JP2016193427A - Hollow fiber membrane and production method thereof - Google Patents

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隆一郎 平鍋
Ryuichiro Hiranabe
隆一郎 平鍋
皓一 高田
Koichi Takada
皓一 高田
山村 剛平
Gohei Yamamura
剛平 山村
洋樹 富岡
Hiroki Tomioka
洋樹 富岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a module filled with a hollow fiber membrane excellent in permeability, usable in an outside pressure system, especially when being used in an anti-pressure osmosis method or in a forward osmosis method, and capable of suppressing inside solute residence.SOLUTION: A hollow fiber membrane module includes a housing, and a hollow fiber membrane filled in the housing, which is a membrane having the outer diameter of 15 μm or more and 290 μm or less, and having a hollow rate of 43% or more and 60% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、透過性能に優れる、主に水処理用の中空糸膜に関する。   The present invention relates to a hollow fiber membrane mainly for water treatment that has excellent permeation performance.

近年、膜を用いた水処理やガス精製が実用化されてきている。特に、水から溶質であるイオンを除く目的では、逆浸透による分離が利用されている。   In recent years, water treatment and gas purification using membranes have been put into practical use. In particular, separation by reverse osmosis is used for the purpose of removing ions that are solutes from water.

特許文献1には、外表面近傍に実質的な分離活性層である半透性を有する層を備える中空状の逆浸透膜が記載されている。つまり、特許文献1では、膜は、分離活性を実質的に有しない層と、その外側の分離活性層とを備えている。   Patent Document 1 describes a hollow reverse osmosis membrane having a semi-permeable layer that is a substantial separation active layer in the vicinity of the outer surface. That is, in Patent Document 1, the membrane includes a layer having substantially no separation activity and a separation active layer outside the layer.

また、半透性を有する膜を用いた分離方法として、正浸透および抗圧浸透の研究が行われている。濃度の異なる2液を半透性を有する膜で隔てることにより、浸透圧差によって低濃度側から高濃度側へ水が浸透することを利用した分離方法である。これらは、逆浸透より低圧で行われることから、低コストで淡水が得られる可能性がある。さらに、正浸透を用いた発電方法も研究されている。   Further, as a separation method using a semipermeable membrane, forward osmosis and pressure osmosis have been studied. This is a separation method using the fact that two liquids having different concentrations are separated by a semipermeable membrane and water permeates from a low concentration side to a high concentration side due to a difference in osmotic pressure. Since these are performed at a lower pressure than reverse osmosis, fresh water may be obtained at low cost. Furthermore, a power generation method using forward osmosis has been studied.

例えば、特許文献2では、海水などを逆浸透法で淡水化したときに副産物として排出される濃縮海水に対し、半透性を有する膜を介してかん水などに接触させることによって、かん水側から濃縮海水側へ水が浸透する現象を用いて発電することが提案されている。   For example, in Patent Document 2, the concentrated seawater discharged as a by-product when seawater is desalinated by the reverse osmosis method is concentrated from the brine side by bringing it into contact with brine through a semipermeable membrane. It has been proposed to generate electricity using the phenomenon of water permeating into the seawater side.

現在、正浸透および抗圧浸透においても、逆浸透用の膜が用いられることが多い。   At present, reverse osmosis membranes are often used also in forward osmosis and pressure osmosis.

特開2012−115835号公報JP 2012-115835 A WO2012−002263号公報WO2012-002263

また、従来の逆浸透用の膜を正浸透法または抗圧浸透法に用いると、使用しているうちに透水量が低下してきて、短期間で使用できなくなるため実用に適さないという問題がある。   In addition, when a conventional reverse osmosis membrane is used for the forward osmosis method or the pressure osmosis method, there is a problem that the amount of water permeation decreases while being used, and it cannot be used in a short period of time, which is not suitable for practical use. .

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、透水性能に優れ、抗圧浸透法または正浸透法にも好適に使用できる分離膜モジュールを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a separation membrane module that is excellent in water permeability and can be suitably used for the anti-pressure osmosis method or the forward osmosis method.

本発明者らは、抗圧浸透法または正浸透法において、逆浸透膜の透水量の低下原因は、膜の供給水側と透過水側の両方に溶質が含まれた溶液を供給するので、従来用いられてきた膜では片方(支持層側)に溶質が滞留して塩濃度が上昇し、イオン阻止性(半透性)を有する層を透水する駆動力となる浸透圧差が変動してしまうためであることを見出した。   In the anti-pressure osmosis method or the forward osmosis method, the present inventors supply a solution containing a solute on both the supply water side and the permeate side of the membrane because the cause of the decrease in the water permeability of the reverse osmosis membrane is In the membrane used conventionally, the solute stays on one side (support layer side), the salt concentration rises, and the osmotic pressure difference serving as a driving force for permeating the ion-blocking (semi-permeable) layer fluctuates. Because of that.

そこで、本発明者らは、浸透圧差の変動要因となる塩滞留が生じない膜構造とその製造方法を検討し、中空糸状であり、外径が15μm以上290μm以下であり、中空率が43%以上であることで、膜内に溶質が滞留せず、実用可能な期間でろ過運転が可能となる中空糸膜を備えたモジュールを発明した。従来の逆浸透用の膜モジュールは逆浸透法での使用に最適化された形状になっているが、逆浸透法では半透性を有する膜を透過した生成水のみが支持層側に供給されるため、支持層側の透水量が少なく、中空糸膜の中空部を改良した発明はされてこなかった。本発明は抗圧浸透法または正浸透法といった新たな造水方法に適した膜モジュールを具現化するために、充填された分離膜の支持層側(透過側)の過大な透水量に着目し、研究を重ねたものである。   Therefore, the present inventors examined a membrane structure that does not cause salt retention that causes fluctuations in the osmotic pressure difference and a method for producing the membrane structure, and has a hollow fiber shape, an outer diameter of 15 μm or more and 290 μm or less, and a hollow ratio of 43%. As described above, a module having a hollow fiber membrane was invented in which a solute does not stay in the membrane and a filtration operation can be performed in a practical period. The conventional reverse osmosis membrane module has a shape optimized for use in the reverse osmosis method, but in the reverse osmosis method, only the generated water that has passed through the semipermeable membrane is supplied to the support layer side. Therefore, there has been no invention in which the water permeability on the support layer side is small and the hollow portion of the hollow fiber membrane is improved. The present invention focuses on an excessive amount of water permeation on the support layer side (permeation side) of the filled separation membrane in order to embody a membrane module suitable for a new water production method such as a pressure osmosis method or a forward osmosis method. , Research is repeated.

本発明の半透性を有する膜において、供給水に接する膜面積と透過水の通過する中空部がともに高いため、抗圧浸透法または正浸透法において、透水量の高さと寿命の長さを両立する分離膜モジュールを提供する。   In the semipermeable membrane of the present invention, both the membrane area in contact with the supply water and the hollow portion through which the permeated water passes are high. A compatible separation membrane module is provided.

中空糸膜モジュールの概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a hollow fiber membrane module.

1.分離膜モジュール
逆浸透膜用のモジュールのケースには、混合溶液を供給する孔と膜を透過した精製水が通過するノズル、濃縮された排水が通過するノズルが空けられている。
1. Separation Membrane Module A case for a module for a reverse osmosis membrane has a hole for supplying a mixed solution, a nozzle for passing purified water passing through the membrane, and a nozzle for passing concentrated drainage.

抗圧浸透法や正浸透法用のモジュールのケースでは、クロスフロー濾過ができるように、混合溶液を中空糸膜の外側に供給するノズルと、排出するノズルとを少なくとも1つずつ備えるとともに、溶質濃度の異なる溶液を中空糸膜の中空部に供給するノズルと、溶液を中空部から排出するノズルとを、少なくとも1つずつ備えている。   In the case of the module for the anti-pressure osmosis method and the forward osmosis method, at least one nozzle that supplies the mixed solution to the outside of the hollow fiber membrane and one nozzle that discharges the mixed solution are provided so that crossflow filtration can be performed. At least one nozzle for supplying solutions having different concentrations to the hollow part of the hollow fiber membrane and one for discharging the solution from the hollow part are provided.

抗圧浸透法や正浸透法用のモジュールを図1に示す。モジュールは、側面に側面ノズル1,2が設けられた筒状のケース3と、上記ケース内に収容された複数の中空糸膜4と、を備える。複数の中空糸膜は、束ねられ、その両端5、6がポリウレタンやエポキシ樹脂等で上記ケース内に固定され、それぞれ端面ノズル7、8に接続される。   A module for the anti-pressure osmosis method and the forward osmosis method is shown in FIG. The module includes a cylindrical case 3 having side nozzles 1 and 2 provided on the side surfaces, and a plurality of hollow fiber membranes 4 accommodated in the case. A plurality of hollow fiber membranes are bundled, and both ends 5 and 6 thereof are fixed in the case with polyurethane, epoxy resin or the like, and are connected to end face nozzles 7 and 8, respectively.

本実施形態では、側面ノズル1,2はそれぞれ、中空糸膜の外側とケース3との間の空間に流体を供給することができ、またこの空間の流体をケース3外に排出することができる。   In this embodiment, each of the side nozzles 1 and 2 can supply a fluid to the space between the outside of the hollow fiber membrane and the case 3, and can discharge the fluid in this space to the outside of the case 3. .

また、本実施形態では、端面ノズル7,8はそれぞれ、中空糸膜の内側にある中空部に流体を供給することができ、またこの中空部内の流体をケース外に排出することができる。   Moreover, in this embodiment, the end surface nozzles 7 and 8 can each supply a fluid to the hollow part inside a hollow fiber membrane, and can discharge the fluid in this hollow part out of a case.

本形態のモジュールにおいて、ノズル1または2から水溶液を供給し、ノズル7または8から溶質濃度の異なる水溶液を供給すると、溶質濃度の低い水溶液から溶質濃度の高い水溶液に水が移動する。   In the module of this embodiment, when an aqueous solution is supplied from the nozzle 1 or 2, and an aqueous solution having a different solute concentration is supplied from the nozzle 7 or 8, water moves from an aqueous solution having a low solute concentration to an aqueous solution having a high solute concentration.

2.中空糸膜
中空糸膜は外径が15μm以上290μm以下かつ中空率が43%以上60%以下であることを特徴とする。ここで、中空糸膜とは中空を有する糸状の膜である。
2. Hollow fiber membrane A hollow fiber membrane has an outer diameter of 15 μm or more and 290 μm or less and a hollow ratio of 43% or more and 60% or less. Here, the hollow fiber membrane is a filamentous membrane having a hollow.

2−1.中空糸膜の形状
(1)外径
本発明のモジュールに充填される中空糸膜は、外径が290μm以下であることが重要であり、130μm以下であることがより好ましく、80μm未満であることがさらに好ましい。中空糸膜の外径が細いとモジュール中に膜を最大量充填したときの膜面積が大きくなるため、透過量が多くなる。
2-1. Shape of hollow fiber membrane (1) Outer diameter It is important that the hollow fiber membrane filled in the module of the present invention has an outer diameter of 290 μm or less, more preferably 130 μm or less, and less than 80 μm. Is more preferable. If the outer diameter of the hollow fiber membrane is thin, the membrane area when the maximum amount of the membrane is filled in the module is increased, so that the permeation amount is increased.

低圧運転の逆浸透法、抗圧浸透法、正浸透法が普及するには従来の膜より透水量を上げる必要があるが、単位面積あたりの透水量を上げることはすでに困難であり、膜面積を大きくすることが透過量増大の重要な手段である。本発明のモジュールに充填される中空糸膜は半透性層を有する層(以下、半透性層とする)と支持層の厚み比を制御することによって外径の細径化と内径の太径化(中空率の増大)が可能である。     In order to spread the reverse osmosis method, anti-pressure osmosis method and forward osmosis method of low pressure operation, it is necessary to increase the water permeability compared to conventional membranes, but it is already difficult to increase the water permeability per unit area, and the membrane area Increasing the value is an important means for increasing the amount of transmission. The hollow fiber membrane filled in the module of the present invention has a thin outer diameter and a thick inner diameter by controlling the thickness ratio of a layer having a semipermeable layer (hereinafter referred to as a semipermeable layer) and a support layer. The diameter can be increased (increase in the hollow ratio).

一方、中空糸膜の外径が大きいほど、中空糸膜の折れおよび破断が抑制できるので、中空糸膜の外径は、15μm以上であることが重要であり、45μm以上であることがより好ましく、65μm以上であることがさらに好ましい。   On the other hand, the larger the outer diameter of the hollow fiber membrane, the more the folding and breaking of the hollow fiber membrane can be suppressed. Therefore, it is important that the outer diameter of the hollow fiber membrane is 15 μm or more, and more preferably 45 μm or more. More preferably, it is 65 μm or more.

