JP2016026865A - Separation membrane element - Google Patents

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洋帆 広沢
Hiroho Hirozawa
洋帆 広沢
高木 健太朗
Kentaro Takagi
健太朗 高木
山田 博之
Hiroyuki Yamada
博之 山田
宜記 岡本
Yoshiki Okamoto
宜記 岡本
由恵 丸谷
Yoshie Marutani
由恵 丸谷
田中 祐之
Sukeyuki Tanaka
祐之 田中
将弘 木村
Masahiro Kimura
将弘 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane element which can stabilize the performance of separation and removal, particularly when the separation membrane element is operated under high pressure over a long period of time.SOLUTION: A separation membrane element of the present invention includes: a water collecting pipe; a separation membrane which includes a separation membrane body and a permeation side flow path material adhered to the permeation side surface of the separation membrane body and including a plurality of projections, and which is wound around the water collecting pipe; and a supply side flow path material arranged so as to face the supply side surface of the separation membrane. The projections each have a height of 0.15 mm or more and 0.35 mm or less. In the winding direction of the separation membrane, the average height of the projections arranged in a region within 20% of the length of the separation membrane from the outer end part of the separation membrane is 1.05 times or more and 2.0 times or less the average height of the projections arranged in a region within 50% of the length of the separation membrane from the inner end part of the separation membrane.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

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

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

分離膜エレメントとしては様々な形態があるが、分離膜の一方の面に原流体を供給し、他方の面から透過流体を得る点では共通している。分離膜エレメントは、束ねられた多数の分離膜を備えていることにより、1個の分離膜エレメントあたりの膜面積が大きくなるように、具体的には1個の分離膜エレメントあたりに得られる透過流体の量が大きくなるように形成されている。分離膜エレメントとしては、用途や目的にあわせて、スパイラル型、中空糸型、プレート・アンド・フレーム型、回転平膜型および平膜集積型などの各種の形状の分離膜エレメントが提案されている。   There are various types of separation membrane elements, but they are common in that raw fluid is supplied to one surface of the separation membrane and permeate fluid is obtained from the other surface. The separation membrane element includes a large number of bundled separation membranes, so that the membrane area per separation membrane element is increased, specifically, the permeation obtained per separation membrane element. It is formed so that the amount of fluid is large. Various separation membrane elements such as spiral type, hollow fiber type, plate and frame type, rotating flat membrane type, and flat membrane integrated type have been proposed as the separation membrane element. .

例えば、逆浸透ろ過には、スパイラル型分離膜エレメントが広く用いられる。スパイラル型分離膜エレメントは、中心管とその中心管の周囲に巻き付けられた積層体とを備えている。積層体は、原流体を分離膜表面に供給する供給側流路材、原流体に含まれる成分を分離する分離膜、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を中心管へと導くための透過側流路材が積層されることで形成されている。このスパイラル型分離膜エレメントは、原流体に圧力を付与することができるので、透過流体を多く取り出すことができる点で好ましく用いられている。   For example, spiral separation membrane elements are widely used for reverse osmosis filtration. The spiral type separation membrane element includes a central tube and a laminated body wound around the central tube. The laminate includes a supply side flow path material that supplies the raw fluid to the surface of the separation membrane, a separation membrane that separates components contained in the raw fluid, and a permeate side fluid that permeates the separation membrane and is separated from the supply side fluid. It is formed by laminating permeation-side flow path materials for guiding to the side. The spiral separation membrane element is preferably used in that a large amount of permeated fluid can be taken out because pressure can be applied to the raw fluid.

また、スパイラル型分離膜エレメントでは、一般的に、供給側流体の流路を形成させるために、供給側流路材として主に高分子化合物からなるネットが使用される。また、分離膜としては、積層型の分離膜が用いられる。積層型の分離膜は、供給側から透過側に積層されたポリアミドなどの架橋高分子化合物からなる分離機能層、ポリスルホンなどの高分子化合物からなる多孔性樹脂層、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子化合物からなる不織布を備える分離膜である。また、透過側流路材としては、分離膜の落ち込みを防き、かつ透過側の流路を形成させる目的で、供給側流路材よりも間隔の細かいトリコットと呼ばれる編み物部材が使用される。   Further, in the spiral type separation membrane element, in general, a net mainly made of a polymer compound is used as the supply side flow path material in order to form the flow path of the supply side fluid. As the separation membrane, a stacked type separation membrane is used. Multilayer separation membranes consist of a separation functional layer composed of a crosslinked polymer compound such as polyamide, a porous resin layer composed of a polymer compound such as polysulfone, and a polymer compound such as polyethylene terephthalate, laminated from the supply side to the permeation side. It is a separation membrane provided with the nonwoven fabric which becomes. Further, as the permeation side channel material, a knitted member called a tricot having a smaller interval than the supply side channel material is used for the purpose of preventing the separation membrane from dropping and forming the permeation side channel.

近年、造水コストの低減への要求の高まりから、膜エレメントの高性能化が求められている。例えば、分離膜エレメントの分離性能の向上および単位時間あたりの透過流体量の増大のために、各流路部材等の分離膜エレメント部材の性能向上が提案されている。具体的には、樹脂を分離膜の透過側に、接着力が1N/m以上となるように配置することにより、エレメントの造水量を高めた分離膜エレメントが提案されている(特許文献1参照。)。   In recent years, high performance of membrane elements has been demanded due to increasing demands for reducing water production costs. For example, in order to improve the separation performance of the separation membrane element and increase the amount of permeated fluid per unit time, it has been proposed to improve the performance of the separation membrane element member such as each flow path member. Specifically, a separation membrane element has been proposed in which the amount of water produced in the element is increased by disposing the resin on the permeate side of the separation membrane so that the adhesive force is 1 N / m or more (see Patent Document 1). .)

国際公開第2013/047744号International Publication No. 2013/047744

しかしながら、上記した従来の分離膜エレメントは、長期間にわたり高圧で運転を行った際のエレメントの構造安定性がなお十分とは言えないという課題がある。   However, the above-described conventional separation membrane element has a problem that the structural stability of the element when operated at a high pressure for a long period of time is still not sufficient.

そこで、本発明の目的は、特に長期間にわたり高い圧力をかけて分離膜エレメントを運転したときの分離除去性能を安定化させることのできる分離膜エレメントを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a separation membrane element that can stabilize the separation and removal performance when the separation membrane element is operated by applying a high pressure over a long period of time.

本発明は、前記の課題を解決せんとするものであり、本発明の分離膜エレメントは、 集水管と、分離膜本体と前記分離膜本体の透過側の面に固着された複数の突起からなる透過側流路材とを備えた前記集水管の周囲に巻囲された分離膜と、前記分離膜の供給側の面に対向するように配置された供給側流路材とを備えてなる分離膜エレメントであって、前記突起の高さが、0.15mm以上0.35mm以下であり、かつ、前記分離膜の巻囲方向において、前記分離膜の外側端部から分離膜の長さの20%以内の領域に配置された突起の平均高さが、前記分離膜の内側端部から前記分離膜の長さの50%以内の領域に配置された突起の平均高さの1.05倍以上2.0倍以下の分離膜エレメントである。   The present invention is to solve the above-mentioned problems, and the separation membrane element of the present invention comprises a water collecting pipe, a separation membrane main body, and a plurality of protrusions fixed to the permeation side surface of the separation membrane main body. Separation comprising a separation membrane wound around the water collecting pipe provided with a permeate-side flow path material, and a supply-side flow path material disposed so as to face the supply-side surface of the separation membrane The height of the protrusion is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less, and the length of the separation membrane is 20 from the outer end of the separation membrane in the surrounding direction of the separation membrane. The average height of the protrusions arranged in the region within% is 1.05 times or more of the average height of the protrusions arranged in the region within 50% of the length of the separation membrane from the inner end of the separation membrane. The separation membrane element is 2.0 times or less.

本発明の分離膜エレメントの好ましい態様によれば、前記の分離膜の巻囲方向内側端部から前記の分離膜の長さの50%以内の領域に配置された突起の高さの変動係数は、0%以上10%以下である。   According to a preferred aspect of the separation membrane element of the present invention, the coefficient of variation of the height of the protrusion disposed in the region within 50% of the length of the separation membrane from the inner end of the separation membrane in the surrounding direction is 0% or more and 10% or less.

本発明によれば、高効率かつ安定した透過側流路を形成することができ、分離成分の除去性能と高い透過性能を有するだけでなく、巻囲性に優れエレメントの寸法安定性が良好な高性能で高効率の分離膜エレメントを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to form a highly efficient and stable permeation-side flow path, and not only have separation component removal performance and high permeation performance, but also have excellent surrounding properties and good dimensional stability of the element. A high-performance and highly efficient separation membrane element can be obtained.

図1は、本発明で用いられる分離膜リーフの一形態を示す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a separation membrane leaf used in the present invention. 図2は、本発明で用いられる分離膜の長さ方向(第2方向)において連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a separation membrane provided with a flow path material provided continuously in the length direction (second direction) of the separation membrane used in the present invention. 図3は、本発明で用いられる分離膜の長さ方向(第2方向)において不連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a separation membrane provided with a channel material provided discontinuously in the length direction (second direction) of the separation membrane used in the present invention. 図4は、図2および図3の分離膜の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the separation membrane of FIGS. 図5は、集水管の周囲に分離膜を巻囲した本発明の分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。FIG. 5 is a developed perspective view showing one embodiment of the separation membrane element of the present invention in which a separation membrane is wound around the water collecting pipe. 図6は、本発明で用いられる分離膜の横面模式図である。FIG. 6 is a schematic side view of the separation membrane used in the present invention. 図7は、本発明で用いられる分離膜本体の概略構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the separation membrane main body used in the present invention. 突起物を固着させたシートを膜リーフに配置する方法の一例である。It is an example of the method of arrange | positioning the sheet | seat which fixed the protrusion to the film | membrane leaf.

次に、本発明の分離膜エレメントの実施形態について、詳細に説明する。本発明の分離膜エレメントは、集水管と、分離膜本体と前記分離膜本体の透過側の面に固着された複数の突起からなる透過側流路材とを備えた前記集水管の周囲に巻囲された分離膜と、前記分離膜の供給側の面に対向するように配置された供給側流路材とを備えてなる分離膜エレメントであって、前記突起の高さが、0.15mm以上0.35mm以下であり、かつ、前記分離膜の巻囲方向において、前記分離膜の外側端部から分離膜の長さの20%以内の領域に配置された突起の平均高さが、前記分離膜の内側端部から前記分離膜の長さの50%以内の領域に配置された突起の平均高さの1.05倍以上2.0倍以下の分離膜エレメントである。   Next, embodiments of the separation membrane element of the present invention will be described in detail. The separation membrane element of the present invention is wound around the water collection tube including a water collection tube, a separation membrane main body, and a permeation-side flow path member composed of a plurality of protrusions fixed to the permeation-side surface of the separation membrane main body. A separation membrane element comprising an enclosed separation membrane and a supply-side flow path material disposed so as to face the supply-side surface of the separation membrane, wherein the protrusion has a height of 0.15 mm And the average height of the protrusions disposed in a region within 20% of the length of the separation membrane from the outer end of the separation membrane in the winding direction of the separation membrane, The separation membrane element has an average height of 1.05 times or more and 2.0 times or less of an average height of protrusions arranged in a region within 50% of the length of the separation membrane from the inner end of the separation membrane.

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

このような分離膜の例として、本発明の実施形態の分離膜1は、図1に示されるように、分離膜本体2と透過側流路材3とを備えている。そして分離膜本体2は、供給側の面21と透過側の面22とを備えている。   As an example of such a separation membrane, the separation membrane 1 of the embodiment of the present invention includes a separation membrane main body 2 and a permeate-side flow path member 3 as shown in FIG. The separation membrane body 2 includes a supply-side surface 21 and a permeation-side surface 22.

本発明において、分離膜本体の「供給側の面」とは、分離膜本体2の2つの面のうち、原流体が供給される側の表面を意味する。また、「透過側の面」とは、その逆側の面を意味する。後述するように、分離膜本体2が、図7に示されるように、基材201および分離機能層203を備える場合は、一般的に、分離機能層側の面が供給側の面21であり、基材側の面が透過側の面22である。   In the present invention, the “supply side surface” of the separation membrane body means a surface on the side of the separation membrane body 2 on which the raw fluid is supplied. Further, the “transmission side surface” means the opposite side surface. As will be described later, when the separation membrane main body 2 includes the base material 201 and the separation functional layer 203 as shown in FIG. 7, generally, the surface on the separation functional layer side is the surface 21 on the supply side. The substrate side surface is the transmission side surface 22.

透過側流路材3は、透過側の面22上に流路を形成するように設けられている。分離膜1の各部の詳細については、後述する。   The permeate-side channel material 3 is provided so as to form a channel on the permeate-side surface 22. Details of each part of the separation membrane 1 will be described later.

図中に、x軸、y軸およびz軸の方向軸を示す。x軸を第1方向、y軸を第2方向と称することがある。図1等に示されるように、分離膜本体2は長方形であり、第1方向および第2方向は、分離膜本体2の外縁に平行である。第1方向を幅方向と称し、第2方向を長さ方向と称することがある。   In the figure, the direction axes of the x-axis, y-axis and z-axis are shown. The x-axis may be referred to as a first direction and the y-axis may be referred to as a second direction. As shown in FIG. 1 and the like, the separation membrane main body 2 is rectangular, and the first direction and the second direction are parallel to the outer edge of the separation membrane main body 2. The first direction may be referred to as the width direction, and the second direction may be referred to as the length direction.

