JP2015186770A - Membrane separation device and membrane separation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート状分離膜により液体を分離するための膜分離装置および膜分離方法に関する。 The present invention relates to a membrane separation apparatus and a membrane separation method for separating a liquid by a sheet-like separation membrane.
液体等を分離する分離膜には、その孔径サイズや分離機能の違いにより、種々のタイプが存在するが、分離膜の一方の面に原液を供給し、他方の面から透過液を取り出す点では共通している。 There are various types of separation membranes that separate liquids, etc., depending on the pore size and separation function. However, in terms of supplying undiluted solution to one side of the separation membrane and taking out permeate from the other side. It is common.
例えば、逆浸透ろ過、限外ろ過などに用いられる流体分離エレメントとしては、供給側流体(原水)を分離膜表面へ導く供給側流路材、供給側流体を分離する分離膜、および分離膜を透過し供給側流体から分離された透過側流体(透過水)を中心管(集水管)へと導く透過側流路材からなるユニットを有孔の中心管の周りに巻き付けたスパイラル型膜エレメントが知られている(例えば、特許文献1参照)。 For example, as a fluid separation element used for reverse osmosis filtration, ultrafiltration, etc., a supply side flow path material that guides the supply side fluid (raw water) to the surface of the separation membrane, a separation membrane that separates the supply side fluid, and a separation membrane A spiral-type membrane element in which a unit comprising a permeate-side channel material that guides a permeate-side fluid (permeate) that has permeated and separated from a supply-side fluid to a central tube (collection tube) is wound around a perforated central tube It is known (see, for example, Patent Document 1).
また、下記の特許文献2に記載のように、多数枚の平膜状の分離膜を間隔をあけて積層固定化する際に、原水側には波形スペーサを介在させ、透過側にはメッシュスペーサを介在させ、各透過室の積層固定化部に透過水取出用開口部を設けた膜エレメントが知られている。 Also, as described in Patent Document 2 below, when laminating and fixing a large number of flat membrane-like separation membranes at intervals, a corrugated spacer is interposed on the raw water side, and a mesh spacer on the permeate side There is known a membrane element in which a permeate extraction opening is provided in the laminated fixing part of each permeation chamber.
このような膜分離装置において、分離膜の表面に付着する堆積物等を除去する目的で、供給側流路に入口と出口を設けて分離膜の表面付近で供給液を流動させながら、分離膜で透過液を分離するクロスフロー方式が、一般的に採用されている。また、気体を分離するための膜分離装置では、例えば特許文献3のように、膜の透過を促進するために、透過側流路にスイープガスを流すことができる構造を採用する場合がある。 In such a membrane separator, for the purpose of removing deposits and the like adhering to the surface of the separation membrane, an inlet and an outlet are provided in the supply-side flow path, and the supply liquid is made to flow near the surface of the separation membrane, In general, a cross flow method for separating the permeate is used. In addition, in a membrane separation apparatus for separating gas, for example, as in Patent Document 3, a structure that allows a sweep gas to flow through a permeate-side flow path may be employed in order to promote permeation of the membrane.
しかしながら、液体用の膜分離装置では、透過側の膜表面に汚れや微生物などが付着した場合に、スイープ流を透過側流路に流しても、透過側流路材が邪魔をしたり、デッドスペースが生じるなどにより、透過側膜面近傍に付着した汚れを排出する効果が得られにくかった。なお、透過側流路材の開口率は一般的に低く、また、シート状分離膜の多孔性支持膜(比較的目が粗い)が透過側流路の側に配置されるため、汚れが付着し易く、スイープ流の効果を維持するのが難しいと言える。 However, in a liquid membrane separation apparatus, if dirt or microorganisms adhere to the surface of the membrane on the permeate side, the permeate-side channel material may interfere with or pass dead even if the sweep flow is passed through the permeate-side channel. It was difficult to obtain the effect of discharging the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface due to the space. The permeation side channel material has a generally low aperture ratio, and the porous support membrane (relatively coarse) of the sheet-like separation membrane is disposed on the permeate side channel side, so that dirt adheres to it. It can be said that it is difficult to maintain the effect of the sweep flow.
そこで、本発明の目的は、透過側膜面近傍に付着した汚れを効果的に排出することができる膜分離装置および膜分離方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a membrane separation apparatus and a membrane separation method capable of effectively discharging dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface.
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の膜分離装置は、供給側流路材と、シート状分離膜と、透過側流路材とがこの順で積層され、本体内部に形成される供給側流路と透過側流路とが前記シート状分離膜により仕切られている膜分離装置であって、前記透過側流路は、スイープ流の入口と出口とを有し、その入口又は出口の少なくとも一方が異なる位置に複数設けられており、前記供給側流路は、原液の入口と出口とを有することを特徴とする。
The above object can be achieved by the present invention as described below.
