JP2017013055A - Separation membrane element - Google Patents

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洋帆 広沢
Hiroho Hirozawa
洋帆 広沢
将弘 木村
Masahiro Kimura
将弘 木村
高木 健太朗
Kentaro Takagi
健太朗 高木
山田 博之
Hiroyuki Yamada
博之 山田
剛士 誉田
Takeshi Konda
剛士 誉田
祐太郎 鈴木
Yutaro Suzuki
祐太郎 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane element capable of stabilizing separation removal performance when operating the separation membrane element while applying a high pressure.SOLUTION: A separation membrane element includes: a separation membrane which has a face of the supply side and a face of the permeation side and forms a separation membrane pair by arranging faces themselves of the permeation side so as to face each other; and a permeation side channel material disposed so as to be opposed to the face of the permeation side of the separation membrane, the permeation side channel material is a porous sheet which is ruggedly molded so as to have protruded parts and recessed parts, a difference of elevation caused by ruggedness is 0.05 to 0.50 mm and the ratio of cross-sectional area of the protruded part to the product of width and height of the protruded part is 0.4 to 0.8.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

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

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

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

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

スパイラル型分離膜エレメントでは、一般的に、供給側流体の流路を形成させるために、供給側流路材として、主に高分子製のネットが使用される。また、分離膜として、積層型の分離膜が用いられる。積層型の分離膜は、供給側から透過側に積層された、ポリアミドなどの架橋高分子からなる分離機能層、ポリスルホンなどの高分子からなる多孔性樹脂層(多孔性支持層)、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子からなる不織布の基材を備えている。また、透過側流路材としては、分離膜の落ち込みを防き、かつ透過側の流路を形成させる目的で、供給側流路材よりも間隔の細かいトリコットと呼ばれる編み物部材が使用される。   In the spiral type separation membrane element, in general, a polymer net is mainly used as a supply-side channel material in order to form a supply-side fluid channel. In addition, a stacked type separation membrane is used as the separation membrane. Laminate type separation membranes are laminated from the supply side to the permeate side, a separation functional layer made of a crosslinked polymer such as polyamide, a porous resin layer (porous support layer) made of a polymer such as polysulfone, polyethylene terephthalate, etc. A non-woven substrate made of the above polymer is provided. Further, as the permeation side channel material, a knitted member called a tricot having a smaller interval than the supply side channel material is used for the purpose of preventing the separation membrane from dropping and forming the permeation side channel.

近年、造水コストの低減への要求の高まりから、分離膜エレメントの高性能化が求められている。例えば、分離膜エレメントの分離性能の向上、および単位時間あたりの透過流体量の増大のために、各流路部材等の分離膜エレメント部材の性能向上が提案されている。   In recent years, due to the increasing demand for reducing the fresh water generation cost, there has been a demand for higher performance of the separation membrane element. For example, in order to improve the separation performance of the separation membrane element and increase the amount of permeated fluid per unit time, it has been proposed to improve the performance of the separation membrane element member such as each flow path member.

具体的には、特許文献1では、透過側流路材として、凹凸賦形された多孔性シートを備える分離膜エレメントが提案されている。特許文献2では、分離膜上に配置されたベーンと称されるエラストマーから構成される流路材によって、ネットなどの供給側流路材やトリコットなどの透過側流路材を必要としない分離膜エレメントが提案されている。また、特許文献3では、糸を不織布上に配置した流路材を備えた分離膜エレメントが提案されている。   Specifically, Patent Document 1 proposes a separation membrane element including a porous sheet with irregularities formed as a permeate-side channel material. In Patent Document 2, a separation membrane that does not require a supply-side channel material such as a net or a permeation-side channel material such as a tricot by a channel material composed of an elastomer called a vane disposed on the separation membrane. Elements have been proposed. Patent Document 3 proposes a separation membrane element provided with a flow path material in which yarns are arranged on a nonwoven fabric.

特開2006−247453号公報JP 2006-247453 A 特表2012−518538号公報Special table 2012-518538 gazette 米国特許出願公開第2012−0261333号明細書US Patent Application Publication No. 2012-0261333

しかし、上記した分離膜エレメントは、分離性能、特に長期間にわたり運転を行った際の安定性能の点では、十分とは言えない。   However, the separation membrane element described above is not sufficient in terms of separation performance, particularly stability performance when operated for a long period of time.

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目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a separation membrane element that can stabilize the separation and removal performance when the separation membrane element is operated under a particularly high pressure.

上記目的を達成するため、本発明によれば、供給側の面および透過側の面を有し、透過側の面同士が向かい合うように配置されることで分離膜対を形成する分離膜と、前記分離膜の前記透過側の面に対向するように設けられた透過側流路材と、を備え、前記透過側流路材は凸部と凹部を有するよう凹凸成形された多孔性シートであり、前記凹凸による高低差が0.05mm以上0.50mm以下であり、前記凸部の幅と高さとの積に対する、前記凸部の横断面積の比が、0.4以上0.8以下である分離膜エレメントである。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a separation membrane having a supply side surface and a permeation side surface and forming a separation membrane pair by arranging the permeation side surfaces to face each other, A permeation-side flow path material provided so as to face the permeation-side surface of the separation membrane, and the permeation-side flow path material is a porous sheet that is unevenly shaped to have a convex part and a concave part. The height difference due to the unevenness is 0.05 mm or more and 0.50 mm or less, and the ratio of the cross-sectional area of the protrusion to the product of the width and height of the protrusion is 0.4 or more and 0.8 or less. It is a separation membrane element.

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、分離成分の除去性能と高い透過性能を有する高性能、高効率の分離膜エレメントを得ることができる。   According to the present invention, a high-efficiency and stable permeation-side flow path can be formed, and a high-performance, high-efficiency separation membrane element having separation component removal performance and high permeation performance can be obtained.

膜リーフの一形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one form of a membrane leaf. 多孔性シートの長さ方向(第2方向)において連続的に設けられた凸部を備える透過側流路材を示す平面図である。It is a top view which shows the permeation | transmission side flow path material provided with the convex part provided continuously in the length direction (2nd direction) of the porous sheet. 多孔性シートの長さ方向(第2方向)において不連続的に設けられた凸部を備える透過側流路材を示す平面図である。It is a top view which shows the permeation | transmission side channel material provided with the convex part discontinuously provided in the length direction (2nd direction) of the porous sheet. 図2および図3の分離膜の断面図である。It is sectional drawing of the separation membrane of FIG. 2 and FIG. 分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。It is a development perspective view showing one form of a separation membrane element. 分離膜の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a separation membrane. 分離膜エレメントの第1形態を示す一部展開斜視図である。It is a partially expanded perspective view which shows the 1st form of a separation membrane element. 分離膜エレメントの第2形態を示す一部展開斜視図である。It is a partially expanded perspective view which shows the 2nd form of a separation membrane element. 分離膜エレメントの第3形態を示す一部展開斜視図である。It is a partially expanded perspective view which shows the 3rd form of a separation membrane element. 透過側流路材を膜リーフに配置する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of arrange | positioning the permeation | transmission side channel material to a membrane leaf. 透過側流路材における凸部の横断面図の一例である。It is an example of the cross-sectional view of the convex part in the permeation | transmission side channel material.

以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.

〔1.分離膜〕
(1−1)分離膜の概要
分離膜とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得ることができる膜である。分離膜は流路を形成するようにエンボス加工や樹脂などを配置されたものも含むことができる。また、分離膜は、流路を形成できず分離機能のみを発現するものであってもよい。
[1. Separation membrane)
(1-1) Overview of Separation Membrane A separation membrane is a membrane that can separate components in a fluid supplied to the surface of the separation membrane and obtain a permeated fluid that has permeated the separation membrane. The separation membrane can also include a membrane in which embossing or resin is arranged so as to form a flow path. In addition, the separation membrane may be one that cannot form a flow path and expresses only a separation function.

このような分離膜の例として、本発明の分離膜の実施形態の一例を含む膜リーフの分解斜視図を図1に示す。図1において、膜リーフ4は、複数の分離膜2a、2bを含む。分離膜2aは供給側の面21aと透過側の面22aを有し、分離膜2bは供給側の面21bと透過側の面22bを有している。重ねられた2枚の分離膜2a、2bは、一方の分離膜2aの供給側の面21aと、他方の分離膜2bの供給側の面21bとが対向するように配置される。また、さらにその上に重ねられた他の分離膜2cは、その分離膜の透過側の面22cが、その下の分離膜2bの透過側の面22bに対向するように配置される。21cは分離膜2cの供給側の面である。本書において、分離膜の「供給側の面」とは、分離膜の2つの面のうち、原水が供給される側の表面を意味する。「透過側の面」とは、その逆側で、分離膜を透過した透過流体が排出される側の表面を意味する。後述するように分離膜2が、図6に示すように、基材201、多孔性支持層202及び分離機能層203を備える場合は、一般的に、分離機能層203側の面が供給側の面21であり、基材201側の面が透過側の面22である。   As an example of such a separation membrane, an exploded perspective view of a membrane leaf including an example of an embodiment of the separation membrane of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, the membrane leaf 4 includes a plurality of separation membranes 2a and 2b. The separation membrane 2a has a supply-side surface 21a and a transmission-side surface 22a, and the separation membrane 2b has a supply-side surface 21b and a transmission-side surface 22b. The two separated separation membranes 2a and 2b are arranged so that the supply-side surface 21a of one separation membrane 2a and the supply-side surface 21b of the other separation membrane 2b face each other. Further, the other separation membrane 2c superimposed thereon is arranged so that the permeation side surface 22c of the separation membrane faces the permeation side surface 22b of the separation membrane 2b below it. 21c is a surface on the supply side of the separation membrane 2c. In this document, the “supply side surface” of the separation membrane means the surface on the side of the separation membrane where raw water is supplied. The “permeate side surface” means the surface on the opposite side from which the permeated fluid that has passed through the separation membrane is discharged. As will be described later, when the separation membrane 2 includes a base material 201, a porous support layer 202, and a separation functional layer 203 as shown in FIG. 6, generally, the surface on the separation functional layer 203 side is on the supply side. The surface 21 and the surface on the base material 201 side are the surface 22 on the transmission side.

図6において、分離膜2は、基材201、多孔性支持層202および分離機能層203の積層体として記載されている。上述した通り、分離機能層203の外に開放された面が供給側の面21、基材201の外に開放された面が透過側の面22である。   In FIG. 6, the separation membrane 2 is described as a laminate of a base material 201, a porous support layer 202 and a separation functional layer 203. As described above, the surface opened outside the separation functional layer 203 is the supply-side surface 21, and the surface opened outside the base material 201 is the transmission-side surface 22.

図1、図2、図3、図4、図5にx軸、y軸、z軸の方向軸を示す。x軸を第1方向、y軸を第2方向と称することがある。図1に示すように、分離膜2は長方形であり、第1方向および第2方向は、分離膜2の外縁に平行である。第1方向を幅方向と称し、第2方向を長さ方向と称することがある。また図1中、第1方向(幅方向)をCDの矢印で表わし、第2方向(長さ方向)をMDの矢印で表わす。   1, 2, 3, 4, and 5 show x-axis, y-axis, and z-axis direction axes. The x-axis may be referred to as a first direction and the y-axis may be referred to as a second direction. As shown in FIG. 1, the separation membrane 2 is rectangular, and the first direction and the second direction are parallel to the outer edge of the separation membrane 2. The first direction may be referred to as the width direction, and the second direction may be referred to as the length direction. In FIG. 1, the first direction (width direction) is represented by a CD arrow, and the second direction (length direction) is represented by an MD arrow.

(1−2)分離膜
<概要>
分離膜としては、使用方法、目的等に応じた分離性能を有する膜が用いられる。分離膜は、単一層によって形成されていてもよいし、分離機能層と基材とを備える複合膜であってもよい。また、図6に示すように、複合膜においては、分離機能層203と基材201との間に、多孔性支持層202が形成されていてもよい。
(1-2) Separation membrane <Overview>
As the separation membrane, a membrane having separation performance according to the method of use, purpose and the like is used. The separation membrane may be formed of a single layer or a composite membrane including a separation functional layer and a substrate. As shown in FIG. 6, in the composite membrane, a porous support layer 202 may be formed between the separation functional layer 203 and the base material 201.

<分離機能層>
分離機能層の厚みは具体的な数値に限定されないが、分離性能と透過性能の点で5nm以上3000nm以下であることが好ましい。特に逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜では5nm以上300nm以下であることが好ましい。
<Separation function layer>
The thickness of the separation functional layer is not limited to a specific numerical value, but is preferably 5 nm or more and 3000 nm or less in terms of separation performance and transmission performance. In particular, in the case of a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, and a nanofiltration membrane, the thickness is preferably 5 nm or more and 300 nm or less.

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

分離機能層は、分離機能および支持機能の両方を有する層であってもよいし、分離機能のみを備えていてもよい。なお、「分離機能層」とは、少なくとも分離機能を備える層を指す。   The separation function layer may be a layer having both a separation function and a support function, or may have only a separation function. The “separation function layer” refers to a layer having at least a separation function.

