane forming undiluted solution is obtained, it is considered that a hollow fiber membrane excellent in permeation performance and fractionation characteristics and excellent in strength can be produced.

また、前記中空糸膜の製造方法において、前記押出工程が、円環状の外側吐出口と、前記外側吐出口の内側に配置する円状又は円環状の内側吐出口とを備える中空糸成型用ノズルの、前記内側吐出口から、内部凝固液を押し出しながら、前記外側吐出口から、前記製膜原液を押し出すことによって、押し出された中空糸状の前記製膜原液を前記内部凝固液と接触させる工程であって、前記内部凝固液は、前記製膜原液との溶解度パラメータの距離が、5〜200(MPa)1/2であることが好ましい。 Moreover, in the method for producing the hollow fiber membrane, the extrusion step includes a circular outer discharge port, and a hollow fiber molding nozzle provided with a circular or annular inner discharge port disposed inside the outer discharge port. In the step of bringing the extruded hollow fiber-shaped film-forming stock solution into contact with the internal coagulating liquid by extruding the film-forming stock solution from the outer discharge port while extruding the internal coagulating liquid from the inner discharge port. The internal coagulation liquid preferably has a solubility parameter distance of 5 to 200 (MPa) 1/2 with the film-forming stock solution.

このような構成によれば、透過性能及び分画特性にともに優れた前記中空糸膜をより好適に製造できる。   According to such a configuration, it is possible to more suitably manufacture the hollow fiber membrane that is excellent in both permeation performance and fractionation characteristics.

このことは、中空糸成型用ノズルから押し出された中空糸状の製膜原液の内周面側と、内部凝固液との溶剤交換が、好適な速度で行われるためと考えられる。このため、内周面側付近の構造が好適な中空糸膜が得られ、透過性能及び分画特性にともに優れた前記中空糸膜をより好適に製造できると考えられる。   This is presumably because the solvent exchange between the inner peripheral surface side of the hollow fiber-shaped film forming stock solution extruded from the hollow fiber molding nozzle and the internal coagulation liquid is performed at a suitable speed. For this reason, it is considered that a hollow fiber membrane having a structure near the inner peripheral surface side can be obtained, and the hollow fiber membrane excellent in both permeation performance and fractionation characteristics can be produced more suitably.

本発明によれば、透過性能及び分画特性にともに優れた中空糸膜及びその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hollow fiber membrane excellent in both permeation | transmission performance and a fractionation characteristic and its manufacturing method can be provided.

図1は、本発明の実施形態に係る中空糸膜の部分斜視図である。FIG. 1 is a partial perspective view of a hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係る製造方法で用いる中空糸成型用ノズルの一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a hollow fiber molding nozzle used in the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態に係る中空糸膜を備えた膜ろ過装置の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a membrane filtration device including a hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention. 図4は、実施例1における、膜厚変化に対する純水透過係数Kの変化を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a change in the pure water permeability coefficient K with respect to a change in film thickness in Example 1. 図5は、中空糸膜を用いた長期試験の結果を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of a long-term test using a hollow fiber membrane. 図6は、実施例1に係る中空糸膜の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。6 is a view showing a scanning electron micrograph of a cross section of the hollow fiber membrane according to Example 1. FIG. 図7は、実施例1に係る中空糸膜の断面における外周面付近の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。7 is a view showing a scanning electron micrograph of the vicinity of the outer peripheral surface in the cross section of the hollow fiber membrane according to Example 1. FIG. 図8は、実施例1に係る中空糸膜の断面における中央部付近の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。FIG. 8 is a view showing a scanning electron micrograph of the vicinity of the central portion in the cross section of the hollow fiber membrane according to Example 1. 図9は、実施例1に係る中空糸膜の断面における内周面付近の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。FIG. 9 is a view showing a scanning electron micrograph of the vicinity of the inner peripheral surface in the cross section of the hollow fiber membrane according to Example 1. FIG. 図10は、実施例1に係る中空糸膜の外周面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。10 is a view showing a scanning electron micrograph of the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane according to Example 1. FIG. 図11は、実施例1に係る中空糸膜の内周面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。FIG. 11 is a view showing a scanning electron micrograph of the inner peripheral surface of the hollow fiber membrane according to Example 1. 図12は、参考例2に係る中空糸膜の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。12 is a view showing a scanning electron micrograph of a cross section of the hollow fiber membrane according to Reference Example 2. FIG. 図13は、参考例2に係る中空糸膜の外周面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。FIG. 13 is a view showing a scanning electron micrograph of the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane according to Reference Example 2. 図14は、参考例2に係る中空糸膜の内周面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。14 is a view showing a scanning electron micrograph of the inner peripheral surface of the hollow fiber membrane according to Reference Example 2. FIG.

以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the embodiment concerning the present invention is described, the present invention is not limited to these.

本発明の一実施形態に係る中空糸膜は、フッ化ビニリデン系樹脂を含む。そして、この中空糸膜は、純水透過係数Kが、1×10−15以上22×10−15以下であり、分画粒子径が、0.5μm以下である。 The hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention includes a vinylidene fluoride resin. The hollow fiber membrane has a pure water permeability coefficient K of 1 × 10 −15 m 2 or more and 22 × 10 −15 m 2 or less, and a fractional particle diameter of 0.5 μm or less.

前記中空糸膜は、フッ化ビニリデン系樹脂を含むことによって、強度に優れたものになると考えられる。フッ化ビニリデン系樹脂については、後述する。   The hollow fiber membrane is considered to be excellent in strength by including a vinylidene fluoride resin. The vinylidene fluoride resin will be described later.

また、前記中空糸膜は、上述したように、純水透過係数Kが、1×10−15以上22×10−15以下である。ここで、純水透過係数Kは、中空糸膜に純水を通過させる際の透過係数であって、ダルシー(Darcy)の法則に従った、下記式(1)を用いて算出される透過係数(ダルシーの透過係数)である。 Further, as described above, the hollow fiber membrane has a pure water permeability coefficient K of 1 × 10 −15 m 2 or more and 22 × 10 −15 m 2 or less. Here, the pure water permeability coefficient K is a permeability coefficient when allowing pure water to pass through the hollow fiber membrane, and is calculated using the following equation (1) according to Darcy's law. (Dalcy's transmission coefficient).

K=(μ・T・Q)/(ΔP・A) (1)
式(1)中、Kは、透過係数(m)を示す。また、μは、粘度(Pa・秒)を示し、ここでは、純水の粘度(Pa・秒)を示す。また、Tは、膜厚(m)を示し、ここでは、中空糸膜の厚み(m)を示す。また、Qは、流量(m/秒)を示し、ここでは、透水流量(m/秒)を示す。また、ΔPは、膜間差圧(Pa)を示す。また、Aは、膜面積(m)を示す。
K = (μ · T · Q) / (ΔP · A) (1)
In the formula (1), K represents a transmission coefficient (m 2 ). Further, μ represents a viscosity (Pa · sec), and here represents a viscosity of pure water (Pa · sec). Moreover, T shows a film thickness (m) and shows the thickness (m) of a hollow fiber membrane here. Q represents a flow rate (m 3 / second), and here represents a water flow rate (m 3 / second). ΔP represents the transmembrane pressure difference (Pa). A represents the film area (m 2 ).

次に、純水透過係数Kの測定方法について説明する。   Next, a method for measuring the pure water permeability coefficient K will be described.

純水透過係数Kは、上記式(1)により算出可能なものであれば、その測定方法は、特に限定されない。具体的には、純水透過係数Kの測定方法は、例えば、以下のような測定方法等が挙げられる。   The method for measuring the pure water permeability coefficient K is not particularly limited as long as it can be calculated by the above formula (1). Specifically, examples of the method for measuring the pure water permeability coefficient K include the following measuring methods.

まず、測定対象物である中空糸膜を、エタノール50質量%水溶液に15分間浸漬させ、その後、15分間純水で洗浄するといった湿潤処理を施す。この湿潤処理を施した中空糸膜の一端を封止した多孔中空糸膜モジュールを用い、原水として純水を利用し、ろ過圧力が100kPa、温度が25℃の条件で外圧濾過して、時間当たりの透水量を測定する。この測定した透水量から、単位膜面積、単位時間、単位圧力当たりの透水量に換算して、有効長10cm、15cm、20cm、25cm、30cmのそれぞれの、膜間差圧0.1MPaにおける透水量(L/m/時)を得る。この得られた透水量の測定データから、Darcyの式に代入し、各有効長におけるダルシーの透過係数Kを算出する。 First, a hollow fiber membrane as a measurement object is immersed in a 50% by mass aqueous solution of ethanol for 15 minutes, and then subjected to a wet treatment such as washing with pure water for 15 minutes. Using a porous hollow fiber membrane module in which one end of this wet treated hollow fiber membrane is sealed, pure water is used as raw water, external pressure filtration is performed at a filtration pressure of 100 kPa and a temperature of 25 ° C. Measure the water permeability. From the measured water permeability, converted into water permeability per unit membrane area, unit time, and unit pressure, each of the effective lengths of 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, and 30 cm at a transmembrane differential pressure of 0.1 MPa. (L / m 2 / hour) is obtained. From the obtained measurement data of water permeability, it is substituted into the Darcy equation, and Darcy's permeability coefficient K at each effective length is calculated.

その後、横軸に有効長、縦軸にダルシーの透過係数Kをプロットし、得られたプロットの外挿値から有効長0cmにおけるダルシーの透過係数Kを算出し、これを本発明における純水透過係数Kとする。   Thereafter, the effective length is plotted on the horizontal axis and the Darcy transmission coefficient K is plotted on the vertical axis, and the Darcy transmission coefficient K at an effective length of 0 cm is calculated from the extrapolated value of the obtained plot. The coefficient is K.

次に、この純水透過係数Kについて説明する。   Next, the pure water permeability coefficient K will be described.

純水透過係数Kは、中空糸膜を純水が通過する時の通過抵抗の係数である。すなわち、算出した純水透過係数Kが大きいほど、中空糸膜の純水通過抵抗が小さく、水が流れやすい構造であることを示唆している。一方で、算出した純水透過係数Kが小さいほど、中空糸膜の純水通過抵抗が大きく、水が流れにくい構造であることを示唆している。より具体的には、中空糸膜が、その膜内に存在する細孔の1つ1つが大きく、空隙率が大きい圧力損失の少ない構造体である場合には、純水透過係数Kは大きくなる。一方で、中空糸膜が、その膜内に存在する細孔の1つ1つが小さく、空隙率の小さい緻密な構造体である場合には、純水透過係数Kは小さくなる。   The pure water permeability coefficient K is a coefficient of passage resistance when pure water passes through the hollow fiber membrane. That is, it is suggested that the larger the calculated pure water permeability coefficient K, the smaller the pure water passage resistance of the hollow fiber membrane and the easier the water flows. On the other hand, it is suggested that the smaller the calculated pure water permeability coefficient K is, the higher the pure water passage resistance of the hollow fiber membrane is, and the structure in which water does not flow easily. More specifically, when the hollow fiber membrane is a structure in which each of the pores existing in the membrane is large and the porosity is large and the pressure loss is small, the pure water permeability coefficient K is large. . On the other hand, when the hollow fiber membrane is a dense structure with small pores and small porosity, the pure water permeability coefficient K is small.

また、純水透過係数Kは、中空糸膜の構造、特に、膜厚方向の構造が均一であれば、測定時の圧力の変動や、中空糸膜の通過部分の長さ(膜厚)によらず、一定値になる。一方で、純水透過係数Kが、膜厚によって変動するということは、中空糸膜の構造、例えば、空隙率、細孔径、細孔の形状等が膜厚方向に変化していることを示唆している。   In addition, the pure water permeability coefficient K is determined depending on the pressure fluctuation at the time of measurement or the length (film thickness) of the passage of the hollow fiber membrane if the structure of the hollow fiber membrane, particularly the structure in the film thickness direction is uniform. Regardless, it becomes a constant value. On the other hand, the fact that the pure water permeability coefficient K varies depending on the film thickness suggests that the structure of the hollow fiber membrane, for example, the porosity, the pore diameter, the pore shape, etc. are changing in the film thickness direction. doing.

具体的には、純水透過係数Kの小さい領域から純水透過係数Kの大きい領域に、膜厚方向に変化する非対称な構造を有する中空糸膜の純水透過係数Kは、以下のようになる。まず、純水透過係数Kの小さい領域のKを、Ksと、純水透過係数Kの大きい領域のKをKlとする。そして、純水透過係数Kの小さい領域の厚みを、Tsとし、純水透過係数Kの大きい領域の厚みを、Tlとし、中空糸膜全体の厚み(膜厚)を、Tとする。このような場合、中空糸膜の純水透過係数Kは、下記式(2)のように定義される。   Specifically, the pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane having an asymmetric structure that changes in the film thickness direction from a region where the pure water permeability coefficient K is small to a region where the pure water permeability coefficient K is large is as follows: Become. First, K in a region where the pure water permeability coefficient K is small is Ks, and K in a region where the pure water permeability coefficient K is large is Kl. The thickness of the region where the pure water permeability coefficient K is small is Ts, the thickness of the region where the pure water permeability coefficient K is large is T1, and the thickness (film thickness) of the entire hollow fiber membrane is T. In such a case, the pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane is defined as the following formula (2).

T/K=Ts/Ks+Tl/Kl (2)
このことから、中空糸膜全体の膜厚に対して、純水透過係数Kの小さい領域と純水透過係数Kの大きい領域とのそれぞれが占める割合と、KsとKlとの絶対値の差の大きさによって、非対称構造の中空糸膜の純水透過係数Kが決定される。つまり、中空糸膜の純水透過係数Kは、中空糸膜の非対称度によって、変動する。具体的には、非対称度が小さい場合には、中空糸膜の純水透過係数Kは小さくなる傾向がある。また、非対称度が大きい場合には、中空糸膜の純水透過係数Kは大きくなる傾向がある。このように、中空糸膜の純水透過係数Kを求めることで、中空糸膜の純水透過性能や非対称度を評価することができる。具体的には、中空糸膜の純水透過係数Kが大きいと、純水透過性能が高く、中空糸膜の純水透過係数Kが変動すると、非対称度が変化したということができる。
T / K = Ts / Ks + Tl / Kl (2)
From this, the ratio of the area where the pure water permeability coefficient K is small and the area where the pure water permeability coefficient K is large and the difference between the absolute values of Ks and Kl with respect to the entire thickness of the hollow fiber membrane The pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane having an asymmetric structure is determined depending on the size. That is, the pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane varies depending on the degree of asymmetry of the hollow fiber membrane. Specifically, when the degree of asymmetry is small, the pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane tends to be small. Further, when the degree of asymmetry is large, the pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane tends to increase. Thus, by obtaining the pure water permeation coefficient K of the hollow fiber membrane, the pure water permeation performance and the degree of asymmetry of the hollow fiber membrane can be evaluated. Specifically, it can be said that when the pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane is large, the pure water permeability is high, and when the pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane varies, the degree of asymmetry changes.

ここで、本実施形態に係る中空糸膜の純水透過係数Kは、上述したように、膜構造に寄与する値である。この膜構造に寄与する純水透過係数Kは、1×10−15以上22×10−15以下であり、2×10−15以上17×10−15以下であることが好ましく、2.3×10−15以上10×10−15以下であることが最も好ましい。この純水透過係数Kが小さすぎる場合は、上述したように、純水の通過抵抗が大きくなり、充分な透過性能を発揮しにくくなる傾向がある。また、純水透過係数Kが大きすぎる場合は、優れた透過性能は発揮できるものの、分画特性が低下しすぎる傾向がある。これらのことから、純水透過係数Kが、上記範囲内であることによって、分画特性の低下を抑制しつつ、水を含む液体に対する透過性能が優れたものにすることができると考えられる。 Here, the pure water permeability coefficient K of the hollow fiber membrane according to the present embodiment is a value contributing to the membrane structure as described above. The pure water permeability coefficient K contributing to this membrane structure is 1 × 10 −15 m 2 or more and 22 × 10 −15 m 2 or less, and 2 × 10 −15 m 2 or more and 17 × 10 −15 m 2 or less. It is preferably 2.3 × 10 −15 m 2 or more and most preferably 10 × 10 −15 m 2 or less. When this pure water permeability coefficient K is too small, as above-mentioned, the passage resistance of pure water becomes large, and there exists a tendency for it to become difficult to exhibit sufficient permeation performance. On the other hand, when the pure water permeability coefficient K is too large, excellent permeation performance can be exhibited, but the fractionation characteristics tend to be deteriorated too much. From these facts, it is considered that when the pure water permeability coefficient K is within the above range, it is possible to improve the permeation performance with respect to the liquid containing water while suppressing the deterioration of the fractionation characteristics.