That is, in the membrane separation device of the present invention, the supply-side flow path material, the sheet-like separation membrane, and the permeation-side flow path material are laminated in this order, and the supply-side flow path and the permeation-side flow formed inside the main body. A membrane separation apparatus in which a passage is partitioned by the sheet-like separation membrane, wherein the permeate-side flow path has a sweep flow inlet and an outlet, and at least one of the inlet or the outlet has a plurality of different positions. The supply side flow path has an inlet and an outlet for the stock solution.
本発明の膜分離装置によると、透過側流路に設けたスイープ流の入口と出口の少なくとも一方が異なる位置に複数設けられているため、スイープ流の入口及び/又は出口の複数を切り替えて使用することで、スイープ流の流動方向を変えることができる。このため、一方のスイープ流では、透過側流路材が邪魔をして除去できなかった汚れに対しても、他方のスイープ流によって除去し易くなり、また両者の流動方向におけるデッドスペースも少なくなる。その結果、透過側膜面近傍に付着した汚れを効果的に排出することができるようになる。 According to the membrane separation apparatus of the present invention, since at least one of the inlet and outlet of the sweep flow provided in the permeate side flow path is provided at a different position, the plurality of the inlet and / or outlet of the sweep flow are switched and used. By doing so, the flow direction of the sweep flow can be changed. For this reason, in one sweep flow, dirt that could not be removed due to the permeation-side flow path material is easily removed by the other sweep flow, and the dead space in both flow directions is reduced. . As a result, the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface can be effectively discharged.
上記において、前記スイープ流の入口と出口の両方が、異なる位置に各々複数設けられていることが好ましい。この場合、スイープ流の流動方向をより大きく変えることができ、透過側膜面近傍に付着した汚れをより効果的に排出することができる。 In the above, it is preferable that a plurality of both the inlet and the outlet of the sweep flow are provided at different positions. In this case, the flow direction of the sweep flow can be greatly changed, and the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface can be discharged more effectively.
また、前記スイープ流の一方の入口と出口とを結ぶ中心線と、他方の入口と出口とを結ぶ中心線とが、30〜150℃の角度をなす位置に、前記スイープ流の入口と出口とが設けられていることが好ましい。このような角度をなす位置に、前記スイープ流の入口と出口とが設けることで、より確実に、透過側膜面近傍に付着した汚れを排出できるようになる。 The sweep flow inlet and outlet are located at a position where a center line connecting one inlet and the outlet of the sweep flow and a center line connecting the other inlet and the outlet form an angle of 30 to 150 ° C. Is preferably provided. By providing the sweep flow inlet and outlet at such an angle, it is possible to more reliably discharge the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface.
また、前記本体は、平面視が矩形である偏平な形状を有し、前記スイープ流の一方の入口と出口とが、矩形を有する本体の何れかの対向する辺の近傍に各々設けられ、前記スイープ流の他方の入口と出口とが、残りの対向する辺の近傍に各々設けられていることが好ましい。このようにスイープ流の入口と出口と配置することで、各々の流動方向を垂直に変えることができ、透過側膜面近傍に付着した汚れをより効果的に排出できるようになる。 In addition, the main body has a flat shape that is rectangular in plan view, and one inlet and an outlet of the sweep flow are respectively provided in the vicinity of any opposing side of the main body having a rectangle, The other inlet and outlet of the sweep flow are preferably provided in the vicinity of the remaining opposing sides. By arranging the inlet and outlet of the sweep flow in this way, the flow directions of the respective flows can be changed vertically, and the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface can be discharged more effectively.
更に、前記シート状分離膜は、多孔性支持膜上にポリアミド系分離活性層を形成した複合半透膜であることが好ましい。このようなシート状分離膜を用いる膜分離では、比較的目が粗い多孔性支持膜が透過側流路の側に配置されるため、スケールや微生物などの汚れが付着し易いため、本発明が特に有効となる。
また、前記シート状分離膜が前記透過側流路材を介して積層された分離膜ユニットが、複数積層されていることが好ましい。このように、シート状分離膜が透過側流路材を介して積層された分離膜ユニットを用いることで、スイープ流の入口又は出口の少なくとも一方が異なる位置に複数設けられた透過側流路を、分離膜ユニット内に形成するのが容易になる。また、このような分離膜ユニットを複数積層することで、それらの間に供給側流路を形成しつつ、膜分離装置における有効膜面積を増加させることができる。
Furthermore, the sheet-like separation membrane is preferably a composite semipermeable membrane in which a polyamide-based separation active layer is formed on a porous support membrane. In membrane separation using such a sheet-like separation membrane, a porous support membrane having a relatively coarse mesh is disposed on the permeate side flow path side, so that dirt such as scales and microorganisms are easily attached. Especially effective.