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

なお、本明細書において、「XがYを主成分として含有する」とは、XにおけるYの含有率が、50質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上である場合を意味する。また、Yに該当する複数の成分が存在する場合は、それら複数の成分の合計量が、上述の範囲を満たせばよい。   In this specification, “X contains Y as a main component” means that the Y content in X is 50 mass% or more, 70 mass% or more, 80 mass% or more, 90 mass% or more, or It means a case of 95% by mass or more. In addition, when there are a plurality of components corresponding to Y, the total amount of these components only needs to satisfy the above range.

一方、多孔性支持層で支持される分離機能層としては、孔径制御が容易であり、かつ耐久性に優れるという点で架橋高分子が好ましく使用される。特に、原水中の成分の分離性能に優れるという点で、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させてなるポリアミド分離機能層、有機無機ハイブリッド機能層などが好適に用いられる。これらの分離機能層は、多孔性支持層上でモノマーを重縮合することによって形成可能である。   On the other hand, as the separation functional layer supported by the porous support layer, a crosslinked polymer is preferably used in terms of easy control of the pore diameter and excellent durability. In particular, a polyamide separation functional layer obtained by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an organic-inorganic hybrid functional layer, and the like are preferably used in terms of excellent separation performance of components in raw water. These separation functional layers can be formed by polycondensation of monomers on the porous support layer.

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

また、分離機能層は、Si元素などを有する有機−無機ハイブリッド構造を有してもよい。有機−無機ハイブリッド構造を有する分離機能層は、例えば、以下の化合物(A)、(B)を含有することができる:
(A)エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに
(B)前記化合物(A)以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物。
Further, the separation functional layer may have an organic-inorganic hybrid structure containing Si element or the like. The separation functional layer having an organic-inorganic hybrid structure can contain, for example, the following compounds (A) and (B):
(A) a silicon compound in which a reactive group and a hydrolyzable group having an ethylenically unsaturated group are directly bonded to a silicon atom, and (B) a compound other than the compound (A) and having an ethylenically unsaturated group Compound.

具体的には、分離機能層は、化合物(A)の加水分解性基の縮合物ならびに化合物(A)および/または(B)のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
・化合物(A)のみが縮合および/または重合することで形成された重合物、
・化合物(B)のみが重合して形成された重合物、並びに
・化合物(A)と化合物(B)との共重合物
のうちの少なくとも1種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物(A)と化合物(B)との共重合物中で、化合物(A)は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
Specifically, the separation functional layer may contain a condensate of the hydrolyzable group of the compound (A) and a polymer of the ethylenically unsaturated group of the compounds (A) and / or (B). That is, the separation functional layer is
A polymer formed by condensation and / or polymerization of only the compound (A),
-The polymer formed by superposing | polymerizing only a compound (B), and-At least 1 sort (s) of polymer of the copolymer of a compound (A) and a compound (B) can be contained. The polymer includes a condensate. In the copolymer of compound (A) and compound (B), compound (A) may be condensed via a hydrolyzable group.

ハイブリッド構造は、公知の方法で形成可能である。ハイブリッド構造の形成方法の一例は次のとおりである。化合物(A)および化合物(B)を含有する反応液を多孔性支持層に塗布する。余分な反応液を除去した後、加水分解性基を縮合させるためには、加熱処理すればよい。化合物(A)および化合物(B)のエチレン性不飽和基の重合方法としては、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射を行えばよい。重合速度を速める目的で分離機能層形成の際に重合開始剤、重合促進剤等を添加することができる。   The hybrid structure can be formed by a known method. An example of a method for forming a hybrid structure is as follows. A reaction solution containing the compound (A) and the compound (B) is applied to the porous support layer. In order to condense the hydrolyzable group after removing the excess reaction solution, heat treatment may be performed. As a polymerization method of the ethylenically unsaturated groups of the compound (A) and the compound (B), heat treatment, electromagnetic wave irradiation, electron beam irradiation, and plasma irradiation may be performed. For the purpose of increasing the polymerization rate, a polymerization initiator, a polymerization accelerator and the like can be added during the formation of the separation functional layer.

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

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

多孔性支持層に使用される材料やその形状は特に限定されないが、例えば、多孔性樹脂によって基板上に形成されてもよい。多孔性支持層としては、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂あるいはそれらを混合、積層したものが使用され、化学的、機械的、熱的に安定性が高く、孔径が制御しやすいポリスルホンを使用することが好ましい。   Although the material used for a porous support layer and its shape are not specifically limited, For example, you may form on a board | substrate with porous resin. As the porous support layer, polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, epoxy resin or a mixture and laminate of them is used, and polysulfone with high chemical, mechanical and thermal stability and easy to control pore size. Is preferably used.

多孔性支持層は、分離膜に機械的強度を与え、かつイオン等の分子サイズの小さな成分に対して分離機能層のような分離性能を有さない。多孔性支持層の有する孔のサイズおよび孔の分布は特に限定されないが、例えば、多孔性支持層は、均一で微細な孔を有してもよいし、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面(基材側)にかけて径が徐々に大きくなるような孔径の分布を有してもよい。また、いずれの場合でも、分離機能層が形成される側の表面で原子間力顕微鏡または電子顕微鏡などを用いて測定された細孔の投影面積円相当径は、1nm以上100nm以下であることが好ましい。特に界面重合反応性および分離機能層の保持性の点で、多孔性支持層において分離機能層が形成される側の表面における孔は、3nm以上50nm以下の投影面積円相当径を有することが好ましい。   The porous support layer gives mechanical strength to the separation membrane and does not have a separation performance like a separation functional layer for components having a small molecular size such as ions. The pore size and pore distribution of the porous support layer are not particularly limited. For example, the porous support layer may have uniform and fine pores, or the side on which the separation functional layer is formed. It may have a pore size distribution such that the diameter gradually increases from the surface to the other surface (base material side). In any case, the projected area equivalent circle diameter of the pores measured using an atomic force microscope or an electron microscope on the surface on the side where the separation functional layer is formed is 1 nm or more and 100 nm or less. preferable. Particularly in terms of interfacial polymerization reactivity and retention of the separation functional layer, the pores on the surface on the side where the separation functional layer is formed in the porous support layer preferably have a projected area equivalent circle diameter of 3 nm to 50 nm. .

多孔性支持層の厚みは特に限定されないが、分離膜に強度を与えるため等の理由から、20μm以上500μm以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは30μm以上300μm以下である。   The thickness of the porous support layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 μm to 500 μm, more preferably 30 μm to 300 μm, for reasons such as giving strength to the separation membrane.

多孔性支持層の形態は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔性支持層を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金−パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして3kV〜6kVの加速電圧で、高分解能電界放射型走査電子顕微鏡(UHR−FE−SEM)で観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立製S−900型電子顕微鏡などが使用できる。得られた電子顕微鏡写真に基づいて、多孔性支持層の膜厚、表面の投影面積円相当径を測定することができる。   The form of the porous support layer can be observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, or an atomic force microscope. For example, when observing with a scanning electron microscope, after peeling off the porous support layer from the substrate, it is cut by the freeze cleaving method to obtain a sample for cross-sectional observation. The sample is thinly coated with platinum, platinum-palladium, or ruthenium tetrachloride, preferably ruthenium tetrachloride, and observed with a high-resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an acceleration voltage of 3 kV to 6 kV. A Hitachi S-900 electron microscope or the like can be used as the high-resolution field emission scanning electron microscope. Based on the obtained electron micrograph, the film thickness of the porous support layer and the projected area equivalent circle diameter of the surface can be measured.

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

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

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

例えば、所定量のポリスルホンをDMFに溶解し、所定濃度のポリスルホン樹脂溶液を調製する。次いで、このポリスルホン樹脂溶液をポリエステル布あるいは不織布からなる基材上に略一定の厚さに塗布した後、一定時間空気中で表面の溶媒を除去した後、凝固液中でポリスルホンを凝固させることによって多孔性支持層を得ることができる。   For example, a predetermined amount of polysulfone is dissolved in DMF to prepare a polysulfone resin solution having a predetermined concentration. Next, this polysulfone resin solution is applied to a substrate made of polyester cloth or nonwoven fabric to a substantially constant thickness, and after removing the surface solvent in the air for a certain period of time, the polysulfone is coagulated in the coagulation liquid. A porous support layer can be obtained.

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

基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布のいずれも好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、高分子重合体の溶液を流延した際に、その溶液が過浸透により裏抜けすること、多孔性支持層が剥離すること、さらには基材の毛羽立ち等により膜が不均一化すること、及びピンホール等の欠点が生じることを抑制できる。また、基材が熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる膜の不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜は、連続製膜されるときに、製膜方向に対し張力がかけられるので、寸法安定性に優れる長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。   As a base material, both a long fiber nonwoven fabric and a short fiber nonwoven fabric can be used preferably. In particular, since the long fiber nonwoven fabric has excellent film-forming properties, when the polymer solution is cast, the solution penetrates through the permeation, the porous support layer peels off, and Can suppress the film from becoming non-uniform due to fluffing of the substrate and the like, and the occurrence of defects such as pinholes. In addition, since the base material is made of a long-fiber nonwoven fabric composed of thermoplastic continuous filaments, compared to a short-fiber nonwoven fabric, non-uniform film formation and film defects caused by fiber fluffing during polymer solution casting can be prevented. Can be suppressed. Furthermore, since the separation membrane is tensioned in the film-forming direction when continuously formed, it is preferable to use a long-fiber nonwoven fabric excellent in dimensional stability as a base material.

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

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

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

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

繊維配向度は以下のように測定される。まず、不織布からランダムに小片サンプル10個を採取する。次に、そのサンプルの表面を走査型電子顕微鏡で100〜1000倍で撮影する。撮影像の中で、各サンプルあたり10本の繊維を選び、不織布の長手方向を0°としたときの、繊維の長手方向の角度を測定する。ここで、不織布の長手方向とは、不織布製造時の“Machine direction”を指す。また、不織布の長手方向は、多孔性支持層の製膜方向および図1、図5のMD方向に一致する。図1、図5のCD方向は、不織布製造時の“Cross direction”に一致する。   The degree of fiber orientation is measured as follows. First, 10 small piece samples are randomly collected from the nonwoven fabric. Next, the surface of the sample is photographed at 100 to 1000 times with a scanning electron microscope. In the photographed image, 10 fibers are selected for each sample, and the angle of the fibers in the longitudinal direction when the longitudinal direction of the nonwoven fabric is 0 ° is measured. Here, the longitudinal direction of the nonwoven fabric refers to “Machine direction” at the time of manufacturing the nonwoven fabric. The longitudinal direction of the nonwoven fabric coincides with the film forming direction of the porous support layer and the MD direction in FIGS. The CD direction in FIGS. 1 and 5 corresponds to “Cross direction” at the time of manufacturing the nonwoven fabric.

こうして、1枚の不織布あたり計100本の繊維について、角度の測定が行われる。こうして測定された100本の繊維について、長手方向の角度から平均値を算出する。得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入して得られる値が、繊維配向度である。   In this way, the angle is measured for a total of 100 fibers per nonwoven fabric. For the 100 fibers thus measured, an average value is calculated from the angle in the longitudinal direction. The value obtained by rounding off the first decimal place of the obtained average value is the fiber orientation degree.

基材と多孔性支持層との厚みの合計は、30μm以上300μm以下の範囲内、または50μm以上250μm以下の範囲内にあるように、基材の厚みが選択されることが好ましい。   It is preferable that the thickness of the substrate is selected so that the total thickness of the substrate and the porous support layer is in the range of 30 μm to 300 μm, or in the range of 50 μm to 250 μm.

(1−3)透過側流路材
<概要>
透過側流路材を構成する多孔性シート302は、分離膜エレメントにおいて、図10のように第2方向が巻回方向と一致するように配置されることが好ましい。つまり、図7、図8、図9の分離膜エレメントにおいて、多孔性シート302は、第1方向(分離膜の幅方向)が集水管6の長手方向に平行であり、第2方向(分離膜の長さ方向)が集水管6の長手方向に直交するように配置されることが好ましい。
(1-3) Permeation side channel material <Overview>
In the separation membrane element, the porous sheet 302 constituting the permeate-side flow path member is preferably arranged so that the second direction coincides with the winding direction as shown in FIG. That is, in the separation membrane element of FIGS. 7, 8, and 9, the porous sheet 302 has the first direction (width direction of the separation membrane) parallel to the longitudinal direction of the water collection pipe 6 and the second direction (separation membrane). Is preferably arranged so that the longitudinal direction of the water collecting pipe 6 is orthogonal to the longitudinal direction of the water collecting pipe 6.

また、透過側流路材を構成する多孔性シートは、分離膜の透過側の面同士を接着する領域に存在する。つまり、2枚の分離膜は、透過側流路材を構成する多孔性シートを間に挟んで接着されており、その接着部分の少なくとも一部において、分離膜間に当該多孔性シートが存在することが好ましい。図10では、透過側流路材を構成する多孔性シート302の大きさと分離膜の大きさとは同一であるが、実際には、多孔性シートの方が大きくても良いし、分離膜の方が大きくてもよい。分離膜の方が大きい場合は、多孔性シートが壁となるため接着剤の広がりを抑制することができる。   Further, the porous sheet constituting the permeation side flow path member is present in a region where the permeation side surfaces of the separation membrane are bonded to each other. That is, the two separation membranes are bonded to each other with the porous sheet constituting the permeate-side flow path member interposed therebetween, and the porous sheet exists between the separation membranes in at least a part of the bonded portion. It is preferable. In FIG. 10, the size of the porous sheet 302 constituting the permeate-side channel material is the same as the size of the separation membrane, but actually the porous sheet may be larger or the separation membrane May be large. When the separation membrane is larger, since the porous sheet becomes a wall, the spread of the adhesive can be suppressed.

