JP2016221505A - 分離膜エレメント - Google Patents

Abstract

【課題】分離膜エレメントを運転した時の、分離除去性能を安定化させることのできる分離膜構造体および分離膜エレメントを提供する。【解決手段】少なくとも分離膜と、透過側流路材と、供給側流路材とを備える分離膜エレメントであって、前記透過側流路材の、水温２５℃、圧力０．３２ＭＰａの条件にて通水させた際の、ＭＤの抵抗値が３０ｋＰａ・日／ｍ３以上１００ｋＰａ・日／ｍ３以下であり、かつＣＤの抵抗値が５０ｋＰａ・日／ｍ３以上〜５００ｋＰａ・日／ｍ３以下である分離膜エレメントである。【選択図】図３

Description

本発明は、不純物を含む種々の液体から不純物を分離するため、特に海水の淡水化、かん水の脱塩、超純水の製造または排水処理などに用いるための分離膜および分離膜エレメントに関するものである。

水の浄化システムの１つに逆浸透膜やナノろ過膜等を用いた浄水システムがあり、スパイラル型、平膜型、中空糸型等の分離膜エレメントが知られている。スパイラル型分離膜エレメントは、一定容積の中に大きな膜面積を確保することができ、高効率で処理できるため最も多く使われている。

一般的なスパイラル型分離膜エレメントは、透過側流路材を分離膜リーフで挟み込み、さらに分離膜リーフの内側に供給側流路材を配して一組のユニットとなし、分離膜の透過側が連通するように、中空の有孔集水管の周囲に該ユニットを一組または複数組巻囲してなるものである。

透過側流路材としては、その表面に山部と溝部とが形成された布帛が用いられている。表面に山部と溝部とが形成された布帛として、従来は、トリコット等の経編物が一般的に使われていた。トリコット編物の場合、編目の方向（図５におけるＭＤ、すなわち経方向）に垂直な断面において、編目（ニードルループ）の存在する部分が線状山部となって分離膜を支持し、編目と編目の間の領域（シンカーループ）が溝部となり、分離膜を通過した透過液の流路を形成している。

通常、分離膜として逆浸透膜を用いた分離膜エレメントにより、海水淡水化や果汁濃縮などのような高濃度の溶液を効率よく分離しようとする場合、供給液側と透過液側との間に５〜１０ＭＰａの差圧が生じるよう、圧力が負荷されている。この圧力による透過側流路材の変形防止を目的として、透過側流路材には剛直化処理が施されている。剛直化は、エポキシ樹脂やメラニン樹脂を含浸加工する方法や、加熱して繊維を相互に融着固化させる熱融着加工が一般的である。また、透過側流路材の凸部が平坦でない場合には、高圧下において逆浸透膜が局所的、あるいは不均一に変形する可能性があるため、透過側流路材の布帛にカレンダ加工が施されている。

さらに、線状山部と溝部とが形成された布帛の上に平坦な布帛を積層して剛直化させたものを透過側流路材とする方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成にすれば、逆浸透膜が平面で支持されるため陥没することはない。さらに、透過側流路材としてダブルトリコットを用いること、すなわち、流路材の両面に流路を設けることにより、流路を増やすことで流路抵抗を小さくする手法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、前者のように平坦な布帛を積層する方法では、構成材料、生産工程が増えてしまうという問題があり、生産効率が劣る。一方、後者のようにダブルトリコットを用いて流路材の両面に流路を設ける方法も、全体の厚みが大きくなるため、分離膜エレメント内に挿入できるユニットの数が減少し、処理能力が低下するという問題がある。