(1−2)分離膜本体
<概要>
分離膜本体としては、使用方法と目的等に応じた分離性能を有する膜が用いられる。分離膜本体は、単一層によって形成されていてもよく、分離機能層と基材とを備える複合膜の構成とすることもできる。また、図7に示されるように、複合膜においては、分離機能層203と基材201との間に、多孔性支持層202を形成させることができる。
(1-2) Separation membrane body <Overview>
As the separation membrane body, a membrane having separation performance according to the method of use and purpose is used. The separation membrane main body may be formed of a single layer, or may be a composite membrane comprising a separation functional layer and a substrate. As shown in FIG. 7, in the composite membrane, a porous support layer 202 can be formed between the separation functional layer 203 and the base material 201.

<分離機能層>
分離機能層の厚みは、分離性能と透過性能の点で5nm以上3000nm以下であることが好ましい。特に、逆浸透膜、正浸透膜およびナノろ過膜では、厚みは5nm以上300nm以下であることが好ましい。
<Separation function layer>
The thickness of the separation functional layer is preferably 5 nm or more and 3000 nm or less in terms of separation performance and transmission performance. In particular, for reverse osmosis membranes, forward osmosis membranes and nanofiltration membranes, the thickness is preferably 5 nm or more and 300 nm or less.

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

分離機能層は、分離機能および支持機能の両方を有する層であってもよく、分離機能のみを備えていているように構成することもできる。「分離機能層」とは、少なくとも分離機能を備える層を指す。   The separation function layer may be a layer having both a separation function and a support function, or may be configured to have only a separation function. “Separation functional layer” refers to a layer having at least a separation function.

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

一方、分離機能層しては、孔径制御が容易であり、かつ耐久性に優れるという観点で、架橋高分子化合物が好ましく使用される。特に、原流体中の成分の分離性能に優れるという観点で、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させてなるポリアミド分離機能層、および有機無機ハイブリッド機能層等が好適に用いられる。   On the other hand, as the separation functional layer, a crosslinked polymer compound is preferably used from the viewpoint of easy control of the pore diameter and excellent durability. In particular, from the viewpoint of excellent separation performance of components in the raw fluid, a polyamide separation functional layer obtained by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an organic-inorganic hybrid functional layer, and the like are preferably used.

上記の分離機能層は、多孔性支持層上でモノマーを重縮合することによって形成することが可能である。   The separation functional layer can be formed by polycondensation of monomers on the porous support layer.

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

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

<多孔性支持層>
多孔性支持層は、分離機能層を支持する層であり、多孔性樹脂層とも言い換えことができる。
<Porous support layer>
The porous support layer is a layer that supports the separation functional layer and can also be referred to as a porous resin layer.

多孔性支持層に使用される材料やその形状としては、例えば、多孔性樹脂によって基板上に形成させて構成することができる。多孔性支持層としては、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、およびエポキシ樹脂、あるいはそれらを混合し、または積層したものが使用される。化学的、機械的および熱的に安定性が高く、孔径が制御しやすいという観点から、ポリスルホンを使用することが好ましい。   The material used for the porous support layer and the shape of the material can be formed by, for example, forming a porous resin on a substrate. As the porous support layer, polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, and epoxy resin, or a mixture or laminate of them is used. From the viewpoint of high chemical, mechanical and thermal stability and easy control of the pore size, it is preferable to use polysulfone.

多孔性支持層は、分離膜に機械的強度を与え、かつイオン等の分子サイズの小さな成分に対して分離膜のような分離性能を有さない。多孔性支持層の有する孔のサイズおよび孔の分布については、例えば、多孔性支持層は、均一で微細な孔を有してもよく、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面にかけて径が徐々に大きくなるような孔径の分布を有する構成とすることができる。   The porous support layer gives mechanical strength to the separation membrane, and does not have separation performance like a separation membrane for components having a small molecular size such as ions. Regarding the pore size and pore distribution of the porous support layer, for example, the porous support layer may have uniform and fine pores, or the other side from the surface on the side where the separation functional layer is formed. It can be set as the structure which has distribution of the hole diameter so that a diameter may become large gradually toward this surface.

また、いずれの場合でも、分離機能層が形成される側の表面で原子間力顕微鏡または電子顕微鏡などを用いて測定された細孔の投影面積円相当径は、1nm以上100nm以下であることが好ましい。特に、界面重合反応性および分離機能層の保持性の点で、多孔性支持層において分離機能層が形成される側の表面における孔は、3nm以上50nm以下の投影面積円相当径を有することが好ましい。   In any case, the projected area equivalent circle diameter of the pores measured using an atomic force microscope or an electron microscope on the surface on the side where the separation functional layer is formed is 1 nm or more and 100 nm or less. preferable. In particular, in terms of interfacial polymerization reactivity and retention of the separation functional layer, the pores on the surface on the side where the separation functional layer is formed in the porous support layer may have a projected area equivalent circle diameter of 3 nm to 50 nm. preferable.

多孔性支持層の厚みは、分離膜に強度を与えるため等の理由から、20μm以上500μm以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは30μm以上300μm以下の範囲である。   The thickness of the porous support layer is preferably in the range of 20 μm or more and 500 μm or less, and more preferably in the range of 30 μm or more and 300 μm or less, for reasons such as giving strength to the separation membrane.

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

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

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

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

基材としては、長繊維不織布および短繊維不織布がいずれも好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、高分子重合体の溶液を流延させた際に、その溶液が過浸透により裏抜けすること、多孔性支持層が剥離すること、さらには基材の毛羽立ち等により膜が不均一化すること、およびピンホール等の欠点が生じることを抑制することができる。   As the substrate, any of a long fiber nonwoven fabric and a short fiber nonwoven fabric can be preferably used. In particular, since the long fiber nonwoven fabric has excellent film-forming properties, when the polymer polymer solution is cast, the solution penetrates by over-penetration, the porous support layer peels off, Furthermore, it is possible to suppress the film from becoming non-uniform due to fluffing of the base material and the like, and the occurrence of defects such as pinholes.

また、基材が熱可塑性連続フィラメントにより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子重合体溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜は、連続製膜されるときに、製膜方向に対し張力がかけられるので、寸法安定性に優れた長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。   In addition, since the base material is made of a long-fiber non-woven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, compared to short-fiber non-woven fabric, non-uniformity and film defects caused by fiber fluffing during casting of a polymer solution can be prevented. Can be suppressed. Furthermore, since the separation membrane is tensioned in the film-forming direction when continuously formed, it is preferable to use a long-fiber nonwoven fabric excellent in dimensional stability as a base material.

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

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

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

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

繊維配向度は、次のようにして測定される。まず、不織布からランダムに小片サンプル10個を採取する。次に、そのサンプルの表面を走査型電子顕微鏡で100〜1000倍で撮影する。撮影像の中で、各サンプルあたり10本を選び、不織布の長手方向(縦方向、製膜方向)を0°としたときの角度を測定する。すなわち、1枚の不織布あたり計100本の繊維について、角度の測定が行われる。このようして測定された100本の繊維についての角度から平均値を算出する。得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入して得られる値が、繊維配向度である。   The degree of fiber orientation is measured as follows. First, 10 small piece samples are randomly collected from the nonwoven fabric. Next, the surface of the sample is photographed at 100 to 1000 times with a scanning electron microscope. In the photographed image, 10 samples are selected for each sample, and the angle when the longitudinal direction (longitudinal direction, film forming direction) of the nonwoven fabric is 0 ° is measured. That is, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. An average value is calculated from the angles of 100 fibers thus measured. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.

また、基材の厚みは、基材と多孔性支持層との厚みの合計が、30μm以上300μm以下の範囲内、または50μm以上250μm以下の範囲内となる程度に設定されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the thickness of a base material is set to such an extent that the sum total of the thickness of a base material and a porous support layer exists in the range of 30 micrometers or more and 300 micrometers or less, or the range of 50 micrometers or more and 250 micrometers or less.

(1−3)透過側流路材
<概要>
分離膜本体の透過側の面には、透過側流路を形成するように透過側流路材が設けられる。「透過側流路を形成するように透過側流路材が設けられる」とは、分離膜が後述の分離膜エレメントに組み込まれたときに、分離膜本体を透過した透過流体が集水管に到達できるように、透過側流路材が形成されていることを意味する。透過側流路材の構成の詳細は次のとおりである。
(1-3) Permeation side channel material <Overview>
A permeate-side channel material is provided on the permeate-side surface of the separation membrane body so as to form a permeate-side channel. “The permeate-side flow path material is provided so as to form a permeate-side flow path” means that when the separation membrane is incorporated into a separation membrane element described later, the permeated fluid that has permeated the separation membrane body reaches the water collecting pipe. It means that a permeate-side channel material is formed so as to be able to. Details of the configuration of the permeate-side channel material are as follows.

<透過側流路材の構成成分>
透過側流路材3は、分離膜本体2とは異なる素材で形成されることが好ましい。異なる素材とは、分離膜本体2で使用される材料とは異なる組成を有する材料を意味する。特に、透過側流路材3の組成は、分離膜本体2のうち、透過側流路材3が形成されている面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体2を形成するいずれの層の組成とも異なることが好ましい。
<Constituent component of permeate side channel material>
The permeate side channel material 3 is preferably formed of a material different from that of the separation membrane body 2. The different material means a material having a composition different from that of the material used in the separation membrane body 2. In particular, the composition of the permeate-side channel material 3 is preferably different from the composition of the surface of the separation membrane body 2 on which the permeate-side channel material 3 is formed, and any layer that forms the separation membrane body 2 It is preferable that the composition is different.

透過側流路材を構成する成分としては、樹脂が好ましく用いられる。具体的には、耐薬品性の点で、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンや共重合ポリオレフィンなどが好ましく、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などのポリマーも選択できる。これらの樹脂は、単独もしくは2種類以上からなる混合物として用いることができる。特に、熱可塑性樹脂は成形が容易であるため、均一な形状の透過側流路材を形成することができる。   A resin is preferably used as a component constituting the permeation side channel material. Specifically, from the viewpoint of chemical resistance, polyolefins such as ethylene vinyl acetate copolymer resin, polyethylene, and polypropylene, and copolymerized polyolefins are preferable, and polymers such as urethane resins and epoxy resins can also be selected. These resins can be used alone or as a mixture of two or more. In particular, since a thermoplastic resin is easy to mold, it is possible to form a permeate-side channel material having a uniform shape.

<透過側流路材の形状および配置>
<<概要>>
従来広く用いられているトリコットは編み物であり、立体的に交差した糸条で構成されている。すなわち、トリコットは、二次元的に連続した構造を有している。このようなトリコットが透過側流路材として適用された場合、流路の高さはトリコットの厚みよりも小さくなる。すなわち、トリコットの厚みの全てを流路の高さとして利用することはできない。
<Shape and arrangement of permeate side channel material>
<< Overview >>
Conventionally used tricots are knitted fabrics, and are composed of three-dimensionally intersecting yarns. That is, the tricot has a two-dimensional continuous structure. When such a tricot is applied as a permeate-side channel material, the height of the channel is smaller than the thickness of the tricot. That is, the entire thickness of the tricot cannot be used as the height of the flow path.

これに対して、本発明の構成の例として、図1等に示す透過側流路材3は、互いに重ならないように配置されている。従って、本発明の実施形態の透過側流路材3の高さ(すなわち厚み)は全て、流路の溝の高さとして活用される。従って、本発明の実施形態の透過側流路材3が適用された場合、透過側流路材3の高さと同じ厚みを有するトリコットが適用された場合よりも、流路は高くなる。すなわち、流路の断面積がより大きくなるので、流動抵抗はより小さくなる。   On the other hand, as an example of the configuration of the present invention, the permeation side flow path members 3 shown in FIG. 1 and the like are arranged so as not to overlap each other. Therefore, all the heights (that is, the thicknesses) of the permeation-side flow path members 3 according to the embodiment of the present invention are utilized as the heights of the flow path grooves. Therefore, when the permeation side flow path member 3 of the embodiment of the present invention is applied, the flow path becomes higher than when a tricot having the same thickness as the height of the permeation side flow path member 3 is applied. That is, since the cross-sectional area of the flow path becomes larger, the flow resistance becomes smaller.

また、各図においては、不連続な複数の透過側流路材3が、1つの分離膜本体2上に設けられている。「不連続」とは、透過側流路材3を分離膜本体2から剥離すると、複数の流路材3が互いに分かれる構造であることを指す。これに対して、ネット、トリコットおよびフィルム等の部材は、分離膜本体2から分離されても、連続した一体の形状を有する。   In each of the drawings, a plurality of discontinuous permeation-side flow path members 3 are provided on one separation membrane body 2. “Discontinuous” refers to a structure in which a plurality of flow path materials 3 are separated from each other when the permeate-side flow path material 3 is peeled from the separation membrane body 2. On the other hand, members such as nets, tricots, and films have a continuous and integral shape even when separated from the separation membrane body 2.

不連続な複数の透過側流路材3が設けられていることにより、分離膜1は、後述の分離膜エレメント100に組み込まれたときに、圧力損失を低く抑えることができる。このような構成の一例として、図2では、透過側流路材3は第1方向においてのみ不連続に形成されおり、また、図3では、透過側流路材3は第1方向および第2方向のいずれにおいても不連続に形成されている。   By providing a plurality of discontinuous permeation-side flow path members 3, the separation membrane 1 can suppress pressure loss when it is incorporated into a separation membrane element 100 described later. As an example of such a configuration, in FIG. 2, the permeation side flow path member 3 is formed discontinuously only in the first direction, and in FIG. 3, the permeation side flow path member 3 is formed in the first direction and the second direction. It is formed discontinuously in any direction.