(多孔性シート)
多孔性シートとしては、取り扱い性の観点から不織布が好ましい。本発明の多孔性シート密溶着部、粗溶着部および非溶着部が存在し、後述するようにそれぞれの領域の面積が不織布の面積に占める割合を、密溶着率、粗溶着率、非溶着率とよぶ。
(Porous sheet)
The porous sheet is preferably a nonwoven fabric from the viewpoint of handleability. The porous sheet densely welded portion, rough welded portion, and non-welded portion of the present invention are present, and the ratio of the area of each region to the area of the nonwoven fabric, as will be described later, the dense weld rate, the coarse weld rate, the non-weld rate Called.

多孔性シートは分離膜に挟みこまれるように配置される。すわなち、多孔性シートの凹凸は、凸部および凹のいずれにおいても分離膜と接触する。本願では凸部は分離膜と接触する片側の凹凸を呼び、もう片側の凹凸を凹部とよぶ。   The porous sheet is disposed so as to be sandwiched between the separation membranes. In other words, the unevenness of the porous sheet is in contact with the separation membrane at both the convex and concave portions. In this application, a convex part calls the unevenness | corrugation of one side which contacts a separation membrane, and the unevenness | corrugation of the other side is called a recessed part.

密溶着率とは、不織布の面積に対する、密溶着部が占める面積の比率である。   The close welding rate is the ratio of the area occupied by the close welded portion to the area of the nonwoven fabric.

密溶着部とは複数の繊維が熱融着された領域であり、密溶着部の大きさは不織布を構成する繊維径と異なる。例えば不織布の表面を電子顕微鏡などで観察し、不織布を構成する繊維の平均径よりも大きい幅を有する部分が溶着部となり、平均繊維径の1.8倍未満であれば粗溶着部、1.8倍以上が密溶着部となる。なお、平均繊維径とは、不織布を構成し、他の繊維と溶着していない任意の繊維50本について測定した直径の平均値のことである。   The close welded portion is a region where a plurality of fibers are heat-sealed, and the size of the close welded portion is different from the fiber diameter constituting the nonwoven fabric. For example, the surface of the nonwoven fabric is observed with an electron microscope or the like, and a portion having a width larger than the average diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric becomes a welded portion. Eight times or more becomes a dense welded part. In addition, an average fiber diameter is an average value of the diameter measured about arbitrary 50 fibers which comprise a nonwoven fabric and are not welded with the other fiber.

密溶着部における長径に対する短径の比率(アスペクト比とよぶ)は、不織布の剛性の均一性を保つために、0.1以上1.0以下であり、より好ましくは0.3以上0.8以下である。   The ratio of the minor axis to the major axis in the densely welded portion (referred to as aspect ratio) is 0.1 or more and 1.0 or less, more preferably 0.3 or more and 0.8, in order to maintain the uniformity of rigidity of the nonwoven fabric. It is as follows.

非溶着部とは、不織布繊維が溶着していない領域である。   The non-welded portion is a region where the nonwoven fabric fibers are not welded.

<凸部の横断面形状>
図11は、凸部の横断面図(シート平面に対して垂直面)である。この横断面は、凸部の長手方向に垂直であって、長手方向において凸部の中心を通る。この横断面において、凸部の幅dと高さH1との積に対する凸部の横断面積Sの比(横断面積比A)は、0.4以上0.8以下であることが好ましい。つまり、横断面積比Aは、
A=S/(d×H1)
で表され、かつ
0.4≦A≦0.8
を満たすことが好ましく、
0.6≦A≦0.7
を満たすことが特に好ましい。なお、幅Wとは、断面における幅の最大値であり、高さH1とは断面における高さの最大値である。
<Cross-sectional shape of convex part>
FIG. 11 is a cross-sectional view of a convex portion (a plane perpendicular to the sheet plane). This cross section is perpendicular to the longitudinal direction of the convex portion and passes through the center of the convex portion in the longitudinal direction. In this cross section, the ratio of the cross sectional area S of the convex portion to the product of the width d and the height H1 of the convex portion (cross sectional area ratio A) is preferably 0.4 or more and 0.8 or less. That is, the cross-sectional area ratio A is
A = S / (d × H1)
And 0.4 ≦ A ≦ 0.8
Preferably satisfying
0.6 ≦ A ≦ 0.7
It is particularly preferable to satisfy The width W is the maximum width in the cross section, and the height H1 is the maximum height in the cross section.

横断面積比Aが0.8以下であるということは、凸部の1つの横断面形状において、幅および高さの少なくとも一方が一定でないことを示す。つまり、この式を満たす流路材の横断面では、長方形の外縁よりも、内側に凹んだ部分が存在する。   That the cross-sectional area ratio A is 0.8 or less indicates that at least one of the width and the height is not constant in one cross-sectional shape of the convex portion. That is, in the cross section of the flow path material satisfying this equation, there is a portion recessed inward from the rectangular outer edge.

辺の長さがWおよびH1である長方形の流路材では、Aは“1”である。この場合、凸部の角が直角に近いため、加圧運転時に凸部の直角部分が、分離膜を破断させ分離特性が失われる。   In a rectangular channel material with side lengths W and H1, A is “1”. In this case, since the angle of the convex portion is close to a right angle, the right angle portion of the convex portion breaks the separation membrane during the pressurizing operation, and the separation characteristics are lost.

これに対して、上述の要件を満たす凸部が設けられていると、加圧運転時に分離膜を安定に支持できると共に、凸部に負荷される応力が凸部全体に均一になるため、同じ運転圧力下においても凸部の変形が小さくなる傾向にある。このような理由から、凸部の横断面において、凸部の幅Wと高さH1との積に対する凸部の横断面積Sの比(横断面積比A)は、0.4以上0.8以下であることが好ましい。特に、凸部において、任意の高さにおける幅は、より高い位置での幅以上であることが好ましい。つまり、凸部の上部から下部(シートに固着している部分)に向かって、一部で幅が一定でもよいが、少なくとも一部では幅が増大するように形成されていることが好ましい。さらには、上部から下部にかけて、徐々に幅が広がるように形成されていることが好ましい。 (凸部表面における密溶着率)
多孔性シートの凸部は、特に加圧運転時に分離膜を安定に支持するために凸部表面は強度が高い必要がある。凸部表面とは、凸部において分離膜と接触する領域を指す。密溶着率が高いほど、多孔性シートの繊維同士が強固に溶着して強度が高くなるため、表面における密溶着率は80%以上100以下が好ましく、90%以上100%以下がさらに好ましい。
On the other hand, when the convex portion that satisfies the above-described requirements is provided, the separation membrane can be stably supported during the pressurization operation, and the stress applied to the convex portion becomes uniform over the entire convex portion, so that the same Even under operating pressure, the deformation of the convex portion tends to be small. For this reason, in the cross section of the convex portion, the ratio of the cross sectional area S of the convex portion to the product of the width W and the height H1 of the convex portion (cross sectional area ratio A) is 0.4 or more and 0.8 or less. It is preferable that In particular, in the convex portion, the width at an arbitrary height is preferably equal to or greater than the width at a higher position. That is, the width may be constant in part from the upper part of the convex part to the lower part (part fixed to the sheet), but it is preferably formed so that the width increases at least in part. Furthermore, it is preferable that the width gradually increases from the upper part to the lower part. (Dense welding rate on convex surface)
The convex portion of the porous sheet needs to have a high strength in order to stably support the separation membrane, particularly during a pressure operation. A convex surface refers to the area | region which contacts a separation membrane in a convex part. The higher the tight welding rate, the stronger the fibers of the porous sheet are welded together and the higher the strength. Therefore, the tight welding rate on the surface is preferably 80% to 100%, more preferably 90% to 100%.

(凹部表面における非溶着率)
多孔性シートの凹部は、膜を透過した水を凹凸による流路に導くと共に、凹部における繊維間の空隙により、自身が流路となることで透過側流路における水の流動性を向上でき、その結果、分離膜エレメントの造水能が向上する。凹部表面とは、凹部において分離膜と接触する領域を指す。
(Non-welding rate on concave surface)
The concave portion of the porous sheet guides the water that has permeated through the membrane to the flow path due to the unevenness, and can improve the fluidity of the water in the permeate side flow path by itself becoming a flow path due to the gap between the fibers in the recess. As a result, the water production capacity of the separation membrane element is improved. The concave surface refers to a region in contact with the separation membrane in the concave portion.

そのため、非溶着率を好ましくは30%以上85%以下、さらに好ましくは55%以上85%以下とし、繊維間の空隙を維持することが好ましい。なお、非溶着率は85%以下であることで、繊維の集合体を多孔性シート状に保持することができる。   Therefore, the non-welding rate is preferably 30% or more and 85% or less, more preferably 55% or more and 85% or less, and the gap between fibers is preferably maintained. In addition, a non-welding rate is 85% or less, and can hold | maintain the aggregate | assembly of a fiber in a porous sheet form.

(凸部側面における非溶着率)
多孔性シートの凸部側面は、加圧運転時に分離膜を支持するために適度な剛性が必要である。凸部側面とは、凹部表面の反対側の面から、凸部表面にわたる領域である。一方、凸部側面が空隙を有しておれば、透過水が凸部側面を通過することができ、その結果、水の流動性が高まり、分離膜エレメントの造水能が向上する。そのため、多孔性シートの凸部側面の非溶着率が20%以上90%であることが好ましい。
(Non-welding rate on the convex side)
The side surface of the convex portion of the porous sheet needs to have appropriate rigidity in order to support the separation membrane during the pressurizing operation. The convex side surface is a region extending from the surface opposite to the concave surface to the convex surface. On the other hand, if the convex side surface has an air gap, the permeated water can pass through the convex side surface, and as a result, the fluidity of water is increased and the freshness of the separation membrane element is improved. Therefore, it is preferable that the non-welding rate of the convex portion side surface of the porous sheet is 20% or more and 90%.

(密溶着率および表面開孔率の測定方法)
測定方法としては、例えば、マイクロスコープ法が挙げられる。
マイクロスコープ法では、例えばキーエンス社製高精度形状測定システムKS−1100を用い、倍率100倍で表面を撮影し、テクスチャの数値をゼロにして画像を白黒化する。続いて、得られたデジタル画像を画像解析ソフト(ImageJ)で解析し、密溶着率または表面開孔率(%)=100×(密溶着部または開孔部の面積/切り出し面積)として算出することを回繰り返し、その平均値を密溶着率または表面開孔率とすることができる。
(Measuring method of close welding rate and surface open area rate)
An example of the measuring method is a microscope method.
In the microscope method, for example, a high-precision shape measurement system KS-1100 manufactured by Keyence Corporation is used, the surface is photographed at a magnification of 100 times, and the image is converted to black and white by setting the texture value to zero. Subsequently, the obtained digital image is analyzed by image analysis software (ImageJ) and calculated as a close welding rate or a surface opening ratio (%) = 100 × (area of the close welding portion or opening portion / cutting area). By repeating this, the average value can be set as the close deposition rate or the surface open area rate.

(溶着方法)
不織布を溶着する方法としてはレーザー照射や熱ロール、カレンダ加工など従来公知の方法を採用できる。熱ロールで溶着させる場合は、製造時に安定に密溶着部を形成できる点からエンボス加工が好ましい。
(Welding method)
As a method for welding the nonwoven fabric, a conventionally known method such as laser irradiation, heat roll, or calendering can be employed. In the case of welding with a hot roll, embossing is preferable because a dense weld portion can be stably formed during production.

エンボス加工とは、不織布をエンボスロールを用いて熱プレス処理するものであり、通常は表面が平滑なロールとエンボス柄を有する熱ロールの2本のロールによってプレスされる。   Embossing is a process in which a nonwoven fabric is hot-pressed using an embossing roll, and is usually pressed by two rolls, a roll having a smooth surface and a hot roll having an embossed pattern.

エンボス加工は、不織布の片面、両面のいずれにも施してよいが、片面の場合は、高低差が存在する面側が、もう一方の面側よりも密溶着率が低くなる傾向にあるため、だし、両面に施した方が密溶着部が厚み方向で対照的に存在することになるため剛性が高まり、安定に搬送させる点に関しては優れている。   Embossing may be applied to either one or both sides of the nonwoven fabric, but in the case of one side, the surface side where the height difference exists tends to have a lower adhesion rate than the other side. In addition, since the densely welded portion exists in the thickness direction in contrast to the two sides, the rigidity is increased, and the method is excellent in that it can be stably conveyed.