(2)中空率
本発明のモジュールに充填される中空糸膜は中空率が43%以上であることが重要であり、45%以上であることがより好ましく、49%以上であることがさらに好ましい。前述したように中空糸膜の外径が細い方が好ましいが、外径を細くすると内径も細くなることから、本発明に用いられる中空糸膜では圧力損失により内側から出てくる水の量つまり透水量が減少する。この場合、中空部に溶質が滞留しやすくなり、透水量の低下をさらに促進させることになる。そこで、中空部を流れる水の圧力損失を低減するために中空率が高くする必要がある。しかし、従来の中空糸膜の製造方法では外径が細い場合には中空率は40%より大きくすることは困難であり、中空率を43%以上にする好適な方法については後述する。一方で、中空糸膜が潰れない上限として、中空率は60%以下にすることが重要であり、56%未満にすることがより好ましく、53%未満にすることがさらに好ましい。本発明のモジュールは充填された中空糸膜に生じる外圧と内圧の差圧が小さい用途での使用に適しており、基本的には外径を細くすることを優先し、その範囲で必要に応じて中空率を大きくするように設計すると良い。ここで、中空率とは、中空糸膜の径方向断面の全面積Saと中空部の面積Sbを測定し、下式を用いて算出した。
(2) Hollow rate It is important that the hollow fiber membrane filled in the module of the present invention has a hollow rate of 43% or more, more preferably 45% or more, and even more preferably 49% or more. . As described above, it is preferable that the hollow fiber membrane has a small outer diameter. However, if the outer diameter is reduced, the inner diameter is also reduced. Therefore, in the hollow fiber membrane used in the present invention, the amount of water coming out from the inside due to pressure loss, that is, Water permeability is reduced. In this case, the solute tends to stay in the hollow portion, which further promotes the reduction of the water permeability. Therefore, the hollow ratio needs to be increased in order to reduce the pressure loss of the water flowing through the hollow portion. However, in the conventional hollow fiber membrane production method, when the outer diameter is small, it is difficult to make the hollow ratio larger than 40%, and a suitable method for making the hollow ratio 43% or more will be described later. On the other hand, as an upper limit that the hollow fiber membrane is not crushed, it is important that the hollow ratio is 60% or less, more preferably less than 56%, and still more preferably less than 53%. The module of the present invention is suitable for use in applications where the differential pressure between the external pressure and the internal pressure generated in the filled hollow fiber membrane is small. Basically, priority is given to reducing the outer diameter, and as necessary within that range. It is better to design so as to increase the hollow ratio. Here, the hollow ratio was calculated by measuring the total area Sa of the radial cross section of the hollow fiber membrane and the area Sb of the hollow portion, and using the following equation.

中空率(%)=(Sb/Sa)×100
(3)半透性層と支持層の厚み比
本発明のモジュールに充填される中空糸膜は、半透性層のみで構成される均一膜であっても半透性層と支持層からなる複合膜であっても構わない。
Hollow ratio (%) = (Sb / Sa) × 100
(3) Thickness ratio between semipermeable layer and support layer The hollow fiber membrane filled in the module of the present invention is composed of a semipermeable layer and a support layer even if it is a uniform membrane composed only of a semipermeable layer. A composite film may be used.

複合膜である場合には、半透性層と支持層の厚み比(支持層厚み/半透性層厚み)が8以下であることが好ましく、6未満であることがより好ましく、4未満であることがさらに好ましい。厚み比の下限は特に限定されないが、支持層の強度補強効果を得るためには厚み比は、たとえば1以上であることが好ましく、2以上であればより好ましい。   In the case of a composite membrane, the thickness ratio of the semipermeable layer and the support layer (support layer thickness / semipermeable layer thickness) is preferably 8 or less, more preferably less than 6, and less than 4. More preferably it is. Although the minimum of thickness ratio is not specifically limited, In order to acquire the strength reinforcement effect of a support layer, it is preferable that thickness ratio is 1 or more, for example, and it is more preferable that it is 2 or more.

ここで、半透性層のみで構成される均質膜とは、膜全体が、塩を阻止でき、かつ水を通すことのできる構造を備えるものである。このような構造であれば、空孔のサイズあるいは形状等の構造が膜の厚み方向の位置によって異なっていても、均質膜に含まれる。   Here, the homogeneous membrane composed only of the semipermeable layer is one in which the entire membrane has a structure capable of blocking salt and allowing water to pass through. With such a structure, even if the structure such as pore size or shape differs depending on the position in the thickness direction of the film, it is included in the homogeneous film.

従来の中空糸膜は、製造時に40重量%より多い有機液体を含有させて製膜することで多孔質膜を製膜し、その工程後に膜表面のみを緻密化して半透性を有する層にするという手法で製造されており、多孔質からなる支持層上に半透性層が積層されている非対称構造を有しているために支持層厚みが必要以上に厚くなっており、(支持層厚み/半透性層厚み)は19程度であり、比率が低くても9程度である。   A conventional hollow fiber membrane is formed into a layer having a semi-permeable property by forming a porous membrane by containing more than 40% by weight of an organic liquid at the time of production, and densifying only the membrane surface after the process. The support layer is thicker than necessary because it has an asymmetric structure in which a semipermeable layer is laminated on a porous support layer. (Thickness / thickness of semipermeable layer) is about 19, and is about 9 even if the ratio is low.

これに対して、溶融紡糸によって中空糸膜を製造することで、均質な膜を得ることができ、2層の異なる層(半透性層と支持層)が複合化された膜も任意の厚み比で得ることができる。2層の構成は特に限定されないが、通常は半透性層より支持層の膜透過流束が高くなるように設計する。これらの詳細は後述するが、製造時に原料に加える有機液体の種類と量によって膜透過流束の性能を設計することができるとともに、製造時に従来よりも高い伸張粘度を有するため加工工程にて均質さと外形の細さと中空率の高さとを両立することができる。   In contrast, by producing a hollow fiber membrane by melt spinning, a homogeneous membrane can be obtained, and a membrane in which two different layers (a semipermeable layer and a support layer) are combined has an arbitrary thickness. Ratio. The structure of the two layers is not particularly limited, but is usually designed so that the membrane permeation flux of the support layer is higher than that of the semipermeable layer. Although these details will be described later, the performance of the membrane permeation flux can be designed according to the type and amount of the organic liquid added to the raw material at the time of manufacture, and since it has a higher extensional viscosity than that at the time of manufacture, it is homogeneous in the processing process. In addition, it is possible to achieve both the fineness of the outer shape and the high hollowness ratio.

低圧運転の逆浸透法、抗圧浸透法、正浸透法に好適な均質膜としては、陽電子消滅寿命測定法で得られる陽電子消滅寿命が1.5ns以上4ns以下であることが好ましく、2ns以上3ns未満であることがより好ましく、2.2ns以上2.5ns未満であることがさらに好ましい。陽電子消滅寿命が1.5ns以上であることで透水が可能な空孔が空いており、4ns以下であることで塩の透過を阻止しやすくなり、半透性を有することになる。   As a homogeneous membrane suitable for the reverse osmosis method, the pressure osmosis method, and the forward osmosis method of low pressure operation, the positron annihilation lifetime obtained by the positron annihilation lifetime measurement method is preferably 1.5 ns to 4 ns, and preferably 2 ns to 3 ns. More preferably, it is more preferably less than 2.5 ns and less than 2.5 ns. When the positron annihilation lifetime is 1.5 ns or more, there are vacancies capable of passing water, and when the positron annihilation lifetime is 4 ns or less, salt permeation can be easily prevented and the film has semi-permeability.

ここで、陽電子消滅寿命測定法とは、陽電子が試料に入射してから消滅するまでの時間(数百ピコ秒から数十ナノ秒のオーダー)を測定し、その消滅寿命に基づいて、0.1〜10nmの空孔の大きさ、その数密度、およびその大きさの分布などの情報を非破壊的に評価する手法である。かかる測定法の詳細は、例えば「第4版実験化学講座」第14巻、485頁、日本化学会編,丸善株式会社(1992)に記載されている。具体的には、陽電子線源として電子線型加速器から発せられる陽電子ビームを用いる陽電子ビーム法であり、この方法は、薄膜の空孔評価に有用である。より具体的な測定方法は、実施例で説明する。   Here, the positron annihilation lifetime measurement method is a method of measuring the time (in the order of several hundred picoseconds to several tens of nanoseconds) from when a positron is incident on a sample until it disappears. This is a technique for nondestructively evaluating information such as the size of holes of 1 to 10 nm, the number density, and the distribution of the sizes. Details of such a measurement method are described in, for example, “Fourth Edition Experimental Chemistry Course” Vol. 14, page 485, edited by The Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd. (1992). Specifically, it is a positron beam method using a positron beam emitted from an electron beam accelerator as a positron beam source, and this method is useful for evaluation of thin film vacancies. A more specific measuring method will be described in Examples.

(4)内径
本発明のモジュールに充填される中空糸膜の内径は中空部を通る水の圧力損失を低減するために10μm以上であることが好ましく、20μm以上であるとより好ましく、30μm以上であるとさらに好ましい。一方で、潰れにくくするために200μm以下であることが好ましく、50μm未満であるとより好ましく、35μm未満であるとさらに好ましい。中空率の項で前述したとおり、基本的には外径を細くすることを優先し、その範囲で内径(および中空率)を大きくするよう設計するのが好ましい。
(4) Inner Diameter The inner diameter of the hollow fiber membrane filled in the module of the present invention is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and more preferably 30 μm or more in order to reduce the pressure loss of water passing through the hollow portion. More preferably. On the other hand, in order to make it hard to crush, it is preferable that it is 200 micrometers or less, It is more preferable in it being less than 50 micrometers, It is further more preferable in it being less than 35 micrometers. As described above in the section of the hollowness ratio, it is preferable to basically prioritize the reduction of the outer diameter and to design the inner diameter (and the hollowness ratio) to be larger within that range.

(5)膜厚み
本発明のモジュールに充填される中空糸膜は、透水量を増やすために厚みが30μm未満であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましく、5μm未満であることがさらに好ましい。一方で、膜強度の点から0.1μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましく、2μm以上であることがさらに好ましい。本発明のモジュールは運転圧力の小さい逆浸透や、内側と外側の両方に溶液を供給する抗圧浸透、正浸透で好ましく利用することが出来る。
(5) Membrane Thickness The hollow fiber membrane filled in the module of the present invention preferably has a thickness of less than 30 μm, more preferably 10 μm or less, and more preferably less than 5 μm in order to increase the water permeability. preferable. On the other hand, from the viewpoint of film strength, it is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more, and further preferably 2 μm or more. The module of the present invention can be preferably used for reverse osmosis with a low operating pressure, anti-pressure osmosis for supplying a solution to both inside and outside, and forward osmosis.

厚みとは、膜の外面から内面までの距離であり、半透性層と支持層の両方を備える場合にはそれらの厚みの和である。   The thickness is the distance from the outer surface to the inner surface of the membrane, and is the sum of the thicknesses when both the semipermeable layer and the support layer are provided.

(6)真円度
本発明のモジュールに充填される中空糸膜は、真円度が高い方が好ましい。真円度が高さは中空部を通る流体の圧力損失に影響するため高ければ高いほど良く、0.85以上が好ましく、0.98以上がより好ましく、0.99以上がさらに好ましい。
(6) Roundness The hollow fiber membrane filled in the module of the present invention preferably has a higher roundness. The higher the roundness, the higher the pressure because it affects the pressure loss of the fluid passing through the hollow portion, preferably 0.85 or more, more preferably 0.98 or more, and even more preferably 0.99 or more.

(7)引張弾性率
本発明のモジュールに充填される中空糸膜は長手方向(軸方向)の引張弾性率は、500〜7,500MPaであることが好ましく、1,000〜6,500MPaであることがより好ましく、1,500MPa〜5,000MPaであることがさらに好ましい。長手方向の引張弾性率が500MPa以上、さらには1,000MPa以上であることで中空率が高くても破断なく使用することが可能となる。また、長手方向の引張弾性率が7,500MPa以下であることで、分離膜を膜モジュールへ組み込むために適した柔軟性が実現される。
(7) Tensile modulus The hollow fiber membrane filled in the module of the present invention preferably has a tensile modulus in the longitudinal direction (axial direction) of 500 to 7,500 MPa, and 1,000 to 6,500 MPa. It is more preferable that the pressure is 1,500 MPa to 5,000 MPa. When the tensile elastic modulus in the longitudinal direction is 500 MPa or more, and further 1,000 MPa or more, it can be used without breaking even if the hollowness is high. In addition, when the tensile modulus in the longitudinal direction is 7,500 MPa or less, flexibility suitable for incorporating the separation membrane into the membrane module is realized.

2.中空糸膜の組成
本発明のモジュールに充填される中空糸膜は、形状を保持するために水などの液体をその中に含んでいてもよい。ただし、以下の説明では、形状を保持するためのこれらの液体は中空糸膜の構成要素として考慮しない。
2. Composition of Hollow Fiber Membrane The hollow fiber membrane filled in the module of the present invention may contain a liquid such as water in order to maintain its shape. However, in the following description, these liquids for maintaining the shape are not considered as components of the hollow fiber membrane.

