JP2015188778A - Nf膜とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のNF膜は、スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンと開孔剤と溶媒とを含む樹脂組成物を、水を用いた相分離法に付すことにより形成された膜分離機能層を有する。スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンの合計量中の含有割合は、例えば、スルホン化ポリエーテルスルホン25〜85重量%、ポリエーテルスルホン75〜15重量%である。
【選択図】 なし
Description
本発明の他の目的は、上記の優れた特性をもつNF膜を有する膜モジュール、前記NF膜を有する膜モジュールを備えた水処理装置を提供することにある。
本発明のNF膜は膜分離機能層を有する。NF膜の型式は特に限定されず、例えば、平膜型NF膜(NF平膜)、中空子型NF膜、管状型NF膜等のいずれであってもよい。これらの中でも、平膜型NF膜が好ましい。
硬度成分除去率(%)
=〔1−(透過液中の硬度成分量)/(供給液中の硬度成分量)〕×100
本発明のNF膜の製造法は、スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンと開孔剤と溶媒とを含む樹脂組成物を、水を用いた相分離法に付すことにより膜分離層を形成する工程を含む。
本発明の膜モジュール(NF膜モジュール)は上記のNF膜(平膜型NF膜等)を有するものである。膜モジュールの型は、シート型、スパイラル型、回転平膜型等のいずれであってもよい。具体的には、特開2004−8958号公報に記載されたスパイラル型のナノ濾過膜モジュール(図3)を挙げることができる。
本発明の水処理装置は上記のNF膜(平膜型NF膜等)を有する膜モジュールを備えた装置である。水処理装置は、前記膜モジュールとともに、他の膜装置(RO膜装置、UF膜装置等)、活性炭処理装置、プレフィルター、UV装置、凝集装置等の公知の水処理用の各種装置と組み合わせることができる。
精製、乾燥後のスルホン化ポリエーテルスルホンを重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、600MHz 1H−NMR(BRUKER AVANCE 600)より測定した。1H−NMRスペクトルで得られた芳香環水素のピーク積分値及び下式(A)より、スルホン化度(置換度)(%)を算出した。
スルホン化度(置換度)(%)
={[8.2〜8.5ppmの積分値(下記式中の(1))/{([6.8〜8.2ppmの積分値(下記式中の(2)〜(5))−[8.2〜8.5ppmの積分値]×2]/4+[8.2〜8.5ppmの積分値])×10 ・・・(A)
なお、下記式はスルホン化ポリエーテルスルホンの繰り返し構造単位を示す式であり、nはそれぞれ、正の整数を表す。
純水透過係数(PWP)は撹拌式セル(ミリポア社製)を用いて測定した。セルの原水側から水道水を0.2MPaで供給し、約240分間運転して安定状態になった後、NF平膜から一定時間に透過する水道水の重量を測定した。この重量を採取時間(hr)、NF平膜内表面の膜面積(m2)、圧力(0.2MPa)で除して、純水透過係数〔L/m2/hr/0.1MPa〕を求めた。なお、純水透過係数(PWP)は回収率10%の運転条件で測定した。回収率(%)は、以下の式で算出される値である。
回収率(%)=〔(透過液量)/(供給液量)〕×100
硬度成分除去率(脱塩率)は、撹拌式セル(メルクミリポア社製、Amicon8200型)を用いて測定した。セル容量は180ml、有効膜面積28.7cm2であり、このセルに20L原水タンクを接続して、連続通液運転した。セルの原水タンクから水道水を0.2MPaで供給し、NF平膜から一定時間に透過する水道水の重量を測定した。安定状態の下(前記の濾過条件で約240分間運転した後)、供給液、透過液を採取し、全硬度分の測定により硬度を測定した。全硬度分は、ドロップテスト(共立理化学研究所社製、WAD−TH)を用いて測定を行った。試料液それぞれの硬度測定値(硬度成分量とする)を用いて、下記式から硬度成分除去率(%)を求めた。
硬度成分除去率(%)
=〔1−(透過液中の硬度成分量)/(供給液中の硬度成分量)〕×100
(SPES及びPESを含む溶液の調製)
ジメチルスルホキシド(DMSO)67.9重量部にスルホン化度(置換度)0.1の酸型スルホン化ポリエーテルスルホン(SPES)23.0重量部を加え、90℃で約1時間加熱して溶解させた。次に、前記溶液にポリエーテルスルホン(PES)(住友化学(株)製、住化エクセル5003)9.0重量部を加え、90℃で約6時間加熱溶解して、溶液を得た。その後、前記溶液を60℃で15時間かけて脱泡した。
(開孔剤の導入)
