JP2018086638A - Spiral type separation membrane element - Google Patents

Spiral type separation membrane element Download PDF

Info

Publication number
JP2018086638A
JP2018086638A JP2016232253A JP2016232253A JP2018086638A JP 2018086638 A JP2018086638 A JP 2018086638A JP 2016232253 A JP2016232253 A JP 2016232253A JP 2016232253 A JP2016232253 A JP 2016232253A JP 2018086638 A JP2018086638 A JP 2018086638A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separation membrane
supply
membrane element
water
spiral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016232253A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
祐太郎 鈴木
Yutaro Suzuki
祐太郎 鈴木
山田 博之
Hiroyuki Yamada
博之 山田
洋帆 広沢
Hiroho Hirozawa
洋帆 広沢
高木 健太朗
Kentaro Takagi
健太朗 高木
剛士 誉田
Takeshi Konda
剛士 誉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2016232253A priority Critical patent/JP2018086638A/en
Publication of JP2018086638A publication Critical patent/JP2018086638A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spiral type separation membrane element which can restrict formation of scale and fouling phenomena, and exhibits a superior water production amount and removing performance over a long term.SOLUTION: A spiral type separation membrane element includes: a separation membrane comprising a main supply side surface and a permeation side surface, and forming a separation membrane pair by arranging both permeation side surfaces opposite each other; a supply side flow passage material provided between the supply side surfaces of the separation membrane; a permeation side flow passage material provided between the permeation side surfaces of the separation membrane; and a perforated water collecting pipe capable of collecting permeation water. In the spiral type separation membrane element, the supply side flow passage formed by the supply side flow passage material is at least disposed along a perpendicular direction with respect to a longitudinal direction of the perforated water collecting pipe. The supply side flow passage material comprises a plurality of mutually crossing threads, and thickness of the supply side flow passage material is 0.5 mm to 2.0 mm. Further, the permeation side flow passage material is arranged opposite the permeation side surface of the separation membrane, and the permeation side flow passage material comprises protrusions.SELECTED DRAWING: Figure 4

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スパイラル型分離膜エレメントに関する。   The present invention relates to a spiral separation membrane element used for separating components contained in a fluid such as liquid or 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供給水を供給し、他方の面から透過水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水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 supply water is supplied to one surface of the separation membrane and permeated water is obtained from the other surface. The separation membrane element includes a large number of bundled separation membranes so that the membrane area per separation membrane element is increased, that is, the amount of permeated water obtained per 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、供給水(つまり被処理水)を分離膜表面へ供給する供給水側流路材、供給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水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、供給水に圧力を付与することができるので、透過水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 is a supply water side flow path material that supplies supply water (that is, treated water) to the separation membrane surface, a separation membrane that separates components contained in the supply water, and a separation membrane that permeates the supply water side fluid. It is formed by laminating permeate-side flow path materials for guiding the permeated fluid on the permeate side to the central tube. The spiral separation membrane element is preferably used in that a large amount of permeated water can be taken out because pressure can be applied to the supplied water.

近年、スパイラル型分離膜エレメントの高造水化を達成する手段として、供給側流路材や分離膜、透過側流路材といった部材の厚みを低減し、スパイラル型分離膜エレメントに充填する分離膜量を増やして造水量を増やす手法が提案されている。特に、部材の中でも供給側流路材は厚く、スパイラル型分離膜エレメントを運転した際に発生する流動抵抗が小さく、供給側流路材を更に薄くしても流動抵抗の増加が軽微なため、供給側流路材を薄型し、分離膜量を増やす手法が採用されてきた。   In recent years, as a means of achieving higher water production of a spiral separation membrane element, a separation membrane that fills a spiral separation membrane element by reducing the thickness of members such as a supply-side flow passage material, a separation membrane, and a permeation-side flow passage material A method of increasing the amount of water production by increasing the amount has been proposed. In particular, among the members, the supply-side flow path material is thick, the flow resistance generated when the spiral separation membrane element is operated is small, and even if the supply-side flow path material is further thinned, the increase in flow resistance is slight, A method has been adopted in which the supply-side channel material is thinned and the amount of separation membrane is increased.

具体的には、特許文献1では、厚みが0.1以上0.5mm以下の供給側流路材を装填したスパイラル型分離膜エレメントが提案されている。特許文献2では、厚みが0.15mm以上0.5mm以下であり、交点の間隔が広く、かつ透過側には抵抗が低い流路材を配置されたたスパイラル型分離膜エレメントが提案されている。   Specifically, Patent Document 1 proposes a spiral separation membrane element loaded with a supply-side channel material having a thickness of 0.1 to 0.5 mm. Patent Document 2 proposes a spiral separation membrane element having a thickness of 0.15 mm or more and 0.5 mm or less, a wide interval between intersections, and a flow path material having a low resistance on the transmission side. .

またスパイラル型分離膜エレメントの分離性能を向上させるために、膜面の乱流効果を高め、濃度分極を抑制できるような流路材部材およびスパイラル型分離膜エレメント構造が提案されている。   Further, in order to improve the separation performance of the spiral separation membrane element, a flow path material member and a spiral separation membrane element structure that can enhance the turbulent flow effect on the membrane surface and suppress concentration polarization have been proposed.

具体的には、特許文献3および特許文献4では、分離膜の供給側表面に凸部および溝を設けることによって、膜面の乱流効果を増加させたスパイラル型分離膜エレメントが提案されている。   Specifically, Patent Document 3 and Patent Document 4 propose a spiral separation membrane element in which the turbulent flow effect on the membrane surface is increased by providing convex portions and grooves on the supply side surface of the separation membrane. .

特開平10−230140号公報JP-A-10-230140 特表2014−003170号公報Special table 2014-003170 gazette 特開2010−125418号公報JP 2010-125418 A 特開2012−66239号公報JP 2012-66239 A

スパイラル型分離膜エレメントの高造水化及び分離性能の向上に加え、高回収率運転化(回収率:エレメントに供給する供給水量に対する透過水量の割合)のニーズにより、従来スパイラルエレメント型分離膜エレメント構成では供給側流路材に対する供給水流速が低下することにより、分離膜面に汚染物質が付着するファウリング現象が生じやすくなり、また、難溶塩(スケール)が堆積しやすく、連続運転中に造水性能および、分離機能が低下していく傾向にある。   Conventional spiral element type separation membrane elements are used in response to the need for high water recovery and improved separation performance of spiral type separation membrane elements, as well as high recovery rate operation (recovery rate: ratio of the amount of permeated water to the amount of water supplied to the element). In the configuration, the flow rate of the supply water to the supply-side channel material is reduced, so that the fouling phenomenon in which contaminants adhere to the separation membrane surface is likely to occur, and the hardly soluble salt (scale) is likely to accumulate, and the continuous operation is in progress. However, there is a tendency for the water production performance and the separation function to decline.

そこで、本発明では、運転中のスケール発生の抑制、及びファウリング抑制により、長期にわたるスパイラル型分離膜エレメントを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a spiral separation membrane element for a long period of time by suppressing generation of scale during operation and suppression of fouling.

上記目的を達成するため、本発明によれば、供給側の面と透過側の面とを有し、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、前記分離膜の供給側の面の間に設けられる供給側流路材と、前記分離膜の前記透過側の面の間に設けられる透過側流路材と、透過水を集水できる有孔集水管と、を備え、前記供給側流路材により形成される供給側流路が、少なくとも前記有孔集水管の長手方向に対して垂直方向にかけて設けられ、前記供給側流路材は、互いに交差する複数の糸を備え、前記供給側流路材の厚みが0.5mm以上2.0mm以下であり、前記透過側流路材は、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、前記透過側流路材は突起を有する、スパイラル型分離膜エレメントが提供される。   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 supply-side flow path material provided between the supply-side surfaces of the separation membrane, a permeation-side flow path material provided between the permeation-side surfaces of the separation membrane, and a hole that can collect permeate A supply side flow path formed by the supply side flow path material is provided at least in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the perforated water collection pipe, and the supply side flow path materials are mutually connected. It is provided with a plurality of intersecting yarns, the thickness of the supply side channel material is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, and the permeation side channel material is opposed to the permeation side surface of the separation membrane. A spiral separation membrane element is provided, wherein the permeate-side channel material has a protrusion. .

また、本発明の好ましい形態によれば、前記透過側流路材の横断面積比が0.4以上0.75以下であるスパイラル型分離膜エレメントが提供される。   Moreover, according to the preferable form of this invention, the spiral-type separation membrane element whose cross-sectional area ratio of the said permeation | transmission side flow-path material is 0.4-0.75 is provided.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記突起は、集水管の長手方向に対して垂直方向に連続していることを特徴とするスパイラル型分離膜エレメントが提供される。   According to a preferred aspect of the present invention, there is provided a spiral separation membrane element characterized in that the protrusions are continuous in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe.

また、本発明の好ましい形態によれば、前記糸の交点間隔が8mm以上であるスパイラル型分離膜エレメントが提供される。   Moreover, according to the preferable form of this invention, the spiral type separation membrane element whose intersection distance of the said thread | yarn is 8 mm or more is provided.

