JP2019205954A - 分離膜エレメント及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高回収率運転下における分離機能低下の抑制に加えて、その内部での雑菌の繁殖の抑制を両立することが可能な、運転安定性の高い分離膜エレメントを提供すること。【解決手段】本発明は、有孔集水管と、有孔集水管に巻囲された、一以上の分離膜ユニットと、からなる巻囲体を備える、分離膜エレメントであって、分離膜ユニットは、供給側の面と透過側の面とを有する分離膜と、分離膜の供給側に設けられた供給側流路材と、分離膜の透過側に設けられた透過側流路材と、からなり、透過側流路材は、表面に突起物が形成されたシート状物であり、かつ、一以上の突起物が、有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において、透過側流路材の一端から他端へ、連続する形状を有し、有孔集水管の長手方向に対して略垂直方向に延伸された透過側流路材により、巻囲体の表面が被覆されている、分離膜エレメントを提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、分離膜エレメント及びその運転方法に関する。

海水及びかん水等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、省エネルギー及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、逆浸透膜又は正浸透膜に分類される。これらの膜は、例えば海水、かん水及び有害物を含んだ水等からの飲料水の製造、工業用超純水の製造、並びに、排水処理及び有価物の回収等に用いられており、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。

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当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当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、用途や目的に合わせて、スパイラル型、中空糸型、プレート・アンド・フレーム型、回転平膜型又は平膜集積型等の各種の形状が提案されている。

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、有孔集水管と、有孔集水管の周囲に巻き付けられた積層体とを備える。積層体すなわち分離膜ユニットは、供給水（つまり被処理水）を分離膜表面へ供給する供給側流路材、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から分離された透過水を有孔集水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。

近年、運転エネルギー削減、捨て水量低減等の観点から、回収率（供給水量に対する造水量の割合）を高めた、高回収率でのスパイラル型分離膜エレメントの運転が積極的に採用されているが、高回収率運転においては、供給側の分離膜表面での供給水流速が低下することで、分離膜表面に汚染物質が付着するファウリング現象や、分離膜表面への難溶塩すなわち無機スケールの析出が引き起こされ、スパイラル型分離膜エレメントの分離機能が低下することが問題視されている。

この分離機能低下を抑制するため、供給側流路材を薄くして供給水流速を増加させ、無機スケールの析出を抑制する技術（特許文献１）や、分離膜表面に有機重合体層を被覆して、耐ファウリング性を向上させる技術（特許文献２及び３）が提案されている。

特開平１０−２３０１５０号 特許第３２１２１２９号 特開２０００−１７６２６３号公報

しかしながら、分離膜エレメントを用いた家庭用浄水器の普及に伴う運転方法や使用態様の多様化が進んでおり、長期の運転停止においても雑菌が繁殖しにくい分離膜エレメントのニーズが高まっているにもかかわらず、従来の高回収率運転下での分離機能低下抑制技術では、分離膜エレメント内部の水溜まり空間の増加により、運転停止中に雑菌が大量繁殖しかねないのが現状であった。

そこで本発明は、高回収率運転下における分離機能低下の抑制に加えて、その内部での雑菌の繁殖の抑制を両立することが可能な、運転安定性の高い分離膜エレメントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば、有孔集水管と、該有孔集水管に巻囲された、一以上の分離膜ユニットと、からなる巻囲体を備える、分離膜エレメントであって、上記分離膜ユニットは、供給側の面と透過側の面とを有する分離膜と、該分離膜の供給側に設けられた供給側流路材と、該分離膜の透過側に設けられた透過側流路材と、からなり、上記透過側流路材は、表面に一以上の突起物が形成されたシート状物であり、かつ、一以上の上記突起物が、上記有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において、上記透過側流路材の一端から他端へ、連続する形状を有し、上記有孔集水管の長手方向に対して略垂直方向に延伸された、一以上の上記透過側流路材により、上記巻囲体の表面が被覆されている、分離膜エレメントが提供される。