Moreover, it is preferable that a plurality of separation membrane units in which the sheet-like separation membranes are laminated via the permeation side flow path member are laminated. In this way, by using the separation membrane unit in which the sheet-like separation membranes are stacked via the permeate-side flow passage material, a plurality of permeate-side flow passages provided at positions where at least one of the inlet or the outlet of the sweep flow is different. It becomes easy to form in the separation membrane unit. Further, by stacking a plurality of such separation membrane units, an effective membrane area in the membrane separation device can be increased while forming a supply-side flow path between them.
一方、本発明の膜分離方法は、上記いずれかに記載の膜分離装置を用いて、異なる位置に各々複数設けられた前記スイープ流の入口と出口とを交互に使用しながら膜分離を行なうことを特徴とする。本発明の膜分離方法によると、透過側流路に設けたスイープ流の入口と出口が異なる位置に複数設けられている膜分離装置を用いて、スイープ流の流動方向を変えることができるため、一方のスイープ流では、透過側流路材が邪魔をして除去できなかった汚れに対しても、他方のスイープ流によって除去し易くなり、また両者の流動方向におけるデッドスペースも少なくなる。その結果、透過側膜面近傍に付着した汚れを効果的に排出することができるようになる。 On the other hand, in the membrane separation method of the present invention, the membrane separation apparatus according to any one of the above is used to perform membrane separation while alternately using a plurality of the sweep flow inlets and outlets provided at different positions. It is characterized by. According to the membrane separation method of the present invention, it is possible to change the flow direction of the sweep flow by using a plurality of membrane separation devices provided in different positions at the inlet and outlet of the sweep flow provided in the permeate side flow path. In one sweep flow, even if the permeate-side flow path material gets in the way and cannot be removed, the other sweep flow facilitates the removal, and the dead space in both flow directions is reduced. As a result, the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface can be effectively discharged.
本発明の膜分離装置は、図1〜図2に示すように、供給側流路材2と、シート状分離膜1と、透過側流路材3とがこの順で積層され、本体10内部に形成される供給側流路と透過側流路とが前記シート状分離膜1により仕切られている構造を有する。本実施形態では、図1〜図2に示すように、本体10が上側ケース部材11と下側ケース部材12とで形成され、それらの内面がシール部材13を介して、シート状分離膜1を挟持することで、供給側流路と透過側流路とがシート状分離膜1の両面に形成される例を示す。 As shown in FIGS. 1 to 2, the membrane separation apparatus of the present invention includes a supply-side flow path material 2, a sheet-like separation membrane 1, and a permeation-side flow path material 3 that are stacked in this order. The supply-side flow path and the permeation-side flow path formed in the above are separated by the sheet-like separation membrane 1. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 2, the main body 10 is formed of an upper case member 11 and a lower case member 12, and the inner surface of the main body 10 is formed with the sheet-like separation membrane 1 via a seal member 13. An example is shown in which the supply-side flow path and the permeation-side flow path are formed on both surfaces of the sheet-like separation membrane 1 by sandwiching.
本発明では、供給側流路が、原液の入口14と出口15とを有しており、図示した例では、上側ケース部材11の上面の対角の位置に、入口14と出口15とが設けられている。これにより、原液の入口14と出口15とを結ぶ中心線A1に沿って、原液が流動しながら、原液がシート状分離膜1により分離され、透過液を生成する。 In the present invention, the supply-side flow path has a stock solution inlet 14 and an outlet 15. In the illustrated example, the inlet 14 and the outlet 15 are provided at diagonal positions on the upper surface of the upper case member 11. It has been. As a result, while the stock solution flows along the center line A1 connecting the stock solution inlet 14 and the outlet 15, the stock solution is separated by the sheet-like separation membrane 1 to generate a permeate.
また、本発明では、透過側流路が、スイープ流の入口16と出口17とを有し、その入口16又は出口17の少なくとも一方が異なる位置に複数設けられている。本実施形態では、入口16と出口17との両方が、異なる位置に複数設けられている例を示す。即ち、各々複数のスイープ流の入口16a、16bと出口17a、17bとが異なる位置に設けられている。 Further, in the present invention, the permeate-side flow path has the sweep flow inlet 16 and the outlet 17, and at least one of the inlet 16 or the outlet 17 is provided at a different position. In the present embodiment, an example in which a plurality of both the inlet 16 and the outlet 17 are provided at different positions is shown. That is, the plurality of sweep flow inlets 16a and 16b and the outlets 17a and 17b are provided at different positions.