本発明によって、濃度分極が起こりがたい構成になるため、汚染物質が付着するファウリング現象が生じ難く、更に、供給水が澱む領域が減るため、スケールが生じ難く、長期にわたり造水量や除去性に優れたスパイラル型分離膜エレメントを得ることができる。   According to the present invention, since concentration polarization is unlikely to occur, a fouling phenomenon in which contaminants adhere is less likely to occur, and furthermore, a region in which the feed water is stagnated is less likely to cause scale, and the amount of water produced and removability over a long period. Can be obtained.

従来スパイラル型分離膜エレメントの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the conventional spiral type separation membrane element. 本発明のスパイラル型分離膜エレメントの一例を示すその他の模式図である。It is another schematic diagram which shows an example of the spiral-type separation membrane element of this invention. 本発明のスパイラル型分離膜エレメントの一例を示すその他の模式図である。It is another schematic diagram which shows an example of the spiral-type separation membrane element of this invention. 本発明に適用される供給側流路材の平面図である。It is a top view of the supply side channel material applied to the present invention. 本発明に適用される透過側流路材の横断面図の一例である。It is an example of the cross-sectional view of the permeation | transmission side channel material applied to this invention. 本発明に適用される透過側流路材の形態を説明する横断面図である。It is a cross-sectional view explaining the form of the permeation | transmission side channel material applied to this invention. 本発明に適用される透過側流路材の一例である。It is an example of the permeation | transmission side channel material applied to this invention. 本発明に適用される透過側流路材のその他の一例である。It is another example of the permeation | transmission side channel material applied to this invention.

次に、本発明のスパイラル型分離膜エレメントの実施形態について、詳細に説明する。   Next, an embodiment of the spiral separation membrane element of the present invention will be described in detail.

<スパイラル型分離膜エレメントの概要>
スパイラル型分離膜エレメントでは、供給水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、供給水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、透過側流体の流路を形成させるために、透過側流路材が用いられる。一般的なスパイラル型分離膜エレメントは、図1に示すように、供給水側流路材1を分離膜2で挟み込み、透過側流路材3を積層させて一組のユニットとし、集水管4の周囲にスパイラル状に巻囲してスパイラル型分離膜エレメント5としている。
<Outline of spiral type separation membrane element>
In the spiral separation membrane element, a polymer net is mainly used as a supply-side channel material in order to form a supply-water-side fluid channel. In addition, a stacked type separation membrane is used as the separation membrane. Laminated separation membranes consist of a separation functional layer made of a crosslinked polymer such as polyamide, a porous resin layer made of a polymer such as polysulfone (porous support layer), polyethylene terephthalate, laminated from the feed water side to the permeate side. A non-woven substrate made of a polymer such as Further, in order to form a flow path for the permeate side fluid, a permeate side flow path material is used. As shown in FIG. 1, a general spiral separation membrane element includes a supply water side channel material 1 sandwiched between separation membranes 2, and a permeation side channel material 3 is laminated to form a set of units. The spiral separation membrane element 5 is wound around in a spiral shape.

スパイラル型分離膜エレメント5は、その第1端および第2端に配置され、かつ孔を有する孔付端板92を備える。すなわち、スパイラル型分離膜エレメント5の第1端から供給される供給水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4を通って、スパイラル型分離膜エレメント5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、スパイラル型分離膜エレメント5外に流出する。   The spiral separation membrane element 5 includes a holed end plate 92 disposed at the first end and the second end and having holes. That is, the supply water 101 supplied from the first end of the spiral separation membrane element 5 is divided into permeated water 102 and concentrated water 103 by the separation membrane. The permeated water 102 is taken out from the second end of the spiral separation membrane element 5 through the water collection pipe 4. The concentrated water 103 flows out of the spiral separation membrane element 5 through the hole of the end plate 92 with the hole at the second end.

本発明では、図2に示すように、供給水の流れが異なるスパイラル型分離膜エレメント5Bの構成をとる。一般的なスパイラル型分離膜エレメント5では、供給側流路材により形成される供給側流路が、集水管4の長手方向に平行方向に設けられるのに対し、スパイラル型分離膜エレメント5Bでは少なくとも集水管4の長手方向に対して垂直方向に設けられる。   In this invention, as shown in FIG. 2, the structure of the spiral separation membrane element 5B from which the flow of feed water differs is taken. In the general spiral type separation membrane element 5, the supply side flow path formed by the supply side flow path material is provided in a direction parallel to the longitudinal direction of the water collecting pipe 4, whereas in the spiral type separation membrane element 5B, at least It is provided in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe 4.

スパイラル型分離膜エレメント5Bの作製方法としては、次の通りである。具体的には供給水側流路材1を分離膜2で挟み込み、透過側流路材3を積層させて一組のユニットとし、集水管4の周囲にスパイラル状に巻囲する。その後、両端のエッジカットを行い、一端からの供給水流入を防ぐための封止板(第1端板91に相当する)の取り付け、さらに、第2端板93に相当する端板を被覆された巻囲体の他端に取り付け、スパイラル型分離膜エレメントを得ることができる。   The method for producing the spiral separation membrane element 5B is as follows. Specifically, the supply water side channel material 1 is sandwiched between the separation membranes 2, and the permeation side channel material 3 is laminated to form a set of units, which are wound around the water collecting pipe 4 in a spiral shape. Thereafter, edge cutting at both ends is performed, and a sealing plate (corresponding to the first end plate 91) for preventing inflow of supply water from one end is attached, and further, an end plate corresponding to the second end plate 93 is covered. A spiral separation membrane element can be obtained by attaching to the other end of the wound body.

多孔性部材82としては、供給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821は、供給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、スパイラル型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 water can be passed is used. These holes 821 provided in the porous member 82 may be rephrased as supply 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 spiral separation membrane element can be increased.

なお図2において、多孔性部材82に設けられた孔821はスリット状(直線状)に示されているが、円形や四角形、楕円形や三角形などの孔が複数配列される構造でもよい。   In FIG. 2, the hole 821 provided in the porous member 82 is shown in a slit shape (straight), but a structure in which a plurality of holes such as a circle, a rectangle, an ellipse, and a triangle are arranged may be used.

多孔性部材82の厚みは、分離膜エレメントが高造水化を達成するために必要な分離膜量を充填でき、かつ、供給水流路を保てる厚みが好ましく、例えば、3.0mm以下が好ましく、より好ましくは2.5mm以下、さらに好ましくは2.0mm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 preferably such a thickness that the separation membrane element can be filled with the amount of separation membrane necessary to achieve high water production, and the supply water flow path can be maintained, for example, 3.0 mm or less, More preferably, it is 2.5 mm or less, More preferably, it is 2.0 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、スパイラル型分離膜エレメント5B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、孔がスパイラル型分離膜エレメント5Bの外周面に設けられる。「外周面」とは、特に、スパイラル型分離膜エレメント5B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。
スパイラル型分離膜エレメント5Bにおいては、ベッセルに装填して運転する場合、第1端の端板が孔無し端板91なので、第1端の面からは、スパイラル型分離膜エレメント5B内に供給水は流入しない。供給水101はベッセルとスパイラル型分離膜エレメント5Bの隙間へ流れ込む。そして、供給水101は、分離膜2に対して、スパイラル型分離膜エレメント5Bの外周面から、多孔性部材82を介して集水管の長手方向に対して垂直方向にかけて供給される。こうして供給された供給水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、スパイラル型分離膜エレメント5B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93の孔を通って、スパイラル型分離膜エレメント5B外に流出する。
The porous member 82 is disposed on the outer peripheral surface of the spiral separation membrane element 5B. By providing the porous member 82 in this manner, holes are provided on the outer peripheral surface of the spiral separation membrane element 5B. 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 spiral separation membrane element 5B. In this embodiment, the porous member 82 is disposed so as to cover almost the entire outer peripheral surface of the wound body.
In the spiral type separation membrane element 5B, when loaded in a vessel and operated, the end plate at the first end is the end plate 91 without holes, so that the supply water is supplied into the spiral type separation membrane element 5B from the first end surface. Does not flow. The supply water 101 flows into the gap between the vessel and the spiral separation membrane element 5B. The supply water 101 is supplied to the separation membrane 2 from the outer peripheral surface of the spiral separation membrane element 5B through the porous member 82 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the water collection pipe. Supply water 101 supplied in this way is divided into permeated water 102 and concentrated water 103 by the separation membrane. The permeated water 102 is taken out from the second end of the spiral separation membrane element 5 </ b> B through the water collection pipe 6. The concentrated water 103 flows out of the spiral separation membrane element 5B through the hole of the end plate 93 with a hole at the second end.

スパイラル型分離膜エレメント5Bのように、前記供給側流路材により形成される供給側流路が、少なくとも前記有孔集水管の長手方向に対して垂直方向にかけて設けられるスパイラル型分離膜エレメントは、エレメントの幅に対して、集水管の長手方向に対して垂直方向の辺の長さが長い分離膜対を用いて作製される場合において、供給側流路が前記有孔集水管の長手方向と平行な方向に設けられる従来スパイラル型分離膜エレメントに比べて、供給水の流入断面積が狭くなり、分離膜エレメントを通過する供給水の線速が速まるため、分離膜の膜面塩濃度が増加する高回収率運転を行う場合において、濃度分極現象を抑制できる点で優位となり、また、膜面に汚染物質が付着するファウリング現象を抑制できる点で優位となる。   As in the spiral type separation membrane element 5B, the spiral type separation membrane element in which the supply side flow path formed by the supply side flow path material is provided at least in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe, In the case of using a separation membrane pair in which the length of the side perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe is long with respect to the width of the element, the supply-side flow path and the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe Compared with the conventional spiral separation membrane element installed in parallel direction, the cross section area of the feed water is narrowed and the linear velocity of the feed water passing through the separation membrane element is increased, so the membrane surface salt concentration of the separation membrane is increased. When the high recovery rate operation is performed, it is advantageous in that the concentration polarization phenomenon can be suppressed, and it is advantageous in that the fouling phenomenon in which contaminants adhere to the film surface can be suppressed.