本発明のモジュールに充填される中空糸膜を構成する組成に制限はなく、主成分となる化合物としては例えば、セルロース、ナイロンなど親水性の高い化合物が好ましく、セルロースエステルであることが好ましい。さらに、セルロースエステルの具体例としては、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレートや、セルロースのグルコースユニットに存在する3つの水酸基が、2種類以上のアシル基により封鎖された、セルロース混合エステルなどが挙げられる。   There is no restriction | limiting in the composition which comprises the hollow fiber membrane with which the module of this invention is filled, As a compound used as a main component, compounds with high hydrophilicity, such as a cellulose and nylon, are preferable, and it is preferable that it is a cellulose ester. Furthermore, specific examples of cellulose ester include cellulose acetate, cellulose propionate, cellulose butyrate, and cellulose mixed ester in which three hydroxyl groups present in cellulose glucose unit are blocked with two or more acyl groups. Is mentioned.

その好ましい含有率は60重量%以上である。上述したように、この割合を算出する場合に、水等の液体の重量は、中空糸膜の重量から除外される。中空糸膜は、80重量%以上の割合でセルロースエステルを含有することが好ましく、実質的にセルロースエステルのみで構成されていることがより好ましい。セルロースエステルの含有率が60重量%以上であることで、水処理膜として使用した場合に高い透水量と脱塩率、高耐久性を達成することができる。セルロース混合エステルの場合は、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートラウレート、セルロースアセテートオレート、セルロースアセテートステアレートなどが挙げられる。   The preferable content is 60% by weight or more. As described above, when calculating this ratio, the weight of the liquid such as water is excluded from the weight of the hollow fiber membrane. The hollow fiber membrane preferably contains a cellulose ester in a proportion of 80% by weight or more, and more preferably is substantially composed only of the cellulose ester. When the content of the cellulose ester is 60% by weight or more, a high water permeability, a desalting rate, and a high durability can be achieved when used as a water treatment membrane. In the case of cellulose mixed ester, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate laurate, cellulose acetate oleate, cellulose acetate stearate and the like can be mentioned.

例示した各セルロース混合エステルは、アセチル基と他のアシル基(プロピオニル基、ブチリル基、ラウリル基、オレイル基、ステアリル基など)とを有する。セルロース混合エステルにおけるアセチル基と他のアシル基との平均置換度は、下記式を満たすことが好ましい。
1.0≦(アセチル基の平均置換度+アシル基の平均置換度)≦3.0
0.1≦(アセチル基の平均置換度)≦2.6
0.1≦(アシル基の平均置換度)≦2.6
なお平均置換度とはセルロースのグルコース単位あたりに存在する3つの水酸基のうちアシル基が化学的に結合した数を指す。この式が満たされることで、水処理膜の分離性能と透過性能が両立され、また溶融紡糸時の熱流動性が良好となって製膜時に中空率を大きく成形させやすくなる。
Each illustrated cellulose mixed ester has an acetyl group and another acyl group (propionyl group, butyryl group, lauryl group, oleyl group, stearyl group, etc.). The average degree of substitution between the acetyl group and other acyl groups in the cellulose mixed ester preferably satisfies the following formula.
1.0 ≦ (average degree of substitution of acetyl group + average degree of substitution of acyl group) ≦ 3.0
0.1 ≦ (Average degree of substitution of acetyl group) ≦ 2.6
0.1 ≦ (Average substitution degree of acyl group) ≦ 2.6
The average degree of substitution refers to the number of chemically bonded acyl groups among the three hydroxyl groups present per glucose unit of cellulose. When this equation is satisfied, the separation performance and permeation performance of the water treatment membrane are compatible, and the thermal fluidity during melt spinning is good, so that the hollow ratio can be easily increased during film formation.

中空糸膜は、少なくとも1種類のセルロースエステルを含有すればよい。すなわち、中空糸膜は、セルロースエステルとして1種類の化合物のみを含有してもよいし、2種類以上のセルロースエステルを含有してもよい。   The hollow fiber membrane may contain at least one cellulose ester. That is, the hollow fiber membrane may contain only one type of compound as the cellulose ester, or may contain two or more types of cellulose ester.

また、中空糸膜は、セルロースエステルとして、具体例として挙げた化合物のうちセルロースアセテートプロピオネート及び/又はセルロースアセテートブチレートを含有することが好ましい。これによって、製膜工程中の流動性が高まり、中空率を高めることが容易となる。セルロースエステルの数平均分子量(Mw)は5.0万〜25.0万であることが好ましい。数平均分子量が5.0万以上であると、溶融紡糸時の熱分解を抑制できる点、また中空糸膜の膜強度が実用レベルに到達できる。数平均分子量が25.0万以下であると、溶融粘度が高くなりすぎることを抑制でき安定した溶融紡糸が行える。Mwは6.0万〜22.0万であることがより好ましく、8.0万〜20.0万であることがさらに好ましい。   Moreover, it is preferable that a hollow fiber membrane contains a cellulose acetate propionate and / or a cellulose acetate butyrate among the compounds mentioned as a specific example as a cellulose ester. As a result, the fluidity during the film forming process is increased, and the hollowness is easily increased. The number average molecular weight (Mw) of the cellulose ester is preferably 50,000 to 255,000. When the number average molecular weight is 50,000 or more, thermal decomposition during melt spinning can be suppressed, and the membrane strength of the hollow fiber membrane can reach a practical level. When the number average molecular weight is 255,000 or less, it is possible to suppress the melt viscosity from becoming too high and perform stable melt spinning. Mw is more preferably 60,000 to 22 million, and further preferably 80,000 to 20 million.

セルロースエステル以外の含有物としては、親水性ポリマー、疎水性ポリマー、可塑剤の残存、有機滑剤、結晶核剤、有機粒子、無機粒子、末端封鎖剤、鎖延長剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、着色防止剤、艶消し剤、抗菌剤、制電剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、抗酸化剤、イオン交換剤、消泡剤、着色顔料、蛍光増白剤、染料などが挙げられ、これらを本発明の効果を損なわない範囲で含むことができる。   Containing other than cellulose ester includes hydrophilic polymer, hydrophobic polymer, plasticizer residue, organic lubricant, crystal nucleating agent, organic particles, inorganic particles, terminal blocker, chain extender, ultraviolet absorber, infrared absorber , Anti-coloring agent, matting agent, antibacterial agent, antistatic agent, deodorant, flame retardant, weathering agent, antistatic agent, antioxidant, ion exchange agent, antifoaming agent, coloring pigment, fluorescent whitening agent, Dyes etc. are mentioned and these can be included in the range which does not impair the effect of this invention.

3.中空糸膜の製造方法
以上に述べた中空糸膜の製造方法として好ましい形態を以下に説明する。ただし、本発明のモジュールに充填される中空糸膜は、以下の製造方法に限定されない。
3. Method for Producing Hollow Fiber Membrane A preferred embodiment as a method for producing the hollow fiber membrane described above will be described below. However, the hollow fiber membrane filled in the module of the present invention is not limited to the following manufacturing method.

製造方法は、樹脂組成物(ペレット)を作製する工程、中空糸を作製する工程、中空糸膜を作製する工程の3段階の工程を含むことが好ましい。溶融製膜法で成形すれば均質に成形され、中空部形成のために中心パイプ(後述)にガスを注入しながら高いドラフトをかけても注入したガスが溶融体の中空の中で脈動せずに大きさを維持しやすくなるため290μm以下の外径と43%以上の中空率を達成しやすくなる。
以下に、具体例として、中空糸膜の主成分としてセルロースエステル、有機液体を用いる製造方法を説明する。
The production method preferably includes three steps: a step of producing a resin composition (pellet), a step of producing a hollow fiber, and a step of producing a hollow fiber membrane. Even if a high draft is applied while injecting gas into the center pipe (described later) to form a hollow part, the injected gas does not pulsate in the hollow of the melt. Therefore, it is easy to achieve an outer diameter of 290 μm or less and a hollowness of 43% or more.
Below, the manufacturing method using a cellulose ester and an organic liquid as a main component of a hollow fiber membrane is demonstrated as a specific example.

(3−1)ペレットの製造
まず、セルロースエステルと有機液体を含有するペレットを製造する。
(3-1) Manufacture of pellets First, pellets containing cellulose ester and an organic liquid are manufactured.

セルロースエステルをベントを備えた二軸混練押出機に投入する。粉状の添加剤を混合する場合は、セルロースエステルと混ぜ合わせて投入しても良く、投入方法は事前に混ぜ合わせて投入する方法、またはそれぞれ吐出量が設定された複数台のフィーダーを用いて投入する方法などどのような方法でも構わない。   Cellulose ester is charged into a twin-screw kneading extruder equipped with a vent. When mixing powdery additives, they may be mixed with cellulose ester and charged, using a method of mixing and charging in advance, or using multiple feeders each set with a discharge rate. Any method can be used such as a method of charging.

次に、セルロースエステルを加熱する。その温度はセルロースエステルの結晶融解温度をTmとしたとき、(Tm+5℃)〜(Tm+50℃)とすることが好ましく、(Tm+6℃)〜(Tm+15℃)がより好ましく、(Tm+7℃)〜(Tm+10℃)がさらに好ましい。DSCの測定条件は実施例にて詳細に説明する。   Next, the cellulose ester is heated. The temperature is preferably (Tm + 5 ° C.) to (Tm + 50 ° C.), more preferably (Tm + 6 ° C.) to (Tm + 15 ° C.), and (Tm + 7 ° C.) to (Tm + 10), where Tm is the crystal melting temperature of the cellulose ester. Is more preferred. The DSC measurement conditions will be described in detail in Examples.

続いて、有機液体をベントより添加して均一に混ざるまで溶融混練を行った後、ガット状に吐出してカットすることによりペレット状にする。有機液体としては、有機液体は一般的に可塑剤や溶媒と呼ばれる数平均分子量が2000未満の化合物のことを言い、中空糸の製造工程上セルロースエステルを可塑化させたり溶解させたりするとともに、中空糸膜の透水量や脱塩率の性能に影響を与える役割をする。数平均分子量が2000を超える化合物は可塑化/溶解の効果が得られなくなるので好ましくない。セルロースエステルがセルロースアセテートプロピオネートの場合、多価アルコール系化合物、トリアセチン、ギ酸、N−メチルピロリドン(以下、NMPとする)、ジメチルアセトアミド(以下、DMAcとする)、ジメチルホルムアミド(以下、DMFとする)、スルホラン、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド等やその混合物を挙げることができ、その中でも多価アルコール系化合物が好ましく、多価アルコールとしてはポリエチレングリコール(以下、PEGとする)、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなどのポリアルキレングリコールやグリセリンなどが挙げられる。中でも、ポリアルキレングリコールがより好ましく、PEGがさらに好ましい。ポリアルキレングリコールの場合、その数平均分子量は100以上が好ましく、300以上がより好ましく、500以上がさらに好ましい。数平均分子量が高いほど製造工程中での揮発や溶出を抑えることができ、劣化を抑制することができる。一方で、数平均分子量は1800以下が好ましく、1600未満がより好ましく、900未満がさらに好ましい。数平均分子量が低いほど可塑化の効果が高くなるため、成形しやすくなる。有機液体の混合割合は原料全体の40重量%以下であることが好ましく、35重量%未満であることがより好ましく、27重量%未満であることがさらに好ましい。一方で、セルロースエステルがセルローストリアセテートの場合、多価アルコールは可塑化も溶解もさせない非溶媒となる。   Subsequently, an organic liquid is added from the vent and melt-kneaded until it is uniformly mixed, and then discharged into a gut shape and cut into pellets. As an organic liquid, an organic liquid generally refers to a compound having a number average molecular weight of less than 2000, which is called a plasticizer or a solvent, and plasticizes or dissolves a cellulose ester in a hollow fiber manufacturing process, and is hollow. It plays a role in affecting the water permeability and desalination performance of the thread membrane. A compound having a number average molecular weight of more than 2000 is not preferable because the plasticizing / dissolving effect cannot be obtained. When the cellulose ester is cellulose acetate propionate, a polyhydric alcohol compound, triacetin, formic acid, N-methylpyrrolidone (hereinafter referred to as NMP), dimethylacetamide (hereinafter referred to as DMAc), dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) ), Sulfolane, dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, and the like, and mixtures thereof. Among them, polyhydric alcohol compounds are preferable, and the polyhydric alcohol is polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG), polypropylene glycol, polybutylene. Examples include polyalkylene glycols such as glycols and glycerin. Among these, polyalkylene glycol is more preferable, and PEG is more preferable. In the case of polyalkylene glycol, the number average molecular weight is preferably 100 or more, more preferably 300 or more, and further preferably 500 or more. As the number average molecular weight is higher, volatilization and elution during the production process can be suppressed, and deterioration can be suppressed. On the other hand, the number average molecular weight is preferably 1800 or less, more preferably less than 1600, and even more preferably less than 900. The lower the number average molecular weight, the higher the plasticizing effect, and the easier it is to mold. The mixing ratio of the organic liquid is preferably 40% by weight or less of the total raw material, more preferably less than 35% by weight, and further preferably less than 27% by weight. On the other hand, when the cellulose ester is cellulose triacetate, the polyhydric alcohol is a non-solvent that does not plasticize or dissolve.