(エンボス加工による不織布の高低差)
エンボス加工によって不織布に高低差が付与される場合は、分離膜エレメントの分離特性や水透過性能が要求される条件を満足するように加圧熱処理条件を変更することで自由に調整することができる。しかしながら、高低差が深すぎるとエレメント化した場合にベッセルに充填できる膜リーフ数が少なくなる。そのため、エレメントの造水能力が低下し、造水量を増加させるための運転コストが高くなる。
(Elevation difference of non-woven fabric by embossing)
When a difference in height is imparted to the nonwoven fabric by embossing, it can be freely adjusted by changing the pressure heat treatment conditions so that the separation characteristics and water permeation performance of the separation membrane element are satisfied. . However, if the height difference is too deep, the number of membrane leaves that can be filled in the vessel when the element is formed decreases. Therefore, the fresh water generation capacity of the element is reduced, and the operation cost for increasing the fresh water generation amount is increased.

従って、上述した各性能のバランスや運転コストを考慮すると、高低差は、好ましくは0.05mm以上0.50mm以下であり、mm以下が好ましく、0.15mm以上0.35mm以下がさらに好ましい。   Therefore, in consideration of the balance between the above-described performances and operating costs, the height difference is preferably 0.05 mm or more and 0.50 mm or less, preferably mm or less, and more preferably 0.15 mm or more and 0.35 mm or less.

このような高低差は、たとえば膜厚測定器(Anritsu社製、KG601A)を用いて平均の高低差を解析し、5μm以上の高低差のある30箇所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で割って求めることができる。   Such a height difference is analyzed by, for example, an average height difference using a film thickness measuring instrument (manufactured by Anritsu Co., Ltd., KG601A), 30 points having a height difference of 5 μm or more are measured, and the values of the respective heights are summed Can be obtained by dividing the measured value by the total number of points.

(透過側流路材を構成する多孔性シートの厚みH1)
透過側流路材を構成する多孔性シートの厚みは0.2mm以下であることが好ましい。なぜなら、2枚の分離膜の透過側の面の間を封止するために、多孔性シートには接着剤が含浸することが好ましいからである。また、多孔性シートを薄くするほど後述する凸部が高くなり、透過側流路材としての流動抵抗が低下し、エレメント性能が向上する傾向にある。
(Thickness H1 of the porous sheet constituting the permeate-side channel material)
It is preferable that the thickness of the porous sheet which comprises a permeation | transmission side channel material is 0.2 mm or less. This is because the porous sheet is preferably impregnated with an adhesive in order to seal between the permeation side surfaces of the two separation membranes. Moreover, the convex part mentioned later becomes high, so that a porous sheet is made thin, the flow resistance as a permeation | transmission side channel material falls, and it exists in the tendency for element performance to improve.

<多孔性シートの構成成分>
多孔性シートを構成する成分としては、具体的な物質には限定されないが、樹脂が好ましく用いられる。具体的には、耐薬品性の点で、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンやポリオレフィン共重合体などが好ましい。また、透過側流路材の材料として、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、メタクリル−スチレン共重合体、酢酸セルロール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブタジエンテレフタレートやフッ素樹脂(三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合、四フッ化エチレン−エチレン共重合など)などのポリマーも選択できる。なお、これらの材料は、単独もしくは2種類以上からなる混合物として用いられる。
<Constituent component of porous sheet>
The component constituting the porous sheet is not limited to a specific substance, but a resin is preferably used. Specifically, in view of chemical resistance, ethylene vinyl acetate copolymer resin, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, and polyolefin copolymer are preferable. In addition, the material of the permeate side channel material is urethane resin, epoxy resin, polyethersulfone, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer Polymer, styrene-butadiene-acrylonitrile copolymer, polyacetal, polymethyl methacrylate, methacryl-styrene copolymer, cellulose acetate, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutadiene terephthalate and fluororesin (ethylene trifluoride chloride, polyvinylidene fluoride, tetrafluoride) Ethylene, ethylene tetrafluoride-hexafluoropropylene copolymer, ethylene tetrafluoride-perfluoroalkoxyethylene copolymer, ethylene tetrafluoride-ethylene copolymer Etc.) can also be selected polymers such as. These materials are used alone or as a mixture of two or more.

<凸部の形状および配置>
<<概要>>
第1方向においても、凸部301は、多孔性シート302の全体にわたってほぼ均等に分布することができる。ただし、第2方向における分布と同様に、透過側の面における分離膜との接着部分には、凸部301が設けられる必要はない。また、その他の仕様上または製造上の理由により、多孔性シート302の端部などの一部の箇所に、凸部301が配置されない領域が設けられていてもよい。
<Shape and arrangement of convex parts>
<< Overview >>
Also in the first direction, the convex portions 301 can be distributed almost uniformly over the entire porous sheet 302. However, similarly to the distribution in the second direction, it is not necessary to provide the convex portion 301 at the adhesion portion with the separation membrane on the transmission side surface. Moreover, the area | region where the convex part 301 is not arrange | positioned may be provided in some places, such as an edge part of the porous sheet 302, for reasons of other specifications or manufacturing.

<<凸部寸法>>
図2〜図4において、b〜eは下記値を指す。
<< Projection size >>
2 to 4, b to e indicate the following values.

b:分離膜2の幅方向における凸部301の間隔
c:凸部の高さ(凸部301と凹部303との高低差)
d:凸部301の幅
e:分離膜2の長さ方向における凸部301の間隔
値b、c、d、eの測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。各値は、1枚の分離膜において30箇所以上で測定を行い、それらの値を総和した値を測定総箇所の数で割って平均値を算出することで求められる。このように、少なくとも30箇所における測定の結果得られる各値が、以下に記載する範囲を満たせばよい。
b: Interval between the convex portions 301 in the width direction of the separation membrane 2 c: Height of the convex portion (height difference between the convex portion 301 and the concave portion 303)
d: Width of the convex portion 301 e: Interval of the convex portion 301 in the length direction of the separation membrane 2 For measurement of the values b, c, d, e, for example, a commercially available shape measuring system or a microscope is used. it can. Each value is obtained by performing measurement at 30 or more locations on one separation membrane, and calculating an average value by dividing the sum of these values by the number of measurement total locations. Thus, each value obtained as a result of the measurement at at least 30 locations should satisfy the range described below.

(分離膜の幅方向における凸部301の間隔b)
第1方向(分離膜の幅方向)において隣接する凸部301の間隔bは、透過側流路5の幅に相当する。1つの断面において1つの透過側流路5の幅が一定でない場合、つまり隣り合う2つの凸部301の側面が平行でない場合は、1つの断面内で、1つの透過側流路5の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。図4に示すように、第2方向に垂直な断面において、凸部301は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する2つの凸部301の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。任意の30箇所以上の断面において、隣接する2つの凸部301の間隔を測定して、それぞれの断面において平均値を算出する。そして、こうして得られた平均値の相加平均値をさらに算出することで、間隔bが算出される。
(Spacing b of convex portions 301 in the width direction of the separation membrane)
An interval b between adjacent convex portions 301 in the first direction (the width direction of the separation membrane) corresponds to the width of the permeation side flow path 5. When the width of one permeation side flow path 5 is not constant in one cross section, that is, when the side surfaces of two adjacent convex portions 301 are not parallel, the width of one permeation side flow path 5 is within one cross section. Measure the average value of the maximum and minimum values and calculate the average value. As shown in FIG. 4, in the cross section perpendicular to the second direction, when the convex portion 301 has a trapezoidal shape with a thin top and a thick bottom, first, the distance between the upper portions of the two adjacent convex portions 301 and the lower portion The distance is measured and the average value is calculated. In any 30 or more cross sections, the interval between two adjacent convex portions 301 is measured, and an average value is calculated for each cross section. And the space | interval b is calculated by calculating further the arithmetic mean value of the average value obtained in this way.

間隔bが大きくなるにつれて圧力損失が小さくなるものの、膜落ち込みが生じやすくなる。逆に間隔bが小さいほど膜落ち込みが生じにくくなるが、圧力損失は大きくなる。圧力損失を考慮すると、間隔bは0.05mm以上、0.2mm以上、または0.3mm以上であることが好ましい。また、膜落ち込みの抑制という面では、間隔bは5mm以下、3mm以下、2mm以下、または0.8mm以下であることが好ましい。   As the distance b increases, the pressure loss decreases, but the film falls easily. Conversely, the smaller the distance b, the less likely the film will drop, but the greater the pressure loss. Considering the pressure loss, the interval b is preferably 0.05 mm or more, 0.2 mm or more, or 0.3 mm or more. Further, in terms of suppressing film sagging, the interval b is preferably 5 mm or less, 3 mm or less, 2 mm or less, or 0.8 mm or less.

これらの上限および下限は任意に組み合わせられる。例えば、間隔bは、0.05mm 以上5mm以下であることが好ましく、この範囲であれば、膜落ち込みを抑えながら圧力損失を小さくすることができる。間隔bはより好ましくは、0.05mm以上3mm以下であり、0.2mm以上2mm以下であり、さらに好ましくは0.3mm以上0.8mm以下である。   These upper and lower limits can be combined arbitrarily. For example, the interval b is preferably 0.05 mm or more and 5 mm or less, and within this range, the pressure loss can be reduced while suppressing the film sagging. The distance b is more preferably 0.05 mm or more and 3 mm or less, 0.2 mm or more and 2 mm or less, and further preferably 0.3 mm or more and 0.8 mm or less.

(凸部の幅d)
凸部301の幅dは、次のように測定される。まず、第1方向(分離膜の幅方向)に垂直な1つの断面において、1つの凸部301の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図4に示すような上部が細く下部が太い凸部301においては、流路材下部の幅と上部の幅を測定し、その平均値を算出する。このような平均値を少なくとも30箇所の断面において算出し、その相加平均を算出することで、1枚の膜当たりの幅dを算出することができる。
(Convex width d)
The width d of the convex portion 301 is measured as follows. First, in one cross section perpendicular to the first direction (the width direction of the separation membrane), an average value of the maximum width and the minimum width of one convex portion 301 is calculated. That is, in the convex part 301 whose upper part is thin and whose lower part is thick as shown in FIG. 4, the width of the lower part and the upper part of the channel material are measured, and the average value is calculated. By calculating such an average value in at least 30 cross-sections and calculating the arithmetic average thereof, the width d per film can be calculated.

凸部301の幅dは、好ましくは0.2mm以上であり、より好ましくは0.3mm以上である。幅dが0.2mm以上であることで、分離膜エレメントの運転時に凸部301や多孔性シート302に圧力がかかっても、流路材の形状を保持することができ透過側流路が安定的に形成される。幅dは、好ましくは2mm以下であり、より好ましくは1.5mm以下である。幅dが2mm以下であることで、透過側の流路を十分確保することができる。   The width d of the convex portion 301 is preferably 0.2 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more. When the width d is 0.2 mm or more, the shape of the flow channel material can be maintained even when pressure is applied to the convex portion 301 or the porous sheet 302 during operation of the separation membrane element, and the permeation side flow channel is stable. Formed. The width d is preferably 2 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less. When the width d is 2 mm or less, a sufficient flow path on the permeate side can be secured.

凸部301の幅dが第2方向での凸部301の間隔bよりも広いことで、流路材にかかる圧力を分散することができる。   When the width d of the convex portion 301 is wider than the interval b between the convex portions 301 in the second direction, the pressure applied to the flow path material can be dispersed.

(多孔性シートの長さ方向における凸部の間隔e)
第2方向(多孔性シートの長さ方向)における凸部301の間隔eは、第2方向(分離膜の長さ方向)において隣り合う凸部301間の最短距離である。図2に示すように、凸部301が第2方向において分離膜2の一端から他端まで(分離膜エレメント内では、巻回方向の内側端部から外側端部まで)連続して設けられている場合、間隔eは0mmである。また、図3に示すように、凸部301が第2方向において途切れている場合、間隔eは、好ましくは5mm以下であり、より好ましくは1mm以下であり、さらに好ましくは0.5mm以下である。間隔eが上記範囲内であることで、膜落ち込みが生じても膜への機械的負荷が小さく、流路閉塞による圧力損失を比較的小さくすることができる。なお、例えば、流路材の上底の方が下底よりも短い場合、その間の流路においては、上部の幅は下部の幅よりも広い。間隔eの下限は、0mmである。
(Space e between protrusions in the length direction of the porous sheet)
The interval e between the convex portions 301 in the second direction (the length direction of the porous sheet) is the shortest distance between the adjacent convex portions 301 in the second direction (the length direction of the separation membrane). As shown in FIG. 2, the convex portion 301 is provided continuously from one end to the other end of the separation membrane 2 in the second direction (in the separation membrane element, from the inner end to the outer end in the winding direction). If there is, the interval e is 0 mm. Moreover, as shown in FIG. 3, when the convex part 301 has interrupted in the 2nd direction, the space | interval e becomes like this. Preferably it is 5 mm or less, More preferably, it is 1 mm or less, More preferably, it is 0.5 mm or less. . When the distance e is within the above range, the mechanical load on the film is small even when the film is dropped, and the pressure loss due to the blockage of the flow path can be relatively small. For example, when the upper bottom of the flow path material is shorter than the lower bottom, the width of the upper part is wider than the width of the lower part of the flow path therebetween. The lower limit of the interval e is 0 mm.

(凸部の形状)
凸部301の形状は特に限定されないが、流路の流動抵抗を少なくし、透過させた際の流路を安定化させるような形状が選択され得る。これらの点で、分離膜の面方向に垂直ないずれかの断面において、凸部301の形状は、直柱状や台形状、曲柱状、あるいはそれらの組み合わせでもよい。
(Projection shape)
The shape of the convex portion 301 is not particularly limited, but a shape that reduces the flow resistance of the flow path and stabilizes the flow path when permeated can be selected. In these respects, in any cross section perpendicular to the surface direction of the separation membrane, the shape of the convex portion 301 may be a straight column shape, a trapezoidal shape, a curved column shape, or a combination thereof.