上記溶液を60℃で加熱し、開孔剤としてポリビニルピロリドン(PVPK)(和光純薬工業(株)製、分子量35000)0.2重量部を加えて、室温にて撹拌溶解させた。その後、60℃で15時間かけて脱泡し、製膜溶液とした。
(平膜の作製)
脱泡した製膜溶液10mlを60℃にして、基材となる不織布(日本バイリーン社製、MF90、厚さ150μm)300cm2にバーコーターにて室温で塗布した。製膜溶液を塗布した不織布を60℃の水に浸漬させて相分離法にて平膜基材(NF平膜)を作製した。その後、室温の水に浸して15時間静置した。平膜基材(NF平膜)における分離膜機能層の厚みは、100μmであった。
(SPES及びPESを含む溶液の調製)
ジメチルスルホキシド(DMSO)68.0重量部にスルホン化度0.175の酸型SPES12.0重量部を加え、90℃で約1時間加熱して溶解させた。次に、前記溶液にPES(住友化学(株)製、住化エクセル5003)19.9重量部を加え、90℃で約6時間加熱溶解して、溶液を得た。その後、前記溶液を60℃で15時間かけて脱泡した。
(開孔剤の導入)
上記溶液を60℃で加熱し、開孔剤としてポリエチレングリコール(PEG)(和光純薬工業(株)製、分子量200)0.05重量部を加えて、室温にて撹拌溶解させた。その後、60℃で15時間かけて脱泡し、製膜溶液とした。
(平膜の作製)
実施例1と同様にして、NF平膜を作製した。
(SPES及びPESを含む溶液の調製)
ジメチルスルホキシド(DMSO)67.9重量部にスルホン化度0.175の酸型SPES12.0重量部を加え、90℃で約1時間加熱して溶解させた。次に、前記溶液にPES(住友化学(株)製、住化エクセル5003)20.0重量部を加え、90℃で約6時間加熱溶解して、溶液を得た。その後、前記溶液を60℃で15時間かけて脱泡した。
(開孔剤の導入)
上記溶液を60℃で加熱し、開孔剤としてポリエチレングリコール(PEG)(和光純薬工業(株)製、分子量200)0.1重量部を加えて、室温にて撹拌溶解させた。その後、60℃で15時間かけて脱泡し、製膜溶液とした。
(平膜の作製)
実施例1と同様にして、NF平膜を作製した。
開孔剤導入工程を省いた以外は実施例1と同様にして(すなわち、開孔剤添加前の溶液を製膜溶液とした)、NF平膜を作製した。
開孔剤導入工程を省いた以外は実施例2と同様にして(すなわち、開孔剤添加前の溶液を製膜溶液とした)、NF平膜を作製した。
Claims (11)
- スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンと開孔剤と溶媒とを含む樹脂組成物を、水を用いた相分離法に付すことにより形成された膜分離機能層を有するNF膜。
- スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンの合計量中の含有割合が、スルホン化ポリエーテルスルホン25〜85重量%、ポリエーテルスルホン75〜15重量%である請求項1記載のNF膜。
- スルホン化ポリエーテルスルホンのスルホン化度が0.04〜0.22である請求項1又は2記載のNF膜。
- 開孔剤が、ポリエチレングリコール及びポリビニルピロリドンからなる群より選択された少なくとも1種である請求項1〜3の何れか1項に記載のNF膜。
- 回収率10%の運転条件において、純水透過係数(PWP)が15L/m2/hr/0.1MPa以上である請求項1〜4の何れか1項に記載のNF膜。
- 平膜型NF膜である請求項1〜5の何れか1項に記載のNF膜。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載のNF膜の製造方法であって、スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンと開孔剤と溶媒とを含む樹脂組成物を、水を用いた相分離法に付すことにより膜分離層を形成する工程を含むNF膜の製造方法。
- 基材上に、スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンと開孔剤と溶媒とを含む樹脂組成物層を形成した後、該樹脂組成物層を水を用いた相分離法に付すことにより膜分離機能層を形成してNF平膜を製造する請求項7記載のNF膜の製造方法。
- スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンと溶媒とを含む溶液に開孔剤を添加溶解させて調製した製膜溶液を基材上に塗工して前記樹脂組成物層を形成する請求項8記載のNF膜の製造方法。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載のNF膜を有する膜モジュール。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載のNF膜を有する膜モジュールを備えた水処理装置。
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