また、本実施形態に係る中空糸膜は、分画粒子径が、0.5μm以下である。この分画粒子径は、中空糸膜の通過を阻止できる最小粒子の粒子径のことをいい、具体的には、例えば、中空糸膜による阻止率が90%となる粒子径等が挙げられる。このような分画粒子径は、小さければ小さいほど好ましいが、優れた透過性能を維持するためには、0.001μm程度が限度である。このため、分画粒子径の最小値は、0.001μm程度であり、透過性能の点から、0.01μm程度であることが好ましい。これらのことから、分画粒子径が、0.5μm以下であり、0.001〜0.5μmであることが好ましく、0.01〜0.5μmであることがより好ましく、0.02〜0.1μmであることがさらに好ましい。中空糸膜の分画粒子径が、大きすぎると、透過性能が高まったとしても、分画特性が低下してしまい、除去対象の適用範囲が狭くなってしまう傾向がある。このことから、中空糸膜の分画粒子径が、上記範囲内であれば、透過性能の低下を抑制しつつ、優れた分画特性を発揮できる。   Further, the hollow fiber membrane according to the present embodiment has a fractional particle diameter of 0.5 μm or less. This fractionated particle size refers to the particle size of the smallest particle that can prevent passage of the hollow fiber membrane, and specifically includes, for example, a particle size that provides a blocking rate of 90% by the hollow fiber membrane. Such a fractional particle size is preferably as small as possible, but in order to maintain excellent transmission performance, the limit is about 0.001 μm. For this reason, the minimum value of the fractional particle diameter is about 0.001 μm, and is preferably about 0.01 μm from the viewpoint of transmission performance. From these, the fractional particle size is 0.5 μm or less, preferably 0.001 to 0.5 μm, more preferably 0.01 to 0.5 μm, and 0.02 to 0 More preferably, it is 1 μm. When the fractional particle diameter of the hollow fiber membrane is too large, even if the permeation performance is increased, the fractionation characteristics are lowered, and the application range to be removed tends to be narrowed. From this, when the particle diameter of the hollow fiber membrane is within the above range, excellent fractionation characteristics can be exhibited while suppressing a decrease in permeation performance.

また、中空糸膜は、分画粒子径によって、除去対象の適用範囲が異なる。具体的には、分画粒子径が0.05〜0.1μmであれば、精密ろ過膜として、微生物やウィルスの除去に適用できる。また、分画粒子径が0.001〜0.01μmであれば、限外ろ過膜として、微小病原菌やタンパク質の除去に適用できる。また、分画粒子径が0.002μm以下であれば、逆浸透膜として脱塩等に適用できる。   Moreover, the applicable range of the hollow fiber membrane varies depending on the fractional particle diameter. Specifically, if the fractional particle size is 0.05 to 0.1 μm, it can be applied to the removal of microorganisms and viruses as a microfiltration membrane. Moreover, if a fraction particle diameter is 0.001-0.01 micrometer, it can apply to removal of a micropathogenic microbe and protein as an ultrafiltration membrane. Moreover, if a fraction particle diameter is 0.002 micrometer or less, it can apply to desalination etc. as a reverse osmosis membrane.

以上のことから、本実施形態に係る中空糸膜は、精密ろ過膜として微生物やウィルスの除去にも適用できるような優れた分画特性を有しつつ、求められる強度を実現できる膜厚においても優れた透過性能を発揮できる。   From the above, the hollow fiber membrane according to the present embodiment has an excellent fractionation characteristic that can be applied to the removal of microorganisms and viruses as a microfiltration membrane, and at a film thickness that can achieve the required strength. Excellent transmission performance can be demonstrated.

また、本実施形態に係る中空糸膜は、膜間差圧0.1MPaにおける透水量が、1000〜40000L/m/時であることが好ましく、3000〜30000L/m/時であることがより好ましく、3500〜20000L/m/時であることがさらに好ましい。透水量が少なすぎると、透過性能が劣る傾向があり、透水量が多すぎると、分画特性が低下する傾向がある。このことから、透水量が上記範囲内であれば、透過性能及び分画特性により優れた中空糸膜が得られる。 The hollow fiber membrane according to the present embodiment preferably has a water permeability of 1000 to 40000 L / m 2 / hour at a transmembrane pressure difference of 0.1 MPa, and preferably 3000 to 30000 L / m 2 / hour. More preferably, it is 3500-20000L / m < 2 > / hour. If the water permeation amount is too small, the permeation performance tends to be inferior, and if the water permeation amount is too large, the fractionation characteristics tend to deteriorate. From this, if the amount of water permeation is within the above range, a hollow fiber membrane having better permeation performance and fractionation characteristics can be obtained.

また、本実施形態に係る中空糸膜は、純水透過係数が、前記中空糸膜の厚みがL(m)であるとき、0.4×10−11×L(m)以上6×10−11×L(m)以下であることが好ましく、0.8×10−11×L(m)以上4×10−11×L(m)以下であることがより好ましく、1×10−11×L(m)以上3×10−11×L(m)以下であることがさらに好ましい。すなわち、中空糸膜において、横軸に膜厚L(m)とし、縦軸に純水透過係数K(m)としたときの傾きが、0.4×10−11〜6×10−11以下であることが好ましく、0.8×10−11〜4×10−11であることがより好ましく、1×10−11〜3×10−11であることがさらに好ましい。 Further, the hollow fiber membrane according to the present embodiment has a pure water permeability coefficient of 0.4 × 10 −11 × L (m 2 ) or more and 6 × 10 when the thickness of the hollow fiber membrane is L (m). It is preferably −11 × L (m 2 ) or less, more preferably 0.8 × 10 −11 × L (m 2 ) or more and 4 × 10 −11 × L (m 2 ) or less, and 1 × More preferably, it is 10 −11 × L (m 2 ) or more and 3 × 10 −11 × L (m 2 ) or less. That is, in the hollow fiber membrane, the inclination when the horizontal axis is the film thickness L (m) and the vertical axis is the pure water permeability coefficient K (m 2 ) is 0.4 × 10 −11 to 6 × 10 −11. The following is preferable, 0.8 × 10 −11 to 4 × 10 −11 is more preferable, and 1 × 10 −11 to 3 × 10 −11 is further preferable.

純水透過係数Kは、上述したように、中空糸膜の膜内構造に依存する値であり、中空糸膜の膜内構造が、膜厚方向に対して均質であれば、膜厚が変動しても、変化しない値である。前記傾きが、上記範囲内であると、中空糸膜の構造が、好適に非対称になっていると考えられる。すなわち、一方の表面付近等に、分画特性に関与すると考えられる緻密な層状部分が存在し、その他の部分が、透過性の低下に寄与しにくい、その部分内に形成される細孔が比較的大きいものであると考えられる。この緻密な層状部分が、分離層として働き、その他の部分が支持層として働くと考えられる。そして、この支持層は、膜断面にマクロボイドと呼ばれる粗大な孔が存在せず、三次元どちらの方向に対しても、連通孔が存在する、いわゆる三次元網目構造であると考えられる。また、前記傾きが、上記範囲内であると、中空糸膜全体の厚みが変化しても、前記分離層として働く緻密な層状部分の厚みはほとんど変化せず、支持体として働く部分の厚みが変化すると考えられる。このため、中空糸膜の厚みが増しても、分画特性に関与すると考えられる緻密な層状部分は、厚くならずに、優れた分画特性を維持しつつ、透過性能により優れた中空糸膜を実現できると考えられる。すなわち、前記傾きが、上記範囲内であるということは、中空糸膜の厚みを増しても、中空糸膜全体の厚みに対する分離層の占める割合が低下する傾向にあるためであると考えられる。これらのことから、前記傾きが小さすぎると、膜厚方向における細孔等の非対称度が充分に高くなく、中空糸膜全体の厚みが厚くなると、充分な透過性能を発揮できない傾向がある。また、前記傾きが大きすぎると、前記非対称度が大きくなりすぎ、支持層として働く部分への、マクロボイド等の発生により、支持層として機能すべき部分が支持層として充分に機能しない傾向がある。すなわち、中空糸膜の強度が低下する傾向があり、場合によっては、中空糸膜を好適に製造しにくくなる傾向がある。よって、前記傾きが上記範囲内であれば、優れた分画特性を維持しつつ、透過性能により優れた中空糸膜が得られると考えられる。   As described above, the pure water permeability coefficient K is a value that depends on the in-membrane structure of the hollow fiber membrane. If the in-membrane structure of the hollow fiber membrane is homogeneous in the film thickness direction, the film thickness varies. Even if it is a value that does not change. It is considered that the structure of the hollow fiber membrane is preferably asymmetric when the inclination is within the above range. That is, there is a dense layered part that is thought to be involved in the fractionation characteristics near one surface, etc., and the other part hardly contributes to the decrease in permeability, and the pores formed in that part are compared. It is thought that it is a big thing. It is considered that this dense layered portion functions as a separation layer, and the other portion functions as a support layer. This support layer is considered to have a so-called three-dimensional network structure in which coarse pores called macrovoids do not exist in the cross section of the membrane, and communication holes exist in any of the three-dimensional directions. Further, if the inclination is within the above range, even if the thickness of the entire hollow fiber membrane is changed, the thickness of the dense layer portion that functions as the separation layer is hardly changed, and the thickness of the portion that functions as the support is It will change. For this reason, even if the thickness of the hollow fiber membrane increases, the dense layered portion considered to be involved in the fractionation characteristics does not become thick, while maintaining excellent fractionation characteristics and excellent hollow fiber membranes by permeation performance Can be realized. That is, it is considered that the inclination is within the above range because the ratio of the separation layer to the entire thickness of the hollow fiber membrane tends to decrease even when the thickness of the hollow fiber membrane is increased. From these facts, if the inclination is too small, the degree of asymmetry of pores in the film thickness direction is not sufficiently high, and if the entire thickness of the hollow fiber membrane is increased, sufficient permeation performance tends not to be exhibited. Further, if the inclination is too large, the degree of asymmetry becomes too large, and a portion that should function as a support layer tends not to function sufficiently as a support layer due to occurrence of macrovoids or the like in a portion that functions as a support layer. . That is, the strength of the hollow fiber membrane tends to decrease, and in some cases, the hollow fiber membrane tends to be difficult to manufacture suitably. Therefore, if the inclination is within the above range, it is considered that a hollow fiber membrane having superior permeation performance can be obtained while maintaining excellent fractionation characteristics.

また、前記中空糸膜は、上述したように、膜厚方向に変化する非対称な構造を有する中空糸膜であると考えられる。具体的には、前記中空糸膜は、膜内の気孔の孔径が、内外周面側の少なくとも一方の側に向かって漸次的に小さくなる傾斜構造を有すると考えられる。中空糸膜に形成される気孔としては、例えば、前記中空糸膜の外周面に形成された細孔の直径(外周側細孔径)は、内周面に形成された細孔の直径(内周側細孔径)より小さければ、特に限定されない。前記外周側細孔径は、具体的には、0.01〜1μmであることが好ましく、0.1〜0.5μmであることがより好ましく、0.1〜0.3μmであることがさらに好ましい。また、前記内周側細孔径も、特には限定されないが、具体的には、1〜20μmであることが好ましく、1〜10μmであることがより好ましく、2〜8μmであることが好ましい。また、前記外周側細孔径に対する前記内周側細孔径の比(内周側細孔径/外周側細孔径)は、1より大きく、10〜100であることが好ましく、20〜50であることが好ましく、30〜50であることが好ましい。これらのことから、前記中空糸膜は、前記外周側細孔径や前記内周側細孔径を満たすように、内周面側から外周面側に向かって、膜内の気孔の大きさ(孔径)が厚み方向で漸次的に小さくなっていく傾斜構造を有するものであると考えられる。なお、ここでの直径は、直径の平均値であり、例えば、直径の算術平均値等が挙げられる。   Further, as described above, the hollow fiber membrane is considered to be a hollow fiber membrane having an asymmetric structure that changes in the film thickness direction. Specifically, the hollow fiber membrane is considered to have an inclined structure in which the pore diameter in the membrane gradually decreases toward at least one of the inner and outer peripheral surfaces. As the pores formed in the hollow fiber membrane, for example, the diameter of the pores formed on the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane (outer peripheral pore diameter) is the diameter of the pores formed on the inner peripheral surface (inner peripheral surface). If it is smaller than (side pore diameter), there is no particular limitation. Specifically, the outer peripheral pore diameter is preferably 0.01 to 1 μm, more preferably 0.1 to 0.5 μm, and further preferably 0.1 to 0.3 μm. . The inner peripheral pore diameter is not particularly limited, but specifically, it is preferably 1 to 20 μm, more preferably 1 to 10 μm, and preferably 2 to 8 μm. The ratio of the inner peripheral pore diameter to the outer peripheral pore diameter (inner peripheral pore diameter / outer peripheral pore diameter) is greater than 1, preferably 10 to 100, and preferably 20 to 50. Preferably, it is 30-50. From these, the hollow fiber membrane has a pore size (pore diameter) in the membrane from the inner peripheral surface side toward the outer peripheral surface side so as to satisfy the outer peripheral pore diameter and the inner peripheral pore diameter. Is considered to have an inclined structure that gradually decreases in the thickness direction. Here, the diameter is an average value of the diameters, and examples thereof include an arithmetic average value of the diameters.

また、本実施形態に係る中空糸膜は、単一層からなることが好ましい。すなわち、中空糸膜は、上述したように、膜厚方向に、細孔の大きさ等が異なる、非対称な構造であっても、その素材は、同一な層からなることが好ましい。より具体的には、前記中空糸膜は、前記のような分離層と支持層とを別々に形成し、それらを積層したものではなく、単一層からなることが好ましい。そうすることによって、透過性能及び分画特性により優れ、膜内に剥離等の損傷が発生しにくい中空糸膜が得られる。   Moreover, it is preferable that the hollow fiber membrane which concerns on this embodiment consists of a single layer. That is, as described above, even if the hollow fiber membrane has an asymmetric structure in which the size of the pores and the like are different in the film thickness direction, the material is preferably composed of the same layer. More specifically, the hollow fiber membrane is preferably formed of a single layer, rather than a separate layer and a support layer as described above, which are laminated. By doing so, it is possible to obtain a hollow fiber membrane which is excellent in permeation performance and fractionation characteristics and hardly causes damage such as peeling in the membrane.

このことは、以下のことによると考えられる。   This is considered to be due to the following.

上述したような分画特性に関与すると考えられる緻密な層状部分が、本実施形態に係る中空糸膜のように、透過性能が高い場合、薄いと考えられる。このような場合、このような緻密な層を別途作製しようとすると、好適に形成できない場合がある。これに対して、緻密な層状部分と、それ以外の部分とを同一の層、すなわち単一層で形成すると、緻密な層状部分を面方向に均一に形成できると考えられる。また、緻密な層状部分と、それ以外の部分とが単一層であれば、その界面での剥離等の発生を充分に抑制できると考えられる。   A dense layered portion considered to be involved in the fractionation characteristics as described above is considered thin when the permeation performance is high as in the hollow fiber membrane according to the present embodiment. In such a case, if such a dense layer is separately prepared, it may not be formed suitably. On the other hand, it is considered that when the dense layered portion and other portions are formed of the same layer, that is, a single layer, the dense layered portion can be uniformly formed in the surface direction. Further, if the dense layered portion and the other portion are a single layer, it is considered that the occurrence of peeling or the like at the interface can be sufficiently suppressed.

これらのことから、透過性能及び分画特性により優れ、膜内に剥離等の損傷が発生しにくい中空糸膜が得られると考えられる。   From these facts, it is considered that a hollow fiber membrane is obtained which is excellent in permeation performance and fractionation characteristics and hardly causes damage such as peeling in the membrane.

また、前記中空糸膜に含まれるフッ化ビニリデン系樹脂は、中空糸膜の主成分であり、具体的には、85質量%以上であることが好ましく、90〜99.9質量%であることが好ましい。   The vinylidene fluoride resin contained in the hollow fiber membrane is a main component of the hollow fiber membrane, specifically, preferably 85% by mass or more, and 90 to 99.9% by mass. Is preferred.