本発明によれば、高回収率運転下においてもファウリング現象や無機スケールの析出が生じ難く、かつ、長期の運転停止にも関わらず衛生上極めて良好な状態を維持可能な、分離膜エレメントを得ることができる。

一般的な分離膜エレメントの製造過程の一例を示す模式図である 本発明の分離膜エレメントの製造過程の一例を示す模式図である。 一般的な分離膜エレメントの長手方向断面図の一例である。 本発明の分離膜エレメントの長手方向断面図の一例である。 一般的な分離膜エレメントの径方向断面図の一例である。 本発明の分離膜エレメントの径方向断面図の一例である。 供給側流路材の一態様であるネットの平面図である。 本発明の分離膜エレメントに適用される透過側流路材の横断面図の一例である。 本発明の分離膜エレメントに適用される透過側流路材の一例を示す模式図である。 本発明の分離膜エレメントに適用される透過側流路材の一例を示す模式図である。

次に、本発明の分離膜エレメントの実施形態について、詳細に説明する。

本発明の分離膜エレメントは、有孔集水管と、該有孔集水管に巻囲された、一以上の分離膜ユニットと、からなる巻囲体を備える。また上記の分離膜ユニットは、供給側の面と透過側の面とを有する分離膜と、該分離膜の供給側に設けられた供給側流路材と、該分離膜の透過側に設けられた透過側流路材と、からなる。

＜分離膜＞
分離膜ユニットを構成する分離膜としては、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。分離膜は単一層であっても構わないし、分離機能層と基材とを備える複合膜であっても構わない。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構わない。

ここで、分離膜が分離機能層と基材とを備える複合膜である場合には、分離機能層を有する面が供給側の面、分離機能層を有する面とは反対側の面が透過側の面となる。

（分離機能層）
分離機能層は、分離機能及び支持機能の両方を有する層であっても構わないし、分離機能のみを備えていても構わない。

分離機能層が分離機能及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及びポリスルホンからなる群から選ばれる高分子を主成分として含有する層が好ましく適用される。

一方、分離機能層の成分としては、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い。特に、供給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等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。

例えば、ポリアミドを主成分として含有する分離機能層は、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。より具体的には、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等で除去した後、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、重縮合が起きてポリアミド分離機能層が形成される。

（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る。

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。多孔性支持層の材料としては、例えば、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル若しくはエポキシ樹脂又はそれらを混合若しくは積層したものが使用されるが、化学的、機械的及び熱的に安定性が高く、孔径が制御しやすいポリスルホンが好ましい。

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（以下、「ＤＭＦ」）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）の上に一定の厚みに注型し、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。

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、高分子濃度、溶媒の温度、貧溶媒は調整可能である。

（基材）
分離膜の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜は基材を有しても構わない。基材としては、強度及び水透過性の点で繊維状の基材、例えば、長繊維不織布又は短繊維不織布を用いることが好ましい。

＜供給側流路材＞
分離膜ユニットを構成する供給側流路材は、分離膜の供給側の面に設けられ、分離膜に供給水を供給する流路を形成し、供給水の流速を速め、かつ、その流れを乱して、供給水の濃度分極を抑制する役割を果たす。

供給側流路材としては、例えば、ポリエチレン若しくはポリプロピレン等の編み物、織物又はネット等の、連続形状を有する部材が挙げられるが、供給水の流路を十分に確保し、濃度分極を効果的に抑制する観点から、ネットが好ましい。ここで「ネット」とは、図７に示すような、互いに交差する複数の構成繊維同士が熱融着された網目形状を有する構造体をいい、例えば、押出ダイに設けられた孔から吐出される縦糸と横糸と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で製造することができる。