これまでの中空糸膜の製造方法では、ポリマーと有機液体が熱誘起相分離や非溶媒誘起相分離を生じるため多孔質層が生じてしまうものであったが、セルロースエステルなどのポリマーと相溶する有機液体を40重量%以下で混合することで、多孔質層が生じず、透水の出来る分離機能層のみの均質な膜を製膜することが出来る。さらに、有機液体を40重量%以下とした樹脂組成物と40重量%以上とした樹脂組成物を複合押出しにて半透性層と支持層が積層された膜も出来る。   In conventional hollow fiber membrane production methods, a polymer and an organic liquid cause heat-induced phase separation or non-solvent-induced phase separation, resulting in the formation of a porous layer. When the organic liquid to be mixed is mixed at 40% by weight or less, a porous layer is not formed, and a homogeneous film having only a separation function layer capable of water permeation can be formed. Furthermore, a film in which a semipermeable layer and a support layer are laminated by a composite extrusion of a resin composition containing 40% by weight or less of an organic liquid and a resin composition containing 40% by weight or more can be formed.

また、有機液体の混合割合が多すぎると均質にならないため製膜工程で中空部にガスを入れてドラフト比を上げたときにポリマーの割合が少なくなった箇所で中空内のガスが脈動して糸切れが生じる、細い外径と高い中空率を達成することが出来なくなる。その他に、有機液体の混合割合が高いほど洗浄して得られる中空糸膜の透水量が高く、脱塩率が低くなる傾向があり、必要とする特性に応じて添加量を変えればよいが、基本的には脱塩率を高めるために添加量は少ない方が好ましい。一方、有機液体が少なすぎると生産工程で可塑化不足等により糸の劣化が発生する可能性があるため、5重量%以上であることが好ましく、10重量%以上であることがより好ましく、15重量%以上であることがさらに好ましい。   In addition, if the mixing ratio of the organic liquid is too large, it will not be homogeneous, so the gas in the hollow will pulsate at the point where the ratio of the polymer decreases when the draft ratio is increased by introducing gas into the hollow part in the film forming process. It becomes impossible to achieve a thin outer diameter and a high hollow ratio at which thread breakage occurs. In addition, the higher the mixing ratio of the organic liquid, the higher the water permeability of the hollow fiber membrane obtained by washing, and the desalination rate tends to be low, and the addition amount may be changed according to the required properties, Basically, it is preferable that the amount added is small in order to increase the desalting rate. On the other hand, if the amount of the organic liquid is too small, the yarn may be deteriorated due to insufficient plasticization in the production process. Therefore, the amount is preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more. More preferably, it is at least wt%.

また、リン系酸化防止剤を含有させることが好ましく、特にペンタエリスリトール系化合物(以下、PEPとする)が好ましい。リン系酸化防止剤を含有している場合、溶融紡糸時の熱分解が抑制され、その結果、膜強度の向上、膜への着色防止が可能となる。酸化防止剤の含有量は、溶融紡糸する組成物に対して0.005〜0.500重量%であることが好ましい。この酸化防止剤も水により実質的に溶出されると考えられる。
また、半透性層と支持層の積層体とする場合には、支持質層側のペレットも同様に製造する。支持層側のペレットには例えば、ポリビニルピロリドン(以下、PVPとする)、PVP/酢酸ビニル共重合体及びPVP/メタクリル酸メチル共重合体等のPVPを含む共重合体、ポリビニルアルコール、数平均分子量10,000以上のPEG、ないしポリエステル系化合物等を混合し、中空糸に加工後に溶出することで膜透過流速が大きくなる。これらは、単独もしくは併用して使用することができる。PVPは熱架橋が生じると後述の溶出が困難になるため、分子間架橋が比較的進行しにくく、かつ架橋しても溶出することが可能な分子量2万以下の比較的分子量の小さいものが好ましく用いられる。ビニルピロリドンと酢酸ビニル等の共重合体を用いることも熱架橋が抑制される点で好ましい。
Moreover, it is preferable to contain a phosphorus antioxidant, and a pentaerythritol compound (hereinafter referred to as PEP) is particularly preferable. When a phosphorus-based antioxidant is contained, thermal decomposition during melt spinning is suppressed, and as a result, film strength can be improved and coloring of the film can be prevented. The content of the antioxidant is preferably 0.005 to 0.500% by weight with respect to the composition to be melt-spun. This antioxidant is also considered to be substantially eluted by water.
Moreover, when it is set as the laminated body of a semipermeable layer and a support layer, the pellet by the side of a support material layer is manufactured similarly. Examples of pellets on the support layer side include polyvinylpyrrolidone (hereinafter referred to as PVP), PVP-containing copolymers such as PVP / vinyl acetate copolymer and PVP / methyl methacrylate copolymer, polyvinyl alcohol, number average molecular weight Mixing 10,000 or more PEG or polyester compounds and eluting them after processing into hollow fibers increases the membrane permeation flow rate. These can be used alone or in combination. PVP has a relatively low molecular weight with a molecular weight of 20,000 or less that can be easily eluted even after cross-linking, since elution described later is difficult when thermal cross-linking occurs. Used. It is also preferable to use a copolymer such as vinyl pyrrolidone and vinyl acetate because thermal crosslinking is suppressed.

(3−2)中空糸の製造
次に、得られたペレットを溶融紡糸法により中空糸化する。具体的には、ペレットを押出機に投入して加熱することで溶融しながら、紡糸パックに供給し、紡糸口金の外側スリットから吐出すると同時に口金中央の中心パイプからガスを注入する。
(3-2) Production of hollow fiber Next, the obtained pellet is made into a hollow fiber by a melt spinning method. Specifically, the pellets are fed into an extruder and heated while being melted, supplied to the spinning pack, discharged from the outer slit of the spinneret, and simultaneously injected with gas from the central pipe at the center of the spinneret.

溶融および紡糸温度(紡糸パックの温度)は、該ペレットの示差走査熱量計(DSC)の昇温測定における結晶融解温度をTmとしたとき、(Tm+5℃)〜(Tm+20℃)とすることが好ましく、(Tm+6℃)〜(Tm+15℃)がより好ましく、(Tm+7℃)〜(Tm+10℃)がさらに好ましい。   The melting and spinning temperature (spinning pack temperature) is preferably (Tm + 5 ° C.) to (Tm + 20 ° C.), where Tm is the crystal melting temperature in the temperature rise measurement of the pellet using a differential scanning calorimeter (DSC). , (Tm + 6 ° C.) to (Tm + 15 ° C.) are more preferable, and (Tm + 7 ° C.) to (Tm + 10 ° C.) are more preferable.

紡糸口金としては、2重管もしくは3重管以上のチューブインオリフィス型の紡糸口金等が好ましく適用できる。ここで、2重管の紡糸口金とは円形の孔が空いた口金ノズルにパイプが挿入された口金などが挙げられる。3重管場合はパイプを2層パイプにすれば良い。ここでは、口金の最も外側のスリットを外層スリット、最も内側のパイプを中心パイプとし、3重管の場合は中間のスリットを中間スリットとする。中間スリットは中心パイプおよび吐出面より短くし、口金内で外側スリットと中間スリットをそれぞれ通過したペレットの溶融物が合流、積層するようにする。外層スリットおよび中間スリットの巾は使用する原料の溶融粘度などを考慮して任意に設定できるが、圧力損失を考えると40μm以上であることが好ましく、70μm以上であることがより好ましく、120μm以上であることがさらに好ましい。一方で吐出後の冷却効率を考えると600m以下であることが好ましく、450μm未満であることがより好ましく、150μm未満であることがさらに好ましい。   As the spinneret, a tube-in-orifice type spinneret of a double pipe or a triple pipe or more can be preferably applied. Here, the spinneret of the double pipe includes a base in which a pipe is inserted into a base nozzle having a circular hole. In the case of a triple pipe, the pipe may be a two-layer pipe. Here, the outermost slit of the base is the outer layer slit, the innermost pipe is the center pipe, and in the case of a triple pipe, the middle slit is the middle slit. The intermediate slit is shorter than the central pipe and the discharge surface, and the pellet melts that have passed through the outer slit and the intermediate slit in the die are joined and stacked. The width of the outer layer slit and the intermediate slit can be arbitrarily set in consideration of the melt viscosity of the raw material to be used, but considering pressure loss, it is preferably 40 μm or more, more preferably 70 μm or more, and 120 μm or more. More preferably it is. On the other hand, considering the cooling efficiency after ejection, it is preferably 600 m or less, more preferably less than 450 μm, and even more preferably less than 150 μm.

また、半透性層と支持層の厚み比を8以下にする好適な方法として、ポリマーと有機液体の割合を変えた2種類の樹脂組成物を外側スリットと中間スリットに供給し、3重管口金内で合流、複合化する方法が考えられる。このとき、紡糸口金内の各々の層を構成する樹脂組成物の流路間隙の形状は、樹脂組成物の溶融粘度、製造する複合中空糸膜の所望の断面形状に合わせて適宜変更する。また、各々の層を構成する樹脂組成物の口金からの吐出量は、製造する複合中空糸膜の所望の断面形状にあわせて例えばギヤポンプの回転数等で適宜変更する。この方法により従来の単層を相分離によって半透性層と支持層に分離する方法と比べて、その厚み割合を制御でき、厚み比8以下を達成しやすくなる。中心パイプからはガスが供給されながら、外側のスリットからは溶融されたペレットが下方に押し出される。   In addition, as a suitable method for reducing the thickness ratio of the semipermeable layer and the support layer to 8 or less, two types of resin compositions having different ratios of the polymer and the organic liquid are supplied to the outer slit and the intermediate slit, and the triple tube A method of confluence and compounding in the base is conceivable. At this time, the shape of the channel gap of the resin composition constituting each layer in the spinneret is appropriately changed according to the melt viscosity of the resin composition and the desired cross-sectional shape of the composite hollow fiber membrane to be produced. Further, the discharge amount of the resin composition constituting each layer from the die is appropriately changed depending on the desired cross-sectional shape of the composite hollow fiber membrane to be manufactured, for example, by the number of revolutions of the gear pump. By this method, compared with the conventional method of separating a single layer into a semipermeable layer and a support layer by phase separation, the thickness ratio can be controlled, and a thickness ratio of 8 or less can be easily achieved. While gas is supplied from the center pipe, molten pellets are pushed downward from the outer slit.

紡糸口金より吐出した中空糸を冷却風もしくは水浴で冷却固化させる。その温度は5〜25℃が好ましい。冷却された中空糸は巻取装置により巻き取られる。巻取速度/吐出速度で算出できるドラフト比は、冷風で冷却した場合には50以上であることが好ましく、200以上であることがより好ましく、600以上であることがさらに好ましい。一方、ドラフト比は、1000以下、8500未満、または700未満であることが好ましい。従来技術では水溶性多価アルコールや有機溶剤を多量に含んでいるために均質にならずにポリマーの割合が少なくなった箇所で中空内のガスが脈動して糸切れが発生することから、ドラフト比は高くても10前後であって外径130μm未満程度に細くすることは困難である。また、外径を細くするために口金のオリフィスの径とスリット巾を細くしたとしてもガスを注入したときに揺れが発生するため外径の細さと中空率との増大を両立することは困難である。これに対して、有機液体が40重量%以下のペレットを溶融吐出することで、溶融粘度が高くなってガスを注入してドラフト比を高めても揺れが少なく中空部が小さくなることを抑制しながら外形を細くすることが出来る。また、ドラフト比を高めることは製膜速度が上昇するため生産性が向上する効果もある。一方、ドラフト比を1000以下とすることで、糸切れする可能性を低減することができる。   The hollow fiber discharged from the spinneret is cooled and solidified with cooling air or a water bath. The temperature is preferably 5 to 25 ° C. The cooled hollow fiber is wound up by a winding device. The draft ratio that can be calculated by the winding speed / discharge speed is preferably 50 or more, more preferably 200 or more, and even more preferably 600 or more when cooled with cold air. On the other hand, the draft ratio is preferably 1000 or less, less than 8500, or less than 700. Since the conventional technology contains a large amount of water-soluble polyhydric alcohol and organic solvent, the gas in the hollow pulsates at the point where the ratio of the polymer is not uniform and the ratio of the polymer is reduced. Even if the ratio is high, it is about 10 and it is difficult to reduce the outer diameter to less than about 130 μm. Moreover, even if the orifice diameter and slit width of the die of the base are reduced in order to reduce the outer diameter, it is difficult to achieve both the increase in the outer diameter and the hollowness because of the occurrence of swaying when gas is injected. is there. On the other hand, by melting and discharging pellets with an organic liquid of 40% by weight or less, the melt viscosity is increased, and even if the draft ratio is increased by injecting gas, there is little fluctuation and the hollow portion is suppressed from becoming smaller. The outer shape can be made thinner. In addition, increasing the draft ratio also has the effect of improving productivity because the film forming speed increases. On the other hand, by setting the draft ratio to 1000 or less, the possibility of yarn breakage can be reduced.

(3−3)延伸等
製造方法は、中空糸を延伸する工程を備えてもよい。
(3-3) Stretching The manufacturing method may include a step of stretching the hollow fiber.