また、このフッ化ビニリデン系樹脂は、中空糸膜を構成することができるフッ化ビニリデン系樹脂であれば、特に限定されない。このフッ化ビニリデン系樹脂としては、具体的には、フッ化ビニリデンのホモポリマーや、フッ化ビニリデン共重合体等が挙げられる。このフッ化ビニリデン共重合体は、フッ化ビニリデンに基づく繰り返し単位を有する共重合体であれば、特に限定されない。フッ化ビニリデン共重合体としては、具体的には、フッ化ビニル、四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、三フッ化塩化エチレンからなる群から選ばれる少なくとも1種とフッ化ビニリデンとの共重合体等が挙げられる。フッ化ビニリデン系樹脂としては、上記例示の中でも、フッ化ビニリデンのホモポリマーであるポリフッ化ビニリデンが好ましい。また、フッ化ビニリデン系樹脂としては、上記例示の樹脂を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The vinylidene fluoride resin is not particularly limited as long as it is a vinylidene fluoride resin that can form a hollow fiber membrane. Specific examples of the vinylidene fluoride resin include a homopolymer of vinylidene fluoride, a vinylidene fluoride copolymer, and the like. The vinylidene fluoride copolymer is not particularly limited as long as it is a copolymer having a repeating unit based on vinylidene fluoride. Specific examples of the vinylidene fluoride copolymer include a copolymer of vinylidene fluoride and at least one selected from the group consisting of vinyl fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and trifluorochloroethylene. Examples include coalescence. As the vinylidene fluoride-based resin, among the above examples, polyvinylidene fluoride which is a homopolymer of vinylidene fluoride is preferable. Further, as the vinylidene fluoride resin, the above-exemplified resins may be used alone or in combination of two or more.

また、フッ化ビニリデン系樹脂の分子量は、中空糸膜の用途等によって異なるが、例えば、重量平均分子量で、50,000〜1,000,000であることが好ましい。分子量が小さすぎると、中空糸膜の強度が低下する傾向がある。また、分子量が大きすぎると、中空糸膜の製膜性が低下する傾向がある。また、薬液洗浄に晒される水処理用途に、中空糸膜が用いられる場合、その中空糸膜は、より高い性能が求められるので、強度に優れ、さらに、好適な中空糸膜を得るために、その製膜性に優れていることが求められる。このため、中空糸膜に含まれるフッ化ビニリデン系樹脂の重量平均分子量は、100,000〜900,000であることが好ましく、150,000〜800,000であることがより好ましい。   Moreover, although the molecular weight of vinylidene fluoride resin changes with uses of a hollow fiber membrane etc., it is preferable that it is 50,000-1,000,000 in a weight average molecular weight, for example. When the molecular weight is too small, the strength of the hollow fiber membrane tends to decrease. Moreover, when molecular weight is too large, there exists a tendency for the film forming property of a hollow fiber membrane to fall. In addition, when a hollow fiber membrane is used for water treatment that is exposed to chemical cleaning, the hollow fiber membrane is required to have higher performance, so that it has excellent strength, and in order to obtain a suitable hollow fiber membrane, It is required to have excellent film forming properties. For this reason, the weight average molecular weight of the vinylidene fluoride resin contained in the hollow fiber membrane is preferably 100,000 to 900,000, and more preferably 150,000 to 800,000.

また、前記中空糸膜は、前記フッ化ビニリデン系樹脂だけではなく、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体を含むことが好ましい。前記中空糸膜は、フッ化ビニリデン系樹脂を含むので、疎水性が高くなる傾向があると考えられる。このような中空糸膜であっても、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体を含むことによって、親水性を高めることができると考えられる。また、ポリビニルピロリドン系樹脂を単に含むのではなく、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体を含むことによって、ポリビニルピロリドン系樹脂の脱落が抑制され、親水性を高めた効果を維持することができると考えられる。このように親水性を高めることによって、中空糸膜は、水を含む液体に対する透過性が高まると考えられる。また、親水性を高めることによって、耐汚染性も高めることができると考えられる。これらのことから、前記中空糸膜は、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体を含むことによって、優れた分画特性を維持しつつ、透過性能により優れ、さらに耐汚染性に優れた中空糸膜が得られると考えられる。   The hollow fiber membrane preferably contains a crosslinked product of not only the vinylidene fluoride resin but also a polyvinylpyrrolidone resin. Since the hollow fiber membrane contains a vinylidene fluoride resin, it is considered that the hydrophobicity tends to increase. Even in such a hollow fiber membrane, it is considered that hydrophilicity can be enhanced by including a crosslinked product of polyvinylpyrrolidone resin. In addition, it is considered that not including polyvinyl pyrrolidone-based resin, but including a cross-linked product of polyvinyl pyrrolidone-based resin, the dropping of polyvinyl pyrrolidone-based resin is suppressed and the effect of enhancing hydrophilicity can be maintained. . By increasing the hydrophilicity in this manner, it is considered that the hollow fiber membrane has improved permeability to liquids containing water. Moreover, it is thought that contamination resistance can also be improved by improving hydrophilicity. From these facts, the hollow fiber membrane contains a cross-linked polyvinyl pyrrolidone resin, so that a hollow fiber membrane having excellent permeation performance and excellent contamination resistance can be obtained while maintaining excellent fractionation characteristics. It is thought that.

ここで、ポリビニルピロリドン系樹脂は、ビニルピロリドンを分子内に含む樹脂であれば、特に限定されない。このポリビニルピロリドン系樹脂としては、具体的には、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドンとビニルアセテートとの共重合体、ビニルピロリドンとビニルカプロラクタムとの共重合体等が挙げられる。ポリビニルピロリドン系樹脂としては、上記例示の中でも、ポリビニルピロリドンが好ましい。また、ポリビニルピロリドン系樹脂としては、上記例示の樹脂を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Here, the polyvinyl pyrrolidone resin is not particularly limited as long as it is a resin containing vinyl pyrrolidone in the molecule. Specific examples of the polyvinyl pyrrolidone resin include polyvinyl pyrrolidone, a copolymer of vinyl pyrrolidone and vinyl acetate, a copolymer of vinyl pyrrolidone and vinyl caprolactam, and the like. Among the above examples, polyvinyl pyrrolidone is preferable as the polyvinyl pyrrolidone resin. Moreover, as a polyvinylpyrrolidone-type resin, the resin of the said illustration may be used independently, and may be used in combination of 2 or more type.

ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体の架橋度は、特に限定されない。架橋度としては、例えば、得られた中空糸膜に通水した場合のろ液からポリビニルピロリドン系樹脂が検出されない程度の架橋度等が挙げられる。ポリビニルピロリドン系樹脂が検出されない程度とは、具体的には、以下のような程度である。   The degree of crosslinking of the crosslinked product of polyvinylpyrrolidone resin is not particularly limited. Examples of the degree of crosslinking include a degree of crosslinking such that polyvinyl pyrrolidone-based resin is not detected from the filtrate when water is passed through the obtained hollow fiber membrane. Specifically, the degree that the polyvinylpyrrolidone-based resin is not detected is as follows.

まず、中空糸膜に純水を流して、フラッシング洗浄をした後に、この洗浄をした中空糸膜に、40体積%のエタノール水溶液を40℃で1時間循環させる。この循環させたエタノール水溶液の、ポリビニルピロリドン系樹脂濃度を測定する。このポリビニルピロリドン系樹脂濃度と、使用した中空糸膜の膜面積とから、膜面積1m当たりのポリビニルピロリドン系樹脂の抽出量を算出する。この算出した、膜面積1m当たりの抽出量が、300mg以下であることが好ましく、100mg以下であることがより好ましく、10mg以下であることがさらに好ましい。 First, pure water is allowed to flow through the hollow fiber membrane to perform flushing washing, and then a 40 vol% ethanol aqueous solution is circulated through the washed hollow fiber membrane at 40 ° C. for 1 hour. The concentration of the polyvinylpyrrolidone resin in the circulated ethanol aqueous solution is measured. From the polyvinyl pyrrolidone resin concentration and the membrane area of the used hollow fiber membrane, the extraction amount of the polyvinyl pyrrolidone resin per 1 m 2 of the membrane area is calculated. The calculated extraction amount per 1 m 2 of membrane area is preferably 300 mg or less, more preferably 100 mg or less, and even more preferably 10 mg or less.

また、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体の含有量は、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体を含有することによる効果が充分に発揮できる量、すなわち、フッ化ビニリデン系樹脂を含む中空糸膜を好適に親水化できる量であれば、特に限定されない。具体的には、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体の含有量は、中空糸膜の質量に対して、0.1質量%以上15質量%未満であることが好ましく、0.1〜10質量%であることがより好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。前記含有量が少なすぎると、中空糸膜の親水性が充分に高まらない傾向がある。このため、耐汚染性が充分に高まらず、また、中空糸膜に、好適な気孔(細孔)を形成することができず、水を含む液体に対する透過性を充分に高めることができない傾向がある。また、前記含有量が多すぎると、透過性能が低下する傾向がある。これは、まず、中空糸膜の成型性が低下し、好適な中空糸膜が形成できにくい傾向があることによると考えられる。また、中空糸膜が、膜内のポリビニルピロリドン系樹脂が膨潤して、膜の細孔の閉塞等による透水性の低下が発生しやすくなるためと考えられる。これらのことから、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体の含有量が、前記範囲内であれば、フッ化ビニリデン系樹脂を含む中空糸膜を、適度に親水化させることができ、膜の細孔の閉塞等による透水性の低下の発生を抑制しつつ、親水性を高めることができると考えられる。このため、優れた分画特性を維持しつつ、透過性能により優れ、さらに耐汚染性に優れた中空糸膜が得られると考えられる。   Further, the content of the crosslinked product of the polyvinyl pyrrolidone resin is such that the effect of containing the crosslinked product of the polyvinyl pyrrolidone resin can be sufficiently exerted, that is, the hollow fiber membrane containing the vinylidene fluoride resin is preferably hydrophilic. The amount is not particularly limited as long as the amount can be changed. Specifically, the content of the crosslinked product of the polyvinylpyrrolidone-based resin is preferably 0.1% by mass or more and less than 15% by mass with respect to the mass of the hollow fiber membrane, and is 0.1 to 10% by mass. More preferably, it is more preferably 0.5 to 5% by mass. When the content is too small, the hydrophilicity of the hollow fiber membrane tends not to be sufficiently increased. For this reason, the stain resistance is not sufficiently increased, and suitable pores (pores) cannot be formed in the hollow fiber membrane, and the permeability to a liquid containing water cannot be sufficiently increased. is there. Moreover, when there is too much said content, there exists a tendency for permeation | transmission performance to fall. This is presumably because the moldability of the hollow fiber membrane is lowered and it is difficult to form a suitable hollow fiber membrane. In addition, it is considered that the hollow fiber membrane is likely to cause a decrease in water permeability due to swelling of the pores of the membrane due to swelling of the polyvinylpyrrolidone resin in the membrane. From these, if the content of the crosslinked product of the polyvinylpyrrolidone resin is within the above range, the hollow fiber membrane containing the vinylidene fluoride resin can be appropriately hydrophilized, and the pores of the membrane It is considered that the hydrophilicity can be enhanced while suppressing the occurrence of a decrease in water permeability due to blockage or the like. For this reason, it is considered that a hollow fiber membrane excellent in permeation performance and excellent in stain resistance can be obtained while maintaining excellent fractionation characteristics.

また、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体の含有量の測定方法は、特に限定されないが、例えば、以下のように測定することができる。具体的には、得られた中空糸膜を微量窒素分析し、窒素(N)の存在量から測定することができる。より具体的には、まず、得られた中空糸膜と、ポリビニルピロリドン系樹脂単体とをそれぞれ微量窒素分析し、窒素(N)の存在量を測定する。この存在量から、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋体の含有量を算出する。   Moreover, the measuring method of content of the crosslinked body of polyvinylpyrrolidone-type resin is not specifically limited, For example, it can measure as follows. Specifically, the obtained hollow fiber membrane can be analyzed from a trace amount of nitrogen and measured from the abundance of nitrogen (N). More specifically, first, the obtained hollow fiber membrane and the polyvinyl pyrrolidone-based resin alone are each analyzed for a small amount of nitrogen, and the abundance of nitrogen (N) is measured. From this abundance, the content of the crosslinked product of the polyvinylpyrrolidone resin is calculated.

また、ポリビニルピロリドン系樹脂は、そのK値が、30〜120であることが好ましく、50〜120であることがより好ましく、60〜120であることがさらに好ましい。なお、このポリビニルピロリドン系樹脂のK値は、架橋前のポリビニルピロリドン系樹脂のK値である。また、K値は、分子量と相関する粘性特性値である。このK値は、例えば、カタログ等の記載からもわかるが、例えば、Fikentscherの式を用いて算出することができる。このK値は、例えば、毛細管粘度計により測定される、25℃における相対粘度値を下記のFikentscherの式に適用して算出することができる。   In addition, the polyvinyl pyrrolidone-based resin preferably has a K value of 30 to 120, more preferably 50 to 120, and still more preferably 60 to 120. The K value of this polyvinyl pyrrolidone resin is the K value of the polyvinyl pyrrolidone resin before crosslinking. The K value is a viscosity characteristic value that correlates with the molecular weight. The K value can be calculated from, for example, the description of a catalog or the like, but can be calculated by using, for example, the Fikentscher equation. The K value can be calculated, for example, by applying a relative viscosity value at 25 ° C. measured by a capillary viscometer to the following Fikenscher equation.

K値=(1.5logηrel−1)/(0.15+0.003c)+(300clogηrel+(c+1.5clogηrel1/2/(0.15c+0.003c
式中、ηrelは、測定対象物であるポリビニルピロリドン系樹脂の水溶液の、水に対する相対粘度を示し、cは、測定対象物であるポリビニルピロリドン系樹脂の水溶液の、測定対象物の濃度(質量%)を示す。
K value = (1.5 log η rel −1) / (0.15 + 0.003c) + (300 clog η rel + (c + 1.5 clog η rel ) 2 ) 1/2 /(0.15c+0.003c 2 )
In the formula, η rel indicates the relative viscosity of the aqueous solution of the polyvinyl pyrrolidone resin that is the measurement object to water, and c is the concentration (mass) of the aqueous solution of the polyvinyl pyrrolidone resin that is the measurement object. %).

ポリビニルピロリドン系樹脂のK値が小さすぎると、ポリビニルピロリドン系樹脂を架橋しても、フッ化ビニリデン系樹脂を含む中空糸膜内に、残存しにくく、中空糸膜の親水性を好適に維持しにくい傾向がある。また、ポリビニルピロリドン系樹脂のK値が大きすぎると、製膜性が低下し、好適な中空糸膜を製造しにくくなる傾向がある。これらのことから、このようなK値を有するポリビニルピロリドン系樹脂であれば、フッ化ビニリデン系樹脂を含む中空糸膜内に、適度に残存しやすく、中空糸膜を、適度に親水化させることができると考えられる。このため、膜の細孔の閉塞等による透水性の低下の発生を抑制しつつ、親水性を高めることができるため、水を含む液体の透過性を向上させることができると考えられる。よって、優れた分画特性を維持しつつ、透過性能により優れ、さらに耐汚染性に優れた中空糸膜が得られると考えられる。   If the K value of the polyvinyl pyrrolidone resin is too small, even if the polyvinyl pyrrolidone resin is cross-linked, it hardly remains in the hollow fiber membrane containing the vinylidene fluoride resin, and the hydrophilicity of the hollow fiber membrane is suitably maintained. It tends to be difficult. Moreover, when K value of polyvinylpyrrolidone-type resin is too large, there exists a tendency for film forming property to fall and it becomes difficult to manufacture a suitable hollow fiber membrane. For these reasons, polyvinyl pyrrolidone resins having such a K value are likely to remain moderately in hollow fiber membranes containing vinylidene fluoride-based resins, and make the hollow fiber membranes moderately hydrophilic. It is thought that you can. For this reason, it is considered that the permeability of a liquid containing water can be improved because the hydrophilicity can be enhanced while suppressing the occurrence of a decrease in water permeability due to the blocking of the pores of the membrane. Therefore, it is considered that a hollow fiber membrane having excellent permeation performance and excellent stain resistance can be obtained while maintaining excellent fractionation characteristics.