上記のネットを構成する構成繊維の繊維径である構成繊維径は、市販のマイクロスコープ等で観察することで測定することができる。構成繊維径は、供給水の流速と圧力損失とのバランスを好適なものとする観点から、０．０５〜０．８０ｍｍが好ましく、０．１０〜０．５０ｍｍがより好ましい。

供給側流路材であるネットは、互いに交差する複数の構成繊維により構成されるが、ネットの厚みは、構成繊維同士の交点において最も大きくなる。

供給側流路材であるネットの厚みは、無作為に選択した１０箇所以上の交点の厚みの平均値であり、測定値の合計／測定箇所数で算出することができる。交点の厚みは、市販の厚み測定器により直接測定しても構わないし、マイクロスコープを用いて撮影した供給側流路材断面の画像を解析して測定しても構わない。

供給側流路材であるネットの厚みは、供給水中のファウラントによる流路の閉塞を回避しつつ、分離膜エレメントの造水量を向上させるため、０．２０〜１．００ｍｍが好ましく、０．３０〜０．８０ｍｍがより好ましい。

供給側流路材であるネットを構成する構成繊維の交点間隔は、供給水の流速と圧力損失とのバランスを好適なものとする観点から、０．５〜１０．０ｍｍが好ましく、１．０〜６．０ｍｍがより好ましい。

ここで「構成繊維の交点間隔」とは、図７に示すように、構成繊維同士の交点の中心間距離をいう。ネットの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、その内の長い方であるｂについて、無作為に選択した空隙３０箇所で測定をし、それらの平均値を構成繊維の交点間隔とすることができる。

＜透過側流路材＞
分離膜ユニットを構成する透過側流路材は、分離膜の透過側面に設けられる。透過側流路材は、表面に一以上の突起物が形成されたシート状物である必要があり、かつ、一以上の上記突起物が、分離膜ユニットが巻囲されることとなる有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において、透過側流路材の一端から他端へ、連続する形状を有することを必要とする。

ここで突起物の「透過側流路材の一端から他端へ、連続する形状」とは、例えば図１０に示すように、透過側流路材をそのシート状物の表面に対し垂直上方から観察し、シート状物の一端（近傍を含む）から他端（近傍を含む）へ、有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向に伸びた、一つ一つの突起物に着目した場合において、有孔集水管の長手方向に対する垂直方向におけるシート状物の長さＷ_Ｚに対し、有孔集水管の長手方向に対する垂直方向において突起物が存在しない、すなわち、シート状物の表面が露出したそれぞれの領域の長さＷ_ｎの合計値をＳＷ_ｎとしたとき、（ＳＷ_ｎ／Ｗ_Ｚ）の値が、０．９０以上であることをいう。（ＳＷ_ｎ／Ｗ_Ｚ）の値は、０．９５であることが好ましく、０．９８以上であることがより好ましい。

なお、上記の突起物が存在しない領域において、有孔集水管の長手方向における位置によってＷ_ｎが変化する場合においては、その領域におけるＷ_ｎの最大値であるＷ_ｎＭＡＸと、Ｗ_ｎの最小値であるＷ_ｎＭＩＮとの平均値を、その領域についての長さＷ_ｎとするものとする。

また、突起物と突起物との間に存在する、上記の突起物が存在しない領域一つ当たりにおける上記のＷ_ｎＭＡＸは、５ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

また突起物が形成される「シート状物」とは、薄くて広い形状を有する部材をいい、例えば、フィルム又は不織布等が挙げられる。突起物は、それらシート状物の表面を凹凸加工して形成されても構わないし、異素材により成型された別部材を、シート状物の表面に固着させることで形成されても構わない。

「有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向」とは、有孔集水管の長手方向に対する垂直方向を基準に、±５°の範囲内の方向をいう。連続する形状を有する突起物が直線状ではなく、曲線状であっても、その接線が上記範囲内にあれば、有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において連続する形状を有するものとみなすことができる。