分離膜は、分離膜エレメントにおいて、第2方向が巻囲方向と一致するように配置されていることが好ましい。すなわち、分離膜エレメントにおいて、分離膜は、第1方向が集水管6の長手方向に平行であり、第2方向が集水管6の長手方向に直交するように配置されることが好ましい。   The separation membrane is preferably arranged in the separation membrane element so that the second direction coincides with the winding direction. That is, in the separation membrane element, the separation membrane is preferably arranged so that the first direction is parallel to the longitudinal direction of the water collection pipe 6 and the second direction is orthogonal to the longitudinal direction of the water collection pipe 6.

図2に示す例では、流路材3は、第1方向において不連続に設けられると共に、第2方向においては、分離膜本体2の一端から他端まで連続するように設けられている。すなわち、図5のように分離膜エレメント100に分離膜1が組み込まれたときに、図2の透過側流路材3は、巻囲方向における分離膜1の内側端部から外側端部まで連続するように配置される。巻囲方向の内側とは、分離膜において集水管に近い側であり、巻囲方向の外側とは、分離膜において集水管から遠い側である。   In the example shown in FIG. 2, the flow path material 3 is provided discontinuously in the first direction, and is provided so as to be continuous from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the second direction. That is, when the separation membrane 1 is incorporated into the separation membrane element 100 as shown in FIG. 5, the permeation side flow path material 3 in FIG. 2 continues from the inner end to the outer end of the separation membrane 1 in the surrounding direction. To be arranged. The inner side in the winding direction is the side close to the water collecting pipe in the separation membrane, and the outer side in the winding direction is the side far from the water collecting pipe in the separation membrane.

透過側流路材が「第2方向において連続する」とは、図2のように途切れなく設けられている場合と、図3のように途切れても実質的に連続している場合の両方を包含する。「実質的に連続する」形態とは、好ましくは、第2方向における透過側流路材の間隔e(すなわち、透過側流路材において途切れている部分の長さ)が5mm以下であることを満たす。特に、1mm以下を満たすことがより好ましく、0.5mm以下であることがさらに好ましい態様である。また、第2方向において並ぶ一列の透過側流路材の先頭から最後尾までで、間隔eの合計値が、100mm以下であることが好ましく、30mm以下であることがより好ましく、3mm以下であることがさらに好ましい態様である。   The phrase “permeation-side flow path material is continuous in the second direction” means both the case where it is provided without interruption as shown in FIG. 2 and the case where it is substantially continuous even when it is interrupted as shown in FIG. Include. The “substantially continuous” form preferably means that the interval e (that is, the length of the portion where the transmission-side channel material is interrupted) in the second direction is 5 mm or less. Fulfill. In particular, it is more preferable to satisfy 1 mm or less, and a more preferable aspect is 0.5 mm or less. Further, the total value of the interval e is preferably 100 mm or less, more preferably 30 mm or less, from the beginning to the end of the row of permeation side flow path materials arranged in the second direction. Is a more preferred embodiment.

図2のように流路材3が途切れずに設けられている場合、加圧ろ過時に膜落ち込みが抑制される。膜落ち込みとは、膜が流路に落ち込んで流路を狭めることである。   When the flow path member 3 is provided without interruption as shown in FIG. 2, membrane drop is suppressed during pressure filtration. Membrane sagging is that the membrane falls into the channel and narrows the channel.

また、図3では、流路材3は、第1方向だけでなく第2方向においても不連続に設けられている。すなわち、透過側流路材3は、長さ方向において間隔をおいて設けられている。ただし、上述したように、流路材3が第2方向において実質的に連続していることにより、膜落ち込みは抑制される。さらに、透過側流路材3が、第1方向および第2方向の2つの方向において不連続であることで、透過側流路材と流体との接触面積が小さくなるので圧力損失が小さくなる。この形態は、透過側流路5が分岐点を備える構成であるとも言い換えられる。すなわち、図3の構成において、透過流体は、透過側流路5を流れながら、透過側流路材3によって分けられ、さらに下流で合流することができる。   Moreover, in FIG. 3, the channel material 3 is discontinuously provided not only in the first direction but also in the second direction. That is, the permeation-side channel material 3 is provided at intervals in the length direction. However, as described above, since the flow path member 3 is substantially continuous in the second direction, the film sagging is suppressed. Furthermore, since the permeation-side flow path material 3 is discontinuous in the two directions of the first direction and the second direction, the contact area between the permeation-side flow path material and the fluid is reduced, so that the pressure loss is reduced. In other words, this form is a configuration in which the permeation-side flow path 5 includes a branch point. That is, in the configuration of FIG. 3, the permeating fluid is divided by the permeation-side flow path material 3 while flowing through the permeation-side flow path 5 and can be further merged downstream.

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

透過側流路材が「分離膜本体2の一端から他端まで並ぶように設けられている」とは、透過側流路材が分離膜本体の縁まで設けられていなければならない、という意味ではない。透過側流路材は、透過側の流路を形成できる程度に、分離膜の第2方向全体に渡って配置されていることを意味する。透過側の面における他の分離膜との接着部分には、透過側流路材が設けられる必要はない。また、その他の仕様上または製造上の理由により、分離膜の外縁付近等の一部の箇所には、透過側流路材が配置されない領域が設けることができる。   The phrase “the permeate side channel material is provided so as to be lined up from one end to the other end of the separation membrane body 2” means that the permeate side channel material must be provided up to the edge of the separation membrane body. Absent. It means that the permeate-side channel material is disposed over the entire second direction of the separation membrane to such an extent that a permeate-side channel can be formed. It is not necessary to provide a permeate-side flow path material at a portion where the permeate-side surface is bonded to another separation membrane. In addition, for other reasons in terms of specifications or manufacturing, a region where the permeation-side flow path material is not disposed can be provided in some places such as near the outer edge of the separation membrane.

(巻囲方向内側および外側領域)
突起が固着している分離膜の透過側の面について、巻囲方向の内側から外側にかけて、内側端部からの位置を百分率で表すと、内側端部で0%、膜長さを二等分する箇所で50%、外側端部では100%となる。巻囲方向内側とは内側端部と膜長さを二等分する箇所の間、すなわち0%を超えて50%以下の領域である。一方、巻囲方向外側とは80%を超えて100%以下の領域である。
(Wound direction inside and outside area)
The permeation side surface of the separation membrane to which the protrusions are fixed is expressed as a percentage from the inner end to the outer end in the winding direction. It is 50% at the location where it is applied and 100% at the outer edge. The inner side in the winding direction refers to a region between the inner end portion and the portion that bisects the film length, that is, a region that exceeds 0% and is 50% or less. On the other hand, the outside in the winding direction is an area exceeding 80% and not more than 100%.

(透過側流路材の高さc)
透過側流路材の高さcとは、透過側流路材と分離膜本体の表面との高低差である。図4に示されるように、透過側流路材の高さcは、第2方向に垂直な断面における、透過側流路材3の最も高い部分と分離膜本体の透過側面との高さの差である。すなわち、高さにおいては、基材中に含浸している部分の厚みは考慮しない。
(Height c of permeate side channel material)
The height c of the permeate-side channel material is the difference in height between the permeate-side channel material and the surface of the separation membrane body. As shown in FIG. 4, the height c of the permeation-side channel material is the height of the highest part of the permeation-side channel material 3 and the permeation side surface of the separation membrane body in the cross section perpendicular to the second direction. It is a difference. That is, in the height, the thickness of the portion impregnated in the base material is not considered.

透過側流路材の高さcが大きい方が流動抵抗は小さくなる。従って、透過側流路材の高さcは0.15mm以上であることが好ましい。その一方で、透過側流路材の高さcが小さい方が、1つのエレメント当たりに充填される膜の数が多くなる。従って、透過側流路材の高さcは、0.35mm以下であることが好ましい。従って、透過側流路材の高さcは好ましくは0.15mm以上0.35mm以下であり、より好ましくは、0.2mm以上0.35mm以下である。   The larger the height c of the permeate-side channel material, the smaller the flow resistance. Therefore, it is preferable that the height c of the permeate side channel material is 0.15 mm or more. On the other hand, the smaller the height c of the permeate-side channel material, the greater the number of membranes filled per element. Therefore, it is preferable that the height c of the permeate side channel material is 0.35 mm or less. Accordingly, the height c of the permeate side channel material is preferably 0.15 mm or more and 0.35 mm or less, and more preferably 0.2 mm or more and 0.35 mm or less.

さらに、巻囲方向における分離膜の巻囲方向外側での透過側流路材の高さが、巻囲方向内側での高さに対して1.05倍以上2.0倍以下であることにより、巻囲性を向上させることができ、流路材の収縮および変形の影響が分離膜本体に伝わりにくくなる。その結果、分離膜のカール、ならびにそれに起因する膜ズレおよびシール不良、さらには巻き取り時のシワ発生が抑制される。すなわち、巻囲初期は集水管に巻きつけた分離膜リーフの量が少ないため巻囲するための仕事量が少ないが、巻囲を進めるにつれて分離膜リーフの量が多くなっていくため、仕事量も増していく。このとき、巻囲方向外側の透過側流路材の高さが上記の範囲ならば巻囲した際のリーフの曲率が小さくなり、透過側流路材の収縮および変形の影響が分離膜本体に伝わりにくい。その結果、分離膜のカール、ならびにそれに起因する膜ズレおよびシール不良、および巻き取り時のシワ発生が抑制され、また、リーフ接着剤の幅が均一になる傾向にある。その結果、得られた分離膜エレメントは長時間の運転下でも安定に作動することができる。特に、分離膜の巻囲方向外側で略連続的に透過側流路材の高さが大きくなる場合に、優れた効果を発揮できる。   Further, the height of the permeate-side flow path material on the outer side in the surrounding direction of the separation membrane in the surrounding direction is 1.05 times or more and 2.0 times or less than the height on the inner side in the surrounding direction. The surrounding property can be improved, and the influence of shrinkage and deformation of the flow path material is hardly transmitted to the separation membrane body. As a result, curling of the separation membrane, membrane displacement and sealing failure caused by the separation membrane, and generation of wrinkles during winding are suppressed. That is, at the initial stage of winding, the amount of separation membrane leaf wound around the water collecting pipe is small, so the amount of work for winding is small, but the amount of separation membrane leaf increases as the surrounding is advanced, so the amount of work is large. Will also increase. At this time, if the height of the permeate side channel material on the outer side in the winding direction is within the above range, the curvature of the leaf when wrapped is reduced, and the influence of the shrinkage and deformation of the permeate side channel material is exerted on the separation membrane body. Difficult to communicate. As a result, curling of the separation membrane, membrane displacement and sealing failure caused by the separation membrane, and wrinkling during winding are suppressed, and the width of the leaf adhesive tends to be uniform. As a result, the obtained separation membrane element can operate stably even under long-time operation. In particular, an excellent effect can be exhibited when the height of the permeate-side flow path material increases substantially continuously outside the separation membrane in the surrounding direction.

また、透過側流路材の高さcは、巻囲方向において、巻囲時に抵抗とならない程度の急激な高さ変動が生じないように設計することが好ましい。この透過側流路材の高さは、該当する領域において顕微鏡による断面観察や、市販の厚み計を用いて測定することができる。   Moreover, it is preferable that the height c of the permeate-side channel material is designed so as not to cause a sudden height fluctuation that does not cause resistance during winding in the surrounding direction. The height of the permeate-side channel material can be measured using a cross-sectional observation with a microscope or a commercially available thickness meter in the corresponding region.

巻囲方向内側領域における透過側流路材高さの変動係数は0%以上10%以下であることにより、分離膜巻取り時に透過側流路材が分離膜機能層面に転写されることを抑制することができる。変動係数が10%を超えると、加圧ろ過時に分離膜の歪みが生じるので、分離膜に欠陥が発生することがある。   The variation coefficient of the permeate-side channel material height in the inner region in the winding direction is 0% or more and 10% or less, so that the permeate-side channel material is prevented from being transferred to the separation membrane functional layer surface when winding the separation membrane. can do. If the coefficient of variation exceeds 10%, the separation membrane is distorted during filtration under pressure, so that defects may occur in the separation membrane.

透過側流路材の高さcの変動係数は、透過側流路材の高さを測定して算出することができ、巻囲方向内側領域における透過側流路材高さの標準偏差/透過側流路材高さの平均値で表すことができる。   The variation coefficient of the height c of the permeate-side channel material can be calculated by measuring the height of the permeate-side channel material, and the standard deviation / permeation of the permeate-side channel material height in the inner region in the surrounding direction. It can represent with the average value of the side channel material height.

<透過側流路材の構成成分>
透過側流路材3、分離膜本体2とは異なる材料で形成されることが好ましい。異なる材料とは、分離膜本体2で使用される材料とは異なる組成を有する材料を意味する。特に、透過側流路材3の組成は、分離膜本体2のうち、透過側流路材3が形成されている面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体2を形成するいずれの層の組成とも異なることが好ましい。
<Constituent component of permeate side channel material>
It is preferable that the permeate-side channel material 3 and the separation membrane main body 2 are formed of different materials. The different material means a material having a composition different from that of the material used in the separation membrane body 2. In particular, the composition of the permeate-side channel material 3 is preferably different from the composition of the surface of the separation membrane body 2 on which the permeate-side channel material 3 is formed, and any layer that forms the separation membrane body 2 It is preferable that the composition is different.