下側ケース部材12の一方の対角の位置に設けられた、スイープ流の入口16aと出口17aとを使用してスイープ流を流す場合には、入口16aと出口17aとを結ぶ中心線A2に沿って、スイープ流および透過液が流動する。なお、本発明では、膜分離を行なわずに、本体10内部の洗浄を行なう場合にも、洗浄のためのスイープ流を流すことができる。 When the sweep flow is provided using the sweep flow inlet 16a and the outlet 17a provided at one diagonal position of the lower case member 12, a center line A2 connecting the inlet 16a and the outlet 17a is provided. The sweep stream and permeate flow along. In the present invention, even when the inside of the main body 10 is cleaned without performing membrane separation, a sweep flow for cleaning can be flowed.
一方、下側ケース部材12の他方の対角の位置に設けられた、スイープ流の入口16bと出口17bとを使用してスイープ流を流す場合には、入口16bと出口17bとを結ぶ中心線A3に沿って、スイープ流および透過液が流動する。本発明では、このようにスイープ流の入口16及び/又は出口17の複数を切り替えて使用することで、スイープ流の流動方向を変えることができ、一方のスイープ流では、透過側流路材3が邪魔をして除去できなかった汚れに対しても、他方のスイープ流によって除去し易くなり、また両者の流動方向におけるデッドスペースも少なくなる。その結果、透過側膜面近傍に付着した汚れを効果的に排出することができるようになる。 On the other hand, when the sweep flow is made to flow using the sweep flow inlet 16b and the outlet 17b provided at the other diagonal position of the lower case member 12, the center line connecting the inlet 16b and the outlet 17b. A sweep and permeate flow along A3. In the present invention, the flow direction of the sweep flow can be changed by using a plurality of the sweep flow inlets 16 and / or outlets 17 as described above. However, it is easy to remove the dirt which cannot be removed due to the obstruction by the other sweep flow, and the dead space in the flow direction of both is reduced. As a result, the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface can be effectively discharged.
本発明においては、透過側膜面近傍に付着した汚れをより効果的に排出する観点から、スイープ流の一方の入口16aと出口17aとを結ぶ中心線A2と、他方の入口16bと出口17bとを結ぶ中心線A3とが、30〜150℃の角度をなすことが好ましく、45〜135℃の角度をなすことがより好ましく、60〜120℃の角度をなすことが更に好ましい。 In the present invention, from the viewpoint of more effectively discharging the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface, the center line A2 connecting one inlet 16a and the outlet 17a of the sweep flow, the other inlet 16b and the outlet 17b, It is preferable that the center line A3 connecting the two forms an angle of 30 to 150 ° C, more preferably an angle of 45 to 135 ° C, and still more preferably an angle of 60 to 120 ° C.
本体10を形成するケース部材11、12の材質としては、不純物や粒子等の溶出などの問題が生じなければ、何れの材料も使用可能であり、例えば塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ABS樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂が挙げられる。下側ケース部材12と上側ケース部材11とは、接着、融着、溶着、ボルト締結などにより、固着することができる。本体10に耐圧性が要求される場合には、ステンレス等の金属や、GFRP、CFRP等の繊維強化樹脂を使用することが好ましい。 Any material can be used as the material of the case members 11 and 12 forming the main body 10 as long as no problems such as elution of impurities and particles occur. For example, vinyl chloride resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, ABS, and the like can be used. Examples of the resin include resins such as polyethylene and polypropylene. The lower case member 12 and the upper case member 11 can be fixed together by adhesion, fusion, welding, bolt fastening, or the like. When pressure resistance is required for the main body 10, it is preferable to use a metal such as stainless steel or a fiber reinforced resin such as GFRP or CFRP.
シート状分離膜1は、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノ濾過膜、逆浸透膜、透析膜などが挙げられ、その用途や製法に応じた、孔径、厚み、大きさのものが使用できる。例えば、シート状分離膜1の厚みとしては、0.05〜1.0mmが挙げられる。 Examples of the sheet-like separation membrane 1 include microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, and dialysis membranes, and those having a pore size, thickness, and size can be used according to the application and production method. . For example, the thickness of the sheet-like separation membrane 1 is 0.05 to 1.0 mm.
また、シート状分離膜1の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、フッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル−ポリアクリロニトリル共重合体、芳香族ポリアミド、酢酸セルロース、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、などが挙げられる。 The material of the sheet-like separation membrane 1 is polyethylene, polypropylene, polysulfone, polyethersulfone, vinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride-polyacrylonitrile copolymer, aromatic polyamide, cellulose acetate, epoxy resin, polyamide. , Polyimide, and the like.