凸部301の断面形状が台形の場合、上底の長さと下底の長さとの差が大きすぎると、小さい方に接する膜で加圧ろ過時の膜落込みが生じやすくなる。よって、上の膜が下に向かって落ち込みやすい。そこで、このような落ち込みを抑制するために、流路材の下底の長さに対する上底の長さの比率は0.6以上1.4以下が好ましく、0.8以上1.2以下がさらに好ましい。   When the cross-sectional shape of the convex portion 301 is a trapezoid, if the difference between the length of the upper base and the length of the lower base is too large, membrane drop during pressure filtration is likely to occur at the membrane contacting the smaller side. Therefore, the upper film tends to drop downward. Therefore, in order to suppress such a drop, the ratio of the length of the upper base to the length of the lower base of the flow path material is preferably 0.6 or more and 1.4 or less, and is 0.8 or more and 1.2 or less. Further preferred.

凸部301の形状は、流動抵抗を低減する観点から、後述の分離膜面に対して垂直な直柱状であることが好ましい。また、凸部301は、高い箇所ほど幅が小さくなるように形成されていてもよいし、逆に高い箇所ほど幅が広くなるように形成されていてもよいし、分離膜表面からの高さによらず、同じ幅を有するように形成されていてもよい。   From the viewpoint of reducing flow resistance, the shape of the convex portion 301 is preferably a straight column shape perpendicular to the separation membrane surface described later. Further, the convex portion 301 may be formed so that the width becomes smaller at a higher portion, or conversely, the width at a higher portion may be formed wider, or the height from the surface of the separation membrane. Regardless, it may be formed to have the same width.

ただし、加圧ろ過時の流路材潰れが著しくない範囲であれば、凸部301の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良い。   However, the upper side may be rounded in the cross section of the convex portion 301 as long as the channel material is not significantly crushed during pressure filtration.

また、凸部301の分離膜の平面方向における形状は、図2および図3に示すように、全体として直線状であってもよく、その他の形状として、例えば曲線状、鋸歯状、波線状であってもよい。また、これらの形状において、凸部301は破線状やドット状であってもよい。流動抵抗を低減する観点からドット状や破線状が好ましいが、流路材が途切れるために加圧ろ過時の膜落ち込みが発生する箇所が多くなるため、用途に応じて適宜設定すれば良い。   Further, the shape of the projection 301 in the planar direction of the separation membrane may be linear as a whole as shown in FIGS. 2 and 3, and other shapes such as a curved shape, a sawtooth shape, and a wavy shape may be used. There may be. Moreover, in these shapes, the convex part 301 may be a broken line shape or a dot shape. From the viewpoint of reducing the flow resistance, a dot shape or a broken line shape is preferable. However, since the flow path material is interrupted, the number of places where film sagging occurs during pressure filtration increases.

また、凸部301の多孔性シート302の平面方向における形状が直線状である場合、隣り合う流路材は、互いに略平行に配置されていてもよい。「略平行に配置される」とは、例えば、流路材が分離膜上で交差しないこと、隣り合う2つの流路材の長手方向のなす角度が0°以上30°以下であること、上記角度が0°以上15°以下であること、及び上記角度が0°以上5°以下であること等を包含する。   Moreover, when the shape in the planar direction of the porous sheet 302 of the convex part 301 is linear, the adjacent flow-path material may be arrange | positioned substantially parallel mutually. “Arranged substantially in parallel” means, for example, that the channel material does not intersect on the separation membrane, the angle formed by the longitudinal direction of two adjacent channel materials is 0 ° or more and 30 ° or less, It includes that the angle is from 0 ° to 15 °, and that the angle is from 0 ° to 5 °.

また、凸部301の長手方向と集水管6の長手方向との成す角度は、60°以上120°以下であることが好ましく、75°以上105°以下であることがより好ましく、85°以上95°以下であることがさらに好ましい。流路材の長手方向と集水管の長手方向との成す角度が上記範囲であることで、透過水が効率良く集水管に集められる。   Moreover, the angle formed by the longitudinal direction of the convex portion 301 and the longitudinal direction of the water collecting pipe 6 is preferably 60 ° or more and 120 ° or less, more preferably 75 ° or more and 105 ° or less, and 85 ° or more and 95. More preferably, it is not more than 0 °. When the angle formed by the longitudinal direction of the flow path material and the longitudinal direction of the water collecting pipe is within the above range, the permeated water is efficiently collected in the water collecting pipe.

流路を安定して形成するには、分離膜エレメントにおいて分離膜が加圧されたときの分離膜の落ち込みを抑制できることが好ましい。そのためには、分離膜と流路材との接触面積が大きいこと、つまり分離膜の面積に対する流路材の面積(分離膜の膜面に対する流路材の投影面積)が大きいことが好ましい。一方で、圧力損失を低減させるには、流路の断面積が広いことが好ましい。流路の断面としては、流路の長手方向に対して垂直な分離膜と流路材との接触面積を大きく確保しつつ、かつ流路の断面積を広く確保するには、流路の断面形状は凹レンズ状であることが好ましい。また、凸部301は、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化のない直柱状であってもよい。また、分離膜性能に影響を与えない範囲内であれば、凸部301は、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化があるような台形状の壁状物、楕円柱、楕円錐、四角錐あるいは半球のような形状であってもよい。   In order to stably form the flow path, it is preferable that the separation membrane can be prevented from dropping when the separation membrane is pressurized in the separation membrane element. For this purpose, it is preferable that the contact area between the separation membrane and the channel material is large, that is, the area of the channel material relative to the area of the separation membrane (projected area of the channel material with respect to the membrane surface of the separation membrane) is large. On the other hand, in order to reduce pressure loss, it is preferable that the cross-sectional area of a flow path is wide. In order to ensure a large cross-sectional area of the flow path while ensuring a large contact area between the separation membrane and the flow path material perpendicular to the longitudinal direction of the flow path, The shape is preferably a concave lens. Further, the convex portion 301 may be a straight column shape having no change in width in a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the winding direction. In addition, if it is within a range that does not affect the performance of the separation membrane, the convex portion 301 is a trapezoidal wall-like object or elliptical column whose width changes in the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the winding direction. The shape may be an elliptical cone, a quadrangular pyramid, or a hemisphere.

図2では、凸部301の平面形状は、長さ方向において直線状である。ただし、凸部301は、分離膜2の表面に対して凸であり、かつ分離膜エレメントとしての所望の効果が損なわれない範囲であれば、他の形状に変更可能である。   In FIG. 2, the planar shape of the convex portion 301 is linear in the length direction. However, the convex part 301 can be changed to another shape as long as it is convex with respect to the surface of the separation membrane 2 and does not impair the desired effect as the separation membrane element.

〔2.分離膜エレメント〕
(2−1)概要
図5に示すように、分離膜エレメント100は、集水管6と、上述したいずれかの構成を備えて集水管6の周囲に巻回された分離膜2を備える。
[2. Separation membrane element)
(2-1) Overview As shown in FIG. 5, the separation membrane element 100 includes the water collection pipe 6 and the separation membrane 2 that is wound around the water collection pipe 6 with any of the configurations described above.

(2−2)分離膜
<概要>
図5に示すように、分離膜2は、集水管6の周囲に巻回されており、分離膜2の幅方向が集水管6の長手方向に沿うように配置される。その結果、分離膜2は、長さ方向が巻回方向に沿うように配置される。
(2-2) Separation membrane <Overview>
As shown in FIG. 5, the separation membrane 2 is wound around the water collecting pipe 6, and is arranged so that the width direction of the separation membrane 2 is along the longitudinal direction of the water collecting pipe 6. As a result, the separation membrane 2 is disposed such that the length direction is along the winding direction.

よって、図5に示すように、凸部301は、分離膜2の透過側の面22において、少なくとも集水管6の長手方向に対して不連続状に配置される。つまり、透過側流路5は、巻回方向において分離膜の外側端部から内側端部まで連続するように形成される。その結果、透過水が中心の集水管6へ到達し易く、すなわち流動抵抗が小さくなるので、大きな造水量が得られる。   Therefore, as shown in FIG. 5, the convex portions 301 are discontinuously arranged on the permeation side surface 22 of the separation membrane 2 at least with respect to the longitudinal direction of the water collecting pipe 6. That is, the permeate-side channel 5 is formed so as to be continuous from the outer end to the inner end of the separation membrane in the winding direction. As a result, the permeated water can easily reach the central water collecting pipe 6, that is, the flow resistance is reduced, so that a large amount of fresh water can be obtained.

「巻回方向の内側」及び「巻回方向の外側」は、図5に示す通りである。つまり、「巻回方向の内側端部」及び「巻回方向の外側端部」とはそれぞれ、分離膜2において集水管6に近い方の端部、及び遠い方の端部に該当する。   “Inside in winding direction” and “Outside in winding direction” are as shown in FIG. That is, the “inner end in the winding direction” and the “outer end in the winding direction” correspond to the end closer to the water collecting pipe 6 and the far end in the separation membrane 2, respectively.

上述したように、流路材は分離膜の縁まで達していなくてもよいので、例えば、図5において、巻回方向における封筒状膜(分離膜2)の外側端部、及び集水管長手方向における封筒状膜(分離膜2)の端部では、流路材が設けられていなくてもよい。   As described above, since the flow path material does not have to reach the edge of the separation membrane, for example, in FIG. 5, the outer end of the envelope-shaped membrane (separation membrane 2) in the winding direction and the longitudinal direction of the water collection tube In the end portion of the envelope membrane (separation membrane 2), a flow path material may not be provided.

<膜リーフおよび封筒状膜>
図1に示すように、分離膜は、膜リーフ4(本書において、単に「リーフ」と称することがある。)を形成する。リーフ4において分離膜2aは、供給側の面21aが、図示しない供給側流路材を挟んで他の分離膜2bの供給側の面21bと対向するように、配置される。膜リーフ4において、互いに向かい合う分離膜の供給側の面の間には供給側流路が形成される。
<Membrane leaf and envelope membrane>
As shown in FIG. 1, the separation membrane forms a membrane leaf 4 (sometimes simply referred to as “leaf” in this document). In the leaf 4, the separation membrane 2 a is arranged so that the supply-side surface 21 a faces the supply-side surface 21 b of another separation membrane 2 b with a supply-side channel material (not shown) interposed therebetween. In the membrane leaf 4, a supply-side flow path is formed between the supply-side surfaces of the separation membranes facing each other.

さらに、図1に示すように、2枚の膜リーフ4が重ねられることで、分離膜2bの透過側の面22bに他の膜リーフの分離膜2cの透過側の面22cとが対向するように配置されることで、膜リーフ4は封筒状膜を形成する。封筒状膜は、向かい合う透過側の面が対向するように配置された2枚1組(分離膜2bと2cからなるもの)の分離膜である。封筒状膜は長方形状であり、透過水が集水管6に流れるように、透過側の面の間が分離膜の長方形状において、巻回方向内側の一辺のみにおいて開放され、他の三辺においては封止される。透過水はこの封筒状膜によって原水から隔離される。   Further, as shown in FIG. 1, the two membrane leaves 4 are overlapped so that the permeation side surface 22b of the separation membrane 2b faces the permeation side surface 22c of the separation membrane 2c of the other membrane leaf. The membrane leaf 4 forms an envelope-like film. The envelope membrane is a pair of separation membranes (one consisting of separation membranes 2b and 2c) arranged so that the surfaces on the permeate side facing each other face each other. The envelope-shaped membrane is rectangular, and the permeate side surface is rectangular in the separation membrane so that the permeate flows into the water collecting pipe 6, and is opened only on one side in the winding direction, and on the other three sides. Is sealed. The permeate is isolated from the raw water by this envelope membrane.

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

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

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

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

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

なお、膜リーフおよび封筒状膜において、互いに対向する分離膜(図1における分離膜2bおよび2c)は、同じ構成を備えてもよいし、異なる構成を備えてもよい。すなわち、分離膜エレメントにおいて、向かい合う2枚の透過側の面のうち、少なくとも一方に上述の透過側流路材が設けられていればよいので、透過側流路材を備える分離膜と、透過側流路材を備えない分離膜とが交互に重ねられていてもよい。ただし、説明の便宜上、分離膜エレメントおよびそれに関係する説明においては、「分離膜」は、透過側流路材を備えない分離膜(たとえば分離膜と同じ構成を備える膜)を含む。   In the membrane leaf and the envelope membrane, the separation membranes facing each other (separation membranes 2b and 2c in FIG. 1) may have the same configuration or different configurations. That is, in the separation membrane element, at least one of the two permeation-side surfaces facing each other only needs to be provided with the above-described permeation-side flow passage material, so that the separation membrane provided with the permeation-side flow passage material and the permeation side Separation membranes that do not include a channel material may be alternately stacked. However, for convenience of explanation, in the separation membrane element and the explanation related thereto, the “separation membrane” includes a separation membrane that does not include the permeate-side channel material (for example, a membrane that has the same configuration as the separation membrane).