本発明の分離膜エレメントが備える巻囲体においては、後述する巻囲体の表面の出デッドスペース削減の観点から、複数の突起物が、有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において、透過側流路材の一端から他端へ、連続する形状を有していることが好ましい。また、透過水の流動抵抗を減らして造水量の向上させる観点から、図９に示すように複数の突起物が、互いに平行になるように配置されていることが好ましい。

突起物となり得る、別部材を成型するための材料については、その形状が保持され、透過水中への溶出が少ないものが好ましく、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、ポリエチレン若しくは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、又は、ポリフルオロエチレン系の高分子が挙げられるが、強度や親水性の観点から、ポリオレフィン系又はポリエステル系の高分子がより好ましい。

本発明の分離膜エレメントが備える巻囲体においては、透過側流路材は、流路を安定的に形成しつつ、透過水の流動抵抗を低減する観点から、有孔集水管の長手方向における横断面に、複数の流路を有し、かつ、その横断面積比が、０．４０〜０．７５であることが好ましい。

ここで、有孔集水管の長手方向における透過側流路材の横断面における横断面積比とは、図８に一例を示すような上記横断面における、突起物の中心と隣接する他の突起物の中心との距離Ｐと、透過側流路材の最大高さＨ０の積に対する、突起物の中心と隣接する突起物の中心との間に占める、透過側流路材の横断面積Ｓとの比をいう。

Ｐ、Ｈ０、Ｓの値は、上記横断面を顕微鏡画像解析装置で観察することで測定することができる。

＜巻囲体＞
本発明の分離膜エレメントが備える巻囲体は、一以上の膜分離ユニットが、有孔集水管に巻囲されており、有孔集水管の長手方向に対して略垂直方向に延伸された、一以上の透過側流路材により、巻囲体の表面が被覆されていることを必要とする。

一般的には、図１に模式図を示すように、一以上（図１では三つを積層）の分離膜ユニットを有孔集水管４の周囲に巻囲して円筒状の巻囲体とする。ここで巻囲体の表面には、得られる巻囲体の外径調整等を目的として、図１に示すように余剰の透過側流路材３が巻囲される。この結果として、巻囲体の表面は、図３及び図５に示すように、トリコット等の透過側流路材３で被覆されることが一般的である。

これに対し本発明の分離膜エレメントが備える巻囲体でも、図２に一例を示すように、余剰の透過側流路材６、すなわち、有孔集水管の長手方向に延伸された、一以上の透過側流路材が巻囲される。この結果として、本発明の分離膜エレメントが備える巻囲体の表面も、図４及び図６に示すように、透過側流路材６で被覆されることとなる。

一般的な分離膜エレメント１１及び本発明の一態様である分離膜エレメント１２には、それぞれの第１端面から供給水８が供給側流路材２を介して供給され、分離膜１によって透過水１０と濃縮水９とに分けられる。透過水１０は、有孔集水管４の孔５を通って、分離膜エレメント１１又は１２の第２端面側から取り出される。濃縮水９は、供給側流路材２を介して第２端面から、分離膜エレメント１１又は１２の外に流出する。

ここで一般的な分離膜エレメント１１では、透過側流路材３がトリコット等であるため、供給水８の一部は、巻囲体の表面を被覆したトリコット等の部位を通過して、第２端面からそのまま流出することとなる。このため、供給水８の流速が低下し、特に高回収率運転下においては、ファウリング現象や無機スケール析出により分離膜エレメントの分離機能が低下してしまう。さらには、巻囲体の表面を被覆したトリコット等の部位がデッドスペースとなり、そこに水が残存すれば水溜り空間となって、運転停止中等に雑菌が大量繁殖する要因となりかねない。