なお、シート状分離膜1としては、単一素材あるいは複合素材からなるものが使用でき、例えば不織布等の支持体上に形成されているものでもよく、分離活性層が多孔性支持膜上に形成されている複合膜でもよい。本発明では、多孔性支持膜上にポリアミド系分離活性層を形成した複合半透膜を使用することが好ましい。 In addition, as the sheet-like separation membrane 1, one made of a single material or a composite material can be used, and for example, it may be formed on a support such as a nonwoven fabric, and the separation active layer is formed on the porous support membrane. It may be a composite membrane. In the present invention, it is preferable to use a composite semipermeable membrane in which a polyamide-based separation active layer is formed on a porous support membrane.
供給側流路材2としては、樹脂等からなるネットが好ましく用いられる。ネットの厚みは、例えば0.3〜1.8mmが挙げられる。ネットを構成するネット糸径は例えば0.2〜1mmが挙げられる。ネットの開口率は例えば60〜97%が挙げられる。 As the supply side channel material 2, a net made of resin or the like is preferably used. The thickness of the net is, for example, 0.3 to 1.8 mm. The net yarn diameter constituting the net is, for example, 0.2 to 1 mm. The net aperture ratio is, for example, 60 to 97%.
本発明において、「ネット糸」とは、ネットを構成する線状部材を指し、その断面は円形に限らず、三角形、四角形などの多角形、楕円形など何れでもよい。また、交差するネット糸同士は、一体に形成されているのが好ましいが、交差部分は固着されていても、固着されていなくてもよい。また、「ネット糸径」とは、ネットを構成する線状部材の断面における最大長さを指し、例えば、楕円形断面の場合、長径がネット糸径に相当する。 In the present invention, the “net yarn” refers to a linear member constituting a net, and the cross section thereof is not limited to a circle, and may be any polygon such as a triangle or a rectangle, an ellipse or the like. Further, it is preferable that the intersecting net yarns are integrally formed, but the intersecting portion may or may not be fixed. The “net yarn diameter” refers to the maximum length in the cross section of the linear member constituting the net. For example, in the case of an elliptical cross section, the long diameter corresponds to the net yarn diameter.
供給側流路材2の材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイドポロフェニレンエーテル、ポリカーボネート、ナイロンを主原料とするものが挙げられる。 Examples of the material of the supply-side flow path member 2 include materials mainly composed of polypropylene, polyethylene, polysulfone, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyphenylene sulfide polyphenylene ether, polycarbonate, and nylon.
ネットの開口形状としては、三角形、四角形(菱形、正方形、長方形、平行四辺形等)、六角形などが挙げられる。 Examples of the opening shape of the net include a triangle, a quadrangle (rhombus, square, rectangle, parallelogram, etc.), a hexagon, and the like.
透過側流路材3としては、供給側流路材2より目の細かいネットが用いられ、樹脂等からなるトリコット編みや平織などのネットが好ましく用いられる。ネットの厚みは、例えば0.2〜1mmが挙げられる。ネットの開口率は例えば20〜60%が挙げられる。 As the permeate-side channel material 3, a finer net than the supply-side channel material 2 is used, and a net of tricot knitting or plain weave made of resin or the like is preferably used. The thickness of the net is, for example, 0.2 to 1 mm. The net aperture ratio is 20 to 60%, for example.
透過側流路材3の材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイドポロフェニレンエーテル、ポリカーボネート、ナイロンを主原料とするものが挙げられる。 Examples of the material of the permeate-side flow path material 3 include materials mainly composed of polypropylene, polyethylene, polysulfone, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyphenylene sulfide polyphenylene ether, polycarbonate, and nylon.
シール部材13としては、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム、熱可塑性エラストマーなどが用いられる。シール部材13の断面形状は、長方形、円形、楕円形などが挙げられる。シール部材13の厚みは、供給側流路材2と透過側流路材3と同等か、より厚いものが好ましい。 As the seal member 13, rubber such as silicone rubber or fluoro rubber, thermoplastic elastomer, or the like is used. Examples of the cross-sectional shape of the seal member 13 include a rectangle, a circle, and an ellipse. The thickness of the seal member 13 is preferably equal to or greater than that of the supply-side channel material 2 and the permeation-side channel material 3.