透過側流路材3を構成する材料としては、樹脂が好ましく用いられる。具体的には、耐薬品性の点で、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、およびポリプロピレンなどのポリオレフィンやオレフィン共重合体などが好ましく用いられる。これらに比べて接着性ではやや劣るものの、透過側流路材3を構成する材料としては、樹脂が好ましく用いられる。具体的には、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂も選択することができ、これらを単独もしくは2種類以上からなる混合物として用いることができる。特に、熱可塑性樹脂は成形が容易であるため、均一な形状の透過側流路材3を構成する材料としては、樹脂が好ましく用いられる。   As a material constituting the permeate-side flow path material 3, a resin is preferably used. Specifically, from the viewpoint of chemical resistance, polyolefins such as ethylene vinyl acetate copolymer resin, polyethylene, and polypropylene, and olefin copolymers are preferably used. A resin is preferably used as the material constituting the permeate-side flow path material 3 although the adhesiveness is slightly inferior to these. Specifically, resins such as urethane resins and epoxy resins can be selected, and these can be used alone or as a mixture of two or more. In particular, since a thermoplastic resin is easy to mold, a resin is preferably used as a material constituting the permeate-side flow path member 3 having a uniform shape.

透過側流路材3を基材に固着させるに先立ち、基材をプライマー処理することもできる。   Prior to fixing the permeation-side flow path material 3 to the base material, the base material can be subjected to primer treatment.

<<分離膜本体および透過側流路材の寸法>>
図2〜図4に示されるように、次の符号a〜fは下記を指す。
<< Dimensions of separation membrane body and permeate side channel material >>
As shown in FIGS. 2 to 4, the following symbols a to f indicate the following.

a:分離膜本体2の長さ
b:分離膜本体2の幅方向における透過側流路材3の間隔
c:透過側流路材の高さ(透過側流路材3と分離膜本体2の透過側の面22との高低差)
d:透過側流路材3の幅
e:分離膜本体2の長さ方向における透過側流路材の間隔
f:透過側流路材3の長さ。
a: Length of the separation membrane body 2 b: Distance between the permeation side flow path materials 3 in the width direction of the separation membrane body 2 c: Height of the permeation side flow path materials Difference in height from the transmission side surface 22)
d: Width of the permeate side channel material 3 e: Interval of the permeate side channel material in the length direction of the separation membrane body 2 f: Length of the permeate side channel material 3.

上記の値a〜fの測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。上記の各値は、1枚の分離膜において30箇所以上で測定を行い、それらの値を総和した値を測定総箇所の数で割って平均値を算出することにより求められる。このようにして、少なくとも30箇所における測定の結果得られる各値が、上記の範囲を満たすことが求められる。   For the measurement of the above values a to f, for example, a commercially available shape measurement system or a microscope can be used. Each of the above values is obtained by measuring at 30 or more locations on one separation membrane and dividing the sum of those values by the number of measured total locations to calculate the average value. Thus, each value obtained as a result of measurement at at least 30 locations is required to satisfy the above range.

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

(第1方向(図5のCD)での透過側流路材の幅方向間隔b)
第1方向における透過側透過側の幅方向間隔bは、流路5の幅に相当する。1つの断面において1つの流路5の幅が一定でない場合、すなわち隣り合う2つの透過側流路材3の側面が平行でない場合は、1つの断面内で、1つの透過側流路5の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。図4に示されるように、第2方向に垂直な断面において、透過側流路材3は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する2つの透過側流路材3の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。任意の30箇所以上の断面において、透過側流路材3の間隔を測定して、それぞれの断面において平均値を算出する。そして、このようにして得られた平均値の相加平均値をさらに算出することにより、透過側透過側の幅方向間隔bが算出される。
(Interval b in the width direction of the permeate-side channel material in the first direction (CD in FIG. 5))
The width direction interval b on the transmission side and transmission side in the first direction corresponds to the width of the flow path 5. When the width of one flow path 5 is not constant in one cross section, that is, when the side surfaces of two adjacent transmission side flow path materials 3 are not parallel, the width of one transmission side flow path 5 in one cross section The average value of the maximum value and the minimum value is measured, and the average value is calculated. As shown in FIG. 4, in the cross section perpendicular to the second direction, when the permeate-side flow path member 3 has a trapezoidal shape with a narrow top and a thin bottom, first, the upper part of two adjacent permeate-side flow path members 3 Measure the distance between and the distance between the lower parts, and calculate the average value. In any cross section of 30 or more locations, the interval between the permeation side flow path materials 3 is measured, and an average value is calculated in each cross section. Then, by further calculating the arithmetic average value of the average values thus obtained, the width direction interval b on the transmission side and the transmission side is calculated.

透過側透過側の幅方向間隔bが大きくなるにつれて圧力損失は小さくなるものの、膜落ち込みが生じやすくなる。逆に、透過側透過側の幅方向間隔bが小さいほど膜落ち込みは生じにくくなるが、圧力損失は大きくなる。分離膜エレメントとしての性能や安定性を勘案すると、透過側透過側の幅方向間隔bは0.05mm以上5mm以下であることが好ましく、この範囲であれば、膜落ち込みを抑えながら圧力損失を小さくすることができる。透過側透過側の幅方向間隔bは、より好ましくは0.2mm以上2mm以下であり、さらに好ましくは0.3mm以上0.8mm以下である。   Although the pressure loss decreases as the width b in the width direction on the transmission side and the transmission side increases, the film tends to drop. Conversely, the smaller the width direction interval b on the permeate side, the less likely the film will drop, but the greater the pressure loss. Considering the performance and stability as a separation membrane element, the width direction interval b on the permeate side permeate side is preferably 0.05 mm or more and 5 mm or less, and within this range, pressure loss can be reduced while suppressing membrane drop. can do. The width direction interval b on the transmission side transmission side is more preferably 0.2 mm or more and 2 mm or less, and further preferably 0.3 mm or more and 0.8 mm or less.

(透過側流路材の幅d)
透過側流路材3の幅dは、次のようにして測定される。まず、第1方向に垂直な1つの断面において、1つの透過側流路材3の最大幅と最小幅の平均値を算出する。すなわち、図4に示されるような上部が細く下部が太い透過側流路材3においては、流路材下部の幅と上部の幅を測定し、その平均値を算出する。このような平均値を少なくとも30箇所の断面において算出し、その相加平均を算出する。透過側流路材3の幅dは、好ましくは0.2mm以上または0.3mm以上である。透過側流路材3の幅dが0.2mm以上であることにより、分離膜エレメントの運転時に流路材3に圧力がかかっても、流路材の形状を保持することができ透過側流路が安定的に形成される。透過側流路材3の幅dは、好ましくは2mm以下または1.5mm以下である。透過側流路材3の幅dを2mm以下とすることにより、透過側の流路を十分確保することができる。
(Width d of permeate side channel material)
The width d of the permeation side channel material 3 is measured as follows. First, in one cross section perpendicular to the first direction, an average value of the maximum width and the minimum width of one permeation side flow path member 3 is calculated. That is, in the permeation-side channel material 3 having a thin upper part and a thick lower part as shown in FIG. 4, the width of the lower part and the upper part of the channel material are measured, and the average value is calculated. Such an average value is calculated in at least 30 cross sections, and an arithmetic average thereof is calculated. The width d of the permeation side flow path member 3 is preferably 0.2 mm or more or 0.3 mm or more. Since the width d of the permeate-side channel material 3 is 0.2 mm or more, the shape of the channel material can be maintained even when pressure is applied to the channel material 3 during operation of the separation membrane element. A path is formed stably. The width d of the permeate-side channel material 3 is preferably 2 mm or less or 1.5 mm or less. By setting the width d of the permeation-side flow path material 3 to 2 mm or less, it is possible to sufficiently secure the permeation-side flow path.

透過側流路材の幅dを、幅方向での流路材の幅方向間隔bよりも広くことにより、透過側流路材にかかる圧力を分散することができる。   By making the width d of the permeate-side channel material wider than the width direction interval b of the channel material in the width direction, the pressure applied to the permeate-side channel material can be dispersed.

透過側流路材3は、その長さがその幅よりも大きくなるように形成されている。このように長い流路材3は「壁状物」とも称される。   The permeate side channel material 3 is formed such that its length is greater than its width. Such a long channel material 3 is also referred to as a “wall-like object”.

透過側流路材3の幅は、本発明の効果が損なわれない範囲であれば巻囲方向内側領域と外側領域で異なる構成とすることができる。   The width of the permeate-side channel material 3 can be different between the inner region and the outer region in the winding direction as long as the effect of the present invention is not impaired.

(第2方向(図5のMD)での透過側流路材の長さ方向の間隔e)
第2方向における透過側流路材3の長さ方向の間隔eは、第2方向において隣り合う流路材3間の最短距離である。図2に示されるように、透過側流路材3が第2方向において分離膜本体2の一端から他端まで(分離膜エレメント内では、巻囲方向の内側端部から外側端部まで)連続して設けられている場合、透過側流路材の長さ方向の間隔eは0mmである。また、図3に示すように、透過側流路材3が第2方向において途切れている場合は、透過側流路材の長さ方向の間隔eは、好ましくは0mm以上5mm以下であり、より好ましくは0mm以上1mm以下であり、さらに好ましくは0mm以上0.5mm以下である。透過側流路材の長さ方向の間隔eを上記範囲内とすることにより、膜落ち込みが生じても膜への機械的負荷が小さく、流路閉塞による圧力損失を比較的小さくすることができる。
(Interval e in the length direction of the permeate-side channel material in the second direction (MD in FIG. 5))
The distance e in the length direction of the permeation-side flow path member 3 in the second direction is the shortest distance between the flow path members 3 adjacent in the second direction. As shown in FIG. 2, the permeate-side flow path material 3 is continuous from one end to the other end of the separation membrane body 2 in the second direction (in the separation membrane element, from the inner end to the outer end in the winding direction). In this case, the interval e in the length direction of the permeate-side channel material is 0 mm. In addition, as shown in FIG. 3, when the permeate-side channel material 3 is interrupted in the second direction, the interval e in the length direction of the permeate-side channel material is preferably 0 mm or more and 5 mm or less. Preferably they are 0 mm or more and 1 mm or less, More preferably, they are 0 mm or more and 0.5 mm or less. By setting the distance e in the length direction of the permeate-side flow path material within the above range, the mechanical load on the film is small even if the film falls, and the pressure loss due to the flow path blockage can be relatively small. .

(透過側流路材の長さf)
透過側流路材3の長さfは、分離膜本体2の長さ方向(第2方向)における透過側流路材3の長さである。透過側流路材3の長さfは、1枚の分離膜1内で、30個以上の透過側流路材3の長さを測定し、その平均値を算出することで求められる。透過側流路材の長さfは、分離膜本体の長さa以下とすることができる。透過側流路材の長さfが分離膜本体の長さaと同等のときは、透過側流路材3が分離膜1の巻囲方向内側端部から外側端部へ連続的に設けられていることを指す。長さfは、好ましくは10mm以上または20mm以上である。透過側流路材の長さfを10mm以上であることにより、圧力下でも流路が確保される。
(Permeation side channel material length f)
The length f of the permeate-side channel material 3 is the length of the permeate-side channel material 3 in the length direction (second direction) of the separation membrane main body 2. The length f of the permeate-side flow path member 3 is obtained by measuring the length of 30 or more permeate-side flow path members 3 in one separation membrane 1 and calculating an average value thereof. The length f of the permeate-side channel material can be set to a length a or less of the separation membrane body. When the length f of the permeate side channel material is equal to the length a of the separation membrane body, the permeate side channel material 3 is continuously provided from the inner end to the outer end in the winding direction of the separation membrane 1. It points to that. The length f is preferably 10 mm or more or 20 mm or more. By setting the length f of the permeate-side channel material to 10 mm or more, the channel is secured even under pressure.

(透過側流路材の形状)
透過側流路材の形状としては、流路の流動抵抗を少なくし、透過させた際の流路を安定化させるような形状が選択され得る。これらの点で、分離膜の面方向に垂直ないずれかの断面において、透過側流路材の形状は、直柱状や台形状、曲柱状あるいはそれらを組み合わせて構成することができる。
(Permeate side channel material shape)
As the shape of the permeate-side channel material, a shape that reduces the flow resistance of the channel and stabilizes the channel when permeated can be selected. In these respects, in any cross section perpendicular to the surface direction of the separation membrane, the shape of the permeate-side channel material can be configured as a straight column shape, a trapezoidal shape, a curved column shape, or a combination thereof.

例えば、透過側流路材の断面形状が台形の場合、上底と下底の長さの差が大きすぎると溝幅の広い方で加圧ろ過時の膜落込みが生じやすくなるため、下底の長さに対する上底の長さの比率は0.6以上1.4以下が好ましく、0.8以上1.2以下がさらに好ましい態様である。透過側流路材の形状は、流動抵抗を低減する観点から、後述の分離膜面に対して垂直な直柱状であることが好ましい。また、透過側流路材は、高い箇所ほど幅が小さくなるように形成されていてもよく、逆に高い箇所ほど幅が広くなるように形成されていてもよく、分離膜表面からの高さによらず同じ幅を有するように形成することもできる。加圧ろ過時の流路材潰れが著しくない範囲であれば、透過側流路材の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良いことも許容される。   For example, if the cross-sectional shape of the permeate-side channel material is trapezoidal, if the difference in length between the upper and lower bases is too large, membrane drop during pressure filtration tends to occur at the wider groove width. The ratio of the length of the upper base to the length of the bottom is preferably 0.6 or more and 1.4 or less, and more preferably 0.8 or more and 1.2 or less. From the viewpoint of reducing flow resistance, the shape of the permeate-side channel material is preferably a straight column shape perpendicular to the separation membrane surface described later. Further, the permeation side channel material may be formed so that the width becomes smaller at a higher portion, and conversely, the width from the separation membrane surface may be formed so that the width becomes wider at a higher portion. However, it can also be formed to have the same width. If the flow path material is not significantly crushed during pressure filtration, the permeation-side flow path material may have a rounded upper side.

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

また、透過側流路材の分離膜の平面方向における形状は、例えば、図2に示すように直線状であってもよく、曲線状、鋸歯状等波線状および破線状にすることもできる。   Further, the shape of the permeation-side channel material in the plane direction of the separation membrane may be, for example, a straight line as shown in FIG. 2, or may be a curved line, a sawtooth equiwave line, or a broken line.