透過側の面において、または供給側の面において、互いに対向する分離膜は、2枚の異なる分離膜であってもよいし、1枚の膜が折りたたまれたものであってもよい。   The separation membranes facing each other on the permeate side surface or the supply side surface may be two different separation membranes, or one membrane folded.

(2−3)透過側流路
上述したように、分離膜2は凸部301を備えている。凸部301によって、封筒状膜の内側、つまり向かい合う分離膜の透過側の面の間には、透過側流路が形成される。
(2-3) Permeation-side channel As described above, the separation membrane 2 includes the convex portion 301. By the convex portion 301, a permeate-side flow path is formed inside the envelope-shaped membrane, that is, between the permeate-side surfaces of the facing separation membrane.

(2−4)供給側流路
(流路材)
分離膜エレメント100は、向かい合う分離膜の供給側の面の間に、分離膜2に対する投影面積比が0を超えて1未満となる供給側流路材(図7および図8の番号32参照)を備える。供給側流路材の投影面積比は0.03以上0.50以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.10以上0.40以下、特に好ましくは、0.15以上0.35以下である。投影面積比が0.03以上0.50以下であることで、流動抵抗が比較的小さく抑えられる。なお、投影面積比とは、分離膜と供給側流路材を5cm×5cmで切り出し、供給側流路材を分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる流路材の投影面積を、切り出し面積(25cm2)で割った値である。
(2-4) Supply side channel (channel material)
The separation membrane element 100 has a supply-side flow path material in which the projected area ratio with respect to the separation membrane 2 exceeds 0 and is less than 1 between the surfaces on the supply side of the facing separation membrane (see reference numeral 32 in FIGS. 7 and 8). Is provided. The projected area ratio of the supply-side channel material is preferably 0.03 or more and 0.50 or less, more preferably 0.10 or more and 0.40 or less, and particularly preferably 0.15 or more and 0.35 or less. . When the projected area ratio is 0.03 or more and 0.50 or less, the flow resistance can be suppressed to be relatively small. The projected area ratio is the projected area of the channel material obtained when the separation membrane and the supply-side channel material are cut out at 5 cm × 5 cm and the supply-side channel material is projected onto a plane parallel to the surface direction of the separation membrane. Is divided by the cut-out area (25 cm 2).

供給側流路材の高さは、後述するように各性能のバランスや運転コストを考慮すると0.5mmを超えて2.0mm以下が好ましく、0.6mm以上1.0mm以下がさらに好ましい。   As will be described later, the height of the supply-side channel material is preferably more than 0.5 mm and not more than 2.0 mm, more preferably not less than 0.6 mm and not more than 1.0 mm, in consideration of the balance of each performance and operation cost.

供給側流路材の形状は特に限定されず、連続形状を有していてもよいし、不連続な形状を有していてもよい。連続形状を有する流路材としては、フィルムおよびネットといった部材が挙げられる。ここで、連続形状とは、実質的に流路材の全範囲において連続であることを意味する。連続形状には、造水量が低下するなどの不具合が生じない程度に、流路材の一部が不連続となる箇所が含まれていても良い。また、「不連続」の定義については、透過側の流路材について説明したとおりである(段落0077参照)。なお、供給側流路材の材料は特に限定されず、分離膜と同素材であっても異素材であっても良い。   The shape of the supply-side channel material is not particularly limited, and may have a continuous shape or a discontinuous shape. Examples of the channel material having a continuous shape include members such as a film and a net. Here, the continuous shape means that it is continuous over the entire range of the flow path material. The continuous shape may include a portion where a part of the flow path material is discontinuous to such an extent that a problem such as a decrease in the amount of water produced does not occur. The definition of “discontinuity” is as described for the passage-side channel material (see paragraph 0077). The material of the supply side channel material is not particularly limited, and may be the same material as the separation membrane or a different material.

(2−5)集水管
集水管6(図7ないし10参照)は、その中を透過水が流れるように構成されていればよく、材質、形状、大きさ等は特に限定されない。集水管6としては、例えば、複数の孔が設けられた側面を有する円筒状の部材が用いられる。
(2-5) Water Collection Pipe The water collection pipe 6 (see FIGS. 7 to 10) is not particularly limited as long as it is configured to allow permeate to flow therethrough. As the water collecting pipe 6, for example, a cylindrical member having a side surface provided with a plurality of holes is used.

(2−6)第1形態
より具体的な形態として、図7ないし図9に、第1ないし第3の形態の分離膜エレメント100A、100B、100Cを示す。図7は、第1形態の分離膜エレメント100Aを部分的に分解して示す説明図であり、集水管6の周りに、複数枚の分離膜2が巻回されている。また、分離膜エレメント100Aは、上述した構成に加えて、さらに以下の構成を備える。
(2-6) First Mode As more specific modes, FIGS. 7 to 9 show separation membrane elements 100A, 100B, and 100C of the first to third modes. FIG. 7 is an explanatory view showing the separation membrane element 100 </ b> A of the first embodiment partially disassembled, and a plurality of separation membranes 2 are wound around the water collection pipe 6. In addition to the above-described configuration, the separation membrane element 100A further includes the following configuration.

すなわち、分離膜エレメント100Aは、その両端に孔付端板92を両端(すなわち第1端および第2端)に備える。また、分離膜エレメント100Aにおいて、巻囲された分離膜(以下、「巻囲体」と称する。)の外周面には、外装体81が巻囲されている。   That is, the separation membrane element 100A includes end plates 92 with holes at both ends (that is, the first end and the second end). In the separation membrane element 100A, an outer package 81 is wound around the outer peripheral surface of the wound separation membrane (hereinafter referred to as “wrapping body”).

なお、後述の孔無し端板91は原水が通過可能な孔を備えていないのに対して、孔付端板92は、原水を通過させることができる複数の孔を備える。   The holeless end plate 91 described later does not include a hole through which raw water can pass, whereas the holed end plate 92 includes a plurality of holes through which the raw water can pass.

また、分離膜2は、封筒状膜11を形成しており、封筒状膜11の内側には、上述したとおり、凸部301が配置されている。封筒状膜11の間には、供給側流路材32が配置されている。   Moreover, the separation membrane 2 forms an envelope-like membrane 11, and the convex portion 301 is arranged inside the envelope-like membrane 11 as described above. A supply-side channel material 32 is disposed between the envelope-shaped films 11.

なお、便宜上、図7、図8、図9では、凸部301(透過側流路材)はドット形状として示されるが、上述したように透過側流路材の形状は、この形状に限定されない。   For convenience, in FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9, the convex portion 301 (permeation-side channel material) is shown as a dot shape, but as described above, the shape of the permeation-side channel material is not limited to this shape. .

次に、分離膜エレメント100Aを用いた水処理について説明する。分離膜エレメント100Aの第1端から供給された原水101は、端板92の孔を通って、供給側流路に流入する。こうして、分離膜2の供給側の面に接触した原水101は、分離膜2によって、透過水102と濃縮水103とに分離される。透過水102は、透過側流路を経て、集水管6に流入する。集水管6を通った透過水102は、分離膜エレメント100Aの第2端から分離膜エレメント100Aの外へと流出する。濃縮水103は、供給側流路を通って、第2端に設けられた端板92の孔から分離膜エレメント100Aの外部へ流出する。   Next, water treatment using the separation membrane element 100A will be described. The raw water 101 supplied from the first end of the separation membrane element 100A flows into the supply-side flow path through the hole of the end plate 92. In this way, the raw water 101 in contact with the supply side surface of the separation membrane 2 is separated into the permeated water 102 and the concentrated water 103 by the separation membrane 2. The permeated water 102 flows into the water collecting pipe 6 through the permeate side flow path. The permeated water 102 that has passed through the water collection pipe 6 flows out of the separation membrane element 100A from the second end of the separation membrane element 100A. The concentrated water 103 flows out of the separation membrane element 100A from the hole of the end plate 92 provided at the second end through the supply side flow path.

(2−7)第2形態
図8を参照して、本実施形態の分離膜エレメント100Bについて説明する。なお、既に説明した構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。
(2-7) Second Embodiment With reference to FIG. 8, the separation membrane element 100B of the present embodiment will be described. In addition, about the component already demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

分離膜エレメント100Bは、第1端に配置され、かつ孔を有さない端板91と、第2端に配置され、かつ孔を有する端板92とを備える。また、分離膜エレメント100Bは、巻囲された分離膜2の最外面にさらに巻き付けられた多孔性部材82を備える。   The separation membrane element 100B includes an end plate 91 that is disposed at the first end and has no holes, and an end plate 92 that is disposed at the second end and has holes. Further, the separation membrane element 100B includes a porous member 82 that is further wound around the outermost surface of the surrounded separation membrane 2.

多孔性部材82としては、原水を通過させることができる複数の孔を有する部材が用いられる。多孔性部材82に設けられたこれらの孔は、原水の供給口と言い換えられてもよい。多孔性部材82は、複数の孔を有していれば、その材質、大きさ、厚み、剛性等は、特に限定されるものではない。多孔性部材82として、比較的小さい厚みを有する部材を採用することで、分離膜エレメントの単位体積当たりの膜面積を増大させることができる。   As the porous member 82, a member having a plurality of holes through which raw water can pass is used. These holes provided in the porous member 82 may be referred to as raw water supply ports. As long as the porous member 82 has a plurality of holes, the material, size, thickness, rigidity and the like are not particularly limited. By adopting a member having a relatively small thickness as the porous member 82, the membrane area per unit volume of the separation membrane element can be increased.

多孔性部材82の厚みは、例えば1mm以下、0.5mm以下、又は0.2mm以下である。また、多孔性部材82は、巻囲体の外周形状に沿うように変形することができる、柔軟性又は可撓性を有する部材であってもよい。より具体的には、多孔性部材82として、ネット、多孔性フィルム等が適用可能である。ネット及び多孔性フィルムは、巻囲体を内部に収容できるように筒状に形成されていてもよいし、長尺状であって、巻囲体の周囲に巻き付けられていてもよい。   The thickness of the porous member 82 is, for example, 1 mm or less, 0.5 mm or less, or 0.2 mm or less. Further, the porous member 82 may be a member having flexibility or flexibility that can be deformed so as to follow the outer peripheral shape of the wound body. More specifically, as the porous member 82, a net, a porous film, or the like can be applied. The net and the porous film may be formed in a cylindrical shape so that the wound body can be accommodated therein, or may be long and wound around the wound body.

多孔性部材82は、分離膜エレメント100Bの外周面に配置される。多孔性部材82がこのように設けられることで、孔が分離膜エレメント100Bの外周面に設けられる。「外周面」とは、特に、分離膜エレメント100Bの外周面全体のうち、上述の第1端の面及び第2端の面を除く部分であるとも言える。本実施形態では、多孔性部材82は、巻囲体の外周面のほぼ全体を覆うように配置される。   The porous member 82 is disposed on the outer peripheral surface of the separation membrane element 100B. By providing the porous member 82 in this manner, holes are provided on the outer peripheral surface of the separation membrane element 100B. It can be said that the “outer peripheral surface” is a portion excluding the first end surface and the second end surface in the entire outer peripheral surface of the separation membrane element 100B. In this embodiment, the porous member 82 is disposed so as to cover almost the entire outer peripheral surface of the wound body.

本実施形態によると、分離膜エレメント100Bの外周面(巻囲体の外周面)から多孔性部材82を介して原水が供給される。よって、分離膜エレメント100Bが繰り返し運転されても、又は分離膜エレメント100Bが高圧条件下で運転されても、巻囲された分離膜2等が長手方向に押し出されることによる巻囲体の変形(いわゆるテレスコープ)の抑制が可能である。さらに本実施形態では、原水が圧力容器(図示しない)と分離膜エレメントの間の隙間から供給されるので、原水の異常な滞留の発生が抑制される。   According to this embodiment, raw water is supplied from the outer peripheral surface of the separation membrane element 100B (the outer peripheral surface of the wound body) via the porous member 82. Therefore, even if the separation membrane element 100B is repeatedly operated or the separation membrane element 100B is operated under a high pressure condition, deformation of the wound body due to the surrounding separation membrane 2 and the like being pushed out in the longitudinal direction ( It is possible to suppress so-called telescopes. Furthermore, in this embodiment, since raw | natural water is supplied from the clearance gap between a pressure vessel (not shown) and a separation membrane element, generation | occurrence | production of the abnormal stagnation of raw | natural water is suppressed.

分離膜エレメント100Bにおいては、第1端の端板が孔無し端板91なので、第1端の面からは、分離膜エレメント100B内に原水は流入しない。原水101は、分離膜2に対して、分離膜エレメント100Bの外周面から、多孔性部材82を介して供給される。こうして供給された原水101は、分離膜によって透過水102と濃縮水103に分けられる。透過水102は、集水管6を通って、分離膜エレメント100Bの第2端から取り出される。濃縮水103は、第2端の孔付端板92の孔を通って、分離膜エレメント100B外に流出する。   In the separation membrane element 100B, since the end plate at the first end is the end plate 91 without holes, the raw water does not flow into the separation membrane element 100B from the surface of the first end. The raw water 101 is supplied to the separation membrane 2 through the porous member 82 from the outer peripheral surface of the separation membrane element 100B. The raw water 101 supplied in this way is divided into permeated water 102 and concentrated water 103 by the separation membrane. The permeated water 102 passes through the water collection pipe 6 and is taken out from the second end of the separation membrane element 100B. The concentrated water 103 flows out of the separation membrane element 100B through the hole of the end plate 92 with a hole at the second end.