特開２０００―３４２９４１号公報 特開平９−１４１０６０号公報

しかし、上記した分離膜エレメントは、加圧運転時における透過側流路の確保が十分とは言えなかった。そこで、本発明は、特に高い圧力をかけて分離膜エレメントを運転した時の分離除去性能を安定化させることのできる分離膜エレメントを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、発明者らは以下の発明を提供する。
（１）少なくとも分離膜と、透過側流路材と、供給側流路材とを備える分離膜エレメントであって、前記透過側流路材の、水温２５℃、圧力０．３２ＭＰａの条件にて通水させた際の、ＭＤの抵抗値が３０ｋＰａ・日／ｍ^３以上１００ｋＰａ・日／ｍ^３以下であり、かつＣＤの抵抗値が５０ｋＰａ・日／ｍ^３以上〜５００ｋＰａ・日／ｍ^３以下である分離膜エレメント。
（２）前記透過側流路材の、水温２５℃、圧力０．３２ＭＰａの条件にて通水させた際の、ＭＤの抵抗値に対するＣＤの抵抗値の比が１．３以上５．０以下である（１）に記載の分離膜エレメント。
（３）前記透過側流路材の、ＭＤの剛軟度が６０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、かつＭＤの剛軟度に対するＣＤの剛軟度が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である（１）または（２）に記載の分離膜エレメント。
（４）前記分離膜エレメントの幅が１００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下である、（１）〜（３）のいずれかに記載の分離膜エレメント。
（５）前記透過側流路材の厚みが２５０〜６００μｍであり、かつ溝部の深さが９０〜５３０μｍである、（１）〜（４）のいずれかに記載の分離膜エレメント。

本発明によって、高効率かつ安定した透過側流路を形成することができ、分離すべき成分の高い除去性能と高い透過性能を有する分離膜エレメントを得ることができる。

膜リーフの一形態を示す概略構成図である。 封止部の形態を示す模式図である。 透過側流路材の断面の形態を示す模式図である。 透過側流路材の断面の他の形態を示す模式図である。 透過側流路材の水平面の形態を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

＜分離膜エレメント＞
図１に示すように、分離膜エレメントは、集水管と、集水管の周囲に巻囲された分離膜リーフ１を備える。図１に示すｘ軸の方向が集水管の長手方向（ＣＤ）であり、分離膜では幅方向となる。またy軸の方向が集水管の長手方向と垂直な方向（ＭＤ）であり、分離膜では長さ方向となる。

＜分離膜リーフ＞
分離膜リーフ１は、少なくとも分離膜１１と、透過側流路材３と、供給側流路材２とからなる。そして、通常は、供給側流路材２、分離膜１１および供給側流路材２の順に構成される。供給側流路材２は、分離膜リーフ１の供給側の面２１に配置され、透過側流路材３は、分離膜リーフ１の透過側の面３１に配置される。

図１に示すように分離膜リーフ１は、集水管の周囲に巻囲されており、分離膜の幅方向が集水管の長手方向に沿うように配置される。その結果、分離膜リーフ１は、長さ方向が巻囲方向に沿うように配置される。分離膜は、分離膜の表面に供給される流体中の成分を分離し、流体を透過させて透過流体を提供させるものである。

＜透過側流路の幅＞
分離膜エレメントにおける透過側流路は接着剤によって封止されており、封止部は、リーフの三辺に設けられる。よって、封止部は、巻囲方向外側端部に設けられた部分および幅方向の両端に設けられた部分を含む。

接着剤を塗布して分離膜を巻囲すると、接着剤が分離膜間に広がる。封止部４１２，４１３の幅が広いほど封止性が向上する。すなわち、接着剤が巻囲時に良好に広がっているので、接着剤の高さが均一になりリーフ全体の封止性が均一になる。

分離膜エレメントがスパイラル型の場合、集水管は非多孔性であることが多いため、接着剤が集水管に浸透せず水平方向に広がりやすい。その結果、図２のように、巻囲方向内側端部における接着剤幅は他の領域に比べて広くなる。すなわち、透過水流路が他の領域に比べて狭くなる傾向にある。たとえば、図２では、巻囲方向（ＭＤ）内側端部において、２つの封止部４１２，４１３は膨らんでいる。

透過側流路の幅は、分離膜エレメントの幅から、後述するような分離膜リーフの封止部を形成する、接着剤の幅を差し引いた部分に相当する。たとえば図２において、透過側流路の幅は、巻囲方向（ＭＤ）内側端部ではＬで示される寸法である。