また、透過側流路材の分離膜の平面方向における形状が直線状である場合、隣り合う透過側流路材は、互いに略平行に配置させることができる。「略平行に配置させる」とは、例えば、透過側流路材が分離膜上で交差しないこと、隣り合う2つの透過側流路材の長手方向のなす角度が0°以上30°以下であること、上記角度が0°以上15°以下であること、および上記角度が0°以上5°以下であること等を包含する。   Further, when the shape of the permeation-side channel material in the planar direction of the separation membrane is linear, adjacent permeation-side channel materials can be arranged substantially parallel to each other. “Placing substantially parallel” means, for example, that the permeation-side channel material does not intersect on the separation membrane, and the angle formed by the longitudinal direction of two adjacent permeation-side channel materials is 0 ° or more and 30 ° or less. That the angle is 0 ° to 15 °, and that the angle is 0 ° to 5 °.

また、透過側流路材の長手方向と集水管の長手方向との成す角度は、60°以上120°以下であることが好ましく、75°以上105°以下であることがより好ましく、85°以上95°以下であることがさらに好ましい態様である。流路材の長手方向と集水管の長手方向との成す角度を上記の範囲とすることにより、透過水が効率良く集水管に集められる。   Further, the angle formed by the longitudinal direction of the permeate-side channel material and the longitudinal direction of the water collecting pipe is preferably 60 ° or more and 120 ° or less, more preferably 75 ° or more and 105 ° or less, and 85 ° or more. It is a more preferable aspect that it is 95 degrees or less. By setting the angle formed by the longitudinal direction of the flow path material and the longitudinal direction of the water collecting pipe within the above range, the permeated water is efficiently collected in the water collecting pipe.

流路を安定して形成するには、分離膜エレメントにおいて分離膜本体が加圧されたときの分離膜本体の落ち込みを抑制できることが好ましい。そのためには、分離膜本体と透過側流路材との接触面積が大きいこと、具体的に分離膜本体の面積に対する流路材の面積(分離膜本体の膜面に対する投影面積)が大きいことが好ましい。一方で、圧力損失を低減させるには、流路の断面積が広いことが好ましい。流路の断面とは、流路の長手方向に対して垂直な分離膜本体と透過側流路材との接触面積を大きく確保しつつ、かつ流路の断面積を広く確保するには、流路の断面形状は凹レンズ状であることが好ましい。また、透過側流路材3は、巻囲方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化のない直柱状であってもよい。また、分離膜性能に影響を与えない範囲内であれば、巻囲方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化があるような台形状の壁状物、楕円柱、楕円錐、四角錐および半球のような形状にすることができる。   In order to stably form the flow path, it is preferable that the separation membrane body can be prevented from dropping when the separation membrane body is pressurized in the separation membrane element. For this purpose, the contact area between the separation membrane body and the permeate-side channel material is large, and specifically, the area of the channel material relative to the area of the separation membrane body (projected area on the membrane surface of the separation membrane body) is large. preferable. On the other hand, in order to reduce pressure loss, it is preferable that the cross-sectional area of a flow path is wide. The cross section of the flow path is defined as a flow path in order to ensure a large contact area between the separation membrane body perpendicular to the longitudinal direction of the flow path and the permeate-side flow path material and a wide cross-sectional area of the flow path. The cross-sectional shape of the road is preferably a concave lens shape. Further, the permeation side flow path member 3 may have a straight column shape having no change in width in a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the surrounding direction. In addition, if it is within a range that does not affect the performance of the separation membrane, a trapezoidal wall-like object having a change in width, an elliptical column, an elliptical cone, a four-sided cross-sectional shape in a direction perpendicular to the winding direction It can be shaped like a pyramid and a hemisphere.

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

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

(投影面積比)
分離膜の透過側の面に対する透過側流路材の投影面積比は、特に透過側流路の流動抵抗を低減し、流路を安定に形成させるという点では、0.03以上0.85以下であることが好ましく、0.15以上0.85以下であることがより好ましく、0.2以上0.75以下であることがさらに好ましく、0.3以上0.6以下であることがさらに好ましい態様である。ここで、投影面積比とは、分離膜を5cm×5cmで切り出し、分離膜の面方向に平行な平面に投影したときに得られる透過側流路材の投影面積を、切り出し面積(25cm)で割った値である。また、この値は、上述の式df/(b+d)(e+f)で表すこともできる。
(Projected area ratio)
The projected area ratio of the permeate-side channel material to the permeate-side surface of the separation membrane is 0.03 or more and 0.85 or less, particularly in that the flow resistance of the permeate-side channel is reduced and the channel is stably formed. Preferably, it is 0.15 or more and 0.85 or less, more preferably 0.2 or more and 0.75 or less, and further preferably 0.3 or more and 0.6 or less. It is an aspect. Here, the projected area ratio, cut out separation film 5 cm × 5 cm, the projected area of the permeation-side passage material obtained when projected onto the plane parallel to the surface direction of the separation membrane, cut area (25 cm 2) The value divided by. This value can also be expressed by the above-described equation df / (b + d) (e + f).

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

そのため、図6に示すような巻囲方向外側の端部近傍の領域において、透過側流路材が存在しない場合においても、その領域での流動抵抗が高くなっても、エレメント全体の造水量に与える影響は軽微である。図6では、分離膜本体2の長さL1よりも、巻囲方向外側端部において透過側流路材が形成されていない領域R3の長さL3が短くなっている。   Therefore, even if there is no permeate-side channel material in the region near the outer end in the winding direction as shown in FIG. 6, even if the flow resistance in that region is high, the total amount of water produced in the element The effect is minor. In FIG. 6, the length L <b> 3 of the region R <b> 3 where the permeation-side flow path material is not formed at the outer end in the winding direction is shorter than the length L <b> 1 of the separation membrane body 2.

同様の理由で、巻囲方向外側の端部近傍の領域において、透過側流路材の形成精度が低く、透過側流路材を形成する樹脂が第1方向において連続して塗布されていても、エレメントとしての造水量に与える影響は小さい。この領域において、分離膜本体の面方向(x−y平面)において、隙間無く塗布されている場合も同様である。   For the same reason, the formation accuracy of the permeate-side channel material is low in the region near the outer end in the winding direction, and the resin forming the permeate-side channel material is continuously applied in the first direction. The effect on the amount of water produced as an element is small. In this region, the same applies to the case where the separation membrane body is applied without a gap in the surface direction (xy plane).

従って、分離膜本体2の巻囲方向外側の端部から透過側流路材3の巻囲方向外側の端部までの距離、具体的に、分離膜本体2の巻囲方向外側端部において透過側流路材が形成されていない領域R3の長さL3(図6参照。)が、分離膜本体の長さL1(上述の“a”に相当する。)に対して占める割合は、0%以上30%以下であることが好ましく、0%以上10%以下であることがさらに好ましく、0以上3%以下であることが特に好ましい態様である。この割合を欠点率と称する。   Accordingly, the distance from the outer end of the separation membrane body 2 in the surrounding direction to the outer end of the permeate-side flow path member 3 in the surrounding direction, specifically, the permeation at the outer end of the separation membrane main body 2 in the surrounding direction. The ratio of the length L3 (see FIG. 6) of the region R3 where the side channel material is not formed to the length L1 of the separation membrane body (corresponding to “a” described above) is 0%. It is preferably 30% or less, more preferably 0% or more and 10% or less, and particularly preferably 0 or more and 3% or less. This ratio is called a defect ratio.

欠点率は、図6では、L3/L1×100 で表される。   The defect rate is represented by L3 / L1 × 100 in FIG.

〔2.分離膜エレメント〕
(2−1)概要
図4に示されるように、分離膜エレメント100は、集水管6と、上述したいずれかの構成を備え、集水管6の周囲に巻囲された分離膜1を備える。また、分離膜エレメント100は、図示しない端板等の部材をさらに備える。
[2. Separation membrane element)
(2-1) Overview As shown in FIG. 4, the separation membrane element 100 includes the water collecting pipe 6 and any of the above-described configurations, and includes the separation membrane 1 wound around the water collecting pipe 6. The separation membrane element 100 further includes a member such as an end plate (not shown).

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

よって、壁状物である透過側流路材3は、分離膜1の透過側の面22において、少なくとも集水管6の長手方向に不連続状に配置される。具体的に、流路5は、巻囲方向において分離膜の外側端部から内側端部まで連続するように形成される。その結果、透過水が中心パイプへ到達し易く、すなわち流動抵抗が小さくなるので、大きな造水量が得られる。   Therefore, the permeation-side flow path member 3 that is a wall-like material is discontinuously arranged at least in the longitudinal direction of the water collecting pipe 6 on the permeation-side surface 22 of the separation membrane 1. Specifically, the flow path 5 is formed to be continuous from the outer end to the inner end of the separation membrane in the surrounding direction. As a result, the permeated water can easily reach the central pipe, that is, the flow resistance is reduced, so that a large amount of fresh water is obtained.

「巻囲方向の内側」および「巻囲方向の外側」は、図5に示されるとおりである。すなわち、「巻囲方向の内側端部」および「巻囲方向の外側端部」とはそれぞれ、分離膜1において集水管6に近い方の端部、および遠い方の端部に該当する。   The “inner side in the surrounding direction” and “outer side in the surrounding direction” are as shown in FIG. That is, the “inner end portion in the surrounding direction” and the “outer end portion in the surrounding direction” correspond to the end portion closer to the water collecting pipe 6 and the far end portion in the separation membrane 1, respectively.

上述したように、流路材は分離膜の縁まで達していなくてもよく、本発明では、例えば、巻囲方向における封筒状膜の外側端部、および集水管長手方向における封筒状膜の端部では、流路材が設けられていない態様が含まれる。   As described above, the channel material does not have to reach the edge of the separation membrane. In the present invention, for example, the outer end of the envelope membrane in the surrounding direction and the end of the envelope membrane in the longitudinal direction of the water collecting pipe The part includes an aspect in which the flow path material is not provided.

図5は、集水管6の周囲に分離膜1を巻囲した本発明の分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。図5において分離膜1は、分離膜リーフの片側の面として記載されている。図中、CDで示す矢印は、集水管6の長手方向および分離膜の幅方向(前述の第1方向)を示す。また、MDで示す矢印は、分離膜の長さ方向および集水管6へ巻囲する方向(前述の第2方向)を示す。   FIG. 5 is a developed perspective view showing one embodiment of the separation membrane element of the present invention in which the separation membrane 1 is wound around the water collecting pipe 6. In FIG. 5, the separation membrane 1 is described as a surface on one side of the separation membrane leaf. In the figure, an arrow indicated by CD indicates the longitudinal direction of the water collecting pipe 6 and the width direction of the separation membrane (the first direction described above). An arrow indicated by MD indicates the length direction of the separation membrane and the direction of surrounding the water collecting pipe 6 (the above-described second direction).

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

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

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

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

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

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

折り畳みによって分離膜リーフを形成する場合、分離膜リーフが長いほど(すなわち、元の分離膜が長いほど)分離膜の折りたたみに要する時間は長い。しかしながら、分離膜の供給側の面を、折り畳みでなく封止することにより、分離膜リーフが長くても製造時間の増大を抑制することができる。   When the separation membrane leaf is formed by folding, the longer the separation membrane leaf (that is, the longer the original separation membrane), the longer the time required for folding the separation membrane. However, by sealing the supply side surface of the separation membrane instead of folding, an increase in manufacturing time can be suppressed even if the separation membrane leaf is long.

分離膜リーフおよび封筒状膜において、互いに対向する分離膜(図1における分離膜1および7)は、同じ構成を備えてもよく、異なる構成にすることもできる。すなわち、分離膜エレメントにおいて、向かい合う2枚の透過側の面のうち、少なくとも一方に上述の透過側流路材が設けられていればよく、透過側流路材を備えている分離膜と、透過側流路材を備えていない分離膜とが交互に重ねられた構成とすることもできる。ただし、説明の便宜上、分離膜エレメントおよびそれに関係する説明においては、「分離膜」は、透過側流路材を備えていない分離膜(例えば、分離膜本体と同じ構成を備える膜)を含む。   In the separation membrane leaf and the envelope membrane, the separation membranes facing each other (separation membranes 1 and 7 in FIG. 1) may have the same configuration or different configurations. That is, in the separation membrane element, it is only necessary that at least one of the two permeation-side surfaces facing each other is provided with the above-described permeation-side flow path material. It can also be set as the structure on which the separation membrane which is not provided with the side channel material was piled up alternately. However, for convenience of explanation, in the separation membrane element and the explanation related thereto, the “separation membrane” includes a separation membrane that does not include the permeate-side channel material (for example, a membrane having the same configuration as the separation membrane main body).

透過側の面において、または供給側の面において、互いに対向する分離膜は、2枚の異なる分離膜であってもよく、1枚の膜が折りたたまれた構成とすることもできる。   The separation membranes facing each other on the permeate side surface or the supply side surface may be two different separation membranes, or a single membrane folded.

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

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

供給側流路材の高さは、後述するように各性能のバランスや運転コストを考慮すると0.5mmを超えて2.0mm以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.6mm以上1.0mm以下である。   The height of the supply-side channel material is preferably more than 0.5 mm and not more than 2.0 mm, more preferably not less than 0.6 mm and not more than 1.0 mm, considering the balance of each performance and the operation cost as described later. It is as follows.

