JP2017136555A - 中空糸膜および中空糸膜モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】親水性ポリマーを含んだポリスルホン系中空糸膜であって、0.26〜0.34μmの粒子阻止率が0.99以上であり、0.05〜0.07μmの粒子阻止率が0.1以下であり、破断強度が50kgf/cm2以上であり、破断伸度が50%以上であることを特徴とした中空糸膜。
【選択図】なし
Description
(1)親水性ポリマーを含んだポリスルホン系中空糸膜であって、0.26〜0.34μmの粒子阻止率が0.99以上であり、0.05〜0.07μmの粒子阻止率が0.1以下であり、破断強度が50kgf/cm2以上であり、破断伸度が50%以上であることを特徴とした中空糸膜。
(2)(1)の中空糸膜がケースに充填されており、前記中空糸膜は前記ケースに固定化された開孔端部を有する中空糸膜モジュール。
(3)(2)の中空糸膜モジュールと吸着剤を搭載した浄水カートリッジ。
管形状のケースに中空糸膜を挿入し、ケースの両端部に中空糸膜を接着固定して、有効長12cmの小型モジュールを作成した。次に、中空糸膜へ37℃の水を供給し、中空糸膜を透過して流出してくる単位時間当たりの水の量を測定し、以下の式により透水性能を算出した
透水性能(mL/hr/Pa/m2)=Q/(T×P×A)
Q : 中空糸膜の内側に流出した水の量(mL)
T : 水圧をかけた時間(hr)
P : 水圧(Pa)
A : 中空糸膜の有効面積(m2) 。
(1)の透水性能測定と同様の小型モジュールを作製し、200ppmの濃度のラテックスビーズ水溶液(invitrogen社製、Sulfate latex、粒子径0.3μm製品番号S37492、および0.06μm製品番号37202)を供給し、膜を透過させた液の濃度を測定した。供給側濃度200ppmと透過側濃度から阻止率Rを求めた
粒子阻止率=1−Cp/Cf
Cp:透過側濃度 Cf:供給側濃度
260nmの吸光度とラテックスビーズ濃度の関係を各粒子径においてあらかじめ測定しておき、透過側の液の吸光度を測定することで濃度を求めた。吸光度の測定は分光光度計(日立社製、U−5100)を用いて求めた。
有効試料長50mmの乾燥状態の中空糸膜1本を50mm/minの速度で引張り試験を行った。測定には引張試験機(エー・アンド・ディー社製、STA−1150)を用い、雰囲気温度は25℃で行った。試料が破断する際に負荷されていた荷重(kgf)を引張り試験前の中空糸膜の断面積(cm2)で除した値を破断強度として(kgf/cm2)算出した。引張り試験前の試料長に対する破断するまで伸ばした変移の割合を破断伸度(%)として算出した。この操作を中空糸膜10本に対して繰り返し行い、算術平均値を破断強度と破断伸度の結果とした。
全長200mmの中空糸膜1000本の糸束をU字状に曲げて糸の先端をプレスによる目止めを行った。その後、内径φ30mmの筒状ケースに糸束を組み込み、封止材による固定化を行い、封止材と共に固定化された中空糸膜を切断することにより中空糸膜の開口端部を得た。以上の工程を経た中空糸膜モジュール内の糸切れ有無を目視で検査し、糸切れがある中空糸膜モジュールの発生率を求めた。
ポリスルホン(BASF社製:UltrasonS6010)15質量%とポリビニルピロリドン(BASF社製K−90:重量平均分子量120万、以下PVP(K−90))2質量%とポリビニルピロリドン(BASF社製K−30:重量平均分子量4万、以下PVP(K−30))7質量%とジメチルアセトアミド(以下DMAc)73質量%と水3質量%を溶解撹拌し、製膜原液を調製した。この製膜原液を40℃に保たれた外周スリット幅0.15mmの二重管ノズルより吐出した。内管からはDMAc90質量%と水10質量%の注入液を吐出させた。二重管ノズルから吐出された製膜原液は乾式長80mmを空走した後、80℃の凝固浴にて凝固され、水洗工程を経て巻き取った。巻き取られた中空糸膜は外径460μm、膜厚80μmであった。上記の中空糸膜を洗浄し、100℃10時間の乾燥を行った。得られた中空糸膜は高い透水性能を発揮し、破断強度と破断伸度が優れているため糸切れ発生率を抑制できた。
ポリスルホン(BASF社製:UltrasonS6010)15質量%とPVP(K−90)4質量%とDMAc78質量%と水3質量%を溶解撹拌し、製膜原液を調製した。その他の条件を実施例1と同様として中空糸膜を得た。製膜原液のポリビニルピロリドンの濃度が実施例1より低いが、重量平均分子量が大きいPVP(K−90)の濃度が実施例1より高いため、製膜原液の非溶媒を実施例1と同一の濃度として優れた破断強度の中空糸膜が得られた。
ポリスルホン(BASF社製:UltrasonS6010)15質量%とPVP(K−90)8質量%とDMAc74質量%と水3質量%を溶解撹拌し、製膜原液を調製した。注入液の組成はDMAc65質量%、PVP(K−30)35質量%とし、その他の条件を実施例2と同様として中空糸膜を得た。製膜原液が白濁を引き起こす非溶媒濃度から0.8質量%以上低い非溶媒濃度であったため、実施例1〜2の中空糸膜と比較し破断強度が劣る中空糸膜であった。
ポリスルホン(BASF社製:UltrasonS6010)18質量%とPVP(K−90)2質量%とPVP(K−30)5質量%とDMAc73質量%と水2質量%を溶解撹拌し、製膜原液を調製した。その他の条件を実施例1と同様として中空糸膜を得た。製膜原液のポリスルホン系ポリマーの濃度が高いため、中空糸膜の緻密層の孔の孔径が小さいものとなり、実施例1〜2の中空糸膜と比較し透水性能が低い中空糸膜であった。
乾燥条件を170℃10時間とし、その他の条件を比較例1と同様として中空糸膜を得た。乾燥温度が高いため、中空糸膜に含まれる親水性ポリマーが架橋し、実施例1〜2の中空糸膜と比較し破断伸度が劣る中空糸膜であった。
Claims (3)
- 親水性ポリマーを含んだポリスルホン系中空糸膜であって、
0.26〜0.34μmの粒子阻止率が0.99以上であり、0.05〜0.07μmの粒子阻止率が0.1以下であり、
破断強度が50kgf/cm2以上であり、
破断伸度が50%以上であることを特徴とした中空糸膜。 - 請求項1の中空糸膜がケースに充填されており、前記中空糸膜は前記ケースに固定化された開孔端部を有する中空糸膜モジュール。
- 請求項2の中空糸膜モジュールと吸着剤を搭載した浄水カートリッジ。
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