測定方法としては、分離膜エレメントを解体して分離膜リーフの透過側面を観察し、メジャーなどを用いる方法が挙げられる。
＜分離膜エレメントの幅＞
本発明の場合、分離膜エレメントの幅（ＣＤの長さ）が短いほど、上述したように、接着剤が集水管に浸透せず水平方向に広がり、透過側流路が巻囲方向（ＭＤ）外側に比べて狭くなることで透過水をＣＤへ流動させる必要がある場合に、優れた効果を発揮することができる。本発明の実施形態においては、分離膜エレメントの幅は、３５０ｍｍ以下であることが好ましく、３００ｍｍ以下が更に好ましい。分離膜エレメントの幅の下限は特に限定されないが、分離膜エレメントの幅は例えば１００ｍｍ以上である。
＜透過側流路材の抵抗値＞
通常、分離膜エレメントの造水量は高めるために、分離膜を透過した水を集水管に向かって効率よく流動させる、すなわちＭＤの抵抗値を低減させることが好ましい。巻囲方向内側は、分離膜を透過した水が集まる領域であるため、この領域で、透過水の流動性を高い状態に保つことが重要である。しかしながら、図２のように、巻囲方向内側端部において、２つの封止部４１２，４１３は膨らんでいる場合、透過水は膨らみを避けながら集水管へ流れる必要があるため、透過側流路材のＣＤにおける抵抗値が小さいことが好ましい。ただし、ＣＤの抵抗値を一定に保つことで。封止部を設けるための接着剤の広がりを抑制することができる。

このような理由から、透過側流路材の抵抗値は、水温２５℃、圧力０．３２ＭＰａの条件にて通水させた際にＭＤにおいて３０ｋＰａ・日／ｍ^３以上１００ｋＰａ・日／ｍ^３以下であり、かつＣＤにおいて５０ｋＰａ・日／ｍ^３以上５００ｋＰａ・日／ｍ^３以下が好ましい。特に、本状件におけるＭＤの抵抗値に対するＣＤの抵抗値の比が１．３以上５．０以下であることで、透過水の流動性と接着剤の広がり抑制を両立できる。

抵抗値の測定方法としては、透過側流路材に通水し、上流側と下流側の差圧を読み取り、さらに単位時間に通水させた水量および測定に用いた透過側流路材の大きさから算出することができる。

＜透過側流路材の剛軟度＞
透過側流路材の剛性は、剛軟度を指標とすることができる。剛軟度はＩＳＯ １３９３４−１ １９９９に従って測定される。すなわち、剛軟度は、水平面と、４５°の斜面とを有する水平台を用いて、以下の手順で測定される。まず、分離膜から幅２５ｍｍの切片を、サンプルとして切り出す。次に、サンプルを水平面上に配置し、かつサンプルの一端を斜面と水平面との境界に合わせた状態で、サンプルの他端を金属板で押さえる。さらに、サンプルを押さえながら、金属板を斜面と水平面との境界に向かって静かに滑らせる。金属板の移動に伴い、サンプルは斜面と水平面との境界から押し出される。押し出された長さが大きいほどサンプルのしなりは大きくなる。サンプルのしなりによってサンプルの先端の中央部分が斜面に接したとき、サンプルの押し出された長さ（ｍｍ）を測定する。測定される長さが透過側流路材の剛軟度である。

透過側流路材の剛軟度は、ＭＤにおいて６０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、ＣＤの剛軟度が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。剛軟度が本範囲に含まれることにより、分離膜エレメントの組立工程における透過側流路材の搬送時にシワが入り難くなり、分離膜エレメントの収率を良好に保つことができる。
＜透過側流路材の厚み＞
本発明において、透過側流路材の厚みは、溝断面積を拡大し抵抗値を低減させることと、分離膜エレメントに装填する分離膜量を増やし、分離膜エレメントの処理能を高めるために２５０μｍ以上６００μｍ以下が好ましい。

透過側流路材の厚みＴは、図３、図４に示すように、表面と裏面との、面方向に垂直な方向の距離であり、ＪＩＳ Ｐ８１１８（１９７６）を参考に、ダイヤルゲージ形のマイクロメータを用いて測定できる。すなわち、２個の平面を有し、該平面のうち小さいほうの平面の直径が１４．３ｍｍであり、２面が０．００５ｍｍ以内の精度で平行で、その平面に垂直な方向に一方の平面が動く構造を有しているダイヤルゲージ形のマイクロメータを用い、透過側流路材を該２面で５３．９±４．９ｋＰａの定圧力で挟み、目盛りを少なくとも０．００２ｍｍの厚みまで読み取ることで得られる。そして、１０箇所の値の算術平均値を取った値を本発明におけるシート状厚みＴとする。
＜透過側流路材の溝部の深さ＞
透過側流路材の溝部の深さは、エレメントに装填する分離膜量を増やし、造水能を大きくするため６５０μｍ以下が好ましい。また溝断面積を大きくして抵抗値を下げるために９０μｍ以上が好ましい。