供給側流路材の形状は、連続形状を有していてもよく、不連続な形状とすることもできる。連続形状を有する供給側流路材としては、フィルムおよびネット等の部材が挙げられる。ここで、連続形状とは、実質的に供給側流路材の全範囲において連続であることを意味する。連続形状には、造水量が低下するなどの不具合が生じない程度に、供給側流路材の一部に不連続となる箇所が含まれていることも許容される。また、「不連続」の定義については、透過側の透過側流路材について説明したとおりである。供給側流路材の素材としては、分離膜と同素材または異素材が用いられる。   The shape of the supply side channel material may have a continuous shape or a discontinuous shape. Examples of the supply-side channel material having a continuous shape include members such as a film and a net. Here, the continuous shape means that it is continuous over the entire range of the supply-side channel material. It is allowed that the continuous shape includes a discontinuous portion in a part of the supply-side channel material to such an extent that a problem such as a decrease in the amount of water produced does not occur. Further, the definition of “discontinuous” is as described for the permeation-side passage material on the permeation side. As the material of the supply side channel material, the same material as the separation membrane or a different material is used.

(2−5)集水管
集水管6は、その中を透過水が流れるように構成されており、材質、形状および大きさ等は特に限定されない。集水管6としては、例えば、複数の孔が設けられた側面を有する円筒状の部材が好ましく用いられる。
(2-5) Water Collection Pipe The water collection pipe 6 is configured so that permeated water flows therethrough, and the material, shape, size, and the like are not particularly limited. As the water collection pipe 6, for example, a cylindrical member having a side surface provided with a plurality of holes is preferably used.

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

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

前記の化学処理の前または後で、エンボス等によって分離膜本体に凹凸を形成することができる。   Unevenness can be formed on the separation membrane main body by embossing or the like before or after the chemical treatment.

(3−2)透過側流路材の配置
分離膜の製造方法は、分離膜本体の透過側の面に、連続的または/および不連続な透過側流路材を設ける工程を備える。この工程は、分離膜製造のどの時点でも行うことができる。例えば、透過側流路材は、基材上に多孔性支持層が形成される前に設けられてもよく、多孔性支持層が設けられた後であって分離機能層が形成される前に設けられてもよく、分離機能層が形成された後、上述の化学処理が施される前または後に行うこともできる。
(3-2) Arrangement of Permeation Side Channel Material The method for manufacturing a separation membrane includes a step of providing a continuous or / and discontinuous permeation side channel material on the permeation side surface of the separation membrane body. This step can be performed at any time during the manufacture of the separation membrane. For example, the permeation side channel material may be provided before the porous support layer is formed on the base material, and after the porous support layer is provided and before the separation functional layer is formed. It may be provided and may be performed after the separation functional layer is formed and before or after the above-described chemical treatment is performed.

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

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

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

供給側流路がネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜本体に透過側流路材が配置されることで分離膜が製造された後、この分離膜と供給側流路材とを重ね合わせることにより形成することができる。   When the supply-side flow path is a continuously formed member such as a net, after the separation membrane is manufactured by arranging the permeation-side flow path material in the separation membrane body, the separation membrane and the supply-side flow are It can be formed by overlapping the road material.

(3−4)分離膜リーフの形成
分離膜リーフは、上述したように、供給側の面が内側を向くように分離膜を折りたたむことで形成することされてもよく、別々の2枚の分離膜を貼り合わせることで形成することもできる。
(3-4) Formation of Separation Membrane Leaf As described above, the separation membrane leaf may be formed by folding the separation membrane so that the surface on the supply side faces inward. It can also be formed by laminating films.

分離膜エレメントの製造方法は、分離膜の巻囲方向における内側端部を、供給側の面において封止する工程を備えることが好ましい。封止する工程においては、2枚の分離膜を、互いの供給側の面が向かい合うように重ねる。さらに、重ねられた分離膜の巻囲方向における内側端部、すなわち図5における左側端部を封止する。   It is preferable that the manufacturing method of the separation membrane element includes a step of sealing the inner end portion in the surrounding direction of the separation membrane on the surface on the supply side. In the sealing step, the two separation membranes are overlapped so that the surfaces on the supply side face each other. Further, the inner end in the winding direction of the stacked separation membranes, that is, the left end in FIG. 5 is sealed.

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

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

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

(3−5)封筒状膜の形成
1枚の分離膜を透過側の面が内側を向くように折り畳んで貼り合わせることにより、または2枚の分離膜を透過側面が内側を向くように重ねて貼り合わせることにより、封筒状膜を形成することができる。長方形状の封筒状膜においては、長さ方向の一端のみが開口するように、他の3辺を封止する。封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザによる融着等により実行することができる。
(3-5) Formation of Envelope-shaped Membrane Folding one separation membrane so that the surface on the permeate side faces inward, or stacking two separation membranes so that the permeation side faces inward By attaching them together, an envelope film can be formed. In the rectangular envelope film, the other three sides are sealed so that only one end in the length direction is opened. Sealing can be performed by adhesion with an adhesive or hot melt, or fusion by heat or laser.

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

(3−6)分離膜の巻囲
分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献(特公昭44−14216号公報、特公平4−11928号公報および特開平11−226366号公報参照。)に記載されている方法を用いることができる。詳細には、次のとおりである。
(3-6) Separation of Separation Membrane A conventional element manufacturing apparatus can be used for manufacturing the separation membrane element. In addition, as an element manufacturing method, a method described in a reference document (see Japanese Patent Publication No. 44-14216, Japanese Patent Publication No. 4-11928 and Japanese Patent Laid-Open No. 11-226366) can be used. The details are as follows.

集水管の周囲に分離膜を巻囲するときは、分離膜を分離膜リーフの閉じられた端部、すなわち封筒状膜の閉口部分が集水管を向くように配置する。このような配置で集水管の周囲に分離膜を巻きつけることにより、分離膜をスパイラル状に巻囲する。   When the separation membrane is wrapped around the water collecting pipe, the separation membrane is arranged so that the closed end of the separation membrane leaf, that is, the closed portion of the envelope-shaped membrane faces the water collecting pipe. By wrapping the separation membrane around the water collecting pipe in such an arrangement, the separation membrane is wound in a spiral shape.

集水管にトリコットや基材のようなスペーサーを巻囲しておくと、エレメント巻囲時に集水管へ塗布した接着剤が流動し難く、リークの抑制につながり、さらには集水管周辺の流路が安定に確保される。この場合、スペーサーは集水管の円周より長く巻囲しておくことが好ましい。   If a spacer such as a tricot or base material is wrapped around the water collection pipe, the adhesive applied to the water collection pipe will not flow easily when the element is wrapped, leading to suppression of leakage, and the flow path around the water collection pipe Secured stably. In this case, the spacer is preferably wound longer than the circumference of the water collecting pipe.

集水管にトリコットを巻囲しておくことにより、エレメント巻囲時に集水管へ塗布した接着剤が流動し難く、リークの抑制につながり、さらには集水管周辺の流路が安定に確保される。この場合、トリコットは集水管の円周より長く巻囲しておくことが好ましい。   By surrounding the tricot around the water collecting pipe, the adhesive applied to the water collecting pipe is difficult to flow when the element is wrapped, leading to suppression of leakage, and further, the flow path around the water collecting pipe is stably secured. In this case, the tricot is preferably wound longer than the circumference of the water collecting pipe.

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

〔4.分離膜エレメントの他の形態〕
<分離膜エレメントの構成>
分離膜エレメントの他の形態について説明する。なお、以下で言及しない構成、並びに製造工程および利用については、上述の事項が適用される。
[4. Other forms of separation membrane element]
<Configuration of separation membrane element>
Another embodiment of the separation membrane element will be described. In addition, the above-mentioned matter is applied about the structure which is not mentioned below, a manufacturing process, and utilization.

本実施形態では、図8に示すように、突起物3が、分離膜とは別のシートに固着していている。つまり、分離膜エレメントは、図8に示すように、分離膜20Aと、シート13とシート13上に固着した突起物3とを備える透過側流路材14とを備える。   In this embodiment, as shown in FIG. 8, the protrusion 3 is fixed to a sheet different from the separation membrane. That is, as shown in FIG. 8, the separation membrane element includes a separation membrane 20 </ b> A and a permeation side flow path member 14 including the sheet 13 and the protrusion 3 fixed on the sheet 13.

本実施形態の分離膜エレメントは、透過側流路材を分離膜間に挟み込む工程を備える以外は、図1に示すリーフを備える分離膜エレメントと同様の方法によって製造される。   The separation membrane element of the present embodiment is manufactured by the same method as the separation membrane element including the leaf shown in FIG. 1 except that the separation membrane element includes a step of sandwiching the permeation side channel material between the separation membranes.

<分離膜>
分離膜20Aは、図1の分離膜1とは異なり、突起物3を備えない。つまり分離膜20Aとしては、図1の実施形態の分離膜本体2と同様の構成が採用される。分離膜20Aは、透過側の面同士および供給側の面同士がそれぞれ対向するように、配置される。
<Separation membrane>
Unlike the separation membrane 1 in FIG. 1, the separation membrane 20 </ b> A does not include the protrusion 3. That is, as the separation membrane 20A, the same configuration as that of the separation membrane main body 2 of the embodiment of FIG. 1 is adopted. The separation membrane 20A is arranged so that the surfaces on the permeate side and the surfaces on the supply side face each other.

<透過側流路材>
透過側流路材14は、2枚の分離膜20Aの透過側の面122の間に配置される。分離膜の供給側の面は符号”121”で示す。より詳細には、2枚の分離膜20Aは、透過側流路材14を間に挟んで、図1の分離膜2および分離膜7と同様に、接着(封止)されている。その接着部分の少なくとも一部において、分離膜間に透過側流路材14のシート13が存在することが好ましい。図8では、シート13の大きさと分離膜20Aの大きさとは同一として示しているが、実際には、シートの方が大きくても良いし、分離膜の方が大きくてもよい。
<Permeate channel material>
The permeate-side channel material 14 is disposed between the permeate-side surfaces 122 of the two separation membranes 20A. The surface on the supply side of the separation membrane is indicated by reference numeral “121”. More specifically, the two separation membranes 20A are bonded (sealed) in the same manner as the separation membrane 2 and the separation membrane 7 in FIG. It is preferable that the sheet 13 of the permeation-side flow path material 14 exists between the separation membranes in at least a part of the adhesion portion. In FIG. 8, the size of the sheet 13 and the size of the separation membrane 20A are shown to be the same, but actually, the sheet may be larger or the separation membrane may be larger.

分離膜に突起物が固着している場合と、分離膜とは別のシートに突起物が固着している場合とは、シート状の部材に突起物が固着している、という点で共通する。本書では、説明の便宜上、分離膜とは異なる部材として設けられたシート状部材を、“シート”とよぶ。   The case where the protrusion is fixed to the separation membrane and the case where the protrusion is fixed to a sheet different from the separation membrane are common in that the protrusion is fixed to the sheet-like member. . In this document, for convenience of explanation, a sheet-like member provided as a member different from the separation membrane is referred to as a “sheet”.

<シート>
シート13の空隙率は20%以上90%以下であることが好ましく、45%以上80%以下であることが特に好ましい。
<Sheet>
The porosity of the sheet 13 is preferably 20% or more and 90% or less, and particularly preferably 45% or more and 80% or less.

突起物の配置の精度が不十分であると、突起間の溝が閉塞することがある。しかし、シートの空隙率が20%以上であると、透過水はシート13の空隙を通って別の溝に移動することができるので、分離膜エレメントの造水量が大きくなる。さらに、突起物3を構成する樹脂がシート13に適度に含浸できるので、突起物3のシート13からの剥離を抑制できる。また、分離膜間を封止する接着剤がシート13に適度に含浸できるので、供給水の透過側流路への流入を抑制することができる。   If the accuracy of the arrangement of the protrusions is insufficient, the groove between the protrusions may be blocked. However, when the porosity of the sheet is 20% or more, the permeated water can move to another groove through the gap of the sheet 13, and the amount of water produced by the separation membrane element increases. Furthermore, since the resin constituting the protrusion 3 can be appropriately impregnated into the sheet 13, peeling of the protrusion 3 from the sheet 13 can be suppressed. Moreover, since the sheet 13 can be appropriately impregnated with the adhesive that seals between the separation membranes, the supply water can be prevented from flowing into the permeate-side flow path.

また、空隙率が90%以下であることで、突起物3を構成する樹脂がシート13の裏にまで含浸することを抑制できる。シート13の裏にまで樹脂が含浸すると、樹脂の含浸部分とその周りの部分とで、シート13の厚みが不均一になる。また、空隙率が90%以下であることで、リーフ同士を接着する接着剤の広がりを適度に抑制することができる。その結果、分離膜エレメント形成後に接着剤が塗布されていない領域、すなわち、加圧ろ過が有効に機能する領域(有効膜面積)を確保することができる。これによって、分離膜エレメントの造水量の低下を抑制できる。   Moreover, it can suppress that resin which comprises the protrusion 3 impregnates to the back of the sheet | seat 13 because a porosity is 90% or less. When the resin is impregnated to the back of the sheet 13, the thickness of the sheet 13 becomes uneven at the resin-impregnated portion and the surrounding portion. Moreover, the breadth of the adhesive agent which adhere | attaches leaves can be moderately suppressed because the porosity is 90% or less. As a result, it is possible to secure a region where the adhesive is not applied after the separation membrane element is formed, that is, a region (effective membrane area) where pressure filtration functions effectively. Thereby, the fall of the amount of fresh water of a separation membrane element can be suppressed.

ここで、空隙率とは、基材の単位体積当たりの空隙の割合をいう。空隙率は、基材に純水を含ませたときの重量から、基材の乾燥時の重量を差し引いた値を、乾燥時の基材の見かけ体積で除することで、百分率(%)として算出される。   Here, the porosity means the ratio of voids per unit volume of the substrate. The porosity is obtained by dividing the value obtained by subtracting the dry weight of the base material from the weight of the pure water contained in the base material by the apparent volume of the base material at the time of drying. Calculated.