(2−8)第3形態
図9を参照して、本実施形態の分離膜エレメント100Cについて説明する。なお、既に説明した構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。
(2-8) Third Embodiment With reference to FIG. 9, a separation membrane element 100C of the present embodiment will be described. In addition, about the component already demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

分離膜エレメント100Cは、第1端および第2端にそれぞれ配置され、孔を有する端板92を備える以外は、第2形態のエレメントと同一である。また、分離膜エレメント100Cは、分離膜エレメント100Bと同様に、多孔性部材82を備える。   The separation membrane element 100 </ b> C is the same as the element of the second embodiment except that the separation membrane element 100 </ b> C is disposed at each of the first end and the second end and includes an end plate 92 having holes. In addition, the separation membrane element 100C includes a porous member 82, like the separation membrane element 100B.

この構成により、本実施形態では、原水101は、多孔性部材82の孔を通って分離膜エレメント100Cの外周面から巻囲体に供給されるだけでなく、第1端の孔付端板92の孔を通って、分離膜エレメント100Cの第1端から巻囲体に供給される。透過水102及び濃縮水103は、第1形態の分離膜エレメント100Aと同様に、第2端から分離膜エレメント100Cの外部に排出される。   With this configuration, in this embodiment, the raw water 101 is not only supplied from the outer peripheral surface of the separation membrane element 100C to the envelope through the hole of the porous member 82, but also the end plate 92 with a hole at the first end. The separation membrane element 100 </ b> C is supplied to the winding body through the first hole. The permeated water 102 and the concentrated water 103 are discharged from the second end to the outside of the separation membrane element 100C, similarly to the separation membrane element 100A of the first form.

分離膜エレメント100Cの一端(つまり孔を有する端板92)だけでなく、分離膜エレメント100Cの外周面からも多孔性部材82を介して巻囲体に原水が供給されるので、巻囲体の変形の抑制が可能である。また、本形態においても、原水が圧力容器と分離膜エレメントの間の隙間から供給されるので、異常な滞留の発生が抑制される。   Since the raw water is supplied not only from one end of the separation membrane element 100C (that is, the end plate 92 having a hole) but also from the outer peripheral surface of the separation membrane element 100C through the porous member 82, Deformation can be suppressed. Also in this embodiment, since the raw water is supplied from the gap between the pressure vessel and the separation membrane element, the occurrence of abnormal stagnation is suppressed.

〔3.分離膜エレメントの製造方法〕
分離膜エレメントの製造方法における各工程について、以下に説明する。
[3. Method for manufacturing separation membrane element]
Each process in the manufacturing method of a separation membrane element is demonstrated below.

(3−1)分離膜の製造および後加工
分離膜の製造方法については上述したが、簡単にまとめると以下のとおりである。
(3-1) Manufacture and Post-Processing of Separation Membrane The manufacturing method of the separation membrane has been described above, but it can be summarized as follows.

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

なお、化学処理の前または後で、エンボス等によって分離膜に凹凸を形成してもよいし、樹脂によって分離膜の透過側の面および/または供給側の面に、流路材を形成してもよい。   Before or after the chemical treatment, the separation membrane may be uneven by embossing or the like, or a flow path material may be formed on the permeation side surface and / or the supply side surface of the separation membrane with a resin. Also good.

分離膜に凹凸加工を施す場合は、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与することもできる。   When unevenness processing is performed on the separation membrane, a difference in height can be imparted to the supply side of the separation membrane by methods such as embossing, hydraulic forming, and calendering.

供給側流路がネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜本体に透過側流路材が配置されることで分離膜が製造された後、この分離膜と供給側流路材とを重ね合わせればよい。   When the supply-side flow path is a continuously formed member such as a net, after the separation membrane is manufactured by arranging the permeation-side flow path material in the separation membrane body, the separation membrane and the supply-side flow are What is necessary is just to overlap with a road material.

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

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

(3−2)膜リーフの形成
膜リーフは、上述したように、供給側の面が内側を向くように分離膜を折りたたむことで形成されてもよいし、別々の2枚の分離膜を、供給側の面が向かい合うように貼り合わせることで形成されてもよい。
(3-2) Formation of membrane leaf As described above, the membrane leaf may be formed by folding the separation membrane so that the surface on the supply side faces inward, or two separate separation membranes may be formed. It may be formed by bonding so that the surfaces on the supply side face each other.

分離膜エレメントの製造方法は、分離膜の巻回方向における内側端部を、供給側の面において封止する工程を備えることが好ましい。封止する工程においては、2枚の分離膜を、互いの供給側の面が向かい合うように重ねる。さらに、重ねられた分離膜の巻回方向における内側端部、つまり図5における左側端部を、透過水が集水管6に流入可能なように封止する。   The manufacturing method of the separation membrane element preferably includes a step of sealing the inner end portion in the winding direction of the separation membrane on the surface on the supply side. In the sealing step, the two separation membranes are overlapped so that the surfaces on the supply side face each other. Further, the inner end in the winding direction of the stacked separation membranes, that is, the left end in FIG. 5 is sealed so that the permeated water can flow into the water collecting pipe 6.

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

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

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

(3−3)封筒状膜の形成
1枚の分離膜を透過側面が内側を向くように折り畳んで、かつ対向する分離膜の間に上述の凸部を備える多孔性シートを挟んで、貼り合わせることで、または2枚の分離膜を透過側面が内側を向くように重ねて、かつ一枚の分離膜ともう一枚の分離膜の間に上述の凸部を備える多孔性シートを挟んで貼り合わせることで、封筒状膜を形成することができる。長方形状の封筒状膜においては、長さ方向の一端のみが開口するように、他の3辺を封止する。封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザによる融着等により実行できる。
(3-3) Formation of an envelope-like membrane A single separation membrane is folded so that the permeation side faces inward, and a porous sheet having the above-mentioned convex portions is sandwiched between opposing separation membranes, and bonded together. Or by stacking two separation membranes so that the permeation side faces inward and sandwiching the porous sheet having the above-mentioned convex part between one separation membrane and the other separation membrane By combining them, an envelope-like film can be formed. In the rectangular envelope film, the other three sides are sealed so that only one end in the length direction is opened. Sealing can be performed by bonding with an adhesive or hot melt, or by fusion with heat or laser.

このとき、封止されている部分では、分離膜の間に多孔性シートが存在してもよいし、多孔性シートは分離膜の封止部分より内側に配置されていてもよい。   At this time, in the sealed part, a porous sheet may exist between the separation membranes, and the porous sheet may be disposed inside the sealing part of the separation membrane.

封筒状膜の形成に用いられる接着剤は、粘度が40P(ポアズ)以上150P(ポアズ) 以下の範囲内であることが好ましく、さらに50P(ポアズ)以上120P(ポアズ)以下がより好ましい。接着剤粘度が高すぎる場合には、積層したリーフを集水管に巻囲するときに、しわが発生し易くなる。しわは、分離膜エレメントの性能を損なうことがある。逆に、接着剤粘度が低すぎる場合には、リーフの端部から接着剤が流出して装置を汚すことがある。また、接着すべき部分以外に接着剤が付着すると、分離膜エレメントの性能が損なわれると共に、流出した接着剤の処理作業により作業効率が著しく低下する。   The adhesive used for forming the envelope-shaped film preferably has a viscosity in the range of 40 P (poise) to 150 P (poise), more preferably 50 P (poise) to 120 P (poise). If the adhesive viscosity is too high, wrinkles are likely to occur when the laminated leaves are wrapped around the water collection pipe. Wrinkles may impair the performance of the separation membrane element. Conversely, if the adhesive viscosity is too low, the adhesive may flow out of the end of the leaf and soil the device. Moreover, when an adhesive adheres to a portion other than the portion to be bonded, the performance of the separation membrane element is impaired, and the work efficiency is significantly reduced due to the processing operation of the adhesive that has flowed out.

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

接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を40P(ポアズ)以上150P(ポアズ)以下の範囲とするには、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールとを、イソシアネート/ポリオールの重量比率が1/5以上1以下となるように混合したものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、及び配合割合を規定した混合物の粘度をB型粘度計(JIS K 6833)で測定したものである。   As the adhesive, a urethane-based adhesive is preferable, and in order to make the viscosity in the range of 40 P (poise) or more and 150 P (poise) or less, the isocyanate of the main agent and the polyol of the curing agent have an isocyanate / polyol weight ratio of 1 / What mixed so that it might become 5 or more and 1 or less is preferable. The viscosity of the adhesive is obtained by measuring the viscosities of a main agent, a curing agent alone, and a mixture in which a blending ratio is previously determined with a B-type viscometer (JIS K 6833).

封止部分に多孔性シートが存在する場合、多孔性シート内に染みこんだ接着剤によって、多孔性シートを介して分離膜同士が接着することができる。また、封止部分には多孔性シートがない場合は、分離膜は直接貼り合わされる。   When a porous sheet exists in the sealing portion, the separation membranes can be bonded to each other through the porous sheet by an adhesive soaked in the porous sheet. Moreover, when there is no porous sheet in the sealing portion, the separation membrane is directly bonded.

(3−4)分離膜の巻回
分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献(特公昭44−14216号公報、特公平4−11928号公報、特開平11−226366号公報)に記載される方法を用いることができる。詳細は以下の通りである。
(3-4) Separation membrane winding For manufacturing the separation membrane element, a conventional element manufacturing apparatus can be used. In addition, as an element manufacturing method, methods described in reference documents (Japanese Patent Publication No. 44-14216, Japanese Patent Publication No. 4-11928, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-226366) can be used. Details are as follows.

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

集水管にトリコットや基材のようなスペーサーを巻回しておくと、分離膜エレメント巻囲時に集水管へ塗布した接着剤が流動し難く、リークの抑制につながり、さらには集水管周辺の流路が安定に確保される。なお、スペーサーは集水管の円周より長く巻回しておけばよい。   If a spacer such as a tricot or base material is wound around the water collection pipe, the adhesive applied to the water collection pipe will not flow easily when the separation membrane element is wrapped, leading to suppression of leakage, and the flow path around the water collection pipe Is secured stably. The spacer may be wound longer than the circumference of the water collecting pipe.

(3−5)その他の工程
分離膜エレメントの製造方法は、上述のように形成された分離膜の巻回体の外側に、フィルムおよびフィラメント等をさらに巻きつけることを含んでいてもよいし、集水管の長手方向における分離膜の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
(3-5) Other steps The method of manufacturing a separation membrane element may include further winding a film, a filament, and the like around the outer periphery of the wound membrane of the separation membrane formed as described above. Further steps such as edge cutting for aligning the end of the separation membrane in the longitudinal direction of the water collecting pipe, attachment of an end plate, and the like may be included.

〔4.分離膜エレメントの利用〕
分離膜エレメントは、さらに、直列または並列に接続して圧力容器に収納されることで、分離膜モジュールとして使用されてもよい。
[4. (Use of separation membrane element)
The separation membrane element may be further used as a separation membrane module by being connected in series or in parallel and housed in a pressure vessel.

また、上記の分離膜エレメント、分離膜モジュールは、それらに流体を供給するポンプや、その流体を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、例えば原水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。   In addition, the separation membrane element and the separation membrane module described above can be combined with a pump that supplies fluid to them, a device that pretreats the fluid, and the like to form a fluid separation device. By using this separation device, for example, raw water can be separated into permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated through the membrane, and water suitable for the purpose can be obtained.

流体分離装置の操作圧力は高い方が除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、分離膜エレメントの供給流路、透過流路の保持性を考慮すると、膜モジュールに被処理水を透過する際の操作圧力は、0.2MPa以上5MPa以下が好ましい。原水温度が高くなると塩除去率が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、5℃以上45℃以下が好ましい。また、原水のpHが中性領域にある場合、原水が海水などの高塩濃度の液体であっても、マグネシウムなどのスケールの発生が抑制され、また、膜の劣化も抑制される。   The higher the operating pressure of the fluid separator, the higher the removal rate, but the energy required for operation also increases, and considering the retention of the separation membrane element supply channel and permeation channel, the membrane module The operating pressure when passing through the water to be treated is preferably 0.2 MPa or more and 5 MPa or less. As the raw water temperature increases, the salt removal rate decreases, but as the raw water temperature decreases, the membrane permeation flux also decreases. Moreover, when the pH of the raw water is in a neutral region, even if the raw water is a high salt concentration liquid such as seawater, the generation of scales such as magnesium is suppressed, and the deterioration of the membrane is also suppressed.

分離膜エレメントによって処理される流体は特に限定されないが、水処理に使用する場合、原水としては、海水、かん水、排水等の500mg/L以上100g/L以下のTDS(Total Dissolved Solids:総溶解固形分)を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、TDSは総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」で表されるが、1Lを1kgと見なして「重量比」で表されることもある。定義によれば、0.45μmのフィルターで濾過した溶液を39.5℃以上40.5℃以下の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分(S)から換算する。   The fluid to be treated by the separation membrane element is not particularly limited, but when used for water treatment, as raw water, TDS (Total Dissolved Solids: total dissolved solids) of 500 mg / L or more and 100 g / L or less such as seawater, brine, drainage, etc. For example). In general, TDS indicates the total dissolved solid content, and is expressed by “mass / volume”, but 1 L may be expressed as 1 kg and may be expressed by “weight ratio”. According to the definition, the solution filtered through a 0.45 μm filter can be calculated from the weight of the residue by evaporating at a temperature of 39.5 ° C. or higher and 40.5 ° C. or lower. Convert.