延伸方法は特に限定されないが、例えば、中空糸を加熱ロール上で搬送することによって延伸を行う温度まで昇温し、加熱ロール間の周速差を用いて1段もしくは2段以上の多段で延伸を行う。延伸工程における中空糸の温度の好ましい範囲は25〜80℃であり、より好ましくは25〜70℃、さらに好ましくは25〜60℃である。   The stretching method is not particularly limited. For example, the temperature is raised to a temperature at which stretching is performed by conveying the hollow fiber on a heating roll, and stretching is performed in one or more stages using a difference in peripheral speed between the heating rolls. I do. The preferable range of the temperature of the hollow fiber in the drawing step is 25 to 80 ° C, more preferably 25 to 70 ° C, and further preferably 25 to 60 ° C.

延伸前の中空糸の長さに対する延伸後(多段で延伸した場合は、最後の延伸後)の中空糸の長さを、「延伸倍率」と称する。延伸倍率は、1.05〜1.50が好ましく、1.10〜1.45がより好ましく、1.15〜1.40がさらに好ましい。   The length of the hollow fiber after drawing relative to the length of the hollow fiber before drawing (after the final drawing in the case of multistage drawing) is referred to as “stretch ratio”. The draw ratio is preferably 1.05 to 1.50, more preferably 1.10 to 1.45, and even more preferably 1.15 to 1.40.

また必要に応じ、延伸中あるいは延伸後に、中空糸に熱処理を施してもよい。熱処理温度は80〜140℃であることが好ましい。この範囲で熱処理をすることで、分子鎖が固定されるので、熱緩和による経時劣化を抑制することができる。   Moreover, you may heat-process a hollow fiber as needed or during extending | stretching. The heat treatment temperature is preferably 80 to 140 ° C. By performing the heat treatment in this range, the molecular chain is fixed, so that deterioration with time due to thermal relaxation can be suppressed.

本工程では、好ましくは、外径が15μm以上290μm以下であり、中空率が43%以上であり、セルロースエステルを60重量%以上95重量%以下の割合で含有し、ポリアルキレングリコールを5重量%以上40重量%以下の割合で含有する中空糸が得られる。   In this step, preferably, the outer diameter is 15 μm or more and 290 μm or less, the hollow ratio is 43% or more, the cellulose ester is contained in a proportion of 60% by weight or more and 95% by weight or less, and the polyalkylene glycol is 5% by weight. A hollow fiber containing at a rate of 40% by weight or less is obtained.

(3−4)有機液体の溶出
製造方法は、このようにして得られた中空糸から、有機液体を溶出する工程を備える。ことによって中空糸膜が得られる。
(3-4) Elution of organic liquid The production method includes a step of eluting the organic liquid from the hollow fiber thus obtained. As a result, a hollow fiber membrane is obtained.

有機液体がPEGなどの親水性の高い物質である場合には、水および/またはアルコールに浸漬するだけで、この工程が実行される。水は安価であり、アルコールは膜の表面を親水化させることができる点で好ましい。また、膜が乾燥すると分子間隔が変化するため、有機液体を溶出した後は、アルコールや水などが入った状態で保管することが好ましい。ここで、この工程はモジュールにした後で行うこともできる。これまでの中空糸膜の製造工程では有機液体の含有量が多く、有機液体が膜内に残存させるのは困難であり、製造と同時にアルコール及び/または水に置換されている。しかし、本発明の中空糸膜は置換しなくても有機液体が残存が可能な40重量%以下の含有量で製造可能なため、有機液体を溶出させる前に輸送すること、モジュールへの加工することが可能となるので、取り扱いが容易となる。   When the organic liquid is a highly hydrophilic substance such as PEG, this step is performed simply by immersing in water and / or alcohol. Water is inexpensive and alcohol is preferable in that the surface of the membrane can be hydrophilized. Further, since the molecular interval changes when the membrane is dried, it is preferable to store the organic liquid in a state in which alcohol or water is contained after the organic liquid is eluted. Here, this step can also be performed after making the module. In the manufacturing process of the hollow fiber membrane so far, the content of the organic liquid is large, and it is difficult for the organic liquid to remain in the membrane, and it is replaced with alcohol and / or water simultaneously with the manufacturing. However, since the hollow fiber membrane of the present invention can be produced with a content of 40% by weight or less that allows the organic liquid to remain without replacement, it can be transported before the organic liquid is eluted and processed into a module. Can be handled easily.

5.モジュールの利用
本発明のモジュールは、例えば、溶質を含んだ液体を加圧してモジュールに供給し、半透性層に溶媒(主に淡水)を選択的に透過させて回収することができる。また、溶質濃度の異なる混合液体を半透性層の両側から供給することで濃度差を駆動力として溶媒を選択的に透過させて回収できる。つまり、モジュール内の中空糸膜は、その外側、内側の一方もしくは両方から異なる操作圧力、溶質濃度で混合流体を供給することで、溶媒を選択透過させる濃縮流体の製造方法に利用される。
5. Use of Module The module of the present invention can be recovered by, for example, pressurizing a liquid containing a solute and supplying it to the module, and selectively allowing a solvent (mainly fresh water) to permeate the semipermeable layer. Further, by supplying mixed liquids having different solute concentrations from both sides of the semipermeable layer, the solvent can be selectively permeated and collected using the concentration difference as a driving force. That is, the hollow fiber membrane in the module is used in a method for producing a concentrated fluid that selectively permeates a solvent by supplying a mixed fluid at different operating pressures and solute concentrations from one or both of the outside and inside thereof.

逆浸透を利用した選択分離に使用される場合、操作圧力の差が高ければ高いほど透過流速は速くなるため、混合液を供給する側と膜で選択分離されて回収される側の差圧は5MPa以上であることが一般的である。しかし近年、ランニングコストの低減のため小さなポンプ駆動での運転や、さらには、家庭用の浄水器など差圧が小さい条件で運転できるモジュールが求められている。本発明のモジュールは、運転圧力の小さい逆浸透や、抗圧浸透、正浸透で好ましく使用することが出来る。   When used for selective separation utilizing reverse osmosis, the higher the difference in operating pressure, the faster the permeation flow rate, so the differential pressure between the side that supplies the mixed liquid and the side that is selectively separated and recovered by the membrane is Generally, it is 5 MPa or more. However, in recent years, there has been a demand for a module that can be operated with a small differential pressure, such as operation with a small pump drive, and further a household water purifier, in order to reduce running costs. The module of the present invention can be preferably used for reverse osmosis, anti-pressure osmosis, and forward osmosis with a low operating pressure.

本発明のモジュールを運転する場合に、膜の両面に加えられる差圧は、0.1MPa以上であることが好ましく、0.3MPa以上であるとより好ましく、0.5MPa以上であるとさらに好ましい。一般に、操作圧力が大きいほど膜透過流束、脱塩率ともに大きくなる。一方で、3MPa以下であることが好ましく、1.5MPa未満であることがより好ましく、0.8MPa未満であることがさらに好ましい。操作圧力が高くなることで中空糸膜が潰れると膜透過流束が減少する。   When the module of the present invention is operated, the differential pressure applied to both surfaces of the membrane is preferably 0.1 MPa or more, more preferably 0.3 MPa or more, and further preferably 0.5 MPa or more. In general, the greater the operating pressure, the greater the membrane permeation flux and the desalination rate. On the other hand, it is preferably 3 MPa or less, more preferably less than 1.5 MPa, and even more preferably less than 0.8 MPa. When the operating pressure is increased and the hollow fiber membrane is crushed, the membrane permeation flux decreases.

本発明のモジュールは特に抗圧浸透や正浸透で好ましく使用することが出来る。これらは溶質濃度差で駆動するため膜の外側と内側の両方に海水など濃度差がそれぞれ異なる溶質が含まれた溶液を供給する必要があるが、従来用いられてきた中空糸膜には多孔質からなる支持層に溶質が滞留するため短時間しか使用できず、実用的ではなかった。   The module of the present invention can be preferably used particularly for pressure penetration and forward penetration. Since these are driven by solute concentration differences, it is necessary to supply solutions containing different solutes, such as seawater, on both the outside and inside of the membrane. Since the solute stays in the support layer made of, it can be used only for a short time and is not practical.

本発明のモジュールは膜の両面に加えられる差圧がこれまでの逆浸透法より低い用途に適しており、この範囲において膜の耐潰れ性は径の設計で十分対応できるが、その径としては、使用圧力に応じて内径を120μm以下、30μm未満、または18μm未満とするのが良い。ただし、高い圧力で連続使用すると膜が潰れて内径側を通る水の量が少なくなるため3MPaより高い圧力での長時間使用は好ましいものではない。   The module of the present invention is suitable for applications in which the differential pressure applied to both sides of the membrane is lower than the conventional reverse osmosis method, and in this range, the collapse resistance of the membrane can be adequately handled by the diameter design, Depending on the operating pressure, the inner diameter may be 120 μm or less, less than 30 μm, or less than 18 μm. However, if it is used continuously at a high pressure, the membrane is crushed and the amount of water passing through the inner diameter side is reduced, so that it is not preferable to use it at a pressure higher than 3 MPa for a long time.

本発明のモジュールを液体の脱塩に使用する場合には、供給する液体の温度は高い脱塩率を実現するために、45℃以下であることが好ましく、40℃未満であることがより好ましく、35℃未満であることがさらに好ましい。その一方で、高い膜透過流束を得るために、供給水の温度は5℃以上、さらには10℃以上であることが好ましい。   When the module of the present invention is used for liquid desalination, the temperature of the supplied liquid is preferably 45 ° C. or less, more preferably less than 40 ° C. in order to achieve a high desalting rate. More preferably, it is less than 35 ° C. On the other hand, in order to obtain a high membrane permeation flux, the temperature of the feed water is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher.

また、供給する液体のpHは、高くなると海水などの高塩濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高pH運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。   In addition, when the pH of the liquid to be supplied becomes high, scales such as magnesium may be generated in the case of high salt concentration supply water such as seawater, and there is a concern about deterioration of the membrane due to high pH operation. Operation in the sex region is preferred.

本発明のモジュールを溶液から溶質を除去することに用いる場合には、温度25℃、pH6.5に調整した500ppmのNaCl水溶液を操作圧力0.75MPaで膜の外側から内側に透過させたときの膜透過流束が1.5L/m/dayであることが好ましく,2.1L/m/dayであることがより好ましく,5.5L/m/dayであることがさらに好ましい。脱塩率は50%以上であることが好ましく、90%以上であることが好ましく、94%以上であることがさらに好ましい。また、この性能であれば圧力差駆動だけでなく、濃度差駆動であっても好適に使用できる性能を有しているといえる。 When the module of the present invention is used for removing a solute from a solution, a 500 ppm NaCl aqueous solution adjusted to a temperature of 25 ° C. and a pH of 6.5 is permeated from outside to inside of the membrane at an operating pressure of 0.75 MPa. The membrane permeation flux is preferably 1.5 L / m 2 / day, more preferably 2.1 L / m 2 / day, and even more preferably 5.5 L / m 2 / day. The desalting rate is preferably 50% or more, preferably 90% or more, and more preferably 94% or more. Moreover, it can be said that this performance has a performance that can be suitably used not only for pressure difference driving but also for density difference driving.

本発明のモジュール膜は気体や液体の分離除去などに用いることができるが、特に水溶液中の溶質を除去することによって、飲料や工業用の水を製造することに用いることができる。特に、前述したように運転圧力の小さい条件での逆浸透や、抗圧浸透、正浸透で好ましく使用することが出来る。   The module membrane of the present invention can be used for separating and removing gases and liquids, but can be used for producing beverages and industrial water, particularly by removing solutes in an aqueous solution. In particular, as described above, it can be preferably used in reverse osmosis, anti-pressure osmosis, and forward osmosis under conditions of a low operating pressure.

以上に記した数値範囲の上限及び下限は、任意に組み合わせることができる。   The upper and lower limits of the numerical ranges described above can be arbitrarily combined.

また、本発明は、以下のように表現することも可能である。   The present invention can also be expressed as follows.

(1)筐体と、筐体中に充填された中空糸膜であって、外径が15μm以上290μm以下であり、中空率が43%以上60%以下である膜を備える中空糸膜モジュール。   (1) A hollow fiber membrane module comprising a housing and a hollow fiber membrane filled in the housing, the outer diameter of which is 15 μm or more and 290 μm or less, and the hollow ratio is 43% or more and 60% or less.

(2)前記中空糸膜が、支持層と半透性層とを有し、
前記半透性層の厚みと前記支持層の厚みの比が8以下である膜を備える前記(1)に記載の中空糸膜モジュール。
(2) The hollow fiber membrane has a support layer and a semipermeable layer,
The hollow fiber membrane module according to (1), including a membrane having a ratio of the thickness of the semipermeable layer to the thickness of the support layer of 8 or less.

(3)前記中空糸膜の陽電子消滅寿命が1.5ns以上4.0ns以下である、前記(1)または(2)に記載の中空糸膜モジュール。   (3) The hollow fiber membrane module according to (1) or (2), wherein the hollow fiber membrane has a positron annihilation lifetime of 1.5 ns to 4.0 ns.