なお、溝部の深さＤは、図３、４に示すように、表面の最も突出している部分から溝の底部までの距離であり、図４に示す緯編物の場合は、透過側流路材の厚みＴから糸条の外径Ｄを差し引いた値となる。また、溝部の深さは、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。
＜透過側流路材の溝部の幅およびピッチ比＞
本発明の分離膜エレメントは、分離膜の裏面側に透過側流路材が配置されてなる。該透過側流路材は、片表面もしくは両表面に溝部と線状山部とが交互配列された透過側流路材からなり、該透過側流路材における溝部の幅が１００μｍ以上６５０μｍ以下であり、ＣＤにおける溝部のピッチに対する、ＣＤにおける溝部の幅の比（ピッチ比とよぶこともある）が０．２０以上０．７５以下である。

透過側流路材の形状を設計するにあたって、透過液の流路抵抗を小さくするために溝部の幅を大きくして流路を大きくすると、分離膜の陥没が大きくなる。その結果、分離膜の表面に大きな引張力が局所的にはたらき、その引張力が分離膜の破断応力を超えた場合には分離膜が破断し、分離膜の機能が低下することになる。また、分離膜の陥没により流路が閉塞し、流路抵抗は逆に増大することになる。一方、溝部の幅を小さくすると、逆浸透膜の陥没を抑制することはできるが、流路が狭くなり流路抵抗が大きくなる。

このような観点から、透過側流路材の溝部の幅は、分離膜の溝部への陥没を抑制するため、６５０μｍ以下とする。また、流路抵抗を低減させるため、１００μｍ以上とする。さらに、ＣＤにおける溝部のピッチに対する、ＣＤにおける溝部の幅の比、流路材の溝断面積を確保するため、０．２０以上とする。溝幅／ピッチ比の上限は、分離圧力を受ける分離膜を支持する線状山部の分離膜支持面積の減少を抑制し、分離圧力の集中による線状山部の破損を防止するため、０．７５以下が好ましい。

なお、溝部の幅とは図３に示す距離Ｈをいい、溝部のピッチとは図３中に示す距離Ｐをいう。測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。
＜透過側流路材の形態＞
透過側流路材の形態は、高品質、かつ安価で製造できる点で、緯編物や織物、不織布に樹脂製の突起物を配置したシート（リブ付シート）、ネットなどが挙げられる。

また該透過側流路材として緯編物を用いる場合、溝幅／ピッチ比を大きくするため、繰り返される線状山部のそれぞれは、糸条ループによる凸部が１列に配列することにより形成されたものであることが好ましい。具体的には、天竺組織及び／又はスムース組織の緯編物を例示できる。

透過側流路材として緯編物を用いる場合、図４、５に示すように、個々のシンカーループ７およびニードルループ８による凸部がコース方向（Ｙ）に１列に連なることによって線状山部９を形成し、該線状山部９の間に溝部１０を形成する。すなわち、シンカーループ７とニードルループ８それぞれに溝部１０を形成することができるので、単位幅あたりの溝部の本数を増やすことが可能となる。よって分離膜が溝部に陥没することを抑制するため溝部１０の溝幅を狭くするとともに、透過側流路材の単位幅当りの溝部断面積を確保し流路抵抗を低減させることができる。

上記のような溝幅、溝幅／ピッチ比を有する透過側流路材は、前記透過側流路材を、ニードルループ８とシンカーループ７からなる緯編物とし、かつ、ニードルループ面積（Ｓ１）とシンカーループ面積（Ｓ２）との和に対するニードルループ面積（Ｓ１）の比［Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）］を、０．４〜０．６とすることでも得られる。すなわち、ニードルループ面積（Ｓ１）とシンカーループ面積（Ｓ２）とを実質的に等しくすることでも得られる。そして、ニードルループ面積とシンカーループ面積の差が大きくなると、ループ面積が小さいループの中に形成される溝部の流路抵抗が極端に大きくなり、シンカーループの溝部の流路抵抗とニードルループの溝部の流路抵抗とを平均した流路抵抗が増大する。したがって、溝部の平均流路抵抗の低下を防止するためにも、［Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）］は、０．４〜０．６とすることが好ましい。

［Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）］をかかる比率にするためには、編機におけるシンカー厚みとニードル厚みとを調整すればよい。このとき、ニードルループ８とシンカーループ７の面積を調整するのが容易である点から、透過側流路材として用いる緯編物の編組織は、天竺組織、及び／又は、スムース編が好ましい。