また、前記中空糸膜の強度は、中空糸膜として使用できれば、特に限定されない。前記中空糸膜の強度は、具体的には、引張強度で、3〜15N/mmであることが好ましく、3〜10N/mmであることがより好ましく、3〜7N/mmであることがさらに好ましい。また、前記中空糸膜の強度は、具体的には、引張伸度で、30〜250%であることが好ましく、50〜200%であることがより好ましく、70〜200%であることがさらに好ましい。前記中空糸膜の強度として、引張強度や引張伸度が、上記範囲内であれば、中空糸膜として好適に使用することができる。なお、引張強度は、所定の大きさに切った中空糸膜を、所定の速度で引っ張り、中空糸膜が破断したときの荷重から求められるものであり、引張伸度は、その破断したときの、中空糸膜の伸びを表したものである。 Moreover, the intensity | strength of the said hollow fiber membrane will not be specifically limited if it can be used as a hollow fiber membrane. Strength of the hollow fiber membrane, specifically, a tensile strength is preferably 3~15N / mm 2, more preferably 3~10N / mm 2, is 3~7N / mm 2 More preferably. In addition, the strength of the hollow fiber membrane is specifically 30 to 250% in terms of tensile elongation, more preferably 50 to 200%, and even more preferably 70 to 200%. preferable. As the strength of the hollow fiber membrane, if the tensile strength or tensile elongation is within the above range, it can be suitably used as a hollow fiber membrane. The tensile strength is obtained from the load when the hollow fiber membrane cut to a predetermined size is pulled at a predetermined speed and the hollow fiber membrane breaks, and the tensile elongation is the value when the fracture occurs. It represents the elongation of the hollow fiber membrane.

また、本実施形態に係る中空糸膜の形状は、特に限定されない。中空糸膜は、中空糸状であって、長手方向の一方側は開放し、他方側は、開放していても閉じていてもよい。中空糸膜の形状としては、例えば、中空糸状であって、長手方向の一方側を開放したままで、他方側を閉じた形状等が挙げられる。また、中空糸膜の開放した側の形状としては、例えば、図1に示すような形状である場合等が挙げられる。なお、図1は、本発明の実施形態に係る中空糸膜の部分斜視図である。   Moreover, the shape of the hollow fiber membrane which concerns on this embodiment is not specifically limited. The hollow fiber membrane has a hollow fiber shape, and one side in the longitudinal direction may be open, and the other side may be open or closed. Examples of the shape of the hollow fiber membrane include a hollow fiber shape in which one side in the longitudinal direction is left open and the other side is closed. Moreover, as a shape of the open | release side of a hollow fiber membrane, the case where it is a shape as shown in FIG. 1, etc. are mentioned, for example. FIG. 1 is a partial perspective view of a hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention.

また、前記中空糸膜の外径R1は、0.5〜7mmであることが好ましく、1〜2.5mmであることがより好ましく、1〜2mmであることがさらに好ましい。このような外径であれば、中空糸膜を用いた分離技術を実現する装置に備える中空糸膜として、好適な大きさである。   The outer diameter R1 of the hollow fiber membrane is preferably 0.5 to 7 mm, more preferably 1 to 2.5 mm, and further preferably 1 to 2 mm. Such an outer diameter is a suitable size as a hollow fiber membrane provided in an apparatus for realizing a separation technique using a hollow fiber membrane.

また、前記中空糸膜の内径R2は、0.4〜3mmであることが好ましく、0.6〜2mmであることが好ましく、0.6〜1.2mmであることがさらに好ましい。中空糸膜の内径が小さすぎると、透過液の抵抗(管内圧損)が大きくなり、流れが不良になる傾向がある。また、中空糸膜の内径が大きすぎると、中空糸膜の形状を維持できず、膜の潰れやゆがみ等が発生しやすくなる傾向がある。   Further, the inner diameter R2 of the hollow fiber membrane is preferably 0.4 to 3 mm, more preferably 0.6 to 2 mm, and further preferably 0.6 to 1.2 mm. When the inner diameter of the hollow fiber membrane is too small, the permeate resistance (pressure loss in the tube) increases and the flow tends to be poor. Further, if the inner diameter of the hollow fiber membrane is too large, the shape of the hollow fiber membrane cannot be maintained, and the membrane tends to be crushed or distorted.

また、前記中空糸膜の膜厚Tは、0.2〜1mmであり、0.25〜0.5mmであることがより好ましく、0.25〜0.4mmであることがさらに好ましい。中空糸膜の膜厚が薄すぎると、強度不足により、ゆがみ等の変形が発生しやすくなる傾向がある。また、前記膜厚が厚すぎると、マクロボイドの発生の抑制が困難になる等、好適な膜構造を得ることが困難になる傾向がある。場合によっては、強度が低下する場合もある。一方で、本実施形態に係る中空糸膜は、膜厚を変更しても、高い透水性を維持できるので、強度の観点から、モジュール等の使用環境に応じて比較的厚い膜厚の中空糸膜にすることも可能である。   Moreover, the film thickness T of the hollow fiber membrane is 0.2 to 1 mm, more preferably 0.25 to 0.5 mm, and further preferably 0.25 to 0.4 mm. When the hollow fiber membrane is too thin, deformation such as distortion tends to occur due to insufficient strength. On the other hand, if the film thickness is too thick, it is difficult to obtain a suitable film structure, for example, it is difficult to suppress the generation of macrovoids. In some cases, the strength may decrease. On the other hand, since the hollow fiber membrane according to the present embodiment can maintain high water permeability even if the film thickness is changed, from the viewpoint of strength, the hollow fiber having a relatively thick film thickness depending on the use environment such as a module. It is also possible to form a film.

前記中空糸膜の外径R1、内径R2、及び膜厚Tが、それぞれ上記範囲内であれば、中空糸膜を用いた分離技術を実現する装置に備える中空糸膜として、好適な大きさであり、前記装置の小型化が図れる。   If the outer diameter R1, inner diameter R2, and film thickness T of the hollow fiber membrane are within the above ranges, respectively, the hollow fiber membrane has a suitable size as a hollow fiber membrane provided in a device that realizes a separation technique using a hollow fiber membrane. In addition, the apparatus can be miniaturized.

また、本実施形態に係る中空糸膜の製造方法は、上述の構造を有する中空糸膜を製造することができれば、特に限定されない。この製造方法としては、例えば、以下のような製造方法が挙げられる。この製造方法としては、フッ化ビニリデン系樹脂と、前記フッ化ビニリデン系樹脂の貧溶剤と、ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む製膜原液を調製する調製工程と、前記製膜原液を中空糸状に押し出す押出工程と、押し出された中空糸状の製膜原液を、外部凝固液と接触させて、中空糸膜を形成する工程とを備える方法等が挙げられる。ここで、前記フッ化ビニリデン系樹脂の貧溶剤とは、例えば、前記フッ化ビニリデン系樹脂と特定の温度以上で相溶して一相状態となり、かつ、温度低下による相溶性低下により相分離を起こしうる溶剤が挙げられる。そして、この製造方法において、前記外部凝固液の温度が、前記温度変化による相分離が開始する温度よりも高くする。すなわち、本発明の他の実施形態に係る中空糸膜の製造方法は、前記中空糸膜の製造方法であって、フッ化ビニリデン系樹脂と、前記フッ化ビニリデン系樹脂と特定の温度以上で相溶して一相状態となり、かつ、温度低下による相分離を起こしうる貧溶剤と、ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む製膜原液を調製する調製工程と、前記製膜原液を中空糸状に押し出す押出工程と、押し出された中空糸状の製膜原液を、外部凝固液と接触させて、中空糸膜を形成する工程(形成工程)とを備え、前記外部凝固液の温度が、前記温度変化による相分離が開始する温度よりも高い製造方法である。   Moreover, the manufacturing method of the hollow fiber membrane which concerns on this embodiment will not be specifically limited if the hollow fiber membrane which has the above-mentioned structure can be manufactured. As this manufacturing method, the following manufacturing methods are mentioned, for example. This manufacturing method includes a preparation step of preparing a film-forming stock solution containing a vinylidene fluoride-based resin, a poor solvent for the vinylidene fluoride-based resin, and a polyvinylpyrrolidone-based resin, and the film-forming stock solution is extruded into a hollow fiber shape. Examples include a method including an extrusion step and a step of forming a hollow fiber membrane by bringing the extruded hollow fiber-shaped membrane-forming stock solution into contact with an external coagulation liquid. Here, the poor solvent of the vinylidene fluoride resin is, for example, compatible with the vinylidene fluoride resin at a specific temperature or more to become a one-phase state, and phase separation is caused by a compatibility decrease due to a temperature decrease. Solvents that can be raised are mentioned. And in this manufacturing method, the temperature of the said external coagulation liquid is made higher than the temperature which the phase separation by the said temperature change starts. That is, the method for producing a hollow fiber membrane according to another embodiment of the present invention is a method for producing the hollow fiber membrane, wherein the vinylidene fluoride resin and the vinylidene fluoride resin are phased at a specific temperature or higher. A preparation process for preparing a film-forming stock solution containing a poor solvent that can be dissolved into a one-phase state and causing phase separation due to a temperature drop and a polyvinylpyrrolidone-based resin, and an extrusion process for extruding the film-forming stock solution into a hollow fiber shape And a step (formation step) of forming the hollow fiber membrane by bringing the extruded hollow fiber-shaped membrane forming stock solution into contact with an external coagulation liquid, and the temperature of the external coagulation liquid is phase-separated by the temperature change This is a production method higher than the temperature at which the process starts.

このような製造方法によって、前記中空糸膜を好適に製造することができる。   The hollow fiber membrane can be preferably manufactured by such a manufacturing method.

このことは、以下のことによると考えられる。まず、製膜原液を製造する際、フッ化ビニリデン系樹脂に対する良溶剤を用いるのではなく、上記のような、フッ化ビニリデン系樹脂に対する貧溶剤を用い、前記温度変化による相分離が起こらない状態で、中空糸状の製膜原液を外部凝固液と接触させる。そうすることで、製膜原液内の溶剤と外部凝固液との溶剤交換が起こり、製膜原液内の樹脂を凝固させる。このため、溶剤交換の速度が、良溶剤を用いた場合、いわゆる、従来のNIPS法より、好適な速度になると考えられる。よって、透過性能及び分画特性にともに優れた中空糸膜を、好適に製造することができると考えられる。   This is considered to be due to the following. First, when producing a stock solution, a good solvent for vinylidene fluoride resin is not used, but a poor solvent for vinylidene fluoride resin as described above is used, and phase separation due to the temperature change does not occur. Then, the hollow fiber-shaped film-forming stock solution is brought into contact with the external coagulation liquid. By doing so, solvent exchange between the solvent in the film-forming stock solution and the external coagulation liquid occurs, and the resin in the film-forming stock solution is solidified. For this reason, when the good solvent is used, the speed of the solvent exchange is considered to be more preferable than the so-called conventional NIPS method. Therefore, it is considered that a hollow fiber membrane excellent in both permeation performance and fractionation characteristics can be preferably produced.

まず、本実施形態に係る製造方法における調製工程は、前記フッ化ビニリデン系樹脂と、前記貧溶剤と、前記ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む製膜原液を調製することができれば、特に限定されない。調製工程としては、具体的には、例えば、製膜原液の原料を、加熱攪拌する方法等が挙げられる。また、加熱攪拌時に、混練することが好ましい。すなわち、製膜原液の原料である、前記フッ化ビニリデン系樹脂、前記貧溶剤、及び前記ポリビニルピロリドン系樹脂を所定の比率になるように混合し、加熱状態で混練する方法が好ましい。そうすることによって、製膜原液の原料である各成分が均一に分散された製膜原液が得られ、中空糸膜を好適に製造できると考えられる。また、混練の際に、例えば、二軸混練設備、ニーダー、及びミキサー等を用いることができる。   First, the preparation process in the manufacturing method according to the present embodiment is not particularly limited as long as a film-forming stock solution containing the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinylpyrrolidone resin can be prepared. Specifically as a preparation process, the method etc. which heat-stir the raw material of film forming undiluted | stock solution are mentioned, for example. Moreover, it is preferable to knead | mix at the time of heating and stirring. That is, it is preferable to mix the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinyl pyrrolidone resin, which are raw materials for the film forming stock solution, at a predetermined ratio and knead them in a heated state. By doing so, it is considered that a membrane-forming stock solution in which each component that is a raw material of the membrane-forming stock solution is uniformly dispersed is obtained, and a hollow fiber membrane can be suitably produced. Moreover, in kneading | mixing, a biaxial kneading equipment, a kneader, a mixer, etc. can be used, for example.

また、前記調製工程が、前記フッ化ビニリデン系樹脂の融点未満であり、かつ、前記温度低下による相分離が開始する温度より高い温度で行うことが好ましい。すなわち。この製膜原液の調製時の温度が、前記フッ化ビニリデン系樹脂の融点未満であり、かつ、前記温度低下による相分離が開始する温度より高い温度で行うことが好ましい。さらに、この製膜原液の調製時の温度としては、60℃以上前記フッ化ビニリデン系樹脂の融点未満であることがより好ましく、90〜140℃であることがさらに好ましい。この温度が低すぎると、製膜原液の粘度が増大し、好適な膜構造を有する中空糸膜が得られない傾向がある。具体的には、中空糸膜の支持層として働く層に、好適な三次元網目構造が形成できず、その層内に、球晶やマクロボイドが形成されやすく、得られた中空糸膜の強度が低下する傾向がある。また、この温度が高すぎても、好適な膜構造を有する中空糸膜が得られない傾向がある。具体的には、ポリビニルピロリドン系樹脂の熱劣化により、中空糸膜の支持層として働く層に、好適な三次元網目構造が形成できず、その層内に、マクロボイドが形成されやすかったり、反対に、緻密な層になってしまったりする傾向がある。その結果として、分画特性及び透過性能にともに優れた中空糸膜が得られにくい傾向がある。これらのことから、調製工程時の温度が、上記範囲内であれば、前記フッ化ビニリデン系樹脂と、前記貧溶剤と、前記ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む製膜原液を、前記ポリビニルピロリドン系樹脂の、熱による損傷等の発生を抑制しつつ、好適に得ることができると考えられる。このため、好適な製膜原液が得られるので、透過性能及び分画特性に優れ、強度にも優れた中空糸膜を製造することができると考えられる。   The preparation step is preferably performed at a temperature lower than the melting point of the vinylidene fluoride resin and higher than the temperature at which phase separation due to the temperature decrease starts. That is. It is preferable that the temperature at the time of preparation of the membrane forming stock solution is lower than the melting point of the vinylidene fluoride resin and higher than the temperature at which phase separation starts due to the temperature decrease. Furthermore, the temperature at the time of preparing this film-forming stock solution is more preferably 60 ° C. or higher and lower than the melting point of the vinylidene fluoride resin, and more preferably 90 to 140 ° C. If this temperature is too low, the viscosity of the membrane-forming stock solution increases, and there is a tendency that a hollow fiber membrane having a suitable membrane structure cannot be obtained. Specifically, a suitable three-dimensional network structure cannot be formed in the layer serving as the support layer of the hollow fiber membrane, and spherulites and macrovoids are easily formed in the layer, and the strength of the obtained hollow fiber membrane Tends to decrease. Moreover, even if this temperature is too high, there is a tendency that a hollow fiber membrane having a suitable membrane structure cannot be obtained. Specifically, due to thermal degradation of the polyvinylpyrrolidone-based resin, a suitable three-dimensional network structure cannot be formed in the layer serving as the support layer of the hollow fiber membrane, and macrovoids are easily formed in the layer, or the opposite In addition, there is a tendency to become a dense layer. As a result, it tends to be difficult to obtain a hollow fiber membrane excellent in both fractionation characteristics and permeation performance. From these, if the temperature during the preparation step is within the above range, a film-forming stock solution containing the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinylpyrrolidone resin is used as the polyvinylpyrrolidone resin. It is thought that it can be suitably obtained while suppressing the occurrence of damage due to heat. For this reason, since a suitable membrane forming undiluted solution is obtained, it is considered that a hollow fiber membrane excellent in permeation performance and fractionation characteristics and excellent in strength can be produced.

また、ここで得られた製膜原液は、中空糸膜の製造に用いられる。その際、得られた製膜原液は、充分に脱気することが好ましい。そして、ギアポンプ等の計量ポンプで計量した後に、後述する中空糸膜の製造に用いられる。   Moreover, the membrane-forming stock solution obtained here is used for the production of a hollow fiber membrane. At that time, it is preferable that the obtained film-forming stock solution is sufficiently deaerated. And after measuring with metering pumps, such as a gear pump, it is used for manufacture of the hollow fiber membrane mentioned later.

また、前記フッ化ビニリデン系樹脂及び前記ポリビニルピロリドン系樹脂は、上述した樹脂を用いることができる。   Moreover, the resin mentioned above can be used for the vinylidene fluoride resin and the polyvinyl pyrrolidone resin.