(4)前記中空糸膜の真円度が0.85以上である、
前記(1)〜(3)いずれかに記載の中空糸膜モジュール。
(4) The roundness of the hollow fiber membrane is 0.85 or more,
The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (3).

(5)前記中空糸膜の引張弾性率が500〜7,500MPaである前記(1)〜(4)いずれかに記載の中空糸膜モジュール。   (5) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (4), wherein a tensile elastic modulus of the hollow fiber membrane is 500 to 7,500 MPa.

(6)前記中空糸膜の外側に流体を供給できるノズルと、排出できるノズルとを、少なくとも1つずつ備えるとともに、
前記中空糸膜の中空部に流体を供給できるノズルと、排出できるノズルとを、少なくとも1つずつ備える
前記(1)〜(5)いずれかに記載の中空糸膜モジュール。
(6) While including at least one nozzle capable of supplying fluid to the outside of the hollow fiber membrane and one nozzle capable of discharging,
The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (5), wherein the hollow fiber membrane module includes at least one nozzle capable of supplying a fluid to a hollow portion of the hollow fiber membrane and one nozzle capable of being discharged.

(7)前記中空糸膜の主成分がセルロースエステルである、前記(1)〜(6)いずれかに記載の中空糸膜モジュール。   (7) The hollow fiber membrane module according to any one of (1) to (6), wherein a main component of the hollow fiber membrane is a cellulose ester.

(8)前記(1)〜(7)いずれかに記載のモジュールに、0.1MPa以上3.0MPa以下の圧力で塩の含まれた水溶液を供給する工程を含む造水方法。   (8) A fresh water generation method including a step of supplying an aqueous solution containing salt to the module according to any one of (1) to (7) at a pressure of 0.1 MPa to 3.0 MPa.

(9)互いに濃度が異なる溶液を用意し、中空糸膜の外側と内側に0.1MPa以上3.0MPa以下の圧力で供給する工程を含む前記(8に記載の造水方法。   (9) The fresh water generation method according to (8), including a step of preparing solutions having different concentrations and supplying the solutions to the outside and the inside of the hollow fiber membrane at a pressure of 0.1 MPa to 3.0 MPa.

(10)互いに濃度が異なる溶液を用意し、中空糸膜の内側に濃度の濃い溶液を、外側に濃度の薄い溶液を供給することで、中空糸膜の外側から内側へ水を通過させる
前記(8)または(9)に記載の造水方法。
(10) Prepare solutions having different concentrations from each other, and supply a solution having a high concentration inside the hollow fiber membrane and a solution having a low concentration outside, thereby allowing water to pass from the outside to the inside of the hollow fiber membrane. 8) or the fresh water generation method as described in (9).

(11)少なくとも60重量%以上95重量%以下のセルロースエステルと5重量%以上40重量%以下のポリアルキレングリコールとを混練することで樹脂組成物を作製する樹脂組成物作製ステップと、
2重管以上の口金で外側スリットから前記樹脂組成物を、中心パイプから中空部にガスを注入しながら吐出し、冷風で冷却しながらドラフト比200以上で引き取るステップと、
を有する中空糸膜の製造工程と、
得られた中空糸をモジュール化するモジュール化工程と
を備える中空糸膜モジュールの製造方法。
(11) A resin composition preparation step of preparing a resin composition by kneading at least 60% by weight to 95% by weight cellulose ester and 5% by weight to 40% by weight polyalkylene glycol;
A step of taking out the resin composition from the outer slit with a base of a double pipe or more while injecting gas from the central pipe into the hollow part, and drawing with a draft ratio of 200 or more while cooling with cold air;
A process for producing a hollow fiber membrane having
A method for producing a hollow fiber membrane module, comprising a modularization step of modularizing the obtained hollow fiber.

(12)前記2重管以上の口金が3重管口金であり、
前記3重管口金内部で外側スリットと中間スリットの樹脂組成が積層されるステップと、積層された外側/中間スリットの樹脂組成と中心パイプのガスが吐出されるステップを備える中空糸膜モジュールの製造方法。
(12) The double pipe or more base is a triple pipe base,
Production of a hollow fiber membrane module comprising the steps of laminating the resin composition of the outer slit and the intermediate slit inside the triple tube cap, and discharging the resin composition of the laminated outer / intermediate slit and the gas of the center pipe Method.

(13)前記前記中空糸膜の製造工程が、前記ドラフト比200以上で引き取るステップを経た中空糸からポリアルキレングリコールを溶出させる溶出ステップをさらに含む
前記(11)または(12)に記載の中空糸膜の製造方法。
(13) The hollow fiber according to (11) or (12), wherein the manufacturing process of the hollow fiber membrane further includes an elution step of eluting polyalkylene glycol from the hollow fiber that has passed through the step of drawing at the draft ratio of 200 or more. A method for producing a membrane.

(14)外径が15μm以上290μm以下であり、中空率が43%以上であり、セルロースエステルを60重量%以上95重量%以下の割合で含有し、ポリアルキレングリコールを5重量%以上40重量%以下の割合で含有することを特徴とする中空糸。   (14) The outer diameter is 15 μm or more and 290 μm or less, the hollowness is 43% or more, the cellulose ester is contained in a proportion of 60% by weight to 95% by weight, and the polyalkylene glycol is 5% by weight or more and 40% by weight. A hollow fiber characterized by being contained in the following ratio.

以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら制限を受けるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited thereto.

[測定および評価方法]
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお実施例中の各特性値は次の方法で求めたものである。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[Measurement and evaluation method]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, each characteristic value in an Example is calculated | required with the following method. The present invention is not limited to these examples.

1.測定方法
(1)セルロースエステルの平均置換度
セルロースにアセチル基およびアシル基が結合したセルロース脂肪酸エステルの平均置換度の算出方法については下記の通りである。
1. Measuring method (1) Average substitution degree of cellulose ester The calculation method of the average substitution degree of cellulose fatty acid ester in which acetyl group and acyl group are bonded to cellulose is as follows.

80℃で8時間の乾燥したセルロースエステル0.9gを秤量し、アセトン35mlとジメチルスルホキシド15mlを加え溶解した後、さらにアセトン50mlを加えた。撹拌しながら0.5N−水酸化ナトリウム水溶液30mlを加え、2時間ケン化した。熱水50mlを加え、フラスコ側面を洗浄した後、フェノールフタレインを指示薬として0.5N−硫酸で滴定した。別に試料と同じ方法で空試験を行った。滴定が終了した溶液の上澄み液を100倍に希釈し、イオンクロマトグラフを用いて、有機酸の組成を測定した。測定結果とイオンクロマトグラフによる酸組成分析結果から、下記式により置換度を計算した。   0.9 g of cellulose ester dried at 80 ° C. for 8 hours was weighed, 35 ml of acetone and 15 ml of dimethyl sulfoxide were added and dissolved, and then 50 ml of acetone was further added. While stirring, 30 ml of 0.5N sodium hydroxide aqueous solution was added and saponified for 2 hours. After adding 50 ml of hot water and washing the side of the flask, it was titrated with 0.5N sulfuric acid using phenolphthalein as an indicator. Separately, a blank test was performed in the same manner as the sample. The supernatant of the solution after titration was diluted 100 times, and the composition of the organic acid was measured using an ion chromatograph. From the measurement result and the acid composition analysis result by ion chromatography, the substitution degree was calculated by the following formula.

TA=(B−A)×F/(1000×W)
DSace=(162.14×TA)/[{1−(Mwace−(16.00+1.01))×TA}+{1−(Mwacy−(16.00+1.01))×TA}×(Acy/Ace)]
DSacy=DSace×(Acy/Ace)
TA:全有機酸量(ml)
A:試料滴定量(ml)
B:空試験滴定量(ml)
F:硫酸の力価
W:試料重量(g)
DSace:アセチル基の平均置換度
DSacy:アシル基の平均置換度
Mwace:酢酸の分子量
Mwacy:他の有機酸の分子量
Acy/Ace:酢酸(Ace)と他の有機酸(Acy)とのモル比
162.14:セルロースの繰り返し単位の分子量
16.00:酸素の原子量
1.01:水素の原子量
(2)中空糸膜の外径(μm)
中空糸膜を25℃で8時間、真空乾燥した。
TA = (B−A) × F / (1000 × W)
DSace = (162.14 × TA) / [{1− (Mwace− (16.00 + 1.01)) × TA} + {1− (Mwacy− (16.00 + 1.01)) × TA} × (Acy / Ace)]
DSacy = DSace × (Acy / Ace)
TA: Total organic acid amount (ml)
A: Sample titration (ml)
B: Blank test titration (ml)
F: titer of sulfuric acid W: sample weight (g)
DSace: average substitution degree of acetyl group DSacy: average substitution degree of acyl group Mwash: molecular weight of acetic acid Mwacy: molecular weight of other organic acids Acy / Ace: molar ratio of acetic acid (Ace) to other organic acids (Acy) 162 .14: Molecular weight of cellulose repeating unit 16.00: Atomic weight of oxygen 1.01: Atomic weight of hydrogen (2) Outer diameter of hollow fiber membrane (μm)
The hollow fiber membrane was vacuum dried at 25 ° C. for 8 hours.

中空糸膜の長軸に垂直な方向(径方向)にカットしてサンプルとした。光学顕微鏡を用いて100〜1000倍程度で膜の断面全体が表示できるようにカットした断面を撮影した。中空糸膜の外表面間について、断面の中心を通るように膜を横断する直線を任意に10本引いた。10本の直線について膜の外表面間の距離を測定して合計し、10で割ることで外径を求めた。   A sample was cut in a direction (radial direction) perpendicular to the long axis of the hollow fiber membrane. The cut cross section was photographed using an optical microscope so that the entire cross section of the film could be displayed at about 100 to 1000 times. Between the outer surfaces of the hollow fiber membranes, 10 straight lines crossing the membrane were arbitrarily drawn so as to pass through the center of the cross section. The distances between the outer surfaces of the membrane were measured for 10 straight lines and totaled, and divided by 10 to obtain the outer diameter.

(3)内径の真円度
上記、中空糸膜の外径を測定したサンプルを用い、光学顕微鏡により観察、撮影し、10本のサンプルについて中空糸膜の断面中心を通り内径の最も短い短径と最も長い長径をそれぞれ測定し、下式を用いて算出した。真円度が0.85以上のサンプルについて○とした。
真円度=短径の合計/長径の合計
(4)中空糸膜の中空率(%)
上記、中空糸膜の外径を測定したサンプルを用い、光学顕微鏡により観察、撮影し、断面の全面積Saと中空部の面積Sbを測定し、下式を用いて算出した。なお、中空率は中空糸10本を用いて算出し、その平均値とした。
中空率(%)=(Sb/Sa)×100
(5)中空糸の結晶化発熱ピーク
セイコーインスツルメンツ(株)製示差走査熱量計DSC−6200を用い、25℃、8時間真空乾燥を行った中空糸膜試料約5mgをアルミニウム製受皿にセットし、−50℃から昇温速度20℃/分で350℃まで昇温後、350℃のまま5分間溶融保持した際に観測される結晶化による発熱ピーク面積をもとに、結晶化発熱量(J/g)を、JIS K 7121(1987)に規定された方法に従って求めた。なお、結晶化による発熱ピークが複数現れる場合は、全ての結晶化発熱量を合計することで求めた。この結晶融解結晶化発熱量ΔHcが3J/g以上あるかどうかで結晶化発熱ピークの有無を判定した。
(3) Roundness of inner diameter Using the above-mentioned sample in which the outer diameter of the hollow fiber membrane was measured, the sample was observed and photographed with an optical microscope. The longest major axis was measured and calculated using the following formula. A sample having a roundness of 0.85 or more was marked as ◯.
Roundness = total minor axis / total major axis (4) Hollow ratio of hollow fiber membrane (%)
Using the sample in which the outer diameter of the hollow fiber membrane was measured, the sample was observed and photographed with an optical microscope, the total area Sa of the cross section and the area Sb of the hollow part were measured, and calculated using the following formula. The hollow ratio was calculated using 10 hollow fibers, and the average was obtained.
Hollow ratio (%) = (Sb / Sa) × 100
(5) Hollow fiber crystallization exothermic peak Using a differential scanning calorimeter DSC-6200 manufactured by Seiko Instruments Inc., about 5 mg of a hollow fiber membrane sample that had been vacuum-dried at 25 ° C. for 8 hours was set in an aluminum pan. Based on the peak area of heat generated by crystallization observed when the temperature is raised from −50 ° C. to 350 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./minute and kept at 350 ° C. for 5 minutes, / G) was determined according to the method defined in JIS K 7121 (1987). When a plurality of exothermic peaks due to crystallization appeared, the total crystallization exotherm was calculated by summing up. The presence or absence of a crystallization exothermic peak was determined based on whether the crystal melting crystallization exotherm ΔHc was 3 J / g or more.