以上のように、本発明は、透過側流路が、スイープ流の入口16と出口17とを有し、その入口16又は出口17の少なくとも一方が異なる位置に複数設けられている点以外は、従来の膜分離装置と同様の構造、形状、材質などを有しており、従来公知の技術が何れも採用できる。 As described above, according to the present invention, the permeate-side flow path has the sweep flow inlet 16 and the outlet 17, and at least one of the inlet 16 or the outlet 17 is provided in a plurality of different positions. It has the same structure, shape, material and the like as a conventional membrane separation apparatus, and any conventionally known technique can be adopted.
一方、本発明の膜分離方法は、以上のような本発明の膜分離装置を用いて、異なる位置に各々複数設けられたスイープ流の入口16と出口17とを交互に使用しながら膜分離を行なうことを特徴とする。 On the other hand, the membrane separation method of the present invention uses the membrane separation apparatus of the present invention as described above to perform membrane separation while alternately using a plurality of sweep flow inlets 16 and outlets 17 provided at different positions. It is characterized by performing.
図1〜図2に示す膜分離装置を用いる場合、各々複数のスイープ流の入口16a、16bと出口17a、17bとが異なる位置に設けられているため、これらを交互に使用して、スイープ流を入口16から供給する。 When the membrane separation apparatus shown in FIGS. 1 to 2 is used, since the plurality of sweep flow inlets 16a and 16b and the outlets 17a and 17b are provided at different positions, the sweep flow is used alternately. From the inlet 16.
下側ケース部材12の一方の対角の位置に設けられた、スイープ流の入口16aと出口17aとを使用してスイープ流を流す場合には、入口16aと出口17aとを結ぶ中心線A2に沿って、スイープ流および透過液が流動する。下側ケース部材12の他方の対角の位置に設けられた、スイープ流の入口16bと出口17bとを使用してスイープ流を流す場合には、入口16bと出口17bとを結ぶ中心線A3に沿って、スイープ流および透過液が流動する。本発明では、このようにスイープ流の入口16及び/又は出口17の複数を切り替えて使用することで、スイープ流の流動方向を変えることができ、一方のスイープ流では、透過側流路材3が邪魔をして除去できなかった汚れに対しても、他方のスイープ流によって除去し易くなり、また両者の流動方向におけるデッドスペースも少なくなる。その結果、透過側膜面近傍に付着した汚れを効果的に排出することができるようになる。 When the sweep flow is provided using the sweep flow inlet 16a and the outlet 17a provided at one diagonal position of the lower case member 12, a center line A2 connecting the inlet 16a and the outlet 17a is provided. The sweep stream and permeate flow along. When the sweep flow is provided using the sweep flow inlet 16b and the outlet 17b provided at the other diagonal position of the lower case member 12, a center line A3 connecting the inlet 16b and the outlet 17b is provided. The sweep stream and permeate flow along. In the present invention, the flow direction of the sweep flow can be changed by using a plurality of the sweep flow inlets 16 and / or outlets 17 as described above. However, it is easy to remove the dirt which cannot be removed due to the obstruction by the other sweep flow, and the dead space in the flow direction of both is reduced. As a result, the dirt adhering to the vicinity of the permeation side membrane surface can be effectively discharged.
スイープ流としては、透過液と同じ組成の液体を別途使用する方法と、透過液をそのまま循環使用する方法がある。また、膜分離を行なわない状態で、洗浄液をスイープ流として使用することができる。洗浄液としては、純水、上流水、水道水や、これらに洗浄剤を添加したものなどが使用できる。 As the sweep flow, there are a method of separately using a liquid having the same composition as the permeate and a method of circulating the permeate as it is. In addition, the cleaning liquid can be used as a sweep flow without performing membrane separation. As the cleaning liquid, pure water, upstream water, tap water, and those obtained by adding a cleaning agent to these can be used.
本発明の膜分離方法は、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノ濾過膜、逆浸透膜、透析膜など、種々のシート状分離膜1を用いることによって、分離膜の種類に応じた種々の用途に使用することができる。なかでも、本発明は、逆浸透膜のような半透膜を用いた分離に有用である。 The membrane separation method of the present invention employs various sheet-like separation membranes 1 such as microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, and dialysis membranes, so that various types of separation membranes can be used. Can be used for applications. Among these, the present invention is useful for separation using a semipermeable membrane such as a reverse osmosis membrane.
(他の実施形態)
(1)前述の実施形態では、スイープ流の入口16と出口17との両方が、異なる位置に複数設けられている例の例を示したが、本発明では、スイープ流の入口16と出口17の少なくとも一方が、異なる位置に複数設けられていればよい。例えば、図1に示す例において、入口16a、16bの中央に1つの入口16のみを設けたり、また、出口17a、17bの中央に1つの出口17のみを設けるようにしてもよい。
(Other embodiments)
(1) In the above-described embodiment, an example in which both the sweep flow inlet 16 and the outlet 17 are provided at different positions is shown. However, in the present invention, the sweep flow inlet 16 and the outlet 17 are provided. It is sufficient that at least one of the plurality is provided at a different position. For example, in the example shown in FIG. 1, only one inlet 16 may be provided in the center of the inlets 16a and 16b, or only one outlet 17 may be provided in the center of the outlets 17a and 17b.