さらに、本発明では図3に示すように、供給水の流れが異なるスパイラル型分離膜エレメント5Cの構成をとることもできる。スパイラル型分離膜エレメント5Cでは、スパイラル型分離膜エレメント5Bの第1端における孔無し端板91を孔付端板94に変更し、スパイラル型分離膜エレメント5Bの外周面と第1端の両方から供給水101が流れる構成をとることができる。   Furthermore, in this invention, as shown in FIG. 3, the structure of 5 C of spiral-type separation membrane elements from which the flow of feed water differs can also be taken. In the spiral separation membrane element 5C, the holeless end plate 91 at the first end of the spiral separation membrane element 5B is changed to a holed end plate 94, and both the outer peripheral surface and the first end of the spiral separation membrane element 5B are used. The structure which the supply water 101 flows can be taken.

さらに、孔付端板93の孔の配置については、開孔が大きすぎると供給水が供給側流路に均一に流れず、ショートパスするといった場合があるため、本発明の効果が発現するように集水管の周辺に設けることができる。なお、スパイラル型分離膜エレメント5Cは、端板91を孔付端板94に変更する以外は、スパイラル型分離膜エレメント5Bと同様の手順で製作することができる。   Furthermore, with regard to the arrangement of the holes of the holed end plate 93, if the opening is too large, the supply water may not flow uniformly to the supply side flow path and may be short-passed, so that the effect of the present invention appears. Can be provided around the water collecting pipe. The spiral separation membrane element 5C can be manufactured in the same procedure as the spiral separation membrane element 5B except that the end plate 91 is changed to the holed end plate 94.

スパイラル型分離膜エレメント5Cも5Bと同様に、供給側流路材により形成される供給側流路が、前記有孔集水管の長手方向に対して垂直方向にかけて設けられていることから、従来エレメントと比べて高回収率運転に適した構成とすることができる。   Similarly to 5B, the spiral-type separation membrane element 5C is provided with a supply-side flow path formed by a supply-side flow path material in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe. Compared to the above, a configuration suitable for high recovery rate operation can be obtained.

<分離膜>
(概要)
分離膜2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2は、単一層であってもよいし、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、複合膜においては、分離機能層と基材との間に、さらに多孔性支持層があってもよい。
<Separation membrane>
(Overview)
As the separation membrane 2, a membrane having separation performance according to the method of use, purpose and the like is used. The separation membrane 2 may be a single layer or a composite membrane including a separation functional layer and a substrate. In the composite membrane, a porous support layer may be further provided between the separation functional layer and the substrate.

ここで、分離機能層を有する面を供給側の面、分離機能層を有する面とは反対側の面を透過側の面と呼び、供給側の面が互いに向かい合うように形成された状態の分離膜のことを分離膜対と呼ぶ。   Here, the surface having the separation functional layer is referred to as the supply side surface, the surface opposite to the surface having the separation functional layer is referred to as the transmission side surface, and the separation is performed in such a state that the supply side surfaces face each other. The membrane is called a separation membrane pair.

(分離機能層)
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。
(Separation function layer)
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、およびポリスルホンから選ばれるポリマー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, as a main component, a polymer selected from cellulose, polyvinylidene fluoride, polyether sulfone, and polysulfone is preferably applied as the separation functional layer.

一方、分離機能層としては、孔径の制御が容易であり、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、供給水101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得られるポリアミド分離機能層や、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, 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, or the like is preferably used because it has excellent separation performance of components in the feed water 101. It is done. 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できる。例えば、多孔性支持層上に多官能アミン水溶液を塗布し、余分な多官能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、重縮合がおき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 can be formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide by a known method. For example, a polyfunctional amine aqueous solution is applied on the porous support layer, an excess polyfunctional amine aqueous solution is removed with an air knife or the like, and then an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide is applied. Condensation occurs and a polyamide separation functional layer is obtained.

(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、樹脂が素材の場合多孔性樹脂層とも言い換えることができる。
(Porous support layer)
The porous support layer is a layer that supports the separation functional layer, and can also be referred to as a porous resin layer when the resin is a material.

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、例えば、上記ポリスルホンのN,N−ジメチルホルムアミド(以降、DMFという)溶液を、後述する基材(例えば密に織ったポリエステル不織布)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。   The porous support layer is formed, for example, by casting an N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) solution of the above polysulfone on a base material to be described later (for example, a densely woven polyester nonwoven fabric) to a certain thickness. It 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.

(基材)
分離膜2の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜2は基材を有してもよい。基材としては、強度、流体透過性の点で繊維状の基材を用いることが好ましい。
(Base material)
From the viewpoint of the strength, dimensional stability, etc. of the separation membrane 2, the separation membrane 2 may have a substrate. As the substrate, it is preferable to use a fibrous substrate in terms of strength and fluid permeability.

基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布それぞれを好ましく用いることができる。   As the substrate, a long fiber nonwoven fabric and a short fiber nonwoven fabric can be preferably used.

(分離膜の透水性)
本発明のスパイラル型分離膜エレメントに充填される分離膜は、47cmの円形に切り出し、供給水を濃度200ppmの食塩水、pH6.5のNaCl水溶液とし、運転圧力0.41MPa、温度25℃、回収率1%以下の条件下で15分間運転した後に1分間のサンプリングを行った時に、0.5m/m/日以上の透水性を示す分離膜である。分離膜が高透水性であるほど供給水量は増加し、それに伴って流路材の流動抵抗が高くなるが、本発明のスパイラル型分離膜エレメントでは、高透水性の膜を搭載しても、従来エレメントに対して供給側の流動抵抗を低減することが可能となる。
(Water permeability of separation membrane)
The separation membrane filled in the spiral separation membrane element of the present invention was cut into a 47 cm 2 circular shape, and the feed water was a saline solution with a concentration of 200 ppm and a NaCl aqueous solution with a pH of 6.5, an operating pressure of 0.41 MPa, a temperature of 25 ° C., The separation membrane exhibits a water permeability of 0.5 m 3 / m 2 / day or more when sampling for 1 minute is performed after operating for 15 minutes under a condition where the recovery rate is 1% or less. The higher the water permeability of the separation membrane, the greater the amount of supplied water, and accordingly the flow resistance of the flow path material increases.In the spiral separation membrane element of the present invention, even if a highly water permeable membrane is mounted, It is possible to reduce the flow resistance on the supply side with respect to the conventional element.

<供給側流路材>
(概要)
スパイラル型分離膜エレメントは、分離膜本体の供給側の面に対向するように配置された供給側の流路材を備えている。供給側流路材は、分離膜本体2に供給水を供給する流路を形成するように形成されていればよく、供給水の濃度分極を抑制するために、供給水の流れを乱すように設けられていることが好ましい。
<Supply channel material>
(Overview)
The spiral separation membrane element includes a supply-side flow path member disposed so as to face the supply-side surface of the separation membrane body. The supply-side flow path material only needs to be formed so as to form a flow path for supplying supply water to the separation membrane body 2, and in order to suppress the concentration polarization of the supply water, the flow of the supply water is disturbed. It is preferable to be provided.

供給側流路材は、編物、織物、ネットといった連続形状を有している部材が用いられる。中でも、供給水の流路確保、濃度分極抑制の点から、ネットが好ましく用いられる。本願におけるネットとは、互いに交差する複数の構成繊維(縦糸および糸)同士が熱融着された網目形状を有する構造体であり、押出ダイに設けられた孔から吐出される縦糸と横糸の樹脂同士を溶融状態で接着し、その後冷却固化させることにより製造される。
供給側流路材は、図4に示すように一方向に並んだ複数の繊維状物A11から構成される繊維状列A、および前記繊維状列Aとは異なる方向に並んだ複数の繊維状物B12から構成される繊維状列Bから構成され、前記繊維状物Aは前記繊維状物Bと複数の地点で交差している。
As the supply-side channel material, a member having a continuous shape such as a knitted fabric, a woven fabric, or a net is used. Among these, a net is preferably used from the viewpoint of securing the flow path of the supply water and suppressing concentration polarization. The net in the present application is a structure having a mesh shape in which a plurality of constituent fibers (warp yarn and yarn) intersecting each other are heat-sealed, and the warp and weft resin discharged from the holes provided in the extrusion die It is manufactured by bonding them in a molten state and then cooling and solidifying them.
As shown in FIG. 4, the supply-side channel material includes a fibrous row A composed of a plurality of fibrous objects A11 arranged in one direction, and a plurality of fibrous shapes arranged in a direction different from the fibrous row A. It consists of a fibrous row B composed of an object B12, and the fibrous object A intersects the fibrous object B at a plurality of points.