(6)陽電子ビーム法による陽電子消滅寿命測定法
陽電子ビーム法を用いて測定を行った。減圧下室温で中空糸膜を乾燥させ、サンプル台に巻きつけて検査試料とする。陽電子ビーム発生装置を装備した薄膜対応陽電子消滅寿命測定装置(この装置は、例えば、Radiation Physics and Chemistry,58,603,Pergamon(2000)で詳細に説明されている)にて、ビーム強度3keV、室温、真空下で、光電子増倍管を使用して二フッ化バリウム製シンチレーションカウンターにより総カウント数500万で検査試料を測定し、POSITRONFITにより解析を行って第3成分の平均寿命τを得た。
(6) Positron Annihilation Lifetime Measurement Method by Positron Beam Method Measurement was performed using the positron beam method. The hollow fiber membrane is dried at room temperature under reduced pressure, and wound around a sample table to obtain a test sample. A thin film positron annihilation lifetime measuring device equipped with a positron beam generator (this device is described in detail in Radiation Physics and Chemistry, 58, 603, Pergamon (2000), for example), beam intensity of 3 keV, room temperature Under vacuum, a test sample was measured at a total count of 5 million using a barium difluoride scintillation counter using a photomultiplier tube, and analyzed by POSITRONFIT to obtain an average lifetime τ of the third component.

(7)透過性能
濃度500ppm、温度25℃、pH6.5に調整した塩化ナトリウム水溶液を操作圧力0.75MPaで中空糸膜の外側に供給して、膜ろ過処理を行い、中空糸膜の内側から得られた透過水量と採取時間から、下記式により膜透過流束を求めた。
膜透過流束(L/m/day)=1日あたりの透過水量/膜面積
(8)分離性能(脱塩率(%))
膜透過流束と同条件で膜ろ過処理を行い、得られた透過水の塩濃度を測定した。得られた透過水の塩濃度および供給水の塩濃度から、下記式に基づいて脱塩率を求めた。なお、透過水の塩濃度は、東亜電波工業株式会社製電気伝導度計を用いた電気伝導度の測定値より求めた。
脱塩率(%)=100×{1−(透過水中の塩化ナトリウム濃度/供給水中の塩化ナトリウム濃度)}
なお、前記(7)、(8)において、以下のように小型モジュールを作成して膜ろ過処理を行った。
(7) A sodium chloride aqueous solution adjusted to a permeation performance concentration of 500 ppm, a temperature of 25 ° C., and a pH of 6.5 was supplied to the outside of the hollow fiber membrane at an operating pressure of 0.75 MPa, and membrane filtration was performed. From the obtained permeated water amount and the sampling time, the membrane permeation flux was determined by the following formula.
Membrane permeation flux (L / m 2 / day) = Amount of permeate per day / membrane area (8) Separation performance (desalting rate (%))
Membrane filtration was performed under the same conditions as the membrane permeation flux, and the salt concentration of the resulting permeated water was measured. From the salt concentration of the obtained permeated water and the salt concentration of the feed water, the desalting rate was determined based on the following formula. In addition, the salt concentration of permeated water was calculated | required from the measured value of the electrical conductivity using the Toa Denpa Kogyo Co., Ltd. electrical conductivity meter.
Desalination rate (%) = 100 × {1− (sodium chloride concentration in permeated water / sodium chloride concentration in feed water)}
In addition, in said (7) and (8), the small module was created as follows and the membrane filtration process was performed.

中空糸を束ねて中央で曲げ、側面に孔が設けられたポリカーボネートパイプに挿入した後、熱硬化性樹脂をパイプ端部に注入し、硬化させて封止した。中空糸膜を封止した熱硬化樹脂を長軸に垂直な断面方向に切断することで中空糸膜の開口面を得て、外径基準の膜面積が約0.1mの評価用小型モジュールを作製した。小型モジュール化した中空糸にイソプロピルアルコールの10wt%水溶液に1時間浸漬して有機液体および平均孔半径調整剤などを溶出させるとともに膜の親水化を行った。 The hollow fibers were bundled and bent at the center and inserted into a polycarbonate pipe having holes on the side surfaces, and then a thermosetting resin was injected into the pipe end, cured and sealed. A small module for evaluation in which the opening surface of the hollow fiber membrane is obtained by cutting the thermosetting resin sealing the hollow fiber membrane in a cross-sectional direction perpendicular to the long axis, and the membrane area on the basis of the outer diameter is about 0.1 m 2 Was made. The membrane was hydrophilized while the organic liquid and the average pore radius adjusting agent were eluted by immersing in a 10% by weight aqueous solution of isopropyl alcohol in a small modular hollow fiber for 1 hour.

2.試料作製
(1)セルロースアセテートプロピオネート(CAP)の合成
セルロース(コットンリンター)100重量部に、酢酸240重量部とプロピオン酸67重量部を加え、50℃で30分間混合した。
2. Sample preparation (1) Synthesis of cellulose acetate propionate (CAP) To 100 parts by weight of synthetic cellulose (cotton linter), 240 parts by weight of acetic acid and 67 parts by weight of propionic acid were added and mixed at 50 ° C. for 30 minutes.

混合物を室温まで冷却した後、氷浴中で冷却した無水酢酸172重量部と無水プロピオン酸168重量部をエステル化剤として、硫酸4重量部をエステル化触媒として加えて、150分間撹拌を行うことで、エステル化反応を行った。エステル化反応において、40℃を越える時は、水浴で冷却した。   After cooling the mixture to room temperature, 172 parts by weight of acetic anhydride and 168 parts by weight of propionic anhydride cooled in an ice bath are added as an esterifying agent, and 4 parts by weight of sulfuric acid is added as an esterification catalyst, followed by stirring for 150 minutes. Then, an esterification reaction was performed. In the esterification reaction, when it exceeded 40 ° C., it was cooled in a water bath.

反応後、反応停止剤として酢酸100重量部と水33重量部の混合溶液を20分間かけて添加して、過剰の無水物を加水分解した。その後、酢酸333重量部と水100重量部を加えて、80℃で1時間加熱撹拌した。   After the reaction, a mixed solution of 100 parts by weight of acetic acid and 33 parts by weight of water was added as a reaction terminator over 20 minutes to hydrolyze excess anhydride. Thereafter, 333 parts by weight of acetic acid and 100 parts by weight of water were added, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour.

反応終了後、炭酸ナトリウム6重量部を含む水溶液を加えて、析出したCAPを濾別し、続いて水で洗浄した後、60℃ で4時間乾燥した。得られたCAPのアセチル基およびプロピオニル基の平均置換度は各々1.9、0.7であり、数平均分子量は17.8万であった。   After completion of the reaction, an aqueous solution containing 6 parts by weight of sodium carbonate was added, the precipitated CAP was filtered off, washed with water, and dried at 60 ° C. for 4 hours. The average substitution degree of the acetyl group and propionyl group of the obtained CAP was 1.9 and 0.7, respectively, and the number average molecular weight was 178,000.

(2)中空糸膜の製造
(実施例1)
上述の手順で得られたCAP82重量%と数平均分子量600のPEG17.9重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて240℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレットを得た。
(2) Production of hollow fiber membrane (Example 1)
82 wt% of CAP obtained by the above procedure, 17.9 wt% of PEG having a number average molecular weight of 600 and 0.1 wt% of PEP as an antioxidant were melt-kneaded at 240 ° C in a twin screw extruder and homogenized. Pellets were obtained.

このペレットを80℃、8時間真空乾燥を行った。つづいて、乾燥させたペレットを二軸押出機に供給し230℃にて溶融させた。溶融物を紡糸温度240℃とした溶融紡糸パックへ導入した。紡糸パック内には吐出孔半径が1mmであり、スリット巾が0.1mmの2重管口金が備えてあり、外側スリットから溶融物を3m/mの速さで紡出されるとともに、中心パイプから溶融物の中空部内に窒素ガスを吐出した。下面から冷却装置(チムニー)上端までの距離Lは30mmとなるように調整されていた。   The pellets were vacuum dried at 80 ° C. for 8 hours. Subsequently, the dried pellets were supplied to a twin screw extruder and melted at 230 ° C. The melt was introduced into a melt spinning pack with a spinning temperature of 240 ° C. The spinning pack has a double pipe cap with a discharge hole radius of 1 mm and a slit width of 0.1 mm. The melt is spun from the outer slit at a speed of 3 m / m, and from the center pipe. Nitrogen gas was discharged into the hollow portion of the melt. The distance L from the lower surface to the upper end of the cooling device (chimney) was adjusted to be 30 mm.

冷却装置へ導かれた溶融物を、25℃、風速1.5m/秒の冷却風によって冷却し、油剤を付与して収束させた。その後、1500m/分の速さでワインダーで巻き取ることで中空糸を得た。
この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。
The melt guided to the cooling device was cooled by cooling air at 25 ° C. and a wind speed of 1.5 m / sec, and an oil agent was applied to converge. Then, the hollow fiber was obtained by winding with a winder at the speed of 1500 m / min.
After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(比較例1〜4)
実施例1で得られたペレットを用い、比較例1は2重管口金にガスを注入せずに製膜し、比較例2〜4はそれぞれC型口金、3スリット型口金、4スリット型口金を用いてスリットの隙間から周辺の空気を随伴させて中空糸膜を製膜した。いずれも中空率が低い膜であった。
(Comparative Examples 1-4)
Using the pellets obtained in Example 1, Comparative Example 1 formed a film without injecting gas into the double tube die, and Comparative Examples 2 to 4 were a C-type die, a 3-slit die, and a 4-slit die, respectively. Was used to form a hollow fiber membrane with air around the slit. In all cases, the membrane had a low hollow ratio.

これら中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。   After producing these modules with hollow fibers, the hollow fibers were washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce modules with hollow fiber membranes, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(比較例5)
4スリット型口金を用って中空率を上げるため、15℃、風速3.5m/秒の冷却風によって冷却し、巻取り速度を40m/分の速さでワインダーで巻き取ることで中空糸を得た。外径340μm、中空率44%であり、ドラフト比を上げることができないため外径が太いものとなった。
(Comparative Example 5)
In order to increase the hollow ratio using a 4-slit die, it is cooled by cooling air at 15 ° C. and a wind speed of 3.5 m / second, and the hollow fiber is wound by winding with a winder at a winding speed of 40 m / min. Obtained. The outer diameter was 340 μm, the hollowness was 44%, and since the draft ratio could not be increased, the outer diameter was thick.

この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。   After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(実施例2)
上述の手順で得られたCAP66重量%と数平均分子量600のPEG33.9重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて230℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレットを得た。
(Example 2)
66% by weight of CAP obtained by the above procedure, 33.9% by weight of PEG having a number average molecular weight of 600 and 0.1% by weight of PEP as an antioxidant were melt-kneaded at 230 ° C. in a twin-screw extruder and homogenized. Pellets were obtained.

このペレットを用いて、紡糸温度を230℃、ワインダーの巻取り速度を1000m/分とした以外は実施例1と同様の方法でセルロースエステル中空糸を得た。この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。   Using this pellet, a cellulose ester hollow fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the spinning temperature was 230 ° C. and the winder winding speed was 1000 m / min. After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(実施例3)
上述の手順で得られたCAP78重量%と数平均分子量600のPEG17.9重量%、数平均分子量8300のPEG4重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて230℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレットを得た。
Example 3
78% by weight of CAP obtained by the above procedure, 17.9% by weight of PEG having a number average molecular weight of 600, 4% by weight of PEG having a number average molecular weight of 8300, and 0.1% by weight of PEP as an antioxidant at 230 ° C. in a twin screw extruder. Melt-kneaded and homogenized pellets for melt spinning were obtained.

このペレットを用いて、吐出孔半径が2.3mmであり、スリット巾が0.45mmの2重管口金を使用し、紡糸温度を230℃とした他は実施例1と同様の方法でセルロースエステル中空糸を得た。この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。   Cellulose ester was produced in the same manner as in Example 1 except that a double pipe cap having a discharge hole radius of 2.3 mm, a slit width of 0.45 mm was used, and the spinning temperature was 230 ° C. A hollow fiber was obtained. After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(実施例4)
上述の手順で得られたCAP74重量%と数平均分子量600のPEG17.9重量%、数平均分子量3400のPEG8重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて230℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレットを得た。
Example 4
74% by weight of CAP obtained by the above procedure, 17.9% by weight of PEG having a number average molecular weight of 600, 8% by weight of PEG having a number average molecular weight of 3400, and 0.1% by weight of PEP as an antioxidant at 230 ° C. in a twin screw extruder. Melt-kneaded and homogenized pellets for melt spinning were obtained.

このペレットを用いて、600m/分の速さでワインダーで巻き取った他は実施例3と同様の方法でセルロースエステル中空糸を得た。この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。   Using this pellet, a cellulose ester hollow fiber was obtained in the same manner as in Example 3 except that it was wound with a winder at a speed of 600 m / min. After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(実施例5)
上述の手順で得られたCAP66重量%と数平均分子量600のPEG17.9重量%、PVP(BASF製K17)18重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて230℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレットを得た。
(Example 5)
66% by weight of CAP obtained by the above procedure, 17.9% by weight of PEG having a number average molecular weight of 600, 18% by weight of PVP (K17 manufactured by BASF) and 0.1% by weight of PEP as an antioxidant were 230 ° C. in a twin screw extruder. And kneaded to obtain a homogenized pellet for melt spinning.