シート13の厚みは0.2mm以下であることが好ましい。2枚の分離膜の透過側の面の間を封止するためには、封止箇所で分離膜間に挟まれたシート13に接着剤が含浸することが好ましい。シート13の厚みが0.2mm以下であると、シート13の厚み方向において全体にわたって接着剤が含浸するので、透過水への供給水の混合を防ぐことができる。ただし、シート13の厚みが0.2mmを超えても、シート13の空隙率が80%以上であれば、分離膜間を接着剤で封止することができる。また、シート13の厚みが0.02mm以上であることで、シート13の強度を確保することができるので、シート13の破損を抑制することができる。   The thickness of the sheet 13 is preferably 0.2 mm or less. In order to seal between the permeation side surfaces of the two separation membranes, it is preferable that the sheet 13 sandwiched between the separation membranes at the sealing location is impregnated with an adhesive. When the thickness of the sheet 13 is 0.2 mm or less, the adhesive is impregnated throughout in the thickness direction of the sheet 13, so that it is possible to prevent the supply water from being mixed into the permeated water. However, even if the thickness of the sheet 13 exceeds 0.2 mm, the separation membrane can be sealed with an adhesive if the porosity of the sheet 13 is 80% or more. Moreover, since the intensity | strength of the sheet | seat 13 is securable because the thickness of the sheet | seat 13 is 0.02 mm or more, damage to the sheet | seat 13 can be suppressed.

特に、シート13の厚みが0.02mm以上0.2mm以下であれば、空隙率は20%以上80%以下であることが好ましく、シート13の厚みが0.02mmを超えて0.4mm以下であれば、空隙率は30%以上90%以下であることがより好ましい。   In particular, if the thickness of the sheet 13 is 0.02 mm or more and 0.2 mm or less, the porosity is preferably 20% or more and 80% or less, and the thickness of the sheet 13 is more than 0.02 mm and 0.4 mm or less. If present, the porosity is more preferably 30% or more and 90% or less.

シート13として、具体的には、不織布が好ましく用いられる。シート13としては、例えば、上述の分離膜の基材と同様の素材および構造が適用される。   Specifically, a nonwoven fabric is preferably used as the sheet 13. As the sheet 13, for example, the same material and structure as the base material of the separation membrane described above are applied.

<突起物>
シートに固着した突起物には、図2等を参照して分離膜の基材に固着した突起物について説明した構成(つまり形状、寸法、配置、材質等)が、好ましく適用される。また、本実施形態の透過側流路材は、分離膜上に突起物を設ける場合と同様の方法によって、シートに突起物を設けることで製造される。
<Protrusions>
For the protrusions fixed to the sheet, the configuration (that is, the shape, dimensions, arrangement, material, etc.) described for the protrusions fixed to the base material of the separation membrane with reference to FIG. In addition, the permeation side channel material of the present embodiment is manufactured by providing protrusions on the sheet by the same method as that for providing protrusions on the separation membrane.

突起物は、シートのどちらか一方の面に設けられていてもよいし、両方の面に設けられていてもよい。いずれにしても、透過側流路材は、2枚の分離膜の透過側の面に挟まれるように配置され、透過側流路材の突起物が設けられた面は分離膜の透過側の面に対向する。   The protrusions may be provided on either side of the sheet or may be provided on both sides. In any case, the permeation-side channel material is arranged so as to be sandwiched between the permeation-side surfaces of the two separation membranes, and the surface on which the projections of the permeation-side channel material are provided is on the permeation side of the separation membrane. Opposite the surface.

突起物の高さcと、シートの厚みH1との関係について説明する。突起物の高さcと、シートの厚みH1と突起物の高さcとの和H0との比(c/H0)は、0.05以上であることが好ましい。これによって、広い流路を確保できるからである。一方で、比(c/H0)が0.7以下であることで、張力を負荷しながら、シートを巻き取った際に、突起物によるシートの破壊や傷を防ぐことができる。これは、比(c/H0)が大きいほど突起物のシートへの負荷が大きく、かつシートの物理的耐久性が小さくなるためである。   The relationship between the height c of the projection and the thickness H1 of the sheet will be described. The ratio (c / H0) of the height c of the protrusions to the sum H0 of the sheet thickness H1 and the height c of the protrusions is preferably 0.05 or more. This is because a wide flow path can be secured. On the other hand, when the ratio (c / H0) is 0.7 or less, the sheet can be prevented from being broken or damaged by the protrusions when the sheet is wound while tension is applied. This is because the larger the ratio (c / H0), the greater the load on the sheet of protrusions and the lower the physical durability of the sheet.

比(c/H0)が0.13以下である場合、シートの空隙率は30%以上90%以下であることが好ましい。また、比(c/H0)が0.13を超え(または0.15以上であって)、かつ0.7以下である場合は、シートの空隙率は20%以上かつ80%以下であることが好ましい。   When the ratio (c / H0) is 0.13 or less, the porosity of the sheet is preferably 30% or more and 90% or less. When the ratio (c / H0) exceeds 0.13 (or 0.15 or more) and is 0.7 or less, the porosity of the sheet is 20% or more and 80% or less. Is preferred.

次に、実施例によって本発明の分離膜エレメントについてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、ここでいう“透過側流路材”とは、分離膜本体の透過側の面に固着しているものを差し、“突起物”とは上述したシートに固着しているものを指す。   Next, although the separation membrane element of the present invention will be described in more detail with reference to examples, the present invention is not limited to these examples. The “permeate-side channel material” here refers to a material fixed to the permeate-side surface of the separation membrane body, and the “projection” refers to a material fixed to the above-described sheet.

(巻囲方向内側および外側の透過側流路材(または突起物)の高さ)
後述する方法で得られた分離膜エレメントを解体し、1枚の分離膜リーフを任意に切り出し折り位置で二等分した。次に、二等分して得られた膜巻囲方向に100等分し、キーエンス製高精度形状測定システムKS−1100を用いて、上記の100個の各サンプルについて10μm以上の高低差のある5箇所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で除して、各サンプルの透過側流路材(または突起物)高さを算出した。
(Height of permeate-side channel material (or protrusions) inside and outside the winding direction)
The separation membrane element obtained by the method described later was disassembled, and one separation membrane leaf was arbitrarily cut out and divided into two equal parts at the folding position. Next, it divides into 100 in the film surrounding direction obtained by bisecting, and there is an elevation difference of 10 μm or more for each of the above 100 samples using Keyence high precision shape measurement system KS-1100. Five locations were measured, and the sum of the height values was divided by the total number of locations to calculate the permeate-side channel material (or protrusion) height of each sample.

そして、巻囲方向の内側から外側にかけて、内側端部からの位置0%〜50%位置で得られたサンプル50個について、各サンプルの高さの合計/サンプル数(50)を計算し、巻囲方向の内側の透過側流路材(または突起物)高さとした。   Then, from the inner side to the outer side in the winding direction, the total height of each sample / the number of samples (50) is calculated for 50 samples obtained at positions 0% to 50% from the inner end, and the winding is performed. The permeation side channel material (or protrusion) inside the surrounding direction was set to the height.

巻囲方向の内側から外側にかけて、内側端部からの位置80%〜100%位置で得られたサンプル20個について、各サンプルの高さの合計/サンプル数(20)を計算し、巻囲方向の外側の透過側流路材(または突起物)高さとした。   From the inner side to the outer side in the surrounding direction, the total height of each sample / number of samples (20) is calculated for 20 samples obtained at positions 80% to 100% from the inner end, and the surrounding direction The height of the permeate-side flow path material (or protrusion) on the outer side.

(巻囲方向外側/巻囲方向内側での透過側流路材(または突起物)の高さ比)
上記の透過側流路材の高さ比を、次式によりにより算出して求めた。
・巻囲方向の外側の透過側流路材高さ/巻囲方向の内側の透過側流路材(または突起物)
(巻囲方向外側/巻囲方向内側での透過側流路材(または突起物)の高さ比)
巻囲方向の内側から外側にかけて、内側端部からの位置0%〜50%位置で得たサンプル50個について、透過側流路材高(または突起物)さの標準偏差を平均値で除して算出した。
(Height ratio of the permeate-side channel material (or protrusion) on the outside in the surrounding direction / inside the surrounding direction)
The height ratio of the permeation side channel material was calculated by the following equation.
-Permeation-side channel material height on the outer side in the surrounding direction / permeation-side channel material (or protrusion) on the inner side in the surrounding direction
(Height ratio of the permeate-side channel material (or protrusion) on the outside in the surrounding direction / inside the surrounding direction)
The standard deviation of the permeation-side channel material height (or projection) is divided by the average value for 50 samples obtained from the inner end to the outer end in the winding direction at positions 0% to 50%. Calculated.

(透過側流路材(または突起物)のピッチおよび間隔)
走査型電子顕微鏡(S−800)(日立製作所製)を用いて30個の任意の透過側流路材の断面を30倍で写真撮影し、分離膜の透過側における透過側流路材(または突起物)の頂点から、隣の透過側流路材の頂点までの水平距離を測定し、その平均値をピッチとして算出した。
(Pitch and spacing of permeate side channel material (or projection))
Using a scanning electron microscope (S-800) (manufactured by Hitachi, Ltd.), a cross section of 30 arbitrary transmission side flow path materials was photographed at a magnification of 30 times, and the permeation side flow path material (or The horizontal distance from the apex of the projections to the apex of the adjacent permeate-side channel material was measured, and the average value was calculated as the pitch.

また、間隔bについては、ピッチを測定した写真において、上述の方法で測定した。   Further, the interval b was measured by the method described above in the photograph in which the pitch was measured.

(耐ズレ性)
後述の実施例および比較例において作製されたそれぞれ15本の分離膜エレメントについて、巻きズレを測定した。巻きズレとは、{巻囲後のエレメント幅―巻囲に用いた分離膜幅}で算出される。全ての実施例および比較例で、巻囲に用いた分離膜幅は1000mmであった。また、巻囲後のエレメント幅とは、分離膜巻囲体の集水管長手方向における長さである。
(Displacement resistance)
Winding deviation was measured for each of 15 separation membrane elements produced in Examples and Comparative Examples described later. Winding deviation is calculated by {element width after winding-separation membrane width used for winding}. In all Examples and Comparative Examples, the width of the separation membrane used for the winding was 1000 mm. Moreover, the element width after winding is the length of the separation membrane winding body in the longitudinal direction of the water collecting pipe.

このようして測定された15本のエレメントの巻きズレについて、その平均値を算出した。さらに、比較例1のエレメントについての巻きズレ平均値に対する、各実施例および比較例のエレメントについての巻きズレ平均値の比(%)を算出した。この平均値を耐ズレ性(%)として、各表1〜3に示す。   The average value of the winding deviations of the 15 elements thus measured was calculated. Furthermore, the ratio (%) of the average winding deviation for the elements of each Example and Comparative Example to the average winding deviation for the element of Comparative Example 1 was calculated. These average values are shown in Tables 1 to 3 as deviation resistance (%).

(耐久性)
分離膜または分離膜エレメントについて、原水として、濃度2,000mg/L、pH6.5のNaCL水溶液を用い、運転圧力3MPa、温度25℃の条件下で1分間運転して運転を終了するサイクル(発停)を10,000回繰り返した。
(durability)
For the separation membrane or separation membrane element, a cycle of ending the operation by operating for 1 minute under conditions of an operating pressure of 3 MPa and a temperature of 25 ° C. using a NaCl aqueous solution having a concentration of 2,000 mg / L and pH 6.5 as raw water. Stop) was repeated 10,000 times.

その後、分離膜エレメント内に残存した水を大方除き、集水管の一端から真空ポンプを用いて−100kPaの圧力で真空吸引を行った。真空度90kPa(すなわち、圧力―90kPa)になった段階で、真空ポンプと分離膜エレメントとをつなぐ配管に設けられたコックを閉じてエレメント内部の圧力を保持した。その後、下記基準によって、エレメントのシール性を評価した。15秒後のエレメント真空度が高いものほどシール性が高いことになり、本発明では優および良を合格とした。
優:15秒後のエレメント真空度が75kPaを超えて90kPa以下
良:15秒後のエレメント真空度が65kPaを超えて75kPa以下
可:15秒後のエレメント真空度が55kPaを超えて65kPa以下
不可:15秒後のエレメント真空度が55kPa以下。
Thereafter, most of the water remaining in the separation membrane element was removed, and vacuum suction was performed from one end of the water collecting pipe at a pressure of −100 kPa using a vacuum pump. When the degree of vacuum reached 90 kPa (that is, pressure -90 kPa), the cock provided in the pipe connecting the vacuum pump and the separation membrane element was closed to maintain the pressure inside the element. Thereafter, the sealing property of the element was evaluated according to the following criteria. The higher the element vacuum after 15 seconds, the higher the sealing performance. In the present invention, “excellent” and “good” were regarded as acceptable.
Excellent: Element vacuum after 15 seconds exceeds 75 kPa and less than 90 kPa Good: Element vacuum after 15 seconds exceeds 65 kPa and less than 75 kPa Possible: Element vacuum after 15 seconds exceeds 55 kPa and not more than 65 kPa: Element vacuum after 15 seconds is 55 kPa or less.

上記の評価は、エレメント15本について実施し、最も多く得られた結果を耐久性とした。   The above evaluation was carried out on 15 elements, and the most obtained result was regarded as durability.