ニードルループ面積（Ｓ１）とシンカーループ面積（Ｓ２）は、次のように測定する。まず、透過側流路材表面を該表面に垂直な方向から１０〜１０００倍の範囲で拡大撮影し、得られた拡大写真を、コース方向（Ｙ）およびウエール方向Ｘ共に５μｍに等分割する平行線から成る升目で区分する。そして、一つのループ（ニードルループもしくはシンカーループ）を含む升目の面積を合計し、該ループの面積とする。該ループに対してウエール方向Ｘに連続する他の９箇のループについても同様にして、個々のループの面積を算出する。そして、得られた１０個のデータの算術平均値を取った値を本発明におけるニードルループ面積（Ｓ１）、シンカーループ面積（Ｓ２）とする。

なお、ニードルループ８とは、緯編機のニードルによって形成されるループであり、ニードルループ面積（Ｓ１）とは、図３に示すように、一つのニードルループ８を構成する糸条の内側輪郭線で囲まれる範囲の面積をいう。該面積を算出するにあたって、ニードルループ開口側の端部は、図３に示すように、一つのニードルループ８を構成する糸条と、該ニードルループ８の開口側に隣接するニードルループ８’を構成する糸条との交差点のうち、ニードルループ８の中央部から最も離れる位置にある点１２、１２’を結ぶ線とする。したがって、ニードルループ面積（Ｓ１）は、該点１２、１２’を結ぶ線とニードルループ８を構成する糸条とで囲まれる範囲の面積となる。

一方、シンカーループ７は、緯編機のシンカーによって形成されるループであり、シンカーループ面積（Ｓ２）とは、図３に示すように、一つのシンカーループ７を構成する糸条の内側輪郭線で囲まれる範囲の面積をいう。該面積を算出するにあたって、シンカーループ開口側の端部は、図３に示すように、一つのシンカーループ７を構成する糸条と、該シンカーループ７の開口側に隣接するシンカーループ７’を構成する糸条との交差点のうち、シンカーループ７の中央部から最も離れる位置にある点１３、１３’を結ぶ線とする。したがって、シンカーループ面積（Ｓ２）は、該点１３、１３’を結ぶ線とシンカーループ７を構成する糸条とで囲まれる範囲の面積となる。

また、透過側流路材として緯編物を用いる場合、溝部の幅Ｈは、図３、４中に示すように、ニードルループ、シンカーループそれぞれの、開口部で最も幅が狭い部分の糸条間空隙部のウエール方向Ｘの長さで表される。具体的には、ウエール方向Ｘに連続する１０個のループの開口部の糸条間空隙部の長さを測定し、それら１０個の値の算術平均値を求めることで、溝幅Ｈを算出できる。一方、溝部のピッチは、図３、４中に示すように、ループのコース方向（Ｙ）の中央部（図３におけるＢ−Ｂ線の箇所）において、隣り合って存在する糸条間距離で表される。具体的には、ウエール方向Ｘに隣り合う１１本の糸条の間隔（計１０個）を測定し、得られた１０個の値の算術平均値を求めることで、溝部のピッチＰを算出できる。

該透過側流路材として緯編物を用いる場合、透過側流路材の厚みが増加するのを抑制するという観点からは、外径が２４４μｍ以下の糸条を用いることが好ましい。一方、溝部の溝深さが減少するのを抑制するという観点からは、外径が１５μｍ以上の糸条を用いることが好ましい。さらに、溝部のピッチＤを、糸条の外径の１．８倍以上で、かつ糸条の外径よりも大きい値とし、さらに、溝部のピッチＤと糸条の外径との差を１０〜３００μｍとするような編成条件で編むことが好ましい。このような構成にすることで、溝部の幅を１０〜６５０μｍとし、かつ、溝部のピッチＤに対する溝部の幅の比を０．２０以上とすることが容易になる。なお、糸条の外径ｄとは、図５に示すように、ループのウエール方向Ｘの中央部（図３におけるＢ’−Ｂ’線の箇所）において、コース方向（Ｙ）に隣り合う１０本の糸条の外径を測定し、得られた１０個の値の算術平均値とする。
＜透過側流路材の材質＞
透過側流路材としての形状を保持し、かつ浸透液中への成分の溶出が少ないものならばどのようなものでも良く、例えば、ナイロン６やナイロン６６等のポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリフルオロエチレン繊維、カーボン繊維等の合成繊維が挙げられる。特に高圧下に耐えうる強度や、後述する緯編物の加工のし易さ等を考慮すると、ポリエステル繊維を用いるのが好ましい。
＜透過側流路材の後処理＞
本発明において、透過側流路材は、高圧下で流路材自体が変形するのを抑制するために、剛性を高めるための硬化処理を行うのが好ましい。硬化処理の方法としては、例えば透過側流路材にメラミンやエポキシなどの樹脂を含浸加工する方法を挙げることができる。また、透過側流路材を加熱して繊維を相互に融着固化させる熱融着加工（カレンダ加工）を施す等の方法がある。本発明では、高圧下において流路材自体が変形しないような硬度が得られる処理方法であればいかなる方法でも用いることができる。