一方で、本発明の分離膜エレメント１２では、透過側流路材６は表面に一以上の突起物が形成されたシート状物であり、かつ、一以上の突起物が、有孔集水管４の長手方向に対する略垂直方向において、透過側流路材６の一端から他端へ、連続する形状を有している。このような透過側流路材６が、有孔集水管の長手方向に対して略垂直方向に延伸され、巻囲体の表面が被覆されることで、トリコット等とは異なり、連続する形状を有する突起物が、供給水８の通過を抑止する。このため、第１端面から供給された供給水８は高効率に供給側流路材２に供給されるため、供給水８の流速低下も抑制され、高回収率運転下においても安定的に分離膜エレメントの分離機能を維持することが可能となる。さらには、巻囲体の表面を被覆した透過側流路材６では、連続する形状を有する突起物の存在により、デッドスペースがより少なくなり、長期の運転停止中においても、雑菌の繁殖を顕著に抑制することが可能となる。

本発明の分離膜エレメントが備える巻囲体は、発明の効果を高効率に得るため、図６で示されるような、有孔集水管の長手方向に対する垂直方向における断面の径に相当する、径方向断面直径が、７５ｍｍ以下であることが好ましい。中でも、有孔集水管の長手方向に対する垂直方向において、透過側流路材で被覆された部位の占める割合が高まる、上記径方向断面直径が５０ｍｍ以下であることがより好ましい。このような巻囲体を備える分離膜エレメントが適用される水処理システムとしては、例えば、逆浸透膜浄水器又はナノ濾過膜浄水器が挙げられる。

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（分離膜エレメントの造水量）
分離膜エレメントを圧力容器に装填し、供給水として、全有機炭素（ＴＯＣ）３．２ｐｐｍ、ＴＤＳ濃度３１５ｐｐｍ、ｐＨ７．５の中国北京市水道水を用い、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日当たりに換算した透過水量（ガロン）を３０分運転後の造水量（ＧＰＤ（ガロン／日））とした。

また上記のサンプリングの後に一旦運転を停止し、分離膜エレメントを圧力容器内に装填したままの状態で、室温条件下（２０〜２５℃）で１５日間運転を停止した後、再度中国北京市水道水を供給水として同様の運転条件で運転を開始し、３０分間運転した後に１分間透過水のサンプリングを行い、１日当たりに換算した透過水量（ガロン）を長期停機後の造水量（ＧＰＤ（ガロン／日））とした。

（回収率）
３０分運転後の造水量の測定において、１分間のサンプリング中に分離膜エレメントに供給した供給水量Ｖ_Ｆと、１分間のサンプリングで得られた透過水量Ｖ_Ｐの比率を回収率とし、Ｖ_Ｐ／Ｖ_Ｆ×１００の式から算出した。

（ファウラント付着量）
長期停機後の造水量の測定と同条件で、分離膜エレメントを圧力容器内に装填したままの状態で運転を停止した後に解体し、分離膜に付着した付着物をゴム製のスクレーパーで収集した後、１２０℃で２時間乾燥させて質量を測定し、その質量を分離膜の有孔膜面積（膜の総面積から、接着剤等の塗布により分離機能が失活した部位の面積を除いたもの）で除して、ファウラント付着量（ｇ／ｍ^２）を算出した。

（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
３０分運転後の造水量の測定における供給水及びサンプリングした透過水について、ＴＤＳ濃度を電気伝導率計で測定し、下記式から脱塩率を算出した。

脱塩率（％）＝１００×｛１−（透過水中のＴＤＳ濃度／供給水中のＴＤＳ濃度）｝
（透過側流路材Ａの作製）
緯編物は、ポリエチレンテレフタレートフィラメント（融点：２５５℃）にポリエチレンテレフタレート系低融点ポリエステルフィラメント（融点：２３５℃）を混繊してなるマルチフィラメント糸（４８フィラメント、１１０デシテックス）を編糸として、天竺編の緯編組織（ゲージ（編機の単位長間にあるニードルの本数））を編成し、それを２４５℃で熱セット処理した後にカレンダ加工を施して、トリコットである透過側流路材Ａを作製した。