また、前記貧溶剤は、前記フッ化ビニリデン系樹脂と特定の温度以上で相溶して一相状態となり、かつ、温度低下による相分離を起こしうる溶剤であれば、特に限定されない。また、前記貧溶剤としては、水溶性溶剤であることが好ましい。水溶性溶剤であれば、製膜後、中空糸膜から溶剤を抽出する際に、水を使用することが可能であり、抽出した溶剤は、生物処理等によって処分することが可能である。また、前記貧溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン、メタノール、アセトン、及びカプロラクトン等が挙げられる。前記貧溶剤としては、前記例示の溶剤の中でも、環境負荷、安全面、及びコスト面等の観点からγ−ブチロラクトンが好ましい。また、前記貧溶剤としては、上記例示の溶剤樹脂を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The poor solvent is not particularly limited as long as it is compatible with the vinylidene fluoride resin at a specific temperature or higher to be in a one-phase state and can cause phase separation due to a temperature drop. The poor solvent is preferably a water-soluble solvent. If it is a water-soluble solvent, it is possible to use water when extracting the solvent from the hollow fiber membrane after film formation, and the extracted solvent can be disposed of by biological treatment or the like. Examples of the poor solvent include γ-butyrolactone, ε-caprolactone, methanol, acetone, caprolactone, and the like. As the poor solvent, γ-butyrolactone is preferable from the viewpoints of environmental load, safety, cost, and the like among the exemplified solvents. Moreover, as said poor solvent, the solvent resin of the said illustration may be used independently, and may be used in combination of 2 or more type.

また、前記製膜原液における各成分の含有量としては、以下のようなものが挙げられる。まず、前記フッ化ビニリデン系樹脂の含有量は、前記フッ化ビニリデン系樹脂と前記貧溶剤と前記ポリビニルピロリドン系樹脂との合計質量に対して、20〜35質量部であり、20〜30質量部であることがより好ましい。前記貧溶剤の含有量は、前記合計質量に対して、45〜70質量部であり、50〜70質量部であることがより好ましく、55〜65質量部であることがさらに好ましい。前記ポリビニルピロリドン系樹脂の含有量は、前記合計質量に対して、5〜20質量部であり、8〜20質量部であることがより好ましく、10〜15質量部であることがさらに好ましい。また、前記フッ化ビニリデン系樹脂の含有量は、前記ポリビニルピロリドン系樹脂の含有量に対して、質量比で、1.54〜4.38であることが好ましく、1.6〜3.91であることがより好ましく、1.67〜3.13であることがさらに好ましい。   Moreover, as content of each component in the said film forming undiluted | stock solution, the following are mentioned. First, the content of the vinylidene fluoride resin is 20 to 35 parts by mass with respect to the total mass of the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinylpyrrolidone resin, and 20 to 30 parts by mass. It is more preferable that Content of the said poor solvent is 45-70 mass parts with respect to the said total mass, It is more preferable that it is 50-70 mass parts, It is further more preferable that it is 55-65 mass parts. The content of the polyvinyl pyrrolidone-based resin is 5 to 20 parts by mass, more preferably 8 to 20 parts by mass, and still more preferably 10 to 15 parts by mass with respect to the total mass. Moreover, it is preferable that content of the said vinylidene fluoride resin is 1.54 to 4.38 by mass ratio with respect to content of the said polyvinylpyrrolidone resin, and is 1.6 to 3.91. More preferably, it is more preferably 1.67 to 3.13.

また、前記製膜原液は、前記フッ化ビニリデン系樹脂と前記貧溶剤と前記ポリビニルピロリドン系樹脂とを含んでいればよく、これらからなるものであってもよい。また、前記製膜原液としては、これらの3成分以外にも、他の成分を含んでいてもよい。この他の成分としては、例えば、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、アンチブロッキング剤、染料、及び製膜原液の相分離を促進する添加剤等の各種添加剤等が挙げられる。また、製膜原液の相分離を促進する添加剤としては、例えば、グリセリン、エチレングリコール、テトラエチレングリコール、水、エタノール、メタノール等の、前記貧溶媒以外の溶媒、及びポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル等の樹脂等が挙げられる。この樹脂としては、上記各樹脂の共重合体であってもよい。また、製膜原液の相分離を促進する添加剤としては、上記例示の化合物を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Moreover, the said film forming undiluted | stock solution should just contain the said vinylidene fluoride type resin, the said poor solvent, and the said polyvinyl pyrrolidone type resin, and may consist of these. In addition to these three components, the film-forming stock solution may contain other components. Examples of other components include surfactants, antioxidants, ultraviolet absorbers, lubricants, antiblocking agents, dyes, and various additives such as additives that promote phase separation of the film-forming stock solution. . Examples of the additive that promotes phase separation of the membrane forming stock solution include solvents other than the above poor solvents such as glycerin, ethylene glycol, tetraethylene glycol, water, ethanol, methanol, and polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl Examples thereof include resins such as alcohol, polymethyl methacrylate, and polymethyl acrylate. This resin may be a copolymer of each of the above resins. Moreover, as an additive which accelerates | stimulates the phase separation of a film forming undiluted | stock solution, the compound of the said illustration may be used independently, and may be used in combination of 2 or more type.

また、本実施形態に係る製造方法における押出工程は、前記製膜原液を中空糸状に押し出す工程であれば、特に限定されない。前記押出工程としては、図2に示す中空糸成型用ノズルから前記製膜原液を押し出す工程等が挙げられる。なお、図2は、本発明の実施形態に係る製造方法で用いる中空糸成型用ノズルの一例を示す概略図である。また、図2(a)には、その断面図を示し、図2(b)には、中空糸成型用ノズルの、製膜原液を吐出する吐出口側を示す平面図である。具体的には、ここでの中空糸成型用ノズル21は、円環状の外側吐出口26と、前記外側吐出口26の内側に配置する円状又は円環状の内側吐出口27とを備える。そして、この中空糸成型用ノズル21は、製膜原液を流通させる流通管24の末端に備え、流通管24内を流動してきた製膜原液を、ノズル内の流路22を介して、外側吐出口26から吐出する。また、この中空糸成型用ノズル21は、この外側吐出口26からの製膜原液の吐出と同時に、内部凝固液を、流通管25に流通させ、ノズル内の流路23を介して、内側吐出口27から吐出する。そうすることによって、中空糸成型用ノズル21から押し出された中空糸状の前記製膜原液を前記内部凝固液と接触させる。   Moreover, the extrusion process in the manufacturing method which concerns on this embodiment will not be specifically limited if it is a process of extruding the said film forming undiluted | stock solution to hollow fiber shape. Examples of the extrusion step include a step of extruding the film-forming stock solution from a hollow fiber molding nozzle shown in FIG. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a hollow fiber molding nozzle used in the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional view, and FIG. 2B is a plan view showing a discharge port side of a hollow fiber molding nozzle for discharging a film-forming stock solution. Specifically, the hollow fiber molding nozzle 21 here includes an annular outer discharge port 26 and a circular or annular inner discharge port 27 arranged inside the outer discharge port 26. The hollow fiber molding nozzle 21 is provided at the end of the flow pipe 24 through which the film-forming stock solution is circulated, and the film-forming stock solution flowing in the flow pipe 24 is discharged outside through the flow path 22 in the nozzle. Discharge from the outlet 26. In addition, the hollow fiber molding nozzle 21 causes the internal coagulating liquid to flow through the flow pipe 25 at the same time as the film-forming stock solution is discharged from the outer discharge port 26, and passes through the flow path 23 in the nozzle. Discharge from the outlet 27. By doing so, the hollow fiber-shaped film-forming stock solution extruded from the hollow fiber molding nozzle 21 is brought into contact with the internal coagulation liquid.

そして、この内部凝固液としては、フッ化ビニリデン系樹脂を含む中空糸膜を製造する際に用いることができる凝固液であれば、特に限定されない。内部凝固液としては、例えば、前記製膜原液との溶解度パラメータの距離(HSP距離)が、5〜200(MPa)1/2であることが好ましく、50〜200(MPa)1/2であることがより好ましく、100〜180(MPa)1/2であることがさらに好ましい。このようなHSP距離を有する内部凝固液を用いることによって、中空糸成型用ノズルから押し出された中空糸状の前記製膜原液の内周面からの凝固を好適に行うことができる。すなわち、中空糸成型用ノズルから押し出された中空糸状の製膜原液の内周面側と、内部凝固液との溶剤交換が、好適な速度で行われると考えられる。このため、内周面側付近の構造が好適な中空糸膜が得られ、透過性能及び分画特性にともに優れた前記中空糸膜をより好適に製造できると考えられる。よって、透過性能及び分画特性にともに優れた前記中空糸膜をより好適に製造できる。 And as this internal coagulation liquid, if it is a coagulation liquid which can be used when manufacturing the hollow fiber membrane containing a vinylidene fluoride resin, it will not specifically limit. The internal coagulating liquid, for example, a distance of solubility parameters between the film-forming stock solution (HSP distance) is preferably 5 to 200 (MPa) 1/2, is 50 to 200 (MPa) 1/2 More preferably, it is more preferably 100 to 180 (MPa) 1/2 . By using the internal coagulation liquid having such an HSP distance, the hollow fiber-shaped film-forming stock solution extruded from the hollow fiber molding nozzle can be suitably coagulated from the inner peripheral surface. That is, it is considered that the solvent exchange between the inner peripheral surface side of the hollow fiber-shaped film forming stock solution extruded from the hollow fiber molding nozzle and the internal coagulating liquid is performed at a suitable speed. For this reason, it is considered that a hollow fiber membrane having a structure near the inner peripheral surface side can be obtained, and the hollow fiber membrane excellent in both permeation performance and fractionation characteristics can be produced more suitably. Therefore, the said hollow fiber membrane excellent in both the permeation | transmission performance and the fractionation characteristic can be manufactured more suitably.

ここで、HSP距離とは、ある物質と別の物質と親和性を評価するパラメータであり、Hansenの三次元溶解性パラメータ(dD,dP,dH)を用いて、下記式で定義される(詳しくは、非特許文献:Hansen,Charles(2007).Hansen Solubility Parameters: A user‘s handbook,Second Edition.Boca Raton,Fla:CRC Press.を参照)。   Here, the HSP distance is a parameter for evaluating the affinity between one substance and another substance, and is defined by the following formula using Hansen's three-dimensional solubility parameters (dD, dP, dH) (details) Non-patent literature: Hansen, Charles (2007). See Hansen Solubility Parameters: A user's handbook, Second Edition. Boca Raton, Fla: CRC Press.).

HSP距離=[4×(dD原液−dD溶剤)+(dP原液−dP溶剤)+(dH原液−dH溶剤)0.5
ここで、dDはファンデルワールス力、dPはダイポールモーメントの力、dHは水素結合力とされており、上記定義式によって計算される3次元座標上におけるHSP距離が0に近づくほど、その2つの成分は相溶性が高いと判断され、NIPS法における溶剤交換速度が遅くなり、接触面の細孔径は粗大化する。
HSP distance = [4 × (dD undiluted solution−dD solvent) 2 + (dP undiluted solution−dP solvent) 2 + (dH undiluted solution−dH solvent) 2 ] 0.5
Here, dD is van der Waals force, dP is dipole moment force, and dH is hydrogen bond force. As the HSP distance on the three-dimensional coordinate calculated by the above definition formula approaches zero, The component is judged to be highly compatible, the solvent exchange rate in the NIPS method is slowed, and the pore diameter of the contact surface becomes coarse.

なお、本明細書で用いている溶解性パラメータは、Hansenのパラメータであるが、Hansenのパラメータに記載されていないものについては、Hoyのパラメータを使用することができる。両方に記載されていないものは、Hansenのパラメータ式で推算することができる(Allan F.M.barton,”CRC Handbook of solubility parameters and other cohesion parameters” CRCCorp.1991を参照)。混合溶剤の場合には、各溶解性パラメータをその質量に基づいて加成法則により計算したパラメータを使用する。   In addition, although the solubility parameter used in this specification is a Hansen parameter, the Hoy parameter can be used for those not described in the Hansen parameter. What is not described in both can be estimated by Hansen's parameter formula (see Allan FM Barton, “CRC Handbook of solubility parameters and other cohesion parameters” CRCRC Corp. 1991). In the case of a mixed solvent, parameters obtained by calculating each solubility parameter based on its mass according to the additive law are used.

また、溶解性パラメータの一例を、下記表1に示す。   An example of the solubility parameter is shown in Table 1 below.


また、本実施形態においては、上記HSP距離を満足するように、製膜原液に含まれる貧溶剤、ポリビニルピロリドン系樹脂、及び内部凝固液を選択することが好ましい。また、内部凝固液は、単一の溶剤からなるものであってもよいし、2種以上の溶剤を組み合わせて用いてもよい。2種以上の溶剤を組み合わせて用いる場合は、例えば、その内部凝固液として、製膜原液とHSP距離の遠い溶剤と、製膜原液とHSP距離の近い溶剤とを任意の比率で混合し、製膜原液とのHSP距離を調節した混合溶剤等が挙げられる。その際に混合する溶剤の種類や数に特に制限はない。なお、製膜原液とHSP距離の遠い溶剤としては、例えば、水やグリセリン等が挙げられる。また、製膜原液とHSP距離の近い溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトンやジメチルアセトアミド等が挙げられる。

In the present embodiment, it is preferable to select a poor solvent, a polyvinyl pyrrolidone-based resin, and an internal coagulating liquid contained in the film forming raw solution so as to satisfy the above HSP distance. The internal coagulation liquid may be composed of a single solvent, or may be used in combination of two or more solvents. When two or more solvents are used in combination, for example, as the internal coagulation liquid, a film-forming stock solution and a solvent with a long HSP distance are mixed at an arbitrary ratio with a film-forming stock solution and a solvent with a short HSP distance, Examples thereof include a mixed solvent in which the HSP distance from the membrane stock solution is adjusted. There are no particular restrictions on the type and number of solvents to be mixed. Examples of the solvent having a long HSP distance from the film-forming stock solution include water and glycerin. Examples of the solvent having a HSP distance close to that of the film forming stock solution include γ-butyrolactone and dimethylacetamide.

内部凝固液として用いられる混合溶剤としては、例えば、ジメチルアセトアミドとグリセリンとの混合溶剤、γ−ブチロラクトンとグリセリンとの混合溶剤、γ−ブチロラクトンとエチレングリコールとの混合溶剤、γ−ブチロラクトンと水との混合溶剤、ジメチルアセトアミドと水との混合溶剤、ジメチルアセトアミドとエチレングリコールとの混合溶剤、ジメチルホルムアミドと水との混合溶剤等が挙げられる。この中でも、γ−ブチロラクトンとグリセリンとの混合溶剤やジメチルアセトアミドと水との混合溶剤が、中空糸膜の成形性が良いという点から好ましい。   Examples of the mixed solvent used as the internal coagulation liquid include a mixed solvent of dimethylacetamide and glycerin, a mixed solvent of γ-butyrolactone and glycerin, a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol, and a mixed solvent of γ-butyrolactone and water. Examples thereof include a mixed solvent, a mixed solvent of dimethylacetamide and water, a mixed solvent of dimethylacetamide and ethylene glycol, and a mixed solvent of dimethylformamide and water. Among these, a mixed solvent of γ-butyrolactone and glycerin or a mixed solvent of dimethylacetamide and water is preferable from the viewpoint of good moldability of the hollow fiber membrane.

また、内部凝固液の温度は、内部凝固液の均一性を確保するという観点から、40〜170℃であることが好ましい。すなわち、内部凝固液の温度としては、40〜170℃の間で調整されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the temperature of an internal coagulation liquid is 40-170 degreeC from a viewpoint of ensuring the uniformity of an internal coagulation liquid. That is, the temperature of the internal coagulation liquid is preferably adjusted between 40 and 170 ° C.

また、本実施形態に係る製造方法における形成工程は、押し出された中空糸状の製膜原液を、外部凝固液と接触させて、中空糸膜を形成する工程であれば、特に限定されない。この形成工程は、具体的には、前記押出工程で押し出された中空糸状の製膜原液を、外部凝固浴に貯留した外部凝固液に浸漬させる工程等が挙げられる。   Moreover, the formation process in the manufacturing method which concerns on this embodiment will not be specifically limited if it is the process of making the extruded hollow fiber-shaped membrane forming undiluted solution contact an external coagulation liquid, and forming a hollow fiber membrane. Specific examples of the forming step include a step of immersing the hollow fiber-shaped film-forming stock solution extruded in the extrusion step in an external coagulation solution stored in an external coagulation bath.