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。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(多孔性シートの高低差および厚み)
片刃を用いて多孔性シートを分離膜エレメントの幅方向に切断し、キーエンス製高精度形状測定システムKS−1100を用い、5cm×5cmの透過側の測定結果から平均の高低差を解析した。10μm以上の高低差のある30箇所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で割って求めた。
(Position difference and thickness of porous sheet)
The porous sheet was cut in the width direction of the separation membrane element using a single blade, and the average height difference was analyzed from the measurement result on the transmission side of 5 cm × 5 cm using Keyence high-precision shape measurement system KS-1100. Thirty points with a height difference of 10 μm or more were measured, and the total value of each height value was divided by the number of total measurement points.

また、厚みについては、凹部における不織布の厚みを30箇所測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で割って求めた。   Moreover, about thickness, the thickness of the nonwoven fabric in a recessed part was measured 30 places, and the value which totaled the value of each height was divided | segmented and calculated | required by the number of the measurement total places.

(凹凸のピッチおよび間隔、幅)
キーエンス社製高精度形状測定システムKS−1100を用い、分離膜の透過側における流路材の頂点から、隣の流路材の頂点までの水平距離を200箇所について測定し、その平均値をピッチとして算出した。
(Pitch and spacing of unevenness, width)
Using a high-precision shape measurement system KS-1100 manufactured by Keyence Corporation, the horizontal distance from the apex of the channel material on the permeate side of the separation membrane to the apex of the adjacent channel material was measured at 200 points, and the average value was pitched. Calculated as

また、間隔b、e、幅dについては、ピッチを測定した写真において、上述の方法で測定した(図2および図3参照)。   Further, the distances b, e, and width d were measured by the above-described method in the photograph in which the pitch was measured (see FIGS. 2 and 3).

(密溶着部間のピッチ)
キーエンス社製高精度形状測定システムKS−1100を用い、ある密溶着部の重心位置と、この密溶着部に隣接する別の密溶着部の重心位置との水平距離を50箇所について測定した。
(凸部の横断面積比)
キーエンス社製高精度形状測定システムKS−1100を用いて、凹凸シート状物における任意の凸部について、図11に示すような凸部の横断面積を測定した。続いて、上述の方法で測定した凸部の幅、高さの積に対する横断面積の比率を算出し、任意の凸部30カ所の平均値を横断面積比とした。
(Pitch between tight welds)
Using a high-precision shape measurement system KS-1100 manufactured by Keyence Corporation, the horizontal distance between the center of gravity position of a certain tightly welded portion and the center of gravity of another tightly welded portion adjacent to this tightly welded portion was measured at 50 locations.
(Cross sectional area ratio of convex part)
Using a high-precision shape measurement system KS-1100 manufactured by Keyence Corporation, the cross-sectional area of the protrusions as shown in FIG. Subsequently, the ratio of the cross-sectional area to the product of the width and height of the convex portion measured by the above method was calculated, and the average value of 30 arbitrary convex portions was taken as the cross-sectional area ratio.

(造水量)
分離膜エレメントについて、供給水として、濃度200mg/L、pH6.5のNaCL水溶液を用い、運転圧力0.15MPa、温度25℃の条件下で100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日あたりの透水量を造水量(L/day)として表した。
(Water production)
For the separation membrane element, a NaCL aqueous solution with a concentration of 200 mg / L and pH 6.5 was used as the feed water, and the sample was run for 10 minutes after operating for 100 hours under conditions of an operating pressure of 0.15 MPa and a temperature of 25 ° C. The amount of water per unit area and per day was expressed as the amount of water produced (L / day).

(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)}
(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/sec、密度0.80g/cm)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。
(Desalination rate (TDS removal rate))
For the raw water and the sampled permeate used in the operation for 10 minutes in measuring the amount of water produced, the TDS concentration was determined by conductivity measurement, and the TDS removal rate was calculated from the following formula.
TDS removal rate (%) = 100 × {1- (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in raw water)}
(Preparation of separation membrane)
On a non-woven fabric made of polyethylene terephthalate fiber (yarn diameter: 1 dtex, thickness: about 90 μm, air permeability: 1 cc / cm 2 / sec, density: 0.80 g / cm 3 ), 15.0 wt% DMF solution of polysulfone is 180 μm. Cast at room temperature (25 ° C.), immediately immersed in pure water for 5 minutes, and immersed in warm water at 80 ° C. for 1 minute to form a porous support layer comprising a fiber-reinforced polysulfone support membrane ( A thickness of 130 μm) was produced.

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。   Thereafter, the surface of the polysulfone layer of the porous support membrane was immersed in a 2.2 wt% aqueous solution of m-PDA for 2 minutes, and then slowly pulled up in the vertical direction. Furthermore, the excess aqueous solution was removed from the surface of the support film by blowing nitrogen from the air nozzle.

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。   Thereafter, an n-decane solution containing 0.08% by weight of trimesic acid chloride was applied so that the surface of the film was completely wetted, and then allowed to stand for 1 minute. Thereafter, excess solution was removed from the membrane by air blowing, and washed with hot water at 80 ° C. for 1 minute.

(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。
Example 1
The separation membrane was folded and cut so that the effective area at the separation membrane element was 0.5 m 2, and the net (thickness: 0.50 mm, pitch: 2.5 mm × 2.5 mm, fiber diameter: 0.25 mm, Was used as a supply-side channel material.

また、透過側流路材として、エンボス加工した表1に示す不織布を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。   Further, as the permeate side channel material, embossed non-woven fabric shown in Table 1 is laminated on the permeate side surface of the leaf and the permeate side channel material is laminated, and a water collecting pipe made of ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) (width: 300 mm, diameter: 30 mm, 15 holes × 1 line) was spirally wound, and a film was wound around the outer periphery, and then fixed with tape. The sealing between the leaves was performed by discharging and curing the epoxy adhesive while adjusting the moving speed of the nozzle. The form of the obtained sealing part was as shown in Table 1.

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。   Thereafter, edge cutting, end plate attachment, and filament winding were performed to produce a 2-inch element having a width of 260 mm and a leaf length of 1,900 mm. Both end plates were perforated end plates.

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。   When the separation membrane element was placed in a pressure vessel and operated under the conditions described above, the element performance was as shown in Table 1.

(実施例2〜8)
透過側流路材を表1および2に示す多孔性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。
(Examples 2 to 8)
A separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the permeation side channel material was changed to the porous sheet shown in Tables 1 and 2.

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および2の通りであった。   When the separation membrane element was put in a pressure vessel and operated under the above-described conditions, the element performance was as shown in Tables 1 and 2.

(比較例1)
透過側流路材として、エンボス加工した二軸延伸ポリエステルフィルム(東レ製ルミラー、厚み0.03mm)を使用したところ、横断面積比が大きすぎるため分離膜に欠陥が生じると共に、さらに多孔性シート全体の溶着率が高すぎるため、分離膜を透過した水が透過側流路に移動できずエレメントの造水量が著しく低下した。
(Comparative Example 1)
When the embossed biaxially stretched polyester film (Toray Lumirror, thickness 0.03mm) is used as the permeate-side channel material, the cross-sectional area ratio is too large, and the separation membrane is defective, and the entire porous sheet Since the welding rate of the element was too high, the water permeated through the separation membrane could not move to the permeate side flow path, and the amount of water produced by the element was significantly reduced.

(比較例2)
多孔性シートを表3の通りの不織布とし、実施例1と同様の方法で凸部を配置したところ、横断面積比が小さく、多孔性シートには密溶着部が存在せず、非溶着部のみであったため、分離膜エレメントの作製工程における不織布ロールの巻出し時に、不織布が破断していまい、分離膜エレメントを作製することができなかった。
(Comparative Example 2)
When the porous sheet was made into a non-woven fabric as shown in Table 3 and the convex portions were arranged in the same manner as in Example 1, the cross-sectional area ratio was small, the porous sheet had no densely welded portion, only the non-welded portion. Therefore, when the nonwoven fabric roll was unwound in the separation membrane element production process, the nonwoven fabric was broken and the separation membrane element could not be produced.

表1〜表3に示す結果から明らかなように、本発明の実施例1ないし12の分離膜エレメントは、長時間にわたり運転しても、高い脱塩率を有する充分な量の透過水を得ることができ、優れた分離性能を安定して備えていると言える。   As is apparent from the results shown in Tables 1 to 3, the separation membrane elements of Examples 1 to 12 of the present invention obtain a sufficient amount of permeated water having a high desalination rate even when operated for a long time. It can be said that it has stable separation performance.

本発明の分離膜エレメントは、特に、かん水や海水の脱塩に好適に用いることができる。   The separation membrane element of the present invention can be particularly suitably used for brine or seawater desalination.

1 分離膜
11 封筒状膜
2 分離膜
2a 分離膜
2b 分離膜
2c 分離膜
21 供給側の面
21a 供給側の面
21b 供給側の面
21c 供給側の面
22 透過側の面
22a 透過側の面
22b 透過側の面
22c 透過側の面
201 基材
202 多孔性支持層
203 分離機能層
31 透過側流路材
32 供給側流路材
301 凸部
302 多孔性シート
303 凹部
4 膜リーフ
5 透過側流路
6 集水管
7 分離膜
71 供給側の面
72 透過側の面
81 外装体
82 多孔性部材
91 端板(孔無)
92 端板(孔有)
100 分離膜エレメント
A 横断面積比
b 透過側流路材の幅方向間隔
c 透過側流路材の高低差
d 透過側流路材の幅
e 透過側流路材の長さ方向の間隔
S 凸部の横断面積
100A 分離膜エレメント(第1形態)
100B 分離膜エレメント(第2形態)
100C 分離膜エレメント(第3形態)
101 原水
102 透過水
103 濃縮水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Separation membrane 11 Envelope-shaped membrane 2 Separation membrane 2a Separation membrane 2b Separation membrane 2c Separation membrane 21 Supply side surface 21a Supply side surface 21b Supply side surface 21c Supply side surface 22 Permeation side surface 22a Permeation side surface 22b Permeation side surface 22c Permeation side surface 201 Base material 202 Porous support layer 203 Separation functional layer 31 Permeation side flow path material 32 Supply side flow path material 301 Convex part 302 Porous sheet 303 Concave part 4 Membrane leaf 5 Permeation side flow path 6 Water Collection Pipe 7 Separation Membrane 71 Supply Side Surface 72 Permeation Side Surface 81 Exterior Body 82 Porous Member 91 End Plate (No Hole)
92 End plate (with holes)
100 Separation Membrane Element A Cross-Section Area Ratio b Width in Permeation Side Channel Material c Height Difference of Permeation Side Channel Material d Permeation Side Channel Material Width e Permeation Side Channel Material Length S S Convex Cross-sectional area of 100A separation membrane element (first form)
100B separation membrane element (second form)
100C separation membrane element (third form)
101 Raw water 102 Permeated water 103 Concentrated water

Claims (3)

供給側の面および透過側の面を有し、透過側の面同士が向かい合うように配置されることで分離膜対を形成する分離膜と、
前記分離膜の前記透過側の面に対向するように設けられた透過側流路材と、
を備え、
前記透過側流路材は凸部と凹部を有するよう凹凸成形された多孔性シートであり、
前記凹凸による高低差が0.05mm以上0.50mm以下であり、
前記凸部の幅と高さとの積に対する前記凸部の横断面積の比が、0.4以上0.8以下である分離膜エレメント。
A separation membrane having a supply-side surface and a permeation-side surface and forming a separation membrane pair by being arranged so that the permeation-side surfaces face each other;
A permeate-side channel material provided to face the permeate-side surface of the separation membrane;
With
The permeate-side flow path material is a porous sheet that has been concavo-convex molded so as to have convex and concave portions,
The height difference due to the unevenness is 0.05 mm or more and 0.50 mm or less,
A separation membrane element, wherein a ratio of a cross-sectional area of the convex portion to a product of a width and a height of the convex portion is 0.4 or more and 0.8 or less.
前記多孔性シートは密溶着部、および非溶着部を有し、
前記多孔性シートの凸部表面における密溶着部の占める割合が80%以上100以下であり、
凹部表面における非溶着部の占める割合が30%以上85%以下である請求項1に記載の分離膜エレメント。
The porous sheet has a tightly welded portion and a non-welded portion,
The proportion of the densely welded portion on the convex surface of the porous sheet is 80% or more and 100 or less,
The separation membrane element according to claim 1, wherein the proportion of the non-welded portion on the surface of the recess is 30% or more and 85% or less.
前記多孔性シートの凸部側面における非溶着部の占める割合が20%以上90%である請求項1または2に記載の分離膜エレメント。   The separation membrane element according to claim 1 or 2, wherein a proportion of the non-welded portion in the side surface of the convex portion of the porous sheet is 20% or more and 90%.
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