（透過側流路材Ｂ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、シート状物である不織布（厚み０．０７ｍｍ、目付量が３５ｇ／ｍ^２、エンボス柄（φ１ｍｍの円形、ピッチ５ｍｍの格子状））上の一端から他端へ、高結晶性ＰＰ（ＭＦＲ１０００ｇ／１０分、融点１６１℃）６０質量％と低結晶性α−オレフィン系高分子（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％とからなる組成物ペレットを樹脂温度２０５℃、走行速度１０ｍ／ｍｉｎで直線状に塗布し、連続した形状を有する複数の突起物が形成された、透過側流路材Ｂを作製した。

（透過側流路材Ｃ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（登録商標））にインプリント加工をして、連続した形状を有する、複数の直線庁の突起物を形成した後、ＣＯ_２レーザ加工を施し、複数の突起物及び貫通孔を有する透過側流路材Ｂを得た。

上記のインプリント加工は、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で保圧して、４０℃で冷却後に金型から取り出した。

上記のＣＯ_２レーザ加工は、具体的には、３Ｄ−Ａｘｉｓ ＣＯ２レーザマーカ ＭＬＺ９５００を用いて、インプリントシートの突起物が形成されていない面から、突起物が形成されていない部位に対してレーザ加工をし、ピッチ２ｍｍで貫通孔を形成した。

（透過側流路材の横断面積比）
無作為に選択した、有孔集水管の長手方向における透過側流路材の横断面の３０箇所について、それぞれ横断面積Ｓ等を算出し、それらの平均値から算出した値を「横断面積比」として表１に示した。

（巻囲体の径方向断面直径）
外周面をフィルムテープで固定した後の巻囲体の、無作為に選択した５箇所について、有孔集水管の長手方向に対する垂直方向における外周長を測定し、それらの平均値を円周率πで除した値を、巻囲体の径方向断面直径とした。

（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^２／ｓｅｃ、密度０．８０ｇ／ｃｍ^３）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（厚み１３０μｍ）ロールを作製した。

多孔性支持層のポリスルホンをキャストした側の表面をメタフェニレンジアミン（ｍ−ＰＤＡ）１．８質量％、イプシロンカプロラクタム（ε−ＣＬ）１．０質量％の水溶液中に２分間浸漬してから、垂直方向にゆっくりと引き上げた。さらに、エアーノズルから窒素を吹き付けることで、支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。

その後、トリメシン酸クロリド０．０６０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、複合分離膜を得た。

このように得られた複合分離膜を、幅３００ｍｍ、長さ２８００ｍｍで裁断し、分離膜エレメントでの有効膜面積が０．５５ｍ^２となるように折り畳み、次いで供給側流路材としてネット（厚み：０．３３ｍｍ、ピッチ：１．５ｍｍ×１．５ｍｍ）を幅３００ｍｍ、長さ１３５０ｍｍで裁断して、折り畳まれた分離膜の供給側の面に挟み込み、分離膜リーフを作製した。

得られた分離膜リーフの透過側面に、有孔集水管側で開口した封筒状になるように接着剤を塗布した後、幅３００ｍｍ、長さ１８００ｍｍで裁断した透過側流路材Ｂの上に積層して１組の分離膜ユニットとし、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）製の有孔集水管（幅：２９８ｍｍ、外径：１７ｍｍ、孔数８個×直線状２列）にスパイラル状に巻き付け、巻囲体の表面が透過側流路材Ａで被覆された巻囲体を作製した。次いで巻囲体の外周面を、フィルムテープで固定した後に、エッジカットを行い、ブラインシール（圧力容器内での供給水ショートパス防止パッキン）を取り付けて、供給水がその第１端面から供給され、第２端面から濃縮水として取り出される、巻囲体の径方向断面直径が４５ｍｍの分離膜エレメントを作製した。なお透過側流路材Ｂは、直線状の突起物が、有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において連続する形状を有するように配置した。