このペレットを用いて、実施例3と同様の方法でセルロースエステル中空糸を得た。この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。   Using this pellet, a cellulose ester hollow fiber was obtained in the same manner as in Example 3. After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(比較例6)
上述の手順で得られたCAP56重量%と数平均分子量600のPEG43.9重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて220℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレットを得た。
(Comparative Example 6)
56% by weight of CAP obtained by the above procedure, 43.9% by weight of PEG having a number average molecular weight of 600 and 0.1% by weight of PEP as an antioxidant were melt-kneaded at 220 ° C. in a twin-screw extruder and homogenized. Pellets were obtained.

このペレットを用いて、実施例4と同様の方法でセルロースエステル中空糸を得ようとしたが、溶融粘度が低いせいか注入したガスによって膜が揺れて採取できなかった。そのため、ガスの注入を止めて中空糸を採取した。この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。   Using this pellet, an attempt was made to obtain a cellulose ester hollow fiber by the same method as in Example 4. However, the membrane was shaken by the injected gas because of its low melt viscosity, and could not be collected. Therefore, the injection of gas was stopped and the hollow fiber was collected. After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(実施例6)
上述の手順で得られたCAP78重量%、数平均分子量600のPEG17.9重量%、数平均分子量8300のPEG4重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて230℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレット(A)を得た。同様の手順でCAP64重量%、数平均分子量600のPEG17.9重量%、PVP(BASF製K17)18重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて230℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレット(B)を得た。
(Example 6)
78% by weight of CAP obtained by the above procedure, 17.9% by weight of PEG having a number average molecular weight of 600, 4% by weight of PEG having a number average molecular weight of 8300, and 0.1% by weight of PEP as an antioxidant at 230 ° C. in a twin screw extruder. Melt-kneaded and homogenized pellets for melt spinning (A) were obtained. In the same procedure, 64 wt% CAP, 17.9 wt% PEG having a number average molecular weight of 600, 18 wt% PVP (BASF K17) and 0.1 wt% PEP as an antioxidant were melt kneaded at 230 ° C. in a twin screw extruder. Thus, a homogenized melt spinning pellet (B) was obtained.

このペレット(A)(B)をそれぞれ80℃、8時間真空乾燥を行った。このペレット(A)(B)をそれぞれ別々の二軸押出し機に供給し、ギヤポンプにてペレット(A)の溶融物とペレット(B)の溶融物を1:3に押出量を調整して溶融紡糸パックへ導入した。紡糸パック内には口金内で外側スリットと中間スリットが合流した後、吐出孔半径が2.3mmであり、スリット巾が0.45mmで吐出される3重管口金が備えてあり、外側スリットからペレット(A)の溶融物、中間スリットからペレット(B)の溶融物が通過した後、口金内で合流して積層された。この積層溶融物が3m/mの速さで紡出されるとともに吐出されるとともに、中心パイプから溶融物の中空部内に窒素ガスを吐出した。以下、実施例3と同様の方法でセルロースエステル中空糸を得た。この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。   Each of the pellets (A) and (B) was vacuum-dried at 80 ° C. for 8 hours. The pellets (A) and (B) are supplied to separate twin screw extruders, and melted by adjusting the extrusion amount of the pellet (A) melt and the pellet (B) melt to 1: 3 with a gear pump. Introduced into spinning pack. The spin pack is provided with a triple tube cap that discharges with a radius of 2.3 mm and a slit width of 0.45 mm after the outer slit and the intermediate slit merge in the cap. After the pellet (A) melt and the pellet (B) melt passed through the intermediate slit, they were merged in the die and laminated. The laminated melt was spun and discharged at a speed of 3 m / m, and nitrogen gas was discharged from the center pipe into the hollow portion of the melt. Thereafter, a cellulose ester hollow fiber was obtained in the same manner as in Example 3. After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

(実施例7)
上述の手順で得られたCAP82重量%、数平均分子量600のPEG17.9重量%%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて230℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレット(A)を得た。同様の手順でCAP78重量%、数平均分子量600のPEG17.9重量%、数平均分子量20000のPEG4重量%および酸化防止剤としてPEP0.1重量%を二軸押出機にて230℃で溶融混練し、均質化した溶融紡糸用のペレット(B)を得た。
このペレット(A)(B)を用い、ギヤポンプの押出し比率を1:7に設定し、600m/分の速さでワインダーで巻き取った他は実施例6と同様の方法でセルロースエステル中空糸を得た。この中空糸を備えるモジュールを作製した後、イソプロピルアルコールの10wt%水溶液で中空糸を洗浄することで、中空糸膜を備えるモジュールを作製し、膜透過流束および分離性能を評価した。また、中空糸と中空糸膜の重量変化により、有機液体が全量溶出していることを確認した。
(Example 7)
82% by weight of CAP obtained by the above procedure, 17.9% by weight of PEG having a number average molecular weight of 600, and 0.1% by weight of PEP as an antioxidant were melt-kneaded at 230 ° C. in a twin-screw extruder and homogenized. A spinning pellet (A) was obtained. In the same procedure, 78 wt% CAP, 17.9 wt% PEG having a number average molecular weight of 600, 4 wt% PEG having a number average molecular weight of 20000, and 0.1 wt% PEP as an antioxidant were melt kneaded at 230 ° C. in a twin screw extruder. A homogenized melt spinning pellet (B) was obtained.
Using these pellets (A) and (B), the extrusion rate of the gear pump was set to 1: 7, and the cellulose ester hollow fiber was formed in the same manner as in Example 6 except that it was wound with a winder at a speed of 600 m / min. Obtained. After producing a module comprising this hollow fiber, the hollow fiber was washed with a 10 wt% aqueous solution of isopropyl alcohol to produce a module comprising a hollow fiber membrane, and the membrane permeation flux and separation performance were evaluated. Moreover, it was confirmed that the organic liquid was completely eluted by the change in weight of the hollow fiber and the hollow fiber membrane.

Figure 2016193427
Figure 2016193427

Figure 2016193427
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1、2:側面ノズル
3:筒状ケース
4:中空糸膜
5、6:固定部
7、8:端面ノズル
1, 2: Side nozzle 3: Cylindrical case 4: Hollow fiber membrane 5, 6: Fixed part 7, 8: End face nozzle

本発明は、分離性能と透過性能に優れる、水処理用モジュールである。本発明のモジュールは、運転圧の小さな逆浸透膜、抗圧浸透膜、正浸透膜などに好ましく用いることができる。   The present invention is a water treatment module excellent in separation performance and permeation performance. The module of the present invention can be preferably used for reverse osmosis membranes, anti-pressure osmosis membranes, forward osmosis membranes and the like having a low operating pressure.

Claims (14)

筐体と、筐体中に充填された中空糸膜であって、外径が15μm以上290μm以下であり、中空率が43%以上60%以下である膜を備える中空糸膜モジュール。   A hollow fiber membrane module comprising a housing and a hollow fiber membrane filled in the housing, the outer diameter of which is 15 μm or more and 290 μm or less, and the hollow ratio is 43% or more and 60% or less. 前記中空糸膜が、支持層と半透性層とを有し、
前記半透性層の厚みと前記支持層の厚みの比が8以下である膜を備える請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
The hollow fiber membrane has a support layer and a semipermeable layer,
The hollow fiber membrane module of Claim 1 provided with the film | membrane whose ratio of the thickness of the said semipermeable layer and the thickness of the said support layer is 8 or less.
前記中空糸膜の陽電子消滅寿命が1.5ns以上4.0ns以下である、請求項1または2に記載の中空糸膜モジュール。 The hollow fiber membrane module of Claim 1 or 2 whose positron annihilation lifetime of the said hollow fiber membrane is 1.5 ns or more and 4.0 ns or less. 前記中空糸膜の真円度が0.85以上である、
請求項1から3いずれかに記載の中空糸膜モジュール。
The roundness of the hollow fiber membrane is 0.85 or more,
The hollow fiber membrane module in any one of Claim 1 to 3.
前記中空糸膜の引張弾性率が500〜7,500MPaである請求項1から4いずれかに記載の中空糸膜モジュール。 The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 4, wherein the hollow fiber membrane has a tensile elastic modulus of 500 to 7,500 MPa. 前記中空糸膜の外側に流体を供給できるノズルと、排出できるノズルとを、少なくとも1つずつ備えるとともに、
前記中空糸膜の中空部に流体を供給できるノズルと、排出できるノズルとを、少なくとも1つずつ備える
請求項1から5いずれかに記載の中空糸膜モジュール。
While including at least one nozzle that can supply fluid to the outside of the hollow fiber membrane and one that can discharge,
The hollow fiber membrane module in any one of Claim 1 to 5 provided with the nozzle which can supply a fluid to the hollow part of the said hollow fiber membrane, and the nozzle which can be discharged | emitted 1 each.
前記中空糸膜の主成分がセルロースエステルである、請求項1から6いずれかに記載の中空糸膜モジュール。   The hollow fiber membrane module in any one of Claim 1 to 6 whose main component of the said hollow fiber membrane is a cellulose ester. 請求項1から7のいずれかに記載のモジュールに、0.1MPa以上3.0MPa以下の圧力で塩の含まれた水溶液を供給する工程を含む造水方法。   A fresh water generation method comprising a step of supplying an aqueous solution containing salt to a module according to any one of claims 1 to 7 at a pressure of 0.1 MPa to 3.0 MPa. 互いに濃度が異なる溶液を用意し、中空糸膜の外側と内側に0.1MPa以上3.0MPa以下の圧力で供給する工程を含む請求項8に記載の造水方法。 The fresh water generation method according to claim 8, comprising preparing solutions having different concentrations from each other and supplying the solutions to the outside and the inside of the hollow fiber membrane at a pressure of 0.1 MPa to 3.0 MPa. 互いに濃度が異なる溶液を用意し、中空糸膜の内側に濃度の濃い溶液を、外側に濃度の薄い溶液を供給することで、中空糸膜の外側から内側へ水を通過させる
請求項8または9に記載の造水方法。
A solution having different concentrations is prepared, and a solution having a high concentration is supplied to the inside of the hollow fiber membrane and a solution having a low concentration is supplied to the outside, thereby allowing water to pass from the outside to the inside of the hollow fiber membrane. The fresh water generation method as described in.
少なくとも60重量%以上95重量%以下のセルロースエステルと5重量%以上40重量%以下のポリアルキレングリコールとを混練することで樹脂組成物を作製する樹脂組成物作製ステップと、
2重管以上の口金で外側スリットから前記樹脂組成物を、中心パイプから中空部にガスを注入しながら吐出し、冷風で冷却しながらドラフト比200以上で引き取るステップと、
を有する中空糸膜の製造工程と、
得られた中空糸をモジュール化するモジュール化工程と
を備える中空糸膜モジュールの製造方法。
A resin composition preparation step of preparing a resin composition by kneading at least 60% by weight to 95% by weight cellulose ester and 5% by weight to 40% by weight polyalkylene glycol;
A step of taking out the resin composition from the outer slit with a base of a double pipe or more while injecting gas from the central pipe into the hollow part, and drawing with a draft ratio of 200 or more while cooling with cold air;
A process for producing a hollow fiber membrane having
A method for producing a hollow fiber membrane module, comprising a modularization step of modularizing the obtained hollow fiber.
前記2重管以上の口金が3重管口金であり、
前記3重管口金内部で外側スリットと中間スリットの樹脂組成が積層されるステップと、積層された外側/中間スリットの樹脂組成と中心パイプのガスが吐出されるステップを備える中空糸膜モジュールの製造方法。
The base of the double pipe or more is a triple pipe base,
Production of a hollow fiber membrane module comprising the steps of laminating the resin composition of the outer slit and the intermediate slit inside the triple tube cap, and discharging the resin composition of the laminated outer / intermediate slit and the gas of the center pipe Method.
前記前記中空糸膜の製造工程が、前記ドラフト比200以上で引き取るステップを経た中空糸からポリアルキレングリコールを溶出させる溶出ステップをさらに含む
請求項11または12に記載の中空糸膜の製造方法。
The method for producing a hollow fiber membrane according to claim 11 or 12, wherein the production process of the hollow fiber membrane further comprises an elution step of eluting polyalkylene glycol from the hollow fiber that has undergone the step of drawing at the draft ratio of 200 or more.
外径が15μm以上290μm以下であり、中空率が43%以上であり、セルロースエステルを60重量%以上95重量%以下の割合で含有し、ポリアルキレングリコールを5重量%以上40重量%以下の割合で含有することを特徴とする中空糸。 The outer diameter is 15 μm or more and 290 μm or less, the hollow ratio is 43% or more, the cellulose ester is contained in a proportion of 60% by weight or more and 95% by weight or less, and the polyalkylene glycol is contained in a proportion of 5% by weight or more and 40% by weight or less. A hollow fiber characterized by comprising:
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