前記外部凝固液は、押し出された中空糸状の製膜原液と接触することで、押し出された中空糸状の製膜原液を凝固させることができるものであれば、特に限定されない。前記外部凝固液としては、具体的には、水や、塩類又は溶剤を含有した水溶液等が挙げられる。ここでの塩類としては、例えば、硫酸塩、塩化物、硝酸塩、酢酸塩等の各種の塩類が挙げられる。この中でも、硫酸ナトリウムが好ましい。また、塩類を含有した水溶液は、その塩類濃度が、30〜300g/Lであることが好ましく、50〜300g/Lであることがより好ましく、100〜280g/Lであることがさらに好ましい。この濃度は、低すぎても、高すぎても、好適な膜構造の中空糸膜が得られにくくなる傾向がある。具体的には、この濃度が低すぎると、形成工程における溶剤交換速度が速くなり、得られた中空糸膜の緻密化が進みすぎて、透過性能が低下する傾向がある。また、この濃度が高すぎると、形成工程における溶剤交換速度が遅くなり、得られた中空糸膜の分画特性が低下する傾向がある。   The external coagulation liquid is not particularly limited as long as it can coagulate the extruded hollow fiber-shaped film-forming stock solution by contacting with the extruded hollow-fiber film-forming stock solution. Specific examples of the external coagulation liquid include water and aqueous solutions containing salts or solvents. Examples of the salts here include various salts such as sulfates, chlorides, nitrates, and acetates. Among these, sodium sulfate is preferable. Further, the aqueous solution containing salts preferably has a salt concentration of 30 to 300 g / L, more preferably 50 to 300 g / L, and still more preferably 100 to 280 g / L. If this concentration is too low or too high, a hollow fiber membrane having a suitable membrane structure tends to be difficult to obtain. Specifically, if the concentration is too low, the solvent exchange rate in the forming step is increased, the densification of the obtained hollow fiber membrane proceeds too much, and the permeation performance tends to be reduced. Moreover, when this density | concentration is too high, the solvent exchange rate in a formation process will become slow, and there exists a tendency for the fractionation characteristic of the obtained hollow fiber membrane to fall.

また、前記外部凝固液の温度は、前記温度変化による相分離が開始する温度よりも高く、具体的には、45℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましい。また、前記外部凝固液の温度は、外部凝固液の沸点以下であることが好ましく、90℃以下であることがより好ましく、85℃以下であることがさらに好ましい。前記外部凝固液の温度が低すぎると、得られた中空糸膜が緻密化し、非対称な構造が形成されにくくなる傾向がある。また、前記外部凝固液の温度は、前記温度変化による相分離が開始する温度以下になると、TIPS法になり、好適な中空糸膜が形成されにくくなる。また、前記外部凝固液の温度が高すぎると、製膜原液の粘度が低下することによって、分画特性が低下し、また、透水性能が高まりすぎてしまう傾向がある。さらに、前記外部凝固液の温度が、その沸点以上であると、外部凝固液が沸騰して振動するため、中空糸膜の製造が安定しない傾向がある。   The temperature of the external coagulation liquid is higher than the temperature at which the phase separation due to the temperature change starts, specifically 45 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher. Further, the temperature of the external coagulation liquid is preferably not more than the boiling point of the external coagulation liquid, more preferably 90 ° C. or less, and further preferably 85 ° C. or less. When the temperature of the external coagulation liquid is too low, the obtained hollow fiber membrane tends to be dense and it is difficult to form an asymmetric structure. Further, when the temperature of the external coagulation liquid is equal to or lower than the temperature at which phase separation due to the temperature change starts, the TIPS method is used, and it is difficult to form a suitable hollow fiber membrane. On the other hand, if the temperature of the external coagulation liquid is too high, the viscosity of the film-forming stock solution is lowered, so that the fractionation characteristics are lowered and the water permeability is liable to be increased. Furthermore, when the temperature of the external coagulation liquid is equal to or higher than the boiling point thereof, the external coagulation liquid boils and vibrates, so that the production of the hollow fiber membrane tends to be unstable.

また、相分離が開始する温度は、前記フッ化ビニリデン系樹脂と前記貧溶剤と前記ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む溶液、例えば、前記製膜原液を、その温度を低下させて、相分離が開始する温度である。相分離が開始する温度としては、具体的には、以下のように測定する(詳しくは非特許文献;ポリマーアロイの構造・物性制御と最新技術, 扇澤敏明・瀬和則・今井昭夫,情報機構を参照)。まず、温度コントローラ付きの光学顕微鏡のステージ上にスライドガラスとカバーガラスとを置き、そのスライドガラスとカバーガラスとが120℃になるように加熱する。この加熱したスライドガラスとカバーガラスとの間に、均一相状態の製膜原液を挟み込む。そして、このスライドガラスとカバーガラスとの温度を、少しずつ降温又は昇温、例えば、3℃ずつの降温を行い、相分離した際に生じる白濁(2相の屈折率の差に起因)を目視で確認し、その確認した温度を測定する。この温度を、相分離が開始する温度とする。すなわち、この測定方法は、製膜原液が透明であれば均一相状態であり、白濁していれば相分離状態であるとし、部分的にでも白濁を確認した時点の温度を相分離が開始する温度(相分離開始温度)として、測定する方法である。   The temperature at which the phase separation starts is reduced by reducing the temperature of the solution containing the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinyl pyrrolidone resin, for example, the film-forming stock solution. It is temperature to do. Specifically, the temperature at which phase separation starts is measured as follows (for details, see Non-Patent Documents; Polymer Alloy Structure / Property Control and Latest Technology, Toshiaki Ogizawa, Noriyuki Sewa, Akio Imai, reference). First, a slide glass and a cover glass are placed on a stage of an optical microscope with a temperature controller, and the slide glass and the cover glass are heated to 120 ° C. A uniform film-forming stock solution is sandwiched between the heated slide glass and the cover glass. Then, the temperature of the slide glass and the cover glass is gradually decreased or increased, for example, by 3 ° C., and the white turbidity (due to the difference in refractive index between the two phases) generated by phase separation is visually observed. Confirm the temperature and measure the temperature. This temperature is a temperature at which phase separation starts. That is, in this measurement method, if the film-forming stock solution is transparent, it is in a homogeneous phase state, and if it is cloudy, it is in a phase-separated state, and phase separation starts at the temperature at which partial cloudiness is confirmed. This is a method of measuring the temperature (phase separation start temperature).

また、前記形成工程は、押し出された中空糸状の製膜原液を、外部凝固液に接触させる前に、気体、通常、空気中を走行してもよい。すなわち、前記形成工程は、前記押出工程で押し出された中空糸状の製膜原液を、気体中を走行した後、外部凝固液に接触させてもよい。気体中を走行する距離は、特に限定されず、例えば、5〜300mmであることが好ましい。この気体中の走行は、押し出された中空糸状の製膜原液と内部凝固液との溶剤交換を好適に行うことができ、中空糸形状が安定化し、紡糸性が向上する。なお、本実施形態に係る製造方法では、この気体中の走行を行わなくてもよい。   Further, the forming step may run in a gas, usually in the air, before the extruded hollow fiber-shaped film-forming stock solution is brought into contact with the external coagulation liquid. That is, in the forming step, the hollow fiber-shaped film-forming stock solution extruded in the extruding step may be brought into contact with an external coagulation liquid after traveling in gas. The distance traveled in the gas is not particularly limited, and is preferably 5 to 300 mm, for example. Traveling in this gas can suitably perform solvent exchange between the extruded hollow fiber-shaped film-forming stock solution and the internal coagulation liquid, and the hollow fiber shape is stabilized and the spinnability is improved. In the manufacturing method according to this embodiment, traveling in the gas may not be performed.

また、本実施形態に係る製造方法は、前記形成工程により形成された中空糸膜を、長手方向に延伸してもよい。この延伸方法は、特に限定されないが、例えば、水浴中、例えば、加温した水浴中での延伸処理等が挙げられる。なお、延伸後、延伸にかかる力を開放すると、長手方向に収縮する。このような延伸及び収縮を施すと、中空糸膜は、透過性能が向上する。このことは、膜内に存在する独立孔が開裂し、連通孔となり、膜内の連通性が向上し、透過性能が向上すると考えられる。さらに、このような延伸及び収縮を施すと、中空糸膜の繊維の方向が均質化し、強度が向上するという利点もある。なお、本実施形態に係る製造方法では、この延伸及び収縮を行わなくてもよい。   Moreover, the manufacturing method which concerns on this embodiment may extend | stretch the hollow fiber membrane formed by the said formation process to a longitudinal direction. Although this extending | stretching method is not specifically limited, For example, the extending | stretching process etc. in a water bath, for example, a warmed water bath, etc. are mentioned. In addition, after extending | stretching, if the force concerning extending | stretching is open | released, it will shrink | contract in a longitudinal direction. When such stretching and contraction are performed, the permeation performance of the hollow fiber membrane is improved. This is considered that an independent hole existing in the membrane is cleaved to become a communication hole, the communication in the membrane is improved, and the permeation performance is improved. Furthermore, when such stretching and shrinking are performed, there is an advantage that the direction of the fibers of the hollow fiber membrane is homogenized and the strength is improved. In the manufacturing method according to the present embodiment, this stretching and shrinking need not be performed.

また、本実施形態に係る製造方法は、前記形成工程により形成された中空糸膜を、洗浄してもよい。洗浄方法としては、例えば、中空糸膜を、水浴中にて洗浄する方法等が挙げられる。この洗浄により、中空糸膜の親水性が好適に向上する。このことは、この洗浄により、中空糸膜内のポリビニルピロリドン系樹脂が、膜内で拡散することによると考えられる。   Moreover, the manufacturing method which concerns on this embodiment may wash | clean the hollow fiber membrane formed by the said formation process. As a washing | cleaning method, the method etc. which wash | clean a hollow fiber membrane in a water bath etc. are mentioned, for example. This washing suitably improves the hydrophilicity of the hollow fiber membrane. This is considered to be due to the diffusion of the polyvinylpyrrolidone resin in the hollow fiber membrane within the membrane by this washing.

また、本実施形態に係る製造方法は、前記中空糸膜に含まれるポリビニルピロリドン系樹脂を架橋させる架橋工程を備えていてもよい。この架橋工程としては、例えば、中空糸膜(架橋前の中空糸膜)を、ラジカル開始剤を含む水溶液に浸漬させる工程、中空糸膜を強酸や強アルカリに浸漬させる工程、中空糸膜を熱処理する工程、及び中空糸膜に対して放射線処理する工程等が挙げられる。架橋工程としては、上記各工程の中でも、フッ化ビニリデン系樹脂の劣化を抑制でき、かつ、取り扱いが容易である点から、中空糸膜を、ラジカル開始剤を含む水溶液に浸漬させる工程が好ましい。   Moreover, the manufacturing method which concerns on this embodiment may be equipped with the bridge | crosslinking process which bridge | crosslinks the polyvinylpyrrolidone-type resin contained in the said hollow fiber membrane. Examples of the crosslinking step include a step of immersing the hollow fiber membrane (hollow fiber membrane before crosslinking) in an aqueous solution containing a radical initiator, a step of immersing the hollow fiber membrane in a strong acid or strong alkali, and heat treating the hollow fiber membrane. And a step of performing radiation treatment on the hollow fiber membrane. Among the above steps, the crosslinking step is preferably a step of immersing the hollow fiber membrane in an aqueous solution containing a radical initiator from the viewpoint that the deterioration of the vinylidene fluoride resin can be suppressed and the handling is easy.

ラジカル開始剤を含む水溶液に浸漬させる工程は、その浸漬の際に、又は、浸漬後に、加熱処理をすることが好ましい。また、ラジカル開始剤を含む水溶液としては、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋反応を開始させることができるラジカル開始剤を含む水溶液であればよく、例えば、ラジカル開始剤の1質量%水溶液等が挙げられる。ラジカル開始剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、及び過酸化水素等が挙げられる。この中でも、透過性能の高い中空糸膜が得られやすいという点で、過酸化水素が好ましい。   The step of immersing in an aqueous solution containing a radical initiator is preferably performed by heat treatment during or after the immersion. Further, the aqueous solution containing the radical initiator may be an aqueous solution containing a radical initiator capable of initiating the crosslinking reaction of the polyvinylpyrrolidone resin, and examples thereof include a 1% by mass aqueous solution of the radical initiator. Examples of the radical initiator include sodium persulfate, ammonium persulfate, and hydrogen peroxide. Among these, hydrogen peroxide is preferable because a hollow fiber membrane having high permeation performance is easily obtained.

また、熱処理する工程における加熱温度は、ポリビニルピロリドン系樹脂の架橋反応を開始させることができる温度であればよく、例えば、170〜200℃程度であることが好ましい。   In addition, the heating temperature in the heat treatment step may be any temperature that can initiate a crosslinking reaction of the polyvinylpyrrolidone resin, and is preferably about 170 to 200 ° C., for example.

また、本実施形態に係る中空糸膜は、膜ろ過に供することができる。具体的には、例えば、中空糸膜を用いて、以下のようにモジュール化し、このモジュール化されたものを用いて、膜ろ過に用いることができる。より具体的には、本実施形態に係る中空糸膜は、所定本数束ねられ、所定長さに切断されて、所定形状のケーシングに充填され、中空糸束の端部はポリウレタン樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂によりケーシングに固定されて、モジュールとなる。なお、このモジュールの構造としては、中空糸膜の両端が開口固定されているタイプ、中空糸膜の一端が開口固定され、他端が密封されているが、固定されていないタイプ等、種々の構造のものが知られており、本実施形態に係る中空糸膜は、いずれのモジュールの構造においても使用可能である。   Moreover, the hollow fiber membrane which concerns on this embodiment can be used for membrane filtration. Specifically, for example, a hollow fiber membrane is used to be modularized as follows, and this modularized product can be used for membrane filtration. More specifically, a predetermined number of hollow fiber membranes according to this embodiment are bundled, cut into a predetermined length, and filled into a casing having a predetermined shape, and the end of the hollow fiber bundle is a polyurethane resin or an epoxy resin. It is fixed to the casing by a thermosetting resin such as a module to form a module. In addition, as the structure of this module, there are various types such as a type in which both ends of the hollow fiber membrane are fixed open, one end of the hollow fiber membrane is fixed open and the other end is sealed, but the type is not fixed. A structure having a known structure is known, and the hollow fiber membrane according to this embodiment can be used in any module structure.

また、本実施形態に係る中空糸膜は、上記のようにモジュール化され、例えば、図3に示すような膜ろ過装置に組み込むことができる。なお、図3は、本発明の実施形態に係る中空糸膜を備えた膜ろ過装置の一例を示す概略図である。膜ろ過装置31は、上記のように中空糸膜をモジュール化した膜モジュール32を備える。そして、この膜モジュール32は、例えば、中空糸膜の上端部33は中空部を開口しており、下端部34は中空部をエポキシ系樹脂にて封止しているものが挙げられる。また、膜モジュール32は、例えば、有効膜長さ100cmの中空糸膜を70本用いてなるもの等が挙げられる。そして、この膜ろ過装置31は、導入口35から、処理対象物である液体を、膜モジュール32によるろ過が施された液体(ろ過水)等が導出口36から排出される。そうすることによって、中空糸膜を用いたろ過が実施される。なお、膜ろ過装置31に導入された空気は、空気抜き口37から排出される。   Moreover, the hollow fiber membrane which concerns on this embodiment is modularized as mentioned above, for example, can be integrated in a membrane filtration apparatus as shown in FIG. FIG. 3 is a schematic view showing an example of a membrane filtration device provided with a hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention. The membrane filtration device 31 includes the membrane module 32 obtained by modularizing the hollow fiber membrane as described above. And as for this membrane module 32, what has opened the hollow part in the upper end part 33 of a hollow fiber membrane, and the lower end part 34 has sealed the hollow part with the epoxy resin, for example. Examples of the membrane module 32 include those made of 70 hollow fiber membranes having an effective membrane length of 100 cm. In the membrane filtration device 31, the liquid that is the object to be treated is filtered from the introduction port 35, and the liquid (filtrated water) that has been filtered by the membrane module 32 is discharged from the outlet port 36. By doing so, filtration using a hollow fiber membrane is implemented. The air introduced into the membrane filtration device 31 is discharged from the air vent 37.

本実施形態に係る中空糸膜は、このようにモジュール化されて、浄水処理、飲料水製造、工業水製造、排水処理等の各種用途に用いられる。   The hollow fiber membrane which concerns on this embodiment is modularized in this way, and is used for various uses, such as purified water processing, drinking water manufacture, industrial water manufacture, and waste water treatment.