(構成繊維の傾斜角)
図4に示した供給側流路材の構成繊維(糸)の傾斜角e、またはfは、0°、もしくは180°に近いほど、膜面への供給水流路が狭まるため、60°以上120°以下であることが好ましく、さらに、流動抵抗が小さい75°以上105°以下がより好ましい。
(厚み)
供給側流路材の厚みとは、実質的に繊維状物AおよびBの交点厚みに相当する。供給側流路材の厚さは、薄くすれば、供給水の線速が大きくなり膜面の流れが乱れるので、濃度分極層が薄くなり、スパイラル型分離膜エレメントの分離性能が向上する。また流路材を薄くするほどスパイラル型分離膜エレメントに充填できる分離膜が増えるため、スパイラル型分離膜エレメントの造水量向上につながる。しかし、あまり供給側流路材の厚さを薄くすると、供給水中の不純物や、微生物などのファウラントが供給側の流路を閉塞する傾向がある。その結果、エレメントの造水量が低下したり、エレメントの流動抵抗が大きくなり、供給水を供給するポンプの必要動力が大きくなるため電力費が高くなったり、エレメントが破損するといった問題が生じる場合があるため好ましくない。そこで、供給側流路材の平均厚さは、0.5mm以上2.0mm以下、好ましくは0.6mm以上1.5mm以下である。
(Inclination angle of constituent fibers)
As the inclination angle e or f of the constituent fiber (yarn) of the supply side flow path material shown in FIG. 4 is closer to 0 ° or 180 °, the supply water flow path to the membrane surface becomes narrower. It is preferably not more than 0 °, and more preferably not less than 75 ° and not more than 105 ° with a low flow resistance.
(Thickness)
The thickness of the supply side channel material substantially corresponds to the intersection thickness of the fibrous materials A and B. If the thickness of the supply-side channel material is reduced, the linear velocity of the supplied water is increased and the flow on the membrane surface is disturbed, so that the concentration polarization layer is reduced and the separation performance of the spiral separation membrane element is improved. Further, the thinner the channel material, the more separation membranes that can be filled into the spiral separation membrane element, leading to an improvement in the amount of water produced by the spiral separation membrane element. However, if the thickness of the supply-side channel material is made too thin, impurities in the supply water and foulants such as microorganisms tend to block the supply-side channel. As a result, there are cases in which the amount of water generated by the element decreases, the flow resistance of the element increases, the power required for the pump for supplying the supply water increases, and the power cost increases and the element is damaged. This is not preferable. Therefore, the average thickness of the supply-side channel material is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, preferably 0.6 mm or more and 1.5 mm or less.

供給側流路材の平均厚さは、無作為に選択した10箇所以上の繊維状物AおよびBの交点厚みについて、精密厚みゲージ等で測定した値の平均値であり、測定値の合計/測定箇所数で算出することができる。   The average thickness of the supply-side channel material is the average value of the values measured with a precision thickness gauge or the like for the intersection thicknesses of 10 or more randomly selected fibrous objects A and B, and is the sum of the measured values / It can be calculated from the number of measurement points.

また、いずれの繊維状物AおよびBの交点厚みは、供給側流路材の最大厚さ平均厚さの0.9倍以上1.1倍以下であることが好ましい。供給側流路材の厚さのばらつきを小さくすることで、逆浸透膜の性能を均一に発揮させることができるからである。(構成繊維径)
構成繊維径は、市販のマイクロスコープなどで観察することで測定することができる。図4に示した繊維状物A11の繊維径と繊維状物B12の繊維径は、それぞれの繊維状物を分離膜の面方向に平行な平面に投影した像の幅c、dをそれぞれ、任意の30箇所に関して測定を行なった平均値とする。図4に示した供給側流路材の構成繊維径は小さいほど供給水が澱む領域が減るが、剛性は低くなる。径が大きいと、剛性は高くなるが、供給水が澱む領域が増える。それらのバランスから、供給側流路材の構成繊維径は、0.07mm以上0.25mm以下であることが好ましく、0.25mm以上1.0mm以下がより好ましい。繊維状物Aの繊維径と繊維状物Bの繊維径は、0.25mm以上1.0mm以下であれば、同じであっても、異なっていてもよい。
(構成繊維の交点間隔)
図4に示した供給側流路材の交点間隔が大きいほど、供給側流路材の流動抵抗が減り、圧力損失は小さくなる。また、特に高回収率運転時には、膜面線速が減少し、供給水が澱みやすくなる。主として供給側流路材の交点の位置に供給水が澱む領域が発生し、局所的に塩濃度が上昇するため、膜面にスケールが発生しやすくなる場合がある。供給側流路材の交点間隔が大きいほど、供給側流路材の交点数が少なくなるため、供給水が澱む領域が減り、膜面にスケールが発生しにくくなる。以上より、供給側流路材の交点間隔は、8mm以上が好ましい。供給側流路材の1つの空隙に対して、2種類の交点間隔a、bが得られるが、そのうち短いほうaを選択し、更に、任意の30箇所に対して同様の測定を行ない、それらの平均値を構成繊維の交点間隔とする。
(繊維状物の断面形状)
供給側流路においては、分離膜表面周辺の乱流の程度を増すことが重要であるため、断面が円形や楕円形でなく、異形の繊維状物を用いることも可能である。「異形」の断面とは非円形の全ての形状を包含するものであり、例えば多角形の他にY字型、T字型、X時型、星型、歯車型などの断面に凹部を含む形状が挙げられる。繊維状物に凹部が存在することで、供給側流材の周辺で供給水の流れやすい領域と流れにくい領域が混在することになり、その差により流れに渦が発生して乱流へとなる。
Moreover, it is preferable that the intersection thickness of any of the fibrous materials A and B is 0.9 times or more and 1.1 times or less of the maximum average thickness of the supply-side channel material. This is because the performance of the reverse osmosis membrane can be exhibited uniformly by reducing the variation in the thickness of the supply-side channel material. (Constituent fiber diameter)
The constituent fiber diameter can be measured by observing with a commercially available microscope or the like. The fiber diameter of the fibrous object A11 and the fiber diameter of the fibrous object B12 shown in FIG. 4 are arbitrarily set to the widths c and d of the images obtained by projecting the respective fibrous objects on a plane parallel to the surface direction of the separation membrane. It is set as the average value which measured about 30 places. As the constituent fiber diameter of the supply-side channel material shown in FIG. 4 is smaller, the region where the supply water stagnates decreases, but the rigidity decreases. If the diameter is large, the rigidity is increased, but the area where the feed water is stagnated increases. From these balances, the constituent fiber diameter of the supply-side channel material is preferably 0.07 mm or more and 0.25 mm or less, and more preferably 0.25 mm or more and 1.0 mm or less. The fiber diameter of the fibrous material A and the fiber diameter of the fibrous material B may be the same or different as long as they are 0.25 mm or more and 1.0 mm or less.
(Intersection distance between constituent fibers)
The larger the intersection distance of the supply-side channel material shown in FIG. 4, the lower the flow resistance of the supply-side channel material and the smaller the pressure loss. In particular, during the high recovery rate operation, the membrane surface linear velocity decreases, and the supplied water tends to stagnate. A region where supply water stagnates mainly at the position of the intersection of the supply-side flow path members, and the salt concentration locally increases, so that scale may be easily generated on the membrane surface. The larger the intersection distance of the supply-side channel material is, the smaller the number of intersections of the supply-side channel material is, so the area where the supply water is stagnated is reduced, and scale is less likely to occur on the membrane surface. From the above, it is preferable that the interval between the supply side channel materials is 8 mm or more. Two types of intersecting point distances a and b are obtained for one gap in the supply side channel material. Among them, the shorter one a is selected, and the same measurement is performed at any 30 points. Is defined as the interval between the intersections of the constituent fibers.
(Cross-sectional shape of fibrous material)
Since it is important to increase the degree of turbulent flow around the separation membrane surface in the supply-side flow path, it is also possible to use an irregularly shaped fibrous material having a cross section that is not circular or elliptical. The “irregular” cross section includes all non-circular shapes. For example, in addition to a polygon, a Y-shaped, T-shaped, X-hour, star-shaped, or gear-shaped section includes a recess. Shape. Due to the presence of the recesses in the fibrous material, there will be a mixture of areas where the feed water is easy to flow and areas where it is difficult to flow around the supply side flow material. .

異形断面を有する繊維状物の成形は当該技術において周知の技術であり、例えば、必要に応じて押出ダイの形状を変えることによって、様々な異形断面を有する繊維状物を成形することが可能である。
(素材)
供給側流路材の素材は特に限定されないが、成形性の観点から熱可塑性樹脂が好ましく、特にポリエチレンおよびポリプロピレンは分離膜本体の表面を傷つけにくく、また安価であるので好適である。
The formation of a fibrous material having a modified cross section is a technique well known in the art. For example, a fibrous material having various modified cross sections can be formed by changing the shape of the extrusion die as necessary. is there.
(Material)
The material of the supply-side channel material is not particularly limited, but a thermoplastic resin is preferable from the viewpoint of moldability, and polyethylene and polypropylene are particularly preferable because they hardly damage the surface of the separation membrane body and are inexpensive.

<透過側流路材>
(概要)
本発明のスパイラル型分離膜エレメントには、分離膜の透過側面に透過側流路材が配置される。本発明では、透過側流路材として、フィルムや不織布を凹凸加工して流路材機能を付与したシートや、不織布のような多孔性シート上に突起物を配置したシートを用いる。
<Permeate channel material>
(Overview)
In the spiral separation membrane element of the present invention, a permeate-side channel material is disposed on the permeation side surface of the separation membrane. In this invention, the sheet | seat which provided the flow-path material function by uneven | corrugated the film and the nonwoven fabric as a permeation | transmission side flow path material, and the sheet | seat which has arrange | positioned the protrusion on the porous sheet like a nonwoven fabric are used.