さらに、カレンダ加工は、高圧下において分離膜に局部的、あるいは不均一な変形が起こらないようにするために施しても良い。カレンダ加工により、緯編物などの透過側流路材は、繊維の形状に起因する微細な起伏がつぶされて非常に平滑かつ平坦になる。このため、高圧下で分離膜が不均一な変形を起こさなくなり性能や耐久性をさらに向上させることが可能となる。

天竺組織及び／又はスムース組織をもつ緯編物を透過側流路材とし、該透過側流路材にカレンダ加工を施す場合、該透過側流路材を編成するにあたって、融点差のある２種以上のフィラメントからなる混繊糸で編成し、該混繊糸を構成する低融点樹脂フィラメントの融点以上かつ高融点樹脂フィラメントの融点未満の温度で熱セット処理することでカレンダ加工することが好ましい。また、透過側流路材を、低融点樹脂を高融点樹脂の外層に配した複合繊維糸を含むフィラメントで編成し、その後、該フィラメントを構成する低融点側樹脂の融点以上かつ高融点側樹脂の融点未満の温度で熱セット処理することでカレンダ加工することも好ましい。

上記したような透過側流路材は、分離膜の裏面に、分離膜を支持するように配置される。本発明において、分離膜としては、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜を挙げることができ、それぞれ公知の方法により製造することができる。

そして、分離膜と透過側流路材は、供給側流路材とともに集水管の周囲にスパイラル状に巻囲され、分離膜エレメントとなる。分離膜エレメントは、１本もしくは複数本が圧力容器に導入され、分離膜エレメントという形態で、海水淡水化などに使用される。

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
（抵抗値）
透過側流路材を幅９０ｍｍ、長さ３５０ｍｍに切り出し、加圧容器にセットして長さ方向に圧力０．３２ＭＰａ、水温２５℃の条件で通水し、上流側と下流側の差圧（Ｐ）を読み取り、さらに単位時間に通水させた水量（Ｖ）および測定に用いた透過側流路材の大きさから算出することができる。つまり、抵抗値（Ｒ）は、Ｐ×９０／（Ｖ×３５０）で算出できる。なお、本測定はＣＤおよびＭＤのいづれも実施し、測定する方向について長さ３５０ｍｍで切り出した。つまり、ＣＤの抵抗値を測定する場合は、ＭＤに９０ｍｍ、ＣＤに３５０ｍｍ切り出した。

（透過側流路材の形態）
透過側流路材を５０ｍｍ×５０ｍｍに切り出し、溝部のピッチＰ、透過側流路材の厚みＴ、溝幅Ｈおよび糸条の外径ｄをキーエンス社製高精度形状測定システムＫＳ−１１００で測定した。各測定項目について、任意の３０箇所を測定し、その値の総和を測定総箇所（３０箇所）の数で割って算出した。なお、溝部の深さＤは、透過側流路材の厚みＴから糸条の外径ｄを差し引いた値と。

（面積比）
緯編物について、キーエンス社製高精度形状測定システムＫＳ−１１００を用いてニードルループ面積（Ｓ１）とシンカーループ面積（Ｓ２）を測定して平均値を算出し、ニードルループ面積（Ｓ１）とシンカーループ面積（Ｓ２）、との和に対するニードルループ面積（Ｓ１）の比［Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）］を算出した。この操作を任意の５０カ所を測定した値の平均値を面積比とした。

（造水量）
分離膜または分離膜エレメントについて、供給水として、濃度１５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．５のＮａＣＬ水溶液を用い、運転圧力０．２ＭＰａ、温度２５℃の条件下で３時間運転した後に１０分間のサンプリングを行い、膜の単位面積あたり、かつ１日あたりの透水量（立方メートル）を造水量（ｍ^３／日）として表した。