以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
まず、フッ化ビニリデン系樹脂として、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと略することがある)(アルケマ株式会社製のKynar741)と、溶剤として、γ−ブチロラクトン(三菱化学株式会社製のGBL)と、ポリビニルピロリドン系樹脂として、ポリビニルピロリドン(BASFジャパン株式会社製のソカランK−90P、K値:90)とを、質量比25:62:13になるように混合物を調製した。なお、γ−ブチロラクトンは、ポリフッ化ビニリデンに対する貧溶剤である。
[Example 1]
First, as a vinylidene fluoride-based resin, polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes abbreviated as PVDF) (Kynar 741 manufactured by Arkema Co., Ltd.), and γ-butyrolactone (GBL manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as a solvent, As a polyvinyl pyrrolidone-based resin, a mixture was prepared such that polyvinyl pyrrolidone (BASF Japan K.K. 90P, K value: 90) was in a mass ratio of 25:62:13. Note that γ-butyrolactone is a poor solvent for polyvinylidene fluoride.

上記混合物を95℃の恒温下で溶解タンク内にて溶解して得られた製膜原液を、混練した後に、図2に示すような、外径1.6mm、内径0.8mmの二重環構造のノズル(中空糸膜形成用ノズル)から押し出した。このとき、内部凝固液として、γ−ブチロラクトン(三菱化学株式会社製のGBL)とグリセリン(花王株式会社製の精製グリセリン)とを65℃の恒温下で質量比15:85になるように混合し、製膜原液と同時吐出した。この内部凝固液は、製膜原液とのHSP距離は、163(MPa)1/2である。 After kneading the film-forming stock solution obtained by dissolving the above mixture in a dissolution tank at a constant temperature of 95 ° C., a double ring having an outer diameter of 1.6 mm and an inner diameter of 0.8 mm as shown in FIG. The product was extruded from a nozzle having a structure (nozzle for forming a hollow fiber membrane). At this time, γ-butyrolactone (GBL made by Mitsubishi Chemical Corporation) and glycerin (purified glycerin made by Kao Corporation) were mixed as an internal coagulation liquid at a constant temperature of 65 ° C. to a mass ratio of 15:85. The film was simultaneously discharged with the stock solution. This internal coagulation liquid has an HSP distance of 163 (MPa) 1/2 from the film-forming stock solution.

この内部凝固液とともに押し出した製膜原液を、40mmの空走距離を経て、180g/L の硫酸ナトリウム水溶液からなる60℃の外部凝固液中に浸漬させた。そうすることによって、製膜原液が固化され、中空糸膜が得られる。なお、この外部凝固液は、ポリフッ化ビニリデンに対する非溶剤である。   The film-forming stock solution extruded together with the internal coagulation liquid was immersed in an external coagulation liquid at 60 ° C. composed of a 180 g / L aqueous sodium sulfate solution through an idle running distance of 40 mm. By doing so, the membrane-forming stock solution is solidified and a hollow fiber membrane is obtained. This external coagulation liquid is a non-solvent for polyvinylidene fluoride.

次いで、得られた中空糸膜を、延伸、収縮処理をした後に、洗浄した。そうすることによって、溶剤(γ−ブチロラクトン)とポリビニルピロリドン系樹脂(ポリビニルピロリドン)とが、中空糸膜から抽出除去される。その後、得られた中空糸膜を、ポリビニルピロリドンを1%過酸化水素溶液中で加熱することによって、架橋化処理(架橋不溶化処理)を施した。このときのポリビニルピロリドンの架橋体の含有量は、1.9質量%であった。   Next, the obtained hollow fiber membrane was washed after being stretched and contracted. By doing so, the solvent (γ-butyrolactone) and the polyvinylpyrrolidone resin (polyvinylpyrrolidone) are extracted and removed from the hollow fiber membrane. Thereafter, the obtained hollow fiber membrane was subjected to a crosslinking treatment (crosslinking insolubilization treatment) by heating polyvinylpyrrolidone in a 1% hydrogen peroxide solution. The content of the crosslinked product of polyvinylpyrrolidone at this time was 1.9% by mass.

このようにして得られた中空糸膜の外径は、1.3mm、内径は0.8mmであり、膜厚が、0.25mmであった。   The hollow fiber membrane thus obtained had an outer diameter of 1.3 mm, an inner diameter of 0.8 mm, and a film thickness of 0.25 mm.

得られた中空糸膜の純水透過係数Kを、上記の方法によって算出したところ、4×10−15であった。 It was 4 * 10 <-15> m < 2 > when the pure water permeability coefficient K of the obtained hollow fiber membrane was computed by said method.

また、製膜原液の吐出量を変更した以外は、同様にして、膜厚を変更した複数の中空糸膜を製造し、それぞれについて純水透過係数Kを算出した。その後、図4に示すように、膜厚変化に対する純水透過係数Kの変化をプロットし、そのときの傾きを算出した。その傾きが、2.29×10−11であった。なお、図4は、実施例1における、膜厚変化に対する純水透過係数Kの変化を示すグラフである。縦軸に、純水透過係数K(m)を示し、横軸に、膜厚(m)を示す。 In addition, a plurality of hollow fiber membranes having different film thicknesses were produced in the same manner except that the amount of the membrane-forming stock solution was changed, and the pure water permeability coefficient K was calculated for each. Then, as shown in FIG. 4, the change of the pure water permeability coefficient K with respect to the film thickness change was plotted, and the slope at that time was calculated. The inclination was 2.29 × 10 −11 . In addition, FIG. 4 is a graph which shows the change of the pure water permeability coefficient K with respect to the film thickness change in Example 1. The vertical axis represents the pure water permeability coefficient K (m 2 ), and the horizontal axis represents the film thickness (m).

また、得られた中空糸膜の分画粒子径を、以下の方法で測定した。   Moreover, the fraction particle diameter of the obtained hollow fiber membrane was measured by the following method.

異なる粒子径を有する少なくとも2種類の粒子(日揮触媒化成株式会社製の、カタロイドSI−550、カタロイドSI−45P、カタロイドSI−80P等)の阻止率を測定し、その測定値を元にして、下記の近似式において、Rが90となるSの値を求め、これを分画粒子径とした。   Measure the blocking rate of at least two kinds of particles having different particle sizes (cataloid SI-550, cataloid SI-45P, cataloid SI-80P, etc., manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd.), and based on the measured values, In the following approximate expression, the value of S at which R is 90 was determined, and this was defined as the fractional particle size.

R=100/(1−m×exp(−a×log(S)))
上記式中のaおよびmは、中空糸膜によって定まる定数であって、2種類以上の阻止率の測定値をもとに算出される。なお、限外濾過膜領域については、90%以上除去することが可能であった標準ポリエチレンオキシド(トーソー株式会社製、TSKgel)の分子量(重量平均分子量)を記載した。
R = 100 / (1−m × exp (−a × log (S)))
“A” and “m” in the above formula are constants determined by the hollow fiber membrane, and are calculated based on measured values of two or more types of rejection. In addition, about the ultrafiltration membrane area | region, the molecular weight (weight average molecular weight) of the standard polyethylene oxide (The Tosoh Corporation make, TSKgel) which could be removed 90% or more was described.

この測定方法により得られた分画粒子径が、0.02μmであった。   The fractional particle size obtained by this measurement method was 0.02 μm.

また、この中空糸膜を用いて図3に示すような膜ろ過装置31を作製した。膜ろ過装置31に装填されている膜モジュール32は、有効膜長さ100cm、中空糸本数70本からなり、上端部33をエポキシ系樹脂で封止されている。上端部33は中空糸膜の中空部が開口しており、下端部34は中空糸膜の中空部をエポキシ系樹脂にて封止されている。この膜ろ過装置31は、導入口35を経て、中空糸膜の外周面側より、濁度1.0NTU(HACH社製:2100Qにて測定)の河川水をろ過し、上端部の内周面側にある導出口36よりろ過水を得た。設定流量2.5m/日(設定流量は(m/日)は、ろ過流量(m/日)を中空糸膜外面積m)で割った値)で、30分間ろ過した後、導出口36より0.2MPaエアーにて、10秒間エアー押しを行い、同時に、モジュール下部の導入口35から0.1MPaのエアーにてエアースクラビングを60秒間行い、膜の汚れを洗浄した(導入エアーの抜き口は、空気抜き口37を開けることで確保した。)。洗浄した汚れは、導入口35より抜き取り、再びろ過を開始した。本結果を図5に示す。なお、図5は、中空糸膜を用いた長期試験の結果を示したグラフである。また、図5において、本実施例1に係る中空糸膜を用いた場合は、線41で示す。この線41の結果からわかるように、上記サイクルを続けても、30日以上安定した膜間差圧で運転可能であった。また、本発明の構成を満たさない中空糸膜(参考例2)を用いた場合は、線42として、合わせて図5に示す。 Moreover, the membrane filtration apparatus 31 as shown in FIG. 3 was produced using this hollow fiber membrane. The membrane module 32 loaded in the membrane filtration device 31 has an effective membrane length of 100 cm and 70 hollow fibers, and the upper end portion 33 is sealed with an epoxy resin. The upper end portion 33 has an open hollow portion of the hollow fiber membrane, and the lower end portion 34 has the hollow portion of the hollow fiber membrane sealed with an epoxy resin. This membrane filtration device 31 filters the river water having a turbidity of 1.0 NTU (manufactured by HACH: measured by 2100Q) from the outer peripheral surface side of the hollow fiber membrane through the inlet 35, and the inner peripheral surface of the upper end portion. Filtrated water was obtained from the outlet 36 on the side. After filtering for 30 minutes at a set flow rate of 2.5 m / day (the set flow rate is (m / day) divided by the filtration flow rate (m 3 / day) by the hollow fiber membrane outer area m 2 ), the outlet port 36, air was pressed for 10 seconds with 0.2 MPa air, and at the same time, air scrubbing was performed for 60 seconds with air of 0.1 MPa from the inlet 35 at the bottom of the module to clean the film (to remove the introduced air). The mouth was secured by opening the air vent 37). The cleaned dirt was extracted from the inlet 35 and filtration was started again. The results are shown in FIG. FIG. 5 is a graph showing the results of a long-term test using a hollow fiber membrane. In FIG. 5, when the hollow fiber membrane according to the first embodiment is used, it is indicated by a line 41. As can be seen from the result of this line 41, even if the above cycle was continued, it was possible to operate at a stable transmembrane pressure difference for 30 days or more. Moreover, when the hollow fiber membrane (reference example 2) which does not satisfy | fill the structure of this invention is used, it shows in FIG.

これらのことから、実施例1に係る中空糸膜は、純水透過係数Kが高く、また、分画粒子径が小さい、優れた透過性能と分画特性とを実現できた。   From these facts, the hollow fiber membrane according to Example 1 was able to realize excellent permeation performance and fractionation characteristics with a high pure water permeability coefficient K and a small fraction particle size.

また、実施例1に係る中空糸膜の膜構造を、走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製のS−3000N)を用いて確認した。その結果を、図6〜11に示す。   Moreover, the membrane structure of the hollow fiber membrane which concerns on Example 1 was confirmed using the scanning electron microscope (S-3000N by Hitachi, Ltd.). The results are shown in FIGS.

まず、図6は、実施例1に係る中空糸膜の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。次に、図7は、実施例1に係る中空糸膜の断面における外周面付近の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。また、図8は、実施例1に係る中空糸膜の断面における中央部付近の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。また、図9は、実施例1に係る中空糸膜の断面における内周面付近の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。具体的には、図7は、図6に示す囲み線61を拡大して示す図である。図8は、図6に示す囲み線62を拡大して示す図である。図9は、図6に示す囲み線63を拡大して示す図である。   First, FIG. 6 is a view showing a scanning electron micrograph of a cross section of the hollow fiber membrane according to Example 1. FIG. Next, FIG. 7 is a view showing a scanning electron micrograph of the vicinity of the outer peripheral surface in the cross section of the hollow fiber membrane according to Example 1. FIG. FIG. 8 is a view showing a scanning electron micrograph of the vicinity of the central portion in the cross section of the hollow fiber membrane according to Example 1. Moreover, FIG. 9 is a figure which shows the scanning electron micrograph of the inner peripheral surface vicinity in the cross section of the hollow fiber membrane which concerns on Example 1. FIG. Specifically, FIG. 7 is an enlarged view of the surrounding line 61 shown in FIG. FIG. 8 is an enlarged view of the surrounding line 62 shown in FIG. FIG. 9 is an enlarged view of the surrounding line 63 shown in FIG.

これらの図から、外周面付近には、緻密な層状部分が形成されており、それ以外の部分は、それより疎な部分が形成されていることがわかる。具体的には、図7に示す外周面付近の写真を、画像計測ソフト(株式会社プラネトロン製のImage−Pro Plus)を用いて二値化し、大津方式で閾値を決定して算出した空隙率が34%で、閾値210で算出した空隙率が67%であった。また、図9に示す内周面付近の写真を、同様に画像計測ソフト(株式会社プラネトロン製のImage−Pro Plus)を用いて二値化し、大津方式で閾値を決定して算出した空隙率が50%で、閾値210で算出した空隙率が78%であった。   From these figures, it can be seen that a dense layered portion is formed in the vicinity of the outer peripheral surface, and a sparser portion is formed in the other portions. Specifically, the porosity near the outer peripheral surface shown in FIG. 7 is binarized using image measurement software (Image-Pro Plus manufactured by Planetron Co., Ltd.), and the porosity calculated by determining the threshold value using the Otsu method is At 34%, the porosity calculated with the threshold 210 was 67%. 9 is similarly binarized using image measurement software (Image-Pro Plus manufactured by Planetron Co., Ltd.), and the porosity calculated by determining the threshold value using the Otsu method is At 50%, the porosity calculated with the threshold 210 was 78%.

また、図10は、実施例1に係る中空糸膜の外周面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。図11は、実施例1に係る中空糸膜の内周面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。これらの図からも、外周面付近には、緻密な層状部分が形成されており、それ以外の部分は、それより疎な部分が形成されていることがわかる。   FIG. 10 is a view showing a scanning electron micrograph of the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane according to Example 1. FIG. 11 is a view showing a scanning electron micrograph of the inner peripheral surface of the hollow fiber membrane according to Example 1. From these figures, it can be seen that a dense layered portion is formed in the vicinity of the outer peripheral surface, and a sparser portion is formed in the other portions.

[実施例2]
外部凝固液の温度(外部凝固浴温度)を70℃とし、外部凝固液として230g/Lの硫酸ナトリウム水溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして中空糸膜を得た。得られた中空糸膜のポリビニルピロリドンの架橋体の含有量は、0.5質量%であった。この得られた中空糸膜は、実施例1と同様、優れた透過性能と分画特性とを実現できた。
[Example 2]
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the external coagulation liquid (external coagulation bath temperature) was 70 ° C. and a 230 g / L sodium sulfate aqueous solution was used as the external coagulation liquid. The content of the crosslinked product of polyvinyl pyrrolidone in the obtained hollow fiber membrane was 0.5% by mass. The obtained hollow fiber membrane was able to realize excellent permeation performance and fractionation characteristics as in Example 1.

[実施例3]
外部凝固液の温度(外部凝固浴温度)を50℃とし、外部凝固液として140g/Lの硫酸ナトリウム水溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして中空糸膜を得た。得られた中空糸膜のポリビニルピロリドンの架橋体の含有量は、8.2質量%であった。この得られた中空糸膜は、実施例1と同様、優れた透過性能と分画特性とを実現できた。
[Example 3]
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the external coagulation liquid (external coagulation bath temperature) was 50 ° C. and a 140 g / L sodium sulfate aqueous solution was used as the external coagulation liquid. The content of the crosslinked product of polyvinylpyrrolidone in the obtained hollow fiber membrane was 8.2% by mass. The obtained hollow fiber membrane was able to realize excellent permeation performance and fractionation characteristics as in Example 1.

[実施例4]
外部凝固液の温度(外部凝固浴温度)を80℃とし、外部凝固液として280g/Lの硫酸ナトリウム水溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして中空糸膜を得た。得られた中空糸膜のポリビニルピロリドンの架橋体の含有量は、0.2質量%であった。この得られた中空糸膜は、実施例1と同様、優れた透過性能と分画特性とを実現できた。
[Example 4]
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the external coagulation liquid (external coagulation bath temperature) was 80 ° C. and a 280 g / L sodium sulfate aqueous solution was used as the external coagulation liquid. The content of the crosslinked product of polyvinyl pyrrolidone in the obtained hollow fiber membrane was 0.2% by mass. The obtained hollow fiber membrane was able to realize excellent permeation performance and fractionation characteristics as in Example 1.