(横断面積比)
透過側流路材は、透過側流路の流動抵抗を低減し、かつ加圧ろ過下においても流路を安定に形成させる点では、透過側流路材の横断面積比が0.4以上0.75以下であることが好ましい。ここで、透過側流路材の横断面積比について説明する。図5では一例として、シート状の透過側流路材について示しているが、透過側流路材をスパイラル型分離膜エレメントに装填した際、集水管の長手方向と平行な方向に沿って透過側流路材の凸部を通るように切断し、その断面について、凸部の中心と隣接する凸部の中心の距離P(ピッチとも言う)と透過側流路材の高さH0の積に対する、凸部の中心と隣接する凸部の中心との間に占める透過側流路材の横断面積Sとの比が横断面積比である。
(Cross-sectional area ratio)
The permeate-side channel material has a cross-sectional area ratio of 0.4 or more and 0 in terms of reducing the flow resistance of the permeate-side channel and forming the channel stably even under pressure filtration. .75 or less is preferable. Here, the cross-sectional area ratio of the permeate side channel material will be described. In FIG. 5, as an example, a sheet-shaped permeation-side flow path material is shown. However, when the permeation-side flow path material is loaded into the spiral separation membrane element, the permeation side along the direction parallel to the longitudinal direction of the water collecting pipe. Cut through the convex part of the flow path material, and with respect to the cross section, the product of the center P of the convex part and the center distance P (also referred to as the pitch) of the convex part and the height H0 of the permeate side flow path material, The ratio of the cross-sectional area S of the permeate-side flow path material between the center of the convex part and the center of the adjacent convex part is the cross-sectional area ratio.

具体的な測定方法としては、上述のように透過側流路材を切断し、顕微鏡画像解析装置を用いて算出することができる。   As a specific measurement method, the permeation-side channel material can be cut as described above, and calculation can be performed using a microscope image analyzer.

特定の横断面積比を有する透過側流路材を本発明のスパイラル型分離膜エレメントに配置することにより、透過側流路の流動抵抗を低減することができ、その結果、単位膜面積あたりの透水性を向上させることができる。単位膜面積あたりの透水性が向上するということは、すなわちスパイラル型分離膜エレメント全体の造水性が向上するということであり、回収率一定で運転する場合に、透過側流動抵抗が大きい流路材を含むスパイラル型分離膜エレメントに比べて供給水の流量および線速が速まる効果が生まれ、膜面乱流効果を増加させることで濃度分極を抑制し、スパイラル型分離膜エレメントの造水量と除去性能を長期間維持することができる。   By disposing a permeate-side channel material having a specific cross-sectional area ratio in the spiral separation membrane element of the present invention, the flow resistance of the permeate-side channel can be reduced. As a result, the permeation per unit membrane area Can be improved. The improvement in water permeability per unit membrane area means that the water-making property of the entire spiral separation membrane element is improved. When operating at a constant recovery rate, the flow passage material has a large permeation-side flow resistance. The effect of increasing the flow rate and line speed of the feed water compared to the spiral type separation membrane element that contains water is generated, and the concentration polarization is suppressed by increasing the membrane surface turbulence effect, and the amount of water production and removal performance of the spiral type separation membrane element Can be maintained for a long time.

(透過側流路材の厚み)
図6における透過側流路材の厚みH0は、透過側流路の流動抵抗を低減し、かつ加圧ろ過下においても流路を安定に形成させる点では、0.1mm以上1mmであることが好ましい。厚みの測定は、電磁式、超音波式、磁力式、光透過式等さまざまな方式のフィルム膜厚測定器が市販されているが、非接触のものであればいずれの方式でもよい。ランダムに10ヶ所で測定を行いその平均値で評価する。0.1mm以上であることで透過側流路材としての強度を備え、応力が負荷されても透過側流路材の潰れや破れを引き起こすこと無く取り扱うことができる。また、厚みが1mm以下で集水管への巻囲性を損なうことなく、エレメント内に挿入できる分離膜や流路材数を増加させることができる。
(Thickness of permeate side channel material)
The thickness H0 of the permeate-side channel material in FIG. 6 is 0.1 mm or more and 1 mm in that the flow resistance of the permeate-side channel is reduced and the channel is stably formed even under pressure filtration. preferable. Various methods such as an electromagnetic method, an ultrasonic method, a magnetic method, and a light transmission method are commercially available for measuring the thickness, but any method may be used as long as it is a non-contact type. Randomly measure at 10 locations and evaluate the average value. By being 0.1 mm or more, it has strength as a permeate-side channel material and can be handled without causing the permeation-side channel material to be crushed or torn even when stress is applied. In addition, the number of separation membranes and flow passage materials that can be inserted into the element can be increased without impairing the surrounding property of the water collecting pipe when the thickness is 1 mm or less.

(透過側流路材の凸部の高さ、溝幅および溝長さ)
図6における透過側流路材の凸部の高さH1は、透過側流路の流動抵抗を低減し、かつ加圧ろ過下においても流路を安定に形成させる点では、0.05mm以上0.8mm以下であることが好ましく、溝幅Dは0.02mm以上0.8mm以下であることが好ましい。凸部の高さや溝幅Dは、透過側流路材の横断面を市販のマイクロスコープなどで観察することで測定することができる。
(Height, groove width, and groove length of the projection on the permeate side channel material)
The height H1 of the convex portion of the permeate-side channel material in FIG. 6 is 0.05 mm or more in terms of reducing the flow resistance of the permeate-side channel and forming the channel stably even under pressure filtration. 0.8 mm or less, and the groove width D is preferably 0.02 mm or more and 0.8 mm or less. The height of the convex portion and the groove width D can be measured by observing the cross section of the permeation-side channel material with a commercially available microscope or the like.

凸部の高さや溝幅D、および積層された分離膜とで形成される空間が流路となることができ、凸部の高さや溝幅Dが上記範囲であることで、加圧ろ過時の膜落込みを抑制しつつ、流動抵抗を低減し、耐圧性と造水性能に優れたスパイラル型分離膜エレメントを得ることができる。   The space formed by the height and groove width D of the convex portion and the laminated separation membrane can be a flow path, and the height and groove width D of the convex portion are in the above ranges, so that during pressure filtration The spiral separation membrane element excellent in pressure resistance and fresh water generation performance can be obtained while reducing the flow resistance while suppressing the membrane drop.

また、凸部がドット状のように、MDおよびCDのいずれの方向にも凸部が離れて配置されるような場合(図7参照)は、溝長さEは溝幅Dと同様に設定することができる。   Further, when the convex portions are arranged in both directions of MD and CD such that the convex portions are dot-like (see FIG. 7), the groove length E is set similarly to the groove width D. can do.

(透過側流路材の凸部の幅および長さ)
図6における透過側流路材の凸部の幅Wは、好ましくは0.1mm以上であり、より好ましくは0.3mm以上である。幅Wが0.2mm以上であることで、スパイラル型分離膜エレメントの運転時透過側流路材に圧力がかかっても、凸部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Wは、好ましくは1mm以下であり、より好ましくは0.7mm以下である。幅Wが1mm以下であることで、分離膜の透過側の面側の流路を十分確保することができる。
(Width and length of convex part of permeate side channel material)
The width W of the convex part of the permeate-side channel material in FIG. 6 is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more. When the width W is 0.2 mm or more, the shape of the convex portion can be maintained even when pressure is applied to the permeate-side channel material during operation of the spiral separation membrane element, and the permeate-side channel can be stably provided. It is formed. The width W is preferably 1 mm or less, more preferably 0.7 mm or less. When the width W is 1 mm or less, a sufficient flow path on the permeate side of the separation membrane can be secured.

凸部6の幅Wは、次のように測定される。まず、第1方向(分離膜のCD)に垂直な1つの断面において、1つの凸部6の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図8に示すような上部が細く下部が太い凸部6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Wを算出することができる。   The width W of the convex portion 6 is measured as follows. First, in one cross section perpendicular to the first direction (CD of the separation membrane), an average value of the maximum width and the minimum width of one convex portion 6 is calculated. That is, in the convex part 6 whose upper part is thin and whose lower part is thick as shown in FIG. 8, 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 an arithmetic average thereof, the width W per film can be calculated.

なお、凸部がドット状のように、MDおよびCDのいずれの方向にも凸部が離れて配置されるような場合(図7参照)は、長さXは幅Wと同様に設定することができる。   In addition, when the convex portions are arranged apart from each other in the MD and CD directions (see FIG. 7), such as the dot shape, the length X is set in the same manner as the width W. Can do.

(透過側流路材の材料)
シート状物の形態としては、編み物や織物、多孔性フィルムや不織布、ネットなどを用いることができ、特に不織布の場合では、不織布を構成する繊維同士で形成された流路となる空間が広くなるため、水が流動しやすく、その結果、スパイラル型分離膜エレメントの造水能が向上するため好ましい。
(Permeate side channel material)
As the form of the sheet-like material, a knitted fabric, a woven fabric, a porous film, a nonwoven fabric, a net or the like can be used. Particularly in the case of a nonwoven fabric, a space serving as a flow path formed by fibers constituting the nonwoven fabric is widened. Therefore, it is preferable because water easily flows and, as a result, the water-making ability of the spiral separation membrane element is improved.