(実施例1)
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布(単繊維繊度:1デシテックス、厚み:約0.09mm、密度0.80g/cm)上に、ポリスルホンの15.0質量%のDMF溶液を、180μmの厚みで室温(25℃)においてキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置し、80℃の温水で1分間浸漬することによって繊維補強ポリスルホン支持膜からなる、多孔性支持層(厚さ0.13mm)を作製した。
Example 1
On a non-woven fabric made of polyethylene terephthalate fibers (single fiber fineness: 1 dtex, thickness: about 0.09 mm, density 0.80 g / cm 3 ), a 15.0% by mass DMF solution of polysulfone at a room temperature of 180 μm ( 25 ° C.), immediately immersed in pure water for 5 minutes, and immersed in warm water at 80 ° C. for 1 minute to form a porous reinforced polysulfone support membrane (thickness 0.13 mm) Was made.

その後、得られた多孔性支持層ロールを巻き出し、ポリスルホン表面に、m−PDA(メタフェニレンジアミン)の2.0質量%、ε−カプロラクタム4.2質量%水溶液中を塗布し、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、トリメシン酸クロリド0.06質量%を含む25℃の温度のn−デカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布した。その後、膜から余分な溶液をエアーブローで除去し、50℃の温度の水で洗浄して分離膜ロールを得た。   Thereafter, the obtained porous support layer roll was unwound, and the polysulfone surface was coated with an aqueous solution of 2.0% by mass of m-PDA (metaphenylenediamine) and 4.2% by mass of ε-caprolactam. Nitrogen was blown to remove the excess aqueous solution from the surface of the support membrane, and then an n-decane solution containing 0.06% by mass of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted. Then, the excess solution was removed from the membrane by air blow and washed with water at a temperature of 50 ° C. to obtain a separation membrane roll.

次に、流路材を分離膜の透過側に形成した。すなわち、バックアップロールを15℃の温度に温度調節しながら櫛歯状シムを装填したノズルを用いて、ポリプロピレン(温度230℃・荷重2.16kgf/cmでのMFR1000g/10分、80質量%)/スチレン系エラストマー(JSR社製“DYNARON・SEBS・8630P”、10質量%)を、分離膜の透過側に塗布して、膜の長さ方向に途切れなく連続する透過側流路材を作製した。樹脂温度は215℃であり、加工速度は4.5m/分であった。得られた透過側流路材の形状は、表1のとおりであった。 Next, a flow path material was formed on the permeation side of the separation membrane. That is, using a nozzle loaded with a comb-like shim while adjusting the temperature of the backup roll to 15 ° C., polypropylene (MFR 1000 g / 10 min at 80 ° C. and load 2.16 kgf / cm 2 , 80% by mass) / Styrenic elastomer ("DYNARON · SEBS · 8630P", 10% by mass, manufactured by JSR) was applied to the permeate side of the separation membrane to produce a permeate-side channel material that was continuous in the length direction of the membrane. . The resin temperature was 215 ° C., and the processing speed was 4.5 m / min. The shape of the obtained permeation side channel material was as shown in Table 1.

得られた分離膜を、折り畳み断裁加工し、ネット(厚み:0.7mm、ピッチ:5.2mm×5mm、繊維径:0.35mm、投影面積比:0.13)を供給側流路材として、幅900mmかつリーフ長800mmで26枚のリーフを作製した。   The obtained separation membrane is folded and cut, and the net (thickness: 0.7 mm, pitch: 5.2 mm × 5 mm, fiber diameter: 0.35 mm, projected area ratio: 0.13) is used as the supply-side channel material. 26 leaves having a width of 900 mm and a leaf length of 800 mm were produced.

このようして得られたリーフに対して、接着剤を手動塗布し、これをトリコット(厚み:0.2mm、溝幅:0.2mm、畦幅:0.3mm、溝深さ:0.1mm)を予め1周分被覆したABS製集水管(幅:1,020mm、径:30mm、孔数40個×直線状1列)にスパイラル状に巻き付けた。リーフ間を接着した接着剤を、「リーフ接着剤」と称する。リーフ接着剤としては、主剤であるイソシアネートおよび硬化剤であるポリオールをそれぞれ1:2で混合したポリウレタンを用いた。   An adhesive was manually applied to the leaf thus obtained, and this was tricot (thickness: 0.2 mm, groove width: 0.2 mm, ridge width: 0.3 mm, groove depth: 0.1 mm). ) Was previously spirally wrapped around an ABS water collecting tube (width: 1,020 mm, diameter: 30 mm, number of holes 40 × 1 linear line). The adhesive that bonds the leaves is referred to as “leaf adhesive”. As the leaf adhesive, polyurethane in which the main component isocyanate and the curing agent polyol were mixed in a ratio of 1: 2 was used.

手動巻囲された封筒状膜の外周にさらにフィルムを巻き付け、テープで固定した後に、エッジカット、端板取りつけおよびフィラメントワインディングを行うことにより、8インチの分離膜エレメントを作製した。有効膜面積における膜幅は900mmであった。この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行ったところ、耐ズレ性および耐久性は表1のとおりであった。   An 8-inch separation membrane element was produced by further winding the film on the outer periphery of the envelope-like membrane that was manually wound and fixing it with tape, followed by edge cutting, end plate attachment, and filament winding. The membrane width in the effective membrane area was 900 mm. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions, the slip resistance and durability were as shown in Table 1.

(実施例2〜7)
特に言及しない条件については、実施例1と同様にして分離膜を作製した。具体的に、透過側流路材を分離膜の透過側に形成するにあたり、バックアップロールとノズル間の距離、加工速度を変更しながら実施し、透過側流路材の高さを表1および表2のとおりに変更したこと以外は、全て実施例1と同様にして、分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製した。
(Examples 2 to 7)
A separation membrane was produced in the same manner as in Example 1 under conditions not specifically mentioned. Specifically, in forming the permeate side channel material on the permeate side of the separation membrane, the distance between the backup roll and the nozzle and the processing speed are changed, and the height of the permeate side channel material is shown in Table 1 and Table 1. A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the change was made as in 2. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

手動巻囲された封筒状膜の外周にさらにフィルムを巻き付け、テープで固定した後に、エッジカット、端板取りつけおよびフィラメントワインディングを行うことにより、8インチの分離膜エレメントを作製した。有効膜面積における膜幅は900mmであった。この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行ったところ、耐ズレ性および耐久性は表1および表2のとおりであった。   An 8-inch separation membrane element was produced by further winding the film on the outer periphery of the envelope-like membrane that was manually wound and fixing it with tape, followed by edge cutting, end plate attachment, and filament winding. The membrane width in the effective membrane area was 900 mm. When this separation membrane element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions, the slip resistance and durability were as shown in Tables 1 and 2.

(実施例8)
突起物を分離膜の基材側に形成する代わりに、シートを抄紙不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約0.03mm、空隙率25%)とし、表2に示す突起物を配置したこと以外は、全て実施例7と同様に、分離膜エレメントを作製した。
(Example 8)
Instead of forming protrusions on the substrate side of the separation membrane, the sheet was made of paper-made nonwoven fabric (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 0.03 mm, porosity 25%), and the protrusions shown in Table 2 were arranged Except for the above, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 7.

このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、エレメント性能は表2の通りであった。   When this element was put in a pressure vessel and operated under the above-mentioned conditions to obtain permeated water, the element performance was as shown in Table 2.

(比較例1〜3)
流路材を分離膜の透過側に形成するにあたり、バックアップロールとノズル間の距離と加工速度を変更しながら実施し、透過側流路材の高さを表3のとおりに変更したこと以外は、全て実施例1と同様にして分離膜を作製した。続いて、実施例1と同様にして分離膜エレメントを作製した。
(Comparative Examples 1-3)
In forming the channel material on the permeation side of the separation membrane, it was carried out while changing the distance between the backup roll and the nozzle and the processing speed, and the height of the permeation side channel material was changed as shown in Table 3 A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1. Subsequently, a separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1.

手動巻囲された封筒状膜の外周にさらにフィルムを巻き付け、テープで固定した後に、エッジカット、端板取りつけ、およびフィラメントワインディングを行うことにより、8インチの分離膜エレメントを作製した有効膜面積における膜幅は900mmであった。この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行ったところ、耐ズレ性および耐久性は表3のとおりであった。   In an effective membrane area, an 8-inch separation membrane element was produced by further winding a film around the periphery of an envelope-shaped envelope manually wrapped and fixing with a tape, followed by edge cutting, end plate mounting, and filament winding. The membrane width was 900 mm. When this separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under the above-described conditions, the slip resistance and durability were as shown in Table 3.

これらの結果から明らかなように、本発明の実施例の分離膜エレメントは、高造水性能、安定運転性能および優れた除去性能を有していることが明らかである。   As is clear from these results, it is clear that the separation membrane element of the example of the present invention has high water production performance, stable operation performance, and excellent removal performance.

Figure 2016026865
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1、20A 分離膜
121 供給側の面
122 透過側の面
2 分離膜本体
201 基材
202 多孔性支持層
203 分離機能層
3 透過側流路材
31 突起物
4 分離膜リーフ
5 透過側流路
6 集水管
7 分離膜
13 シート
14 透過側流路材(シート状)
21 供給側の面
22 透過側の面
71 供給側の面
72 透過側の面
100 分離膜エレメント
a 分離膜本体の長さ
b 分離膜本体の幅方向における突起物の幅方向の間隔
c 突起物の高さ
d 突起物の幅
e 突起物の長さ方向の間隔
f 突起物の長さ
L1 分離膜本体の長さ
L3 分離膜の巻囲方向外側端部において透過側流路材が設けられていない領域の長さ
R3 分離膜の巻囲方向外側端部において透過側流路材が設けられていない領域
1, 20A Separation membrane 121 Supply side surface 122 Permeation side surface
2 Separation membrane body 201 Base material 202 Porous support layer 203 Separation functional layer
3 Permeation side channel material 31 Projection
4 Separation membrane leaf
5 Permeate channel
6 water collecting pipe
7 Separation membrane 13 Sheet 14 Permeation side channel material (sheet-like)
21 Supply side surface 22 Permeate side surface 71 Supply side surface 72 Permeate side surface 100 Separation membrane element
a Length of separation membrane body
b Spacing in the width direction of the separation membrane body in the width direction
c Projection height
d Width of protrusion
e Distance in the length direction of protrusions
f Projection length L1 Separation membrane body length
L3 Length of the region where the permeation side flow path material is not provided at the outer peripheral end of the separation membrane R3 Region where the permeation side flow channel material is not provided at the outer peripheral end of the separation membrane

Claims (4)

集水管と、
分離膜本体と前記分離膜本体の透過側の面に固着された複数の突起からなる透過側流路材とを備えた前記集水管の周囲に巻囲された分離膜と、
前記分離膜の供給側の面に対向するように配置された供給側流路材とを備えてなる分離膜エレメントであって、
前記突起の高さが、0.15mm以上0.35mm以下であり、
かつ、前記分離膜の巻囲方向において、前記分離膜の外側端部から分離膜の長さの20%以内の領域に配置された突起の平均高さが、前記分離膜の内側端部から前記分離膜の長さの50%以内の領域に配置された突起の平均高さの1.05倍以上2.0倍以下であることを特徴とする
分離膜エレメント。
Water collecting pipe,
A separation membrane wrapped around the water collecting pipe, comprising a separation membrane main body and a permeation-side flow path member comprising a plurality of protrusions fixed to the permeation-side surface of the separation membrane main body;
A separation membrane element comprising a supply-side flow path member arranged to face the supply-side surface of the separation membrane,
The height of the protrusion is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less,
And in the winding direction of the separation membrane, the average height of the protrusions arranged in a region within 20% of the length of the separation membrane from the outer end portion of the separation membrane is from the inner end portion of the separation membrane. A separation membrane element characterized by being 1.05 times or more and 2.0 times or less the average height of protrusions arranged in a region within 50% of the length of the separation membrane.
集水管と、
分離膜本体と前記分離膜本体の透過側の面に配置された突起を有するシートである透過側流路材と、
前記分離膜本体の供給側の面に対向するように配置された供給側流路材とを備えてなる分離膜エレメントであって、
前記突起の高さが、0.15mm以上0.35mm以下であり、
かつ、前記透過側流路材の巻囲方向において、前記透過側流路材の外側端部から透過側流路材の長さの20%以内の領域に配置された突起の平均高さが、前記透過側流路材の内側端部から前記透過側流路材の長さの50%以内の領域に配置された突起の平均高さの1.05倍以上2.0倍以下であることを特徴とする
分離膜エレメント。
Water collecting pipe,
A permeation-side channel material that is a sheet having a separation membrane body and a protrusion disposed on the permeation-side surface of the separation membrane body;
A separation membrane element comprising a supply-side flow path member arranged to face the supply-side surface of the separation membrane body,
The height of the protrusion is 0.15 mm or more and 0.35 mm or less,
And in the winding direction of the permeation side channel material, the average height of the protrusions arranged in the region within 20% of the length of the permeation side channel material from the outer end portion of the permeation side channel material, It is 1.05 times or more and 2.0 times or less of the average height of the protrusions arranged in the region within 50% of the length of the permeation side channel material from the inner end of the permeation side channel material. Characteristic separation membrane element.
分離膜の巻囲方向内側端部から前記分離膜の長さの50%以内の領域に配置された突起の高さの変動係数が0%以上10%以下であることを特徴とする請求項1記載の分離膜エレメント。   The coefficient of variation of the height of the protrusions arranged in a region within 50% of the length of the separation membrane from the inner end in the winding direction of the separation membrane is 0% or more and 10% or less. The separation membrane element described. 透過側流路材の巻囲方向内側端部から前記透過側流路材の長さの50%以内の領域に配置された突起の高さの変動係数が0%以上10%以下であることを特徴とする請求項2記載の分離膜エレメント。   The variation coefficient of the height of the protrusion disposed in the region within 50% of the length of the permeate side channel material from the inner end in the surrounding direction of the permeate side channel material is from 0% to 10%. 3. The separation membrane element according to claim 2, wherein
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