また、スイープ流の流動方向は、2方向である場合に限らず、3方向以上にしてもよい。その場合、スイープ流の入口16と出口17の少なくとも一方が、3箇所以上に設けられる。 Further, the flow direction of the sweep flow is not limited to two directions, and may be three or more directions. In that case, at least one of the inlet 16 and the outlet 17 of the sweep flow is provided at three or more locations.
(2)前述の実施形態では、スイープ流の入口16a、16bと出口17a、17bとが、一方の一対の対角の位置と、他方の一対の対角の位置とに設けられている例を示したが、本発明では、図3に示すように、本体10が平面視で矩形である偏平な形状を有する場合、スイープ流の一方の入口16aと出口17aとが、矩形を有する本体10の何れかの対向する辺の近傍に各々設けられ、スイープ流の他方の入口16bと出口17bとが、残りの対向する辺の近傍に各々設けられていることが好ましい。なお、図3では、下側ケース部材12以外の構成が省略されているが、図1と同様の部材を使用することができる。 (2) In the above-described embodiment, the sweep flow inlets 16a and 16b and the outlets 17a and 17b are provided at one pair of diagonal positions and the other pair of diagonal positions. As shown in FIG. 3, in the present invention, when the main body 10 has a flat shape that is rectangular in plan view, one of the inlets 16 a and the outlet 17 a of the sweep flow has a rectangular shape. It is preferable that each is provided in the vicinity of one of the opposing sides, and the other inlet 16b and outlet 17b of the sweep flow are provided in the vicinity of the remaining opposing sides. In FIG. 3, the configuration other than the lower case member 12 is omitted, but the same members as in FIG. 1 can be used.
このように入口16a、16bと出口17a、17bとを配置することで、入口16aと出口17aとを結ぶ中心線A2と、入口16bと出口17bとを結ぶ中心線A3とがなす角度を、より垂直に近づけることができ、より確実に、透過側膜面近傍に付着した汚れを排出できるようになる。 By arranging the inlets 16a and 16b and the outlets 17a and 17b in this way, the angle formed by the center line A2 connecting the inlet 16a and the outlet 17a and the center line A3 connecting the inlet 16b and the outlet 17b is further increased. It is possible to approach the vertical direction, and it is possible to discharge the dirt attached to the vicinity of the transmission side membrane surface more reliably.
(3)前述の実施形態では、シール部材13により、シート状分離膜1が挟持されることで、供給側流路と透過側流路とがシート状分離膜1の両面に形成される例を示したが、本発明では、シール部材13を用いることなく、ケース部材11、12を超音波融着等することで、シート状分離膜1を直接挟持する構造にしてもよい。また、封止樹脂を用いてシート状分離膜1を封止することも可能である。封止樹脂としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。 (3) In the above-described embodiment, an example in which the sheet-like separation membrane 1 is sandwiched by the seal member 13 so that the supply-side channel and the permeation-side channel are formed on both surfaces of the sheet-like separation membrane 1. Although shown, in the present invention, the sheet-like separation membrane 1 may be directly sandwiched by ultrasonic welding or the like of the case members 11 and 12 without using the seal member 13. It is also possible to seal the sheet-like separation membrane 1 using a sealing resin. Examples of the sealing resin include urethane resin and epoxy resin.
(4)前述の実施形態では、1つのシート状分離膜1のみが使用される例を示したが、図4〜図5に示すように、本発明では、複数のシート状分離膜1を用いて膜分離装置を構成することも可能である。 (4) In the above-described embodiment, an example in which only one sheet-like separation membrane 1 is used is shown. However, as shown in FIGS. 4 to 5, in the present invention, a plurality of sheet-like separation membranes 1 are used. It is also possible to configure a membrane separation device.