また、透過側流路材の材料であるポリマーの材質については、透過側流路材としての形状を保持し、透過水中への成分の溶出が少ないものであるならば特に限定されず、例えば、ナイロン等のポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリロニトリル系、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリフルオロエチレン系等の合成樹脂が挙げられるが、特に高圧化に耐えうる強度や親水性を考慮するとポリオレフィン系やポリエステル系を用いるのが好ましい。   Further, the polymer material that is the material of the permeation side flow path material is not particularly limited as long as it retains the shape as the permeation side flow path material and has little elution of components into the permeated water. Polyamides such as nylon, polyesters, polyacrylonitriles, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl chlorides, polyvinylidene chlorides, polyfluoroethylenes and other synthetic resins can be mentioned, but they can withstand particularly high pressure In view of strength and hydrophilicity, it is preferable to use polyolefin or polyester.

シート状物が複数の繊維から構成される場合では、繊維がたとえばポリプロピレン/ポリエチレン芯鞘構造を有するものを用いてもよい。   When the sheet-like material is composed of a plurality of fibers, the fibers may have a polypropylene / polyethylene core-sheath structure, for example.

(透過側流路材による流路)
透過側流路材の両面に分離膜が配置された際、凸部と隣接する凸部の空間は、透過水の流路となることができる。流路は、透過側流路材自体が波板状、矩形波状、三角波状などに賦形加工されていたり、透過側流路材の一面が平坦で他の表面が凹凸状に加工されていたり、透過側流路材表面に他の部材が凹凸形状に積層されることによって形成されたものであってもよい。
(Flow path using permeate side flow path material)
When separation membranes are arranged on both surfaces of the permeate-side flow path member, the space of the convex portion adjacent to the convex portion can be a flow path of permeated water. For the flow channel, the transmission side flow channel material itself is shaped into a corrugated plate shape, rectangular wave shape, triangular wave shape, etc., or one surface of the transmission side flow channel material is flat and the other surface is processed to be uneven. Further, it may be formed by laminating other members on the surface of the permeate-side flow path material in an uneven shape.

(透過側流路材の形状)
本発明の透過側流路材は、流路を形成する凸部が、図7に示すようなドット状でも良い。ドットの配列は千鳥型に配置された場合は、供給水を受圧する時の応力が分散され、陥没の抑制に有利である。なお、図7には断面(シート平面に対して平行面)が円である円柱状の突起を記載したが、多角形や楕円等、特に断面形状については限定しない。また、異なる断面の凸部が混在していてもよい。また、図8に示すような溝が一方向に並んで連続した溝を有する凹凸形状であってもよい。前記溝は、透過水を最短距離で集水管へと導入するために、集水管の長手方向に対して垂直方向に連続していることが好ましい。
(Permeate side channel material shape)
In the permeation-side channel material of the present invention, the convex portions forming the channel may be in the form of dots as shown in FIG. When the dot arrangement is arranged in a staggered pattern, the stress when receiving the supplied water is dispersed, which is advantageous in suppressing depression. In FIG. 7, columnar protrusions having a circular cross section (a plane parallel to the sheet plane) are illustrated, but the cross sectional shape is not particularly limited, such as a polygon or an ellipse. Moreover, the convex part of a different cross section may be mixed. Moreover, the uneven | corrugated shape which has a groove | channel where the groove | channel as shown in FIG. 8 was located in a line and continued may be sufficient. The groove is preferably continuous in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe in order to introduce permeate into the water collecting pipe at the shortest distance.

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。   The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the winding direction may be a trapezoidal wall-like object having a change in width, an elliptical column, an elliptical cone, a quadrangular pyramid, or a hemispherical shape.

<水処理システム>
本発明のスパイラル型分離膜エレメントは、例えばRO浄水器などの水処理システムに適用することができる。特に、回収率(供給水量に対する透過水量の割合)を高く設定して運転する場合、膜面塩濃度が上昇し、それに伴うスケールの形成、浸透圧増加によるエレメント有効圧の低下が起こり、スパイラル型分離膜エレメントの脱塩率と造水量が低下する傾向になる。しかしながら、本発明のスパイラル型分離膜エレメントでは、膜面線速が向上することで濃度分極が低減し、更に、供給水が澱む領域が少なくなることで、スケール形成量を抑制できるため、回収率を60%以上に設定して運転しても造水能・脱塩能に優れている。
<Water treatment system>
The spiral separation membrane element of the present invention can be applied to a water treatment system such as an RO water purifier. In particular, when operating with a high recovery rate (ratio of permeate flow rate relative to the supply water amount), the salt concentration on the membrane increases, resulting in the formation of scales and a decrease in effective element pressure due to increased osmotic pressure. There is a tendency for the desalination rate and the amount of fresh water of the separation membrane element to decrease. However, in the spiral separation membrane element of the present invention, since the membrane surface linear velocity is improved, the concentration polarization is reduced, and furthermore, the amount of scale formation can be suppressed by reducing the area where the feed water is stagnated. Even if it is operated at a setting of 60% or more, it has excellent water freshening ability and desalting ability.

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.

(供給側流路材の交点間隔)
供給側流路材の1つの空隙に対して、供給側流路材を構成する繊維状物Aと、繊維状物Bの交点とそれと隣り合わない前記交点との距離を、キーエンス製高精度形状測定システムKS−1100を用いて測定し、得られた2種類の距離のうち、短いほうを交点間隔とした。同様の測定を30箇所の空隙に関して実施し、その距離の平均値を表中に示した。
(Intersection of supply side channel material)
For one gap in the supply-side channel material, the distance between the intersection of the fibrous material A constituting the supply-side channel material and the fibrous material B and the intersection not adjacent thereto is defined as a high-precision shape made by Keyence. Measurement was performed using the measurement system KS-1100, and the shorter of the obtained two types of distances was defined as the intersection distance. The same measurement was carried out for 30 voids, and the average value of the distances is shown in the table.

(供給側流路材の厚み)
繊維状物AおよびBからなる網目状の供給側流路材(ネット)の交点厚みを、株式会社 ミツトヨ製シックネスゲージ(品番547−315)を用いて30箇所測定し、その平均値を供給側流路材厚みとした。
(スパイラル型分離膜エレメントの造水量)
スパイラル型分離膜エレメントについて、供給水として、NaCl、CaCl、NaSOが含まれる塩濃度200ppm、pH6.5の水溶液を用い、運転圧力0.41MPa、温度25℃の条件下で30分間運転した後に1分間のサンプリングを行い、1日あたりの透水量を造水量(m/日)として示した。また、分離膜エレメントの総造水量が3000Lに達したときにも1分間のサンプリングを行い、1日あたりの透水量を造水量(m/日)として示した。
(回収率)
造水量の測定において、所定の時間に供給した供給水流量Vと、同時間での透過水量Vの比率を回収率とし、V/V×100から算出した。
(脱塩率(TDS除去率))
分離膜エレメントの造水量の測定における1分間の運転で用いた供給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、下記式から脱塩率を算出した。
(Thickness of supply side channel material)
The intersection thickness of the mesh-like supply side channel material (net) made of fibrous materials A and B was measured at 30 locations using Mitutoyo Corporation's thickness gauge (part number 547-315), and the average value was measured on the supply side. The thickness of the channel material was used.
(Water generation amount of spiral separation membrane element)
For the spiral separation membrane element, an aqueous solution having a salt concentration of 200 ppm and a pH of 6.5 containing NaCl, CaCl 2 , and Na 2 SO 4 is used as the feed water, and the operating pressure is 0.41 MPa and the temperature is 25 ° C. for 30 minutes. Sampling was performed for 1 minute after operation, and the amount of water per day was shown as the amount of water produced (m 3 / day). Also, when the total amount of water produced by the separation membrane element reached 3000 L, sampling was performed for 1 minute, and the amount of water per day was shown as the amount of water produced (m 3 / day).
(Recovery rate)
In the measurement of the amount of fresh water, the ratio of the supply water flow rate V F supplied at a predetermined time and the permeated water amount V P at the same time was taken as the recovery rate, and calculated from V P / V F × 100.
(Desalination rate (TDS removal rate))
For the feed water and the sampled permeate used in the operation for 1 minute in the measurement of the water production amount of the separation membrane element, the TDS concentration was determined by conductivity measurement, and the desalination rate was calculated from the following formula.