[比較例1]
製膜原液の溶剤として、ジメチルアセトアミド(三菱ガス化学株式会社製のDMAc)を使用したこと以外、実施例1と同様にして中空糸膜を得た。なお、DMAcは、ポリフッ化ビニリデンに対する良溶剤である。調製した製膜原液の相分離開始温度は、測定可能な最も低い温度である10℃以下であった。試験結果のとおり、製膜原液の溶剤として、ポリフッ化ビニリデンに対する良溶剤を用いた場合には、溶剤交換速度が遅くなり、透過性能が低く、充分な非対称構造が得られなかった。得られた中空糸膜のポリビニルピロリドンの架橋体の含有量は、1.8質量%であった。
[Comparative Example 1]
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that dimethylacetamide (DMAc manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) was used as the solvent for the membrane forming stock solution. DMAc is a good solvent for polyvinylidene fluoride. The phase separation start temperature of the prepared membrane-forming solution was 10 ° C. or lower, which is the lowest measurable temperature. As a result of the test, when a good solvent for polyvinylidene fluoride was used as the solvent for the film forming stock solution, the solvent exchange rate was slow, the permeation performance was low, and a sufficient asymmetric structure was not obtained. The content of the crosslinked product of polyvinylpyrrolidone in the obtained hollow fiber membrane was 1.8% by mass.

[比較例2]
外部凝固液の温度を、製膜原液の相分離開始温度以下である20℃で、中空糸膜を形成させたこと以外は、実施例1と同様にして中空糸膜を得た。この製造方法は、いわゆるTIPS法による製造方法である。試験結果のとおり、相分離開始温度以下となるとTIPSによる相分離が発現し、透過性能が低く、充分な非対称構造が得られなかった。得られた中空糸膜のポリビニルピロリドンの架橋体の含有量は、1.5質量%であった。
[Comparative Example 2]
A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hollow coagulation liquid was formed at a temperature of 20 ° C., which is equal to or lower than the phase separation start temperature of the membrane-forming stock solution. This manufacturing method is a manufacturing method by a so-called TIPS method. As shown in the test results, when the temperature became lower than the phase separation start temperature, phase separation by TIPS was developed, the permeation performance was low, and a sufficient asymmetric structure was not obtained. The content of the crosslinked product of polyvinylpyrrolidone in the obtained hollow fiber membrane was 1.5% by mass.

[比較例3]
内部凝固液として、質量比でDMAc:水=30:70の混合溶剤(この時の製膜原液とのHSP距離は347(MPa)1/2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして中空糸膜を得た。中空糸膜の内周面が緻密な構造となり、透過性能が低く、充分な非対称構造を得られなかった。得られた中空糸膜のポリビニルピロリドンの架橋体の含有量は、2.0質量%であった。
[Comparative Example 3]
As in Example 1, except that a mixed solvent of DMAc: water = 30: 70 in mass ratio (the HSP distance to the film forming stock solution at this time is 347 (MPa) 1/2 ) was used as the internal coagulating liquid. Thus, a hollow fiber membrane was obtained. The inner peripheral surface of the hollow fiber membrane had a dense structure, the permeation performance was low, and a sufficient asymmetric structure could not be obtained. The content of the crosslinked product of polyvinylpyrrolidone in the obtained hollow fiber membrane was 2.0% by mass.

[参考例1]
内部凝固液として、質量比でGBL:Gly=97:3の混合溶剤(この時の製膜原液とのHSP距離は0)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして行った。しかしながら、この場合であれば、中空糸の内面側が充分に凝固せず、中空糸状に成型できなかった。
[Reference Example 1]
The same procedure as in Example 1 was performed except that a mixed solvent having a mass ratio of GBL: Gly = 97: 3 (the HSP distance to the film forming stock solution at this time was 0) was used as the internal coagulation liquid. However, in this case, the inner surface side of the hollow fiber was not sufficiently solidified and could not be formed into a hollow fiber shape.

[参考例2]
参考例2は、分画特性が、上記各実施例同程度であるが、原理的に傾斜構造の勾配が小さくなるTIPS法を用いて製造された中空糸膜である。このような中空糸膜は、傾斜構造の勾配が小さいため、透過係数Kだけでなく、膜厚変更時の透過係数Kの傾きも、好適な範囲のものではない、すなわち、充分な非対称構造ではないことがわかる。なお、この参考例2は、以下の製造方法で製造した中空糸膜である。
[Reference Example 2]
Reference Example 2 is a hollow fiber membrane manufactured using the TIPS method, which has the same fractionation characteristics as those of the above Examples, but in principle the gradient of the inclined structure is small. In such a hollow fiber membrane, since the gradient of the inclined structure is small, not only the permeability coefficient K but also the slope of the permeability coefficient K when changing the film thickness is not in a suitable range, that is, in a sufficiently asymmetric structure. I understand that there is no. The reference example 2 is a hollow fiber membrane manufactured by the following manufacturing method.

フッ化ビニリデン系樹脂としてポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと略記することがある)(ソルベイ ソレクシス株式会社製のSOLEF6010)と、溶剤としてγ−ブチロラクトン(三菱化学株式会社製のGBL)と、無機粒子としてシリカ(日本アエロジル株式会社製のアエロジル50)と、凝集剤としてポリエチレングリコール(三洋化成工業株式会社製のPEG200)とを、質量比で34:21:25:20の割合となるように混合物を調製した。   Polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes abbreviated as PVDF) as a vinylidene fluoride-based resin (SOLEF6010 manufactured by Solvay Solexis Co., Ltd.), γ-butyrolactone (GBL manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as a solvent, and inorganic particles Silica (Aerosil 50 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and polyethylene glycol (PEG 200 manufactured by Sanyo Chemical Industries Co., Ltd.) as a flocculant are prepared in a mass ratio of 34: 21: 25: 20. did.

上記混合物を二軸押出機に供給、加熱混練(温度155℃)して得られた製膜原液を外径1.6mm、内径0.8mmの二重環構造のノズルから押出した。このとき内部凝固液として、ポリビニルアルコール(PVA−205、平均重合度:500、けん化度87〜89モル%、株式会社クラレ製)とジメチルアセトアマイド(三菱ガス化学株式会社製のDMAC)とグリセリン(花王株式会社製の精製グリセリン)とを質量比で2:58.8:39.2の割合からなる155℃の混合溶液と同時に吐出し、3cmの空中走行距離を経て、20質量%の硫酸ナトリウム水溶液からなる外部凝固浴中(温度80℃)に入れ、冷却固化させた。次いで、延伸処理をした後、得られた中空糸状物を熱水洗浄し、溶剤(γ−ブチロラクトン)、凝集剤(PEG200)、注入液(DMAC、グリセリン)、過剰のポリビニルアルコールの抽出除去を行った。このとき、ポリビニルアルコールの洗浄率は70%であった。その後、ポリビニルアルコールをアセタール化し不溶性にした。続いて、水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して無機粒子(シリカ)を抽出除去し、乾燥させた。このようにして得られた中空糸膜の外径は1.2mm、内径は0.6mmであった。   The above mixture was supplied to a twin screw extruder and heated and kneaded (temperature: 155 ° C.) to extrude the solution from a double ring structure nozzle having an outer diameter of 1.6 mm and an inner diameter of 0.8 mm. At this time, polyvinyl alcohol (PVA-205, average polymerization degree: 500, saponification degree 87-89 mol%, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), dimethylacetamide (DMAC, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) and glycerin (internal coagulating liquid) Purified glycerin manufactured by Kao Co., Ltd.) and a mixed solution at a ratio of 2: 58.8: 39.2 at a ratio of 2: 58.8: 39.2 and discharged at the same time through a 3 cm air travel distance, It was placed in an external coagulation bath made of an aqueous solution (temperature 80 ° C.) and cooled and solidified. Next, after drawing, the resulting hollow fiber-like material is washed with hot water, and the solvent (γ-butyrolactone), the flocculant (PEG200), the injection solution (DMAC, glycerin), and excess polyvinyl alcohol are extracted and removed. It was. At this time, the cleaning rate of polyvinyl alcohol was 70%. Thereafter, polyvinyl alcohol was acetalized to make it insoluble. Subsequently, it was immersed in an aqueous sodium hydroxide solution to extract and remove inorganic particles (silica) and dried. The hollow fiber membrane thus obtained had an outer diameter of 1.2 mm and an inner diameter of 0.6 mm.

また、参考例2に係る中空糸膜の膜構造を、走査型電子顕微鏡を用いて確認した。その結果を、図12〜14に示す。   The membrane structure of the hollow fiber membrane according to Reference Example 2 was confirmed using a scanning electron microscope. The results are shown in FIGS.

まず、図12は、参考例2に係る中空糸膜の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。図13は、参考例2に係る中空糸膜の外周面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。図14は、参考例2に係る中空糸膜の内周面の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。これらの図からも、中空糸膜が充分な非対称構造ではないことがわかる。   First, FIG. 12 is a view showing a scanning electron micrograph of a cross section of the hollow fiber membrane according to Reference Example 2. FIG. 13 is a view showing a scanning electron micrograph of the outer peripheral surface of the hollow fiber membrane according to Reference Example 2. 14 is a view showing a scanning electron micrograph of the inner peripheral surface of the hollow fiber membrane according to Reference Example 2. FIG. These figures also show that the hollow fiber membrane does not have a sufficient asymmetric structure.

以上の各実施例、比較例及び参考例2における条件や純水透過係数等を下記表2に示す。なお、相分離開始温度が低い場合には、「<10」と示す。また、中空糸膜を好適に形成できなかった場合は、ポリビニルピロリドンの架橋体の含有量、純水透過係数や分画粒子径等は、「−」と示す。また、参考例2においては、相分離等に関する事項は、「−」と示す。また、横軸に膜厚L(m)とし、縦軸に純水透過係数K(m)としたときの傾きを、単に「傾き」と表記し、その値が小さすぎる場合は、「<0.3」と示す。また、分画粒子径は、上述したように、限外ろ過領域であれば、「0.001」と示し、この粒子径だけではなく、90%以上除去することが可能な重量平均分子量も示し、また、限外ろ過領域より大きいが、その値が小さい場合には、「<0.01」と示す。 Table 2 below shows the conditions, pure water permeability coefficient, and the like in the above Examples, Comparative Examples, and Reference Example 2. When the phase separation start temperature is low, “<10” is indicated. Moreover, when a hollow fiber membrane cannot be formed suitably, content of the crosslinked body of polyvinylpyrrolidone, a pure water permeability coefficient, a fraction particle diameter, etc. are shown as "-". In Reference Example 2, items relating to phase separation and the like are indicated as “−”. In addition, the inclination when the horizontal axis is the film thickness L (m) and the vertical axis is the pure water permeability coefficient K (m 2 ) is simply expressed as “inclination”, and when the value is too small, “< 0.3 ". Further, as described above, the fractional particle diameter is “0.001” in the ultrafiltration region, and not only the particle diameter but also the weight average molecular weight that can be removed by 90% or more. In addition, when the value is smaller than the ultrafiltration region but is smaller, “<0.01” is indicated.


表2と上記の記載からわかるように、実施例1〜4は、比較例1〜3と比較して、透過性能及び分画特性に優れたものであることがわかる。なお、参考例1は、好適な中空糸膜を製造できなかった。

As can be seen from Table 2 and the above description, Examples 1 to 4 are superior in transmission performance and fractionation characteristics as compared with Comparative Examples 1 to 3. Reference Example 1 could not produce a suitable hollow fiber membrane.

21 中空糸成型用ノズル
22,23 流路
24、25 流通管
26 外側吐出口
27 内側吐出口
31 膜ろ過装置
32 膜モジュール
33 上端部
34 下端部
35 導入口
36 導出口
37 空気抜き口
21 Nozzle for hollow fiber molding 22, 23 Flow path 24, 25 Flow pipe 26 Outer discharge port 27 Inner discharge port 31 Membrane filtration device 32 Membrane module 33 Upper end 34 Lower end 35 Inlet 36 Outlet 37 Air vent 37

Claims (7)

フッ化ビニリデン系樹脂を含み、
純水透過係数が、1×10−15以上22×10−15以下であり、
分画粒子径が、0.5μm以下であることを特徴とする中空糸膜。
Including vinylidene fluoride resin,
The pure water permeability coefficient is 1 × 10 −15 m 2 or more and 22 × 10 −15 m 2 or less,
A hollow fiber membrane having a fractional particle size of 0.5 μm or less.
純水透過係数が、前記中空糸膜の厚みがL(m)であるとき、0.4×10−11×L(m)以上6×10−11×L(m)以下である請求項1に記載の中空糸膜。 The pure water permeability coefficient is 0.4 × 10 −11 × L (m 2 ) or more and 6 × 10 −11 × L (m 2 ) or less when the thickness of the hollow fiber membrane is L (m). Item 2. The hollow fiber membrane according to Item 1. 単一層からなる請求項1又は請求項2に記載の中空糸膜。   The hollow fiber membrane according to claim 1 or 2, comprising a single layer. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の中空糸膜の製造方法であって、
フッ化ビニリデン系樹脂と、前記フッ化ビニリデン系樹脂と特定の温度以上で相溶して一相状態となり、かつ、温度低下による相分離を起こしうる貧溶剤と、ポリビニルピロリドン系樹脂とを含む製膜原液を調製する調製工程と、
前記製膜原液を中空糸状に押し出す押出工程と、
押し出された中空糸状の製膜原液を、外部凝固液と接触させて、中空糸膜を形成する工程とを備え、
前記外部凝固液の温度が、前記温度低下による相分離が開始する温度よりも高いことを特徴とする中空糸膜の製造方法。
It is a manufacturing method of the hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 3,
A product comprising a vinylidene fluoride resin, a poor solvent that is compatible with the vinylidene fluoride resin at a specific temperature or higher to form a one-phase state and can cause phase separation due to a temperature drop, and a polyvinylpyrrolidone resin. A preparation step of preparing a membrane stock solution;
An extrusion process for extruding the film-forming stock solution into a hollow fiber shape;
A step of forming a hollow fiber membrane by contacting the extruded hollow fiber-shaped membrane forming stock solution with an external coagulation liquid,
A method for producing a hollow fiber membrane, wherein the temperature of the external coagulation liquid is higher than a temperature at which phase separation due to the temperature decrease starts.
前記調製工程が、前記フッ化ビニリデン系樹脂と、前記貧溶剤と、前記ポリビニルピロリドン系樹脂とを混練して、前記製膜原液を調製する工程である請求項4に記載の中空糸膜の製造方法。   The manufacturing of the hollow fiber membrane according to claim 4, wherein the preparation step is a step of kneading the vinylidene fluoride resin, the poor solvent, and the polyvinylpyrrolidone resin to prepare the membrane forming stock solution. Method. 前記調製工程が、前記フッ化ビニリデン系樹脂の融点未満であり、かつ、前記温度低下による相分離が開始する温度より高い温度で行う請求項4又は請求項5に記載の中空糸膜の製造方法。   The method for producing a hollow fiber membrane according to claim 4 or 5, wherein the preparation step is performed at a temperature lower than the melting point of the vinylidene fluoride-based resin and higher than a temperature at which phase separation due to the temperature decrease starts. . 前記押出工程が、円環状の外側吐出口と、前記外側吐出口の内側に配置する円状又は円環状の内側吐出口とを備える中空糸成型用ノズルの、前記内側吐出口から、内部凝固液を押し出しながら、前記外側吐出口から、前記製膜原液を押し出すことによって、押し出された中空糸状の前記製膜原液を前記内部凝固液と接触させる工程であって、
前記内部凝固液は、前記製膜原液との溶解度パラメータの距離が、5〜200(MPa)1/2である請求項4〜6のいずれか1項に記載の中空糸膜の製造方法。
From the inner discharge port of the hollow fiber molding nozzle, the extruding step includes an annular outer discharge port and a circular or annular inner discharge port disposed inside the outer discharge port. A step of bringing the extruded hollow fiber-shaped film-forming stock solution into contact with the internal coagulating liquid by extruding the film-forming stock solution from the outer discharge port,
The method for producing a hollow fiber membrane according to any one of claims 4 to 6, wherein the internal coagulation liquid has a solubility parameter distance of 5 to 200 (MPa) 1/2 with respect to the membrane forming stock solution.
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