その場合、例えば、図4に示すように、まず、2枚のシート状分離膜1と、透過側流路材3と、接着テープ5(又は接着剤等)とを用いて、上下の2辺の全体と左右の2辺の一部とが封止された分離膜ユニットMUを作製する。その際、シート状分離膜1の分離活性層側が外部に向くように配置する。この分離膜ユニットMUでは、スイープ流の入口16a、16bと出口17a、17bとを、各々複数ずつ対角の位置に設けることができる。図示した例では、2枚のシート状分離膜1を用いているが、1枚のシート状分離膜1を折り曲げて、分離膜ユニットMUを作製することも可能である。 In this case, for example, as shown in FIG. 4, first, two sheet-like separation membranes 1, a permeate-side flow path material 3, and an adhesive tape 5 (or an adhesive or the like) are used to form two upper and lower sides. And a separation membrane unit MU in which the left and right sides are partially sealed. In that case, it arrange | positions so that the isolation | separation active layer side of the sheet-like separation membrane 1 may face the exterior. In the separation membrane unit MU, a plurality of sweep flow inlets 16a and 16b and a plurality of outlets 17a and 17b can be provided at diagonal positions. In the illustrated example, two sheet-like separation membranes 1 are used, but it is also possible to fold one sheet-like separation membrane 1 to produce a separation membrane unit MU.
図5に示すように、この分離膜ユニットMUを、複数の供給側流路材2を介在させつつ複数積層して、容器(図示省略)内に収容する。容器には、原液の入口と出口とが設けられており、矢印A4の方向に原液が流動する。原液の出口からは、濃縮された原液が排出される。 As shown in FIG. 5, a plurality of the separation membrane units MU are stacked with a plurality of supply-side flow path members 2 interposed, and housed in a container (not shown). The container is provided with an inlet and an outlet for the stock solution, and the stock solution flows in the direction of arrow A4. The concentrated stock solution is discharged from the outlet of the stock solution.
スイープ流は、供給管18a、18bを介して、分離膜ユニットMUにおけるスイープ流の入口16a、16bから供給され、出口17a、17bから出た後、排出管19a、19bから排出される。シート状分離膜1によって、原液から分離された透過液は、スイープ流と共に、分離膜ユニットMUの出口17a、17bから出た後、排出管19a、19bから排出される。 The sweep flow is supplied from the inlets 16a and 16b of the sweep flow in the separation membrane unit MU via the supply pipes 18a and 18b, and is discharged from the discharge pipes 19a and 19b after exiting from the outlets 17a and 17b. The permeate separated from the stock solution by the sheet-like separation membrane 1 is discharged from the discharge pipes 19a and 19b after exiting from the outlets 17a and 17b of the separation membrane unit MU together with the sweep flow.
本発明では、スイープ流を供給管18aに供給して、排出管19aから排出する状態と、スイープ流を供給管18bに供給して、排出管19bから排出する状態とを、切り替えることにより、スイープ流の流動方向を矢印A5の方向から矢印A6の方向へ切り替えることができる。 In the present invention, the sweep flow is supplied to the supply pipe 18a and discharged from the discharge pipe 19a, and the sweep flow is supplied to the supply pipe 18b and discharged from the discharge pipe 19b. The flow direction of the flow can be switched from the direction of arrow A5 to the direction of arrow A6.
1 シート状分離膜
2 供給側流路材
3 透過側流路材
10 本体
14 原液の入口
15 原液の出口
16 スイープ流の入口
17 スイープ流の出口
A2 スイープ流の一方の入口と出口とを結ぶ中心線
A3 スイープ流の他方の入口と出口とを結ぶ中心線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sheet-like separation membrane 2 Supply side flow path material 3 Permeation side flow path material 10 Main body 14 Stock solution inlet 15 Stock solution outlet 16 Sweep flow inlet 17 Sweep flow outlet A2 Center connecting one inlet and outlet of sweep flow Line A3 Centerline connecting the other entrance and exit of the sweep flow
Claims (7)
前記透過側流路は、スイープ流の入口と出口とを有し、その入口又は出口の少なくとも一方が異なる位置に複数設けられており、
前記供給側流路は、原液の入口と出口とを有する膜分離装置。 The supply-side channel material, the sheet-like separation membrane, and the permeation-side channel material are laminated in this order, and the supply-side channel and the permeation-side channel formed inside the main body are partitioned by the sheet-like separation membrane. A membrane separation apparatus comprising:
The permeate-side flow path has a sweep flow inlet and outlet, and at least one of the inlet or outlet is provided at a different position, and
The supply-side flow path is a membrane separation device having an inlet and an outlet for a stock solution.
前記スイープ流の一方の入口と出口とが、矩形を有する本体の何れかの対向する辺の近傍に各々設けられ、前記スイープ流の他方の入口と出口とが、残りの対向する辺の近傍に各々設けられている請求項1〜3いずれかに記載の膜分離装置。 The main body has a flat shape that is rectangular in plan view,
One inlet and outlet of the sweep flow are provided in the vicinity of any opposing side of the main body having a rectangular shape, and the other inlet and outlet of the sweep flow are in the vicinity of the remaining opposing sides. The membrane separation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein each is provided.
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