脱塩率(%)=100×{1−(透過水中のTDS濃度/供給水中のTDS濃度)}
(不織布上に突起物を有する透過側流路材の作製)
スリット幅0.5mm、ピッチ0.9mmの櫛形シムを装填したアプリケーターを用いて、バックアップロールを20℃に温度調節しながら、スパイラル型分離膜エレメントとした場合に集水管の長手方向に対して垂直かつ封筒状膜とした場合に巻回方向の内側端部から外側端部まで集水管の長手方向に対して垂直になるよう直線状もしくは不連続状に、高結晶性PP(MFR1000g/10分、融点161℃)60質量%と低結晶性α−オレフィン系ポリマー(出光興産株式会社製;低立体規則性ポリプロピレン「L−MODU・S400」(商品名))40質量%からなる組成物ペレットを樹脂温度205℃、走行速度10m/minで直線状に不織布上に塗布した。不織布は厚み0.07mm、目付量が35g/m、エンボス柄(φ1mmの円形、ピッチ5mmの格子状)であった。
Desalination rate (%) = 100 × {1- (TDS concentration in permeated water / TDS concentration in feed water)}
(Preparation of permeate-side channel material having protrusions on the nonwoven fabric)
Using an applicator loaded with a comb-shaped shim with a slit width of 0.5 mm and a pitch of 0.9 mm, the temperature of the backup roll is adjusted to 20 ° C., and when the spiral separation membrane element is used, it is perpendicular to the longitudinal direction of the water collection pipe And when it is set as an envelope-like film, a highly crystalline PP (MFR 1000 g / 10 min, linearly or discontinuously so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe from the inner end to the outer end in the winding direction. The composition pellets consisting of 60% by mass of melting point 161 ° C.) and 40% by mass of low crystalline α-olefin polymer (Idemitsu Kosan Co., Ltd .; low stereoregular polypropylene “L-MODU · S400” (trade name)) It was applied on the nonwoven fabric linearly at a temperature of 205 ° C. and a running speed of 10 m / min. The nonwoven fabric had a thickness of 0.07 mm, a weight per unit area of 35 g / m 2 , and an embossed pattern (a circle with a diameter of 1 mm, a lattice with a pitch of 5 mm).

なお、表中には本透過側流路材を、透過側流路材Aと示した。
(貫通孔を有するフィルムによる透過側流路材の作製)
無延伸ポリプロピレンフィルム(東レ製 トレファン)にインプリント加工およびCO2レーザ加工を施し、貫通孔を有する透過側流路材を得た。具体的には切削加工により溝を形成した金属金型で無延伸ポリプロピレンフィルムを挟み込み、140℃/2分間/15MPaで保圧し、40℃で冷却後に金型から取り出した。
In the table, the permeate side channel material is indicated as permeate side channel material A.
(Preparation of permeate-side channel material with a film having through holes)
Imprint processing and CO2 laser processing were applied to an unstretched polypropylene film (Toray manufactured by Toray Industries, Inc.) to obtain a permeate-side channel material having through holes. Specifically, an unstretched polypropylene film was sandwiched between metal molds having grooves formed by cutting, held at 140 ° C./2 minutes / 15 MPa, cooled at 40 ° C., and taken out from the mold.

続いて、3D−Axis CO2レーザマーカ MLZ9500を用いて、凹凸インプリントシートの非凹凸面から、凹凸における凹部対してレーザ加工し貫通孔を得た。なお、貫通孔は、各溝にピッチ2mmで設けた。   Subsequently, using a 3D-Axis CO2 laser marker MLZ9500, laser processing was performed on the concave and convex portions on the concave and convex surfaces of the concave and convex imprint sheet to obtain through holes. The through holes were provided in each groove with a pitch of 2 mm.

なお、表中には本透過側流路材を、透過側流路材Bと示した。
(スケール付着量)
総造水量3000Lに達した分離膜エレメントを解体し、膜面積に対し、スケールが付着している部分の面積の割合を百分率(%)で算出した。表中には、前記割合が、50%以上を「多量に付着している」、5%以上50%未満を「少量付着している」、5%未満を「ほとんど付着していない」と表記した。
(透過側流路材の横断面積比)
透過側流路材をスパイラル型分離膜エレメントに装填した際、集水管の長手方向と平行な方向に沿って透過側流路材の凸部を通るように切断し、その断面について、顕微鏡画像解析装置を用いて凸部の中心と隣接する凸部の中心の距離(ピッチとも言う)と透過側流路材の高さを測定し、それらの積に対する、凸部の中心と隣接する凸部の中心との間に占める透過側流路材の横断面積の割合(横断面積比)を算出した。同様の測定を30箇所に関して実施し、その距離の平均値を表中に示した。
(実施例1)
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布(繊度: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17.0質量%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)ロールを作製した。
In the table, the permeate side channel material is indicated as permeate side channel material B.
(Scale adhesion)
The separation membrane element that reached a total water production of 3000 L was disassembled, and the ratio of the area of the portion where the scale was attached to the membrane area was calculated as a percentage (%). In the table, 50% or more of the above ratio is “adhered in large amounts”, 5% or more but less than 50% is “adhered in small amounts”, and less than 5% is “not adhering almost”. did.
(Transverse area ratio of permeate side channel material)
When the permeate-side channel material is loaded into the spiral separation membrane element, it is cut along the direction parallel to the longitudinal direction of the water collection pipe so as to pass through the convex part of the permeate-side channel material, and the cross section is analyzed with a microscope image Measure the distance between the center of the convex part and the center of the convex part (also referred to as the pitch) and the height of the permeate-side flow path material using the device. The ratio (cross-sectional area ratio) of the cross-sectional area of the permeate-side channel material occupying with the center was calculated. The same measurement was performed for 30 locations, and the average value of the distances is shown in the table.
Example 1
On a non-woven fabric made of polyethylene terephthalate fibers (fineness: 1 dtex, thickness: about 90 μm, air permeability: 1 cc / cm 2 / sec, density: 0.80 g / cm 3 ), a 17.0% by weight DMF solution of polysulfone is 180 μm. A porous support layer (thickness) composed of a fiber-reinforced polysulfone support membrane, cast at a room temperature (25 ° C.), immediately immersed in pure water for 5 minutes, and immersed in warm water at 80 ° C. for 1 minute. 130 μm) roll 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質量%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% by mass 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質量%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分間洗浄して、複合分離膜ロールを得た。   Thereafter, an n-decane solution containing 0.08% by mass 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 blow, and washed with hot water at 80 ° C. for 1 minute to obtain a composite separation membrane roll.

このように得られた分離膜を断裁加工し、表1に示すポリプロピレン製ネット(厚み:1mm、交点間隔:8mm、繊維径:0.15mm、傾斜角:90°)を供給水側流路材として挟んで折り畳み、リーフを作製した。   The separation membrane thus obtained was cut and the polypropylene net (thickness: 1 mm, intersection distance: 8 mm, fiber diameter: 0.15 mm, inclination angle: 90 °) shown in Table 1 was supplied to the supply water side channel material. As a result, the leaves were folded to produce a leaf.

得られたリーフの透過側面に透過側流路材として表1に示す透過側流路材A(横断面積比:0.43)を積層し、リーフ接着剤を塗布した。エレメントの幅に対して、集水管の長手方向に対して垂直方向の辺の長さが長くなるように、分離膜対を配置し、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)製集水管(幅:298mm、径:17mm、孔数8個×直線状2列)にスパイラル状に巻き付け、巻囲体の外周面を、筒状に連続押し出し成形されたネット(厚み:0.7mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:350μm、投影面積比:0.13)で被覆した。被覆された巻囲体の両端を長さが254mmになるようにカットした後、一端からの供給水流入を防ぐための封止板(第1端板91に相当する)の取り付けを行った。こうして、供給水供給口をスパイラル型分離膜エレメントの外周面のみに設けた。さらに、第2端板93に相当する端板を被覆された巻囲体の他端に取り付け、濃縮流体出口をスパイラル型分離膜エレメントの他端に設けた直径が1.8インチのスパイラル型分離膜エレメントを作製した。得られたスパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、回収率60%にて上述の条件で各性能を評価した。評価は、運転開始から30分後と、総造水量が3000Lに達したときに実施し、総造水量が3000Lに達したときにスパイラル型分離膜エレメントを解体し、スケール付着部分の割合を測定したところ、結果は表1の通りであった。なお、表中の有効膜面積とは、分離膜リーフにおいて、リーフ接着剤により分離機能が失活していない領域のことである。   A permeation side channel material A (cross-sectional area ratio: 0.43) shown in Table 1 was laminated as a permeation side channel material on the permeation side surface of the obtained leaf, and a leaf adhesive was applied. A separation membrane pair is arranged so that the length of the side perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe is longer than the width of the element, and a water collecting pipe made of ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) (width: 298 mm). , Diameter: 17 mm, number of holes 8 spiral x 2 lines) spirally wound, and the outer peripheral surface of the envelope is continuously extruded into a cylindrical shape (thickness: 0.7 mm, pitch: 5 mm × 5 mm) Fiber diameter: 350 μm, projected area ratio: 0.13). After cutting both ends of the covered envelope so as to have a length of 254 mm, a sealing plate (corresponding to the first end plate 91) for preventing inflow of supply water from one end was attached. Thus, the supply water supply port was provided only on the outer peripheral surface of the spiral separation membrane element. Furthermore, an end plate corresponding to the second end plate 93 is attached to the other end of the covered envelope, and a concentrated fluid outlet is provided at the other end of the spiral separation membrane element. A membrane element was prepared. The obtained spiral separation membrane element was put in a pressure vessel, and each performance was evaluated under the above conditions at a recovery rate of 60%. Evaluation is carried out 30 minutes after the start of operation and when the total water production reaches 3000L, and when the total water production reaches 3000L, the spiral separation membrane element is disassembled and the proportion of the scale adhering part is measured. The results were as shown in Table 1. The effective membrane area in the table is a region where the separation function is not deactivated by the leaf adhesive in the separation membrane leaf.