（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
造水量の測定における１０分間の運転で用いた原水およびサンプリングした透過水について、ＴＤＳ濃度を伝導率測定により求め、下記式からＴＤＳ除去率を算出した。
ＴＤＳ除去率（％）＝１００×｛１−（透過水中のＴＤＳ濃度／原水中のＴＤＳ濃度）｝
（透過側流路の幅）
得られた分離膜エレメントを解体し、エレメントに装填された各リーフの分離膜透過側の幅方向両端における接着剤の、内側端部から他方の内側端部までの距幅を測定した。詳細には、巻囲方向における内側端部からの２０ｍｍ、３００ｍｍ、５００ｍｍの位置において、メジャーを用いて、接着剤の、幅方向における内側端部から他方の内側端部を測定した。

（分離膜の作製）
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布（糸径：１デシテックス、厚み：約９０μｍ、通気度：１ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、密度０．８０ｇ／ｃｍ^３）上にポリスルホンの１５．０重量％のＤＭＦ溶液を１８０μｍの厚みで室温（２５℃）にてキャストし、ただちに純水中に浸漬して５分間放置し、８０℃の温水で１分間浸漬することによって繊維補強ポリスルホン支持膜からなる、多孔性支持層（厚さ１３０μｍ）を作製した。

その後、多孔性支持膜のポリスルホンからなる層の表面をｍ−ＰＤＡの２．２重量％水溶液中に２分間浸漬してから、垂直方向にゆっくりと引き上げた。さらに、エアーノズルから窒素を吹き付けることで、支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。

その後、トリメシン酸クロリド０．０８重量％を含むｎ−デカン溶液を、膜の表面が完全に濡れるように塗布してから、１分間静置した。その後、膜から余分な溶液をエアブローで除去し、８０℃の熱水で１分間洗浄した。

（実施例１）
分離膜を、分離膜エレメントでの有効面積が０．５ｍ^２となるように折り畳み断裁加工し、ネット（厚み：０．５０ｍｍ、ピッチ：２．５ｍｍ×２．５ｍｍ、繊維径：０．２５ｍｍ、を供給側流路材として１枚のリーフを作製した。

また、バックアップロールを１５℃に温度調節しながら、グラビアロールを用いて、ケン化エチレン−ビニル酢酸共重合体（東ソー社製 ６８２０、圧縮弾性率：１ＧＰａ）を、不織布（目付け：４０ｇ／ｍ２、厚み：６０μｍ）の全面に塗布して突起物を配置した。突起物の形状および配置は表１の通りであった。なお、本透過側流路材をリブ付きシートと呼ぶ。

得られたリーフの透過側面に透過側流路材を積層し、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）製集水管（幅：３００ｍｍ、径：３０ｍｍ、孔数１５個×直線状１列）にスパイラル状に巻き付け、外周にさらにフィルムを巻き付けた後にテープで固定した。なお、リーフ間の封止はノズルの移動速度を調節しながらエポキシ接着剤を吐出および硬化させることで実施した。得られた封止部の形態は表１の通りであった。

その後、エッジカット、端板の取り付けおよびフィラメントワインディングを行うことで、幅２６０ｍｍかつリーフ長１，９００ｍｍの２インチエレメントを作製した。なお、端板は両方とも孔付き端板であった。

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところ、エレメント性能は表１の通りであった。

（実施例２）
透過側流路材を表１に示す突起物を配置した不織布（リブ付きシート）にに変更したこと以外は実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところ、エレメント性能は表１の通りであった。

（実施例３、４）
透過側流路材を表１に示す緯編物に変更したこと以外は実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。透過側流路の幅について、メジャーを用いて、接着剤の、幅方向における内側端部から他方の内側端部を測定したところ、巻囲方向における内側端部からの２０ｍｍ、３００ｍｍ、５００ｍｍの位置でそれぞれ７０ｍｍ、２２０ｍｍ、２２０ｍｍであった。

緯編物は、ポリエチレンテレフタレートフィラメント（融点：２５５℃）にポリエチレンテレフタレート系低融点ポリエステルフィラメント（融点：２３５℃）を混繊してなるマルチフィラメント糸（４８フィラメント、１１０デシテックス）を編糸として、天竺編の緯編組織（ゲージ（編機の単位長間にあるニードルの本数））を編成し、それを２４５℃で熱セット処理した後にカレンダ加工を施して作製した。