得られた分離膜エレメントを圧力容器に入れて、回収率が６０％になるように運転して各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

（実施例２）
透過側流路材をＣにした以外は実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。

実施例１と同様に各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

（実施例３〜５）
実施例１における分離膜ユニットを２組、４組、６組にそれぞれ変更し、巻囲体の径方向断面直径もそれぞれ変更した以外は実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。

実施例１と同様に各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

（実施例６及び７）
実施例１で作製した分離膜エレメントを用いて、回収率が３０％及び７５％になるようにした以外は実施例１と同様に各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

（実施例８）
透過側流路材Ｂの長さを２５００ｍｍに変更にした以外は実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。

実施例１と同様に各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

（比較例１）
透過側流路材をＡにした以外は実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。

実施例１と同様に各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

（比較例２〜４）
透過側流路材をＡにし、分離膜ユニットを２組、４組、６組にそれぞれ変更し、巻囲体の径方向断面直径もそれぞれ変更した以外は実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。

実施例１と同様に各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

（比較例５及び６）
実施例１で作製した分離膜エレメントを用いて、回収率が３０％及び７５％になるようにした以外は実施例１と同様に各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

（比較例７）
透過側流路材をＡにし、その長さを２５００ｍｍに変更にした以外は実施例１と同様にして、分離膜エレメントを作製した。

実施例１と同様に各性能を評価したところ、結果は表１のとおりであった。

１ 分離膜
２ 供給側流路材
３、６ 透過側流路材
４ 有孔集水管
５ 有孔集水管の孔
８ 供給水
９ 濃縮水
１０ 透過水
１１、１２ 分離膜エレメント
１５ 繊維状物Ａ
１６ 繊維状物Ｂ
ａ、ｂ 繊維状物の交点間隔
Ｐ 透過側流路材の突起物の中心と隣接する突起物の中心との距離
Ｓ 突起物の中心と隣接する突起物の中心との間に占める透過側流路材の横断面積
Ｈ０ 透過側流路材の最大高さ
Ｗ_Ｚ 有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向におけるシート状物の長さ
Ｗ_ｎ 有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において突起物が存在しない領域の長さ

Claims (7)

1. 有孔集水管と、該有孔集水管に巻囲された、一以上の分離膜ユニットと、からなる巻囲体を備える、分離膜エレメントであって、
   前記分離膜ユニットは、供給側の面と透過側の面とを有する分離膜と、該分離膜の供給側に設けられた供給側流路材と、該分離膜の透過側に設けられた透過側流路材と、からなり、
   前記透過側流路材は、表面に一以上の突起物が形成されたシート状物であり、かつ、
   一以上の前記突起物が、前記有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において、前記透過側流路材の一端から他端へ、連続する形状を有し、
   前記有孔集水管の長手方向に対して略垂直方向に延伸された、一以上の前記透過側流路材により、前記巻囲体の表面が被覆されている、分離膜エレメント。
2. 複数の前記突起物が、前記有孔集水管の長手方向に対する略垂直方向において、前記透過側流路材の一端から多端へ、連続する直線状の形状を有し、それら突起物が、互いに平行になるように配置されている、請求項１記載の分離膜エレメント。
3. 前記透過側流路材は、前記有孔集水管の長手方向における横断面に複数の流路を有し、かつ、横断面積比が、０．４０〜０．７５である、請求項１又は２記載の分離膜エレメント。
4. 前記有孔集水管の長手方向に対する垂直方向における、前記巻囲体の径方向断面直径が、７５ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項記載の分離膜エレメント。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載の分離膜エレメントを備える、逆浸透膜浄水器。
6. 請求項１〜４のいずれか一項記載の分離膜エレメントを備える、ナノ濾過膜浄水器。
7. 供給水量に対する造水量の割合を、５０％以上とする、請求項１〜４のいずれか一項記載の分離膜エレメントの運転方法。

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