Figure 2018086638
Figure 2018086638

(実施例2)
交点間隔が10mmの供給側流路材を使用した以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
(Example 2)
A spiral separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that a supply-side channel material having an intersection distance of 10 mm was used.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(実施例3)
原水供給部を外周部と第1端面(第1端版を孔付端板94に変更)にした以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Example 3)
A spiral separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the raw water supply part was the outer peripheral part and the first end face (the first end plate was changed to the holed end plate 94).

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(実施例4)
交点間隔が10mmの供給側流路材を使用し、原水供給部を外周部と第1端面(第1端版を孔付端板94に変更)にした以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
Example 4
The same procedure as in Example 1 was used except that a supply-side channel material having an intersection interval of 10 mm was used, and the raw water supply part was changed to an outer peripheral part and a first end face (the first end plate was changed to a holed end plate 94). A spiral separation membrane element was prepared.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(実施例5)
透過側流路材をBにした以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Example 5)
A spiral separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the permeation side channel material was changed to B.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(実施例6)
透過側流路材をBにし、原水供給部を外周部と第1端面(第1端版を孔付端板94に変更)にした以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Example 6)
A spiral separation membrane was used in the same manner as in Example 1 except that the permeate-side flow path material was B, and the raw water supply part was changed to the outer peripheral part and the first end face (the first end plate was changed to the holed end plate 94). An element was produced.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(実施例7)
厚さ0.5mmの供給側流路材を使用した以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Example 7)
A spiral-type separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that a supply-side channel material having a thickness of 0.5 mm was used.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(実施例8)
厚さ1.5mmの供給側流路材を使用した以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Example 8)
A spiral-type separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that a supply-side channel material having a thickness of 1.5 mm was used.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(実施例9)
厚さ2.0mmの供給側流路材を使用した以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
Example 9
A spiral-type separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that a 2.0 mm-thick supply side channel material was used.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(実施例10)
横断面積比0.65の透過側流路材Bを使用した以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Example 10)
A spiral separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that the permeation-side channel material B having a cross-sectional area ratio of 0.65 was used.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(比較例1)
厚さ4.0mmの供給側流路材を使用した以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Comparative Example 1)
A spiral separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that a supply-side channel material having a thickness of 4.0 mm was used.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(比較例2)
厚さ4.0mmの供給側流路材を使用し、原水供給部を外周部と第1端面(第1端版を孔付端板94に変更)にした以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Comparative Example 2)
Except that a 4.0 mm thick supply-side channel material was used and the raw water supply part was changed to the outer peripheral part and the first end face (the first end plate was changed to the end plate 94 with a hole), everything was the same as in Example 1. Thus, a spiral separation membrane element was produced.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。
(比較例3)
厚さ100μmの供給側流路材を使用した以外は全て実施例1と同様にして、スパイラル型分離膜エレメントを作製した。
When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.
(Comparative Example 3)
A spiral type separation membrane element was produced in the same manner as in Example 1 except that a supply-side channel material having a thickness of 100 μm was used.

スパイラル型分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例1と同条件で各性能を評価したところ、結果は表1の通りであった。   When the spiral separation membrane element was placed in a pressure vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, the results were as shown in Table 1.

1 供給水側流路材
11 繊維状物A
12 繊維状物B
101 供給水
102 透過水
103 濃縮水
2 分離膜
3 透過側流路材
4 集水管
5、5B、5C スパイラル型分離膜エレメント
6 凸部
7 凹部
91 孔無端板
92、93、94 孔付端板
a、b 繊維状物の交点間隔
c、d 繊維状物の繊維径
e、f 供給側流路材の構成繊維の傾斜角
D 溝幅
E 溝長さ
H0 透過側流路材の厚み
H1 透過側流路材の凸部の高さ
S 透過側流路材の凸部の横断面積
P 透過側流路材の凸部の中心と隣接する凸部の中心の距離
W 透過側流路材の凸部の幅
X 透過側流路材の凸部の長さ
1 Supply Water Side Channel Material 11 Fibrous Material A
12 Fibrous material B
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Supply water 102 Permeated water 103 Concentrated water 2 Separation membrane 3 Permeation side channel material 4 Catchment pipe 5, 5B, 5C Spiral type separation membrane element 6 Convex part 7 Concave part 91 Endless plate 92, 93, 94 End plate with a hole , B Interstitial distance c of the fibrous material c, d Fiber diameter e, f of the fibrous material Inclination angle D of the constituent fibers of the supply side flow path material D Groove width E Groove length H0 Permeation side flow path material thickness H1 Permeation side flow The height S of the convex portion of the road material The cross-sectional area P of the convex portion of the permeate-side channel material The distance W between the center of the convex portion of the permeate-side channel material and the center of the adjacent convex portion Width X Length of convex part of permeate side channel material

Claims (4)

供給側の面と透過側の面とを有し、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、
前記分離膜の供給側の面の間に設けられる供給側流路材と、
前記分離膜の前記透過側の面の間に設けられる透過側流路材と、
透過水を集水できる有孔集水管と、を備え、
前記供給側流路材により形成される供給側流路が、少なくとも前記有孔集水管の長手方向に対して垂直方向にかけて設けられ、
前記供給側流路材は、互いに交差する複数の糸を備え、
前記供給側流路材の厚みが0.5mm以上2.0mm以下であり、
前記透過側流路材は、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、
前記透過側流路材は突起を有する、
スパイラル型分離膜エレメント。
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 supply-side flow path material provided between the supply-side surfaces of the separation membrane;
A permeate-side channel material provided between the permeate-side surfaces of the separation membrane;
A perforated water collecting pipe capable of collecting permeated water,
A supply-side channel formed by the supply-side channel material is provided at least in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the perforated water collecting pipe,
The supply-side channel material includes a plurality of yarns that intersect each other,
The thickness of the supply side channel material is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less,
The permeate-side channel material is provided to face the permeate-side surface of the separation membrane,
The permeate-side channel material has protrusions;
Spiral type separation membrane element.
前記透過側流路材の横断面積比が0.4以上0.75以下である
請求項1に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
The spiral separation membrane element according to claim 1, wherein a cross-sectional area ratio of the permeate-side flow path material is 0.4 or more and 0.75 or less.
前記突起は、集水管の長手方向に対して垂直方向に連続していることを特徴とする、
請求項1または2に記載のスパイラル型分離膜エレメント。
The protrusion is continuous in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the water collecting pipe,
The spiral separation membrane element according to claim 1 or 2.
前記糸の交点間隔が8mm以上である、
請求項1から3のいずれかに記載のスパイラル型分離膜エレメント。
The intersection distance of the yarn is 8 mm or more,
The spiral separation membrane element according to any one of claims 1 to 3.
JP2016232253A 2016-11-30 2016-11-30 Spiral type separation membrane element Pending JP2018086638A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016232253A JP2018086638A (en) 2016-11-30 2016-11-30 Spiral type separation membrane element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016232253A JP2018086638A (en) 2016-11-30 2016-11-30 Spiral type separation membrane element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018086638A true JP2018086638A (en) 2018-06-07

Family

ID=62493181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016232253A Pending JP2018086638A (en) 2016-11-30 2016-11-30 Spiral type separation membrane element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018086638A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021039039A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 東レ株式会社 Gas separation membrane module
CN113058284A (en) * 2021-03-19 2021-07-02 高安市环瓷达釉料有限公司 A granulation crystallization device for sodium metasilicate preparation in-process is used

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021039039A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 東レ株式会社 Gas separation membrane module
CN114222620A (en) * 2019-08-30 2022-03-22 东丽株式会社 Gas separation membrane module
KR20220052856A (en) * 2019-08-30 2022-04-28 도레이 카부시키가이샤 gas separation membrane module
CN114222620B (en) * 2019-08-30 2023-11-17 东丽株式会社 Gas separation membrane module
KR102609120B1 (en) * 2019-08-30 2023-12-04 도레이 카부시키가이샤 gas separation membrane module
CN113058284A (en) * 2021-03-19 2021-07-02 高安市环瓷达釉料有限公司 A granulation crystallization device for sodium metasilicate preparation in-process is used

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6973081B2 (en) Separation membrane element
JP6111668B2 (en) Separation membrane element and method for producing separation membrane element
JP2017148805A (en) Separation membrane, separation membrane element, and method of manufacturing separation membrane
JP7067060B2 (en) Separation membrane element
JP2018015735A (en) Separation membrane element
JP6969689B2 (en) Separation membrane element
JP2018086638A (en) Spiral type separation membrane element
JP2021090952A (en) Separation membrane element
JP6245407B1 (en) Separation membrane element
JPWO2018221103A1 (en) Separation membrane element
WO2018021387A1 (en) Separation membrane element
JP2014193459A (en) Separation membrane element
JP2022024469A (en) Separation membrane element and method for operating the same
JP2014193460A (en) Separation membrane and separation membrane element
WO2023008251A1 (en) Separation membrane element and separation membrane system
JP2016068081A (en) Separation membrane element
JP2018034089A (en) Separation membrane element
WO2023048052A1 (en) Separation membrane element
JP2015142894A (en) separation membrane element
WO2024095643A1 (en) Separation membrane element
JP2019205954A (en) Separation membrane element and operation method thereof
JP2019025419A (en) Separation membrane element and vessel
JP6308331B2 (en) Separation membrane element
JP2024049759A (en) Separation Membrane Element
JP2023033785A (en) Separation membrane element