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところ、エレメント性能は表１の通りであった。

（実施例５）
透過側流路材を表２に示すトリコット網地（編み方式：デンビー）に変更したこと以外は実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。なお、編糸はポリエチレンテレフタレートフィラメント（融点：２５５℃）にポリエチレンテレフタレート系低融点ポリエステルフィラメント（融点：２３５℃）を混繊してなるマルチフィラメント糸（４８フィラメント、１１０デシテックス）とした。

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところ、エレメント性能は表２の通りであった。

（実施例６、７）
透過側流路材を表２に示すネットに変更したこと以外は実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところ、エレメント性能は表２の通りであった。

（比較例１〜３）
透過側流路材を表３に示す突起物を配置した不織布（リブ付きシート）に変更したこと以外は実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。

分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述した条件で運転したところ、エレメント性能は表３の通りであった。

（比較例４）
透過側流路材を表３に示す突起物を配置した不織布（リブ付きシート）に変更したこと以外は実施例１と同様に分離膜エレメントを作製したところ、透過側流路材の剛性が低く巻囲時にシワが入ったため分離膜エレメントを得ることができなかった。

結果から明らかなように、実施例の分離膜および分離膜エレメントは、高造水性能、安定運転性能、優れた除去性能を有している。

本発明の膜エレメントは、特に、かん水や海水の脱塩に好適に用いることができる。

１ 分離膜リーフ
１１ 分離膜
２ 供給側流路材
２１ 供給側の面
３ 透過側流路材
３１ 透過側の面
４１２，４１３ 封止部
７ シンカーループ
７’ シンカーループ
８ ニードルループ
８’ ニードルループ
９ 線状山部
１０ 溝部
１２ ニードルループ８を構成する糸条と、該ニードルループ８の開口側に隣接するニードルループ８’を構成する糸条との交差点のうち、ニードルループ８の中央部から最も離れる位置にある点
１２’ ニードルループ８を構成する糸条と、該ニードルループ８の開口側に隣接するニードルループ８’を構成する糸条との交差点のうち、ニードルループ８の中央部から最も離れる位置にある点
１３ シンカーループ７を構成する糸条と、該シンカーループ７の開口側に隣接するシンカーループ７’を構成する糸条との交差点のうち、シンカーループ７の中央部から最も離れる位置にある点
１３’ シンカーループ７を構成する糸条と、該シンカーループ７の開口側に隣接するシンカーループ７’を構成する糸条との交差点のうち、シンカーループ７の中央部から最も離れる位置にある点
Ｄ 糸条の外径
Ｐ 溝部のピッチ
Ｈ 溝幅
Ｄ 溝部の深さ
Ｔ 透過側流路材の厚み
Ｌ 透過側流路の幅
Ｓ１ ニードルループ面積
Ｓ２ シンカーループ面積
Ｗ４１２ 封止部４１２の接着剤幅
Ｗ４１３ 封止部４１３の接着剤幅
Ｘ ウエール方向
Ｙ コース方向（編目の方向）

Claims (5)

1. 少なくとも分離膜と、透過側流路材と、供給側流路材とを備える分離膜エレメントであって、
   水温２５℃、圧力０．３２ＭＰａの条件にて通水した際の前記透過側流路材のＭＤの抵抗値が３０ｋＰａ・日／ｍ^３以上１００ｋＰａ・日／ｍ^３以下であり、かつＣＤの抵抗値が５０ｋＰａ・日／ｍ^３以上５００ｋＰａ・日／ｍ^３以下である分離膜エレメント。
2. 水温２５℃、圧力０．３２ＭＰａの条件にて通水した際の前記透過側流路材のＭＤの抵抗値に対するＣＤの抵抗値の比が１．３以上５．０以下である請求項１に記載の分離膜エレメント。
3. 前記透過側流路材のＭＤの剛軟度が６０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、かつＣＤの剛軟度が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である請求項１または２に記載の分離膜エレメント。
4. 前記分離膜エレメントの幅が１００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の分離膜エレメント。
5. 前記透過側流路材は、複数の山部と、前記山部の間に設けられた溝部とを備えるシート状部材であって、
   前記山部における前記透過側流路材の厚みが２５０〜６００μｍであり、かつ溝部の深さが９０〜５３０μｍであり、請求項１〜４のいずれかに記載の分離膜エレメント。
   

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