JP2021016811A - フィルタ膜の透水性評価方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
支持層と分離機能層とを有する逆浸透膜等のフィルタ膜について、その透水性を評価する方法であって、
フィルタ膜を電解液中に浸漬し、
フィルタ膜を間に置いて透水方向の一方側と他方側に各々配された電極を介して、電解液に一または複数の周波数の交流を印加し、
交流が印加されている状態下でフィルタ膜の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定し、
フィルタ膜の一方側または他方側から電解液に圧力を付加させ、
上記一または複数の特定周波数に対応するインピーダンスの上記圧力に対する緩和特性に基づいてフィルタ膜の透水性を評価することを特徴とするものである。
なお上記の交流印加、インピーダンス測定および圧力付加は、必ずしもこの記載順通りに行わなくてもよく、例えばインピーダンス測定の前に、交流印加と並行して圧力付加を行うようにしてもよい。
交流の周波数を第1の周波数から第2の周波数の間で掃引させ、
この周波数掃引を複数回繰り返し、
各周波数掃引時にそれぞれ測定されたインピーダンスに基づいて透水性を評価することが望ましい。
支持層と分離機能層とを有する逆浸透膜等のフィルタ膜について、その透水性を評価する装置であって、
電解液を貯え、該電解液中に浸漬した状態にしてフィルタ膜を保持する容器と、
フィルタ膜を間に置いて透水方向の一方側または他方側から電解液に圧力を付加させる圧力付加手段と、
上記一方側と他方側に各々配された電極を介して、前記電解液に一または複数の周波数の交流を印加する交流印加手段と、
フィルタ膜の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、
このインピーダンス測定器が測定した一または複数の特定周波数に対応するインピーダンスの上記圧力に対する緩和特性に基づいて透水性を解析する手段と、
を有することを特徴とするものである。
圧力付加手段は、上記一方側および他方側のうち逆浸透により脱塩を行う際に圧力が付加される側と同じ側から電解液に圧力を付加させるものであることが望ましく、さらには、逆浸透により脱塩を行う際に圧力が付加される側と反対側からも電解液に圧力を付加可能であることがより望ましい。
P1 >P2
に設定すれば、第1槽2内の電解液4がRO膜6を透過して第2槽3側に透水する。
P1 −P2 >Π
となるように設定して、逆浸透による膜ろ過がなされる。
この場合は平衡状態、つまりRO膜6を透過して電解液5または電解液4の媒質が移動することが無い状態にある。この平衡状態となるのは最も単純には、Π1=Π2でかつP1=P2=0の場合である。なお、Π1>Π2となる条件下でΠ1−P1=Π2とした場合も同様に平衡状態となるが、ここでは上記最も単純な場合を想定して説明を続ける。
{G(f1),C(f1)}、{G(f2),C(f2)}、{G(f3),C(f3)}・・・
{G(fn),C(fn)}とする。解析部34は、こうして求めたG成分に係るデータを内蔵メモリに記憶する。
この時点を基準時刻として、例えば図1に示したバルブ14が開かれる。それにより、Π1=Π2、P1>0、P2=0となって、第1槽2の電解液4に圧力P1が付加される。この圧力付加により、第1槽2の電解液4の媒質が分離機能層6aから支持層6bの内部に流れRO膜6を透過して第2槽3に流れる透水が始まる。つまり上述した平衡状態は、この時刻t=0において非衡状態に変化する。そしてこの場合も、[手順1]の場合と同様の交流印加およびインピーダンス測定が圧力付加と並行してなされ、インピーダンスの測定結果が解析部34の内蔵メモリに記憶される。なお、上記の交流印加およびインピーダンス測定を、電解液4への圧力付加を開始する前から行ってもよい。
上記バルブ14は開かれたままとされ、Π1=Π2、P1>0、P2=0の状態が維持される。前述の周波数掃引された交流の印加およびインピーダンス測定は、前記[手順1]から継続してなされているが、この[手順3]においては解析部34が、印加される交流の周波数fおよび時刻t毎の複素インピーダンスZ(f,t)を測定する。またこのときも解析部34は、複素インピーダンスZをG(コンダクタンス)成分と、C(コンダクタンス)成分とに分解して求める。すなわち、より詳しくは、複素インピーダンスZの実部、虚部をそれぞれReZ、ImZとし、角周波数をωとして、
ReZ=1/G、ImZ=−(1/ωC)である。
1回目は、G(f1,t1)、G(f2,t2)・・・G(fn,tn)
2回目は、G(f1,t1+T)、G(f2,t2+T)・・・G(fn,tn+T)
・
・
m回目は、G(f1,t1+(m−1)T)、G(f2,t2+(m−1)T)・・・G(fn,tn+(m−1)T)
が記録される。なお上記Tは周波数掃引の周期(秒)であり、本例では前述した通り40s(秒)である。以上でインピーダンス測定は終了し、次の測定に備えてP2=0に戻される。
次に解析部34は、以上の通りにして求められたコンダクタンスGに基づいて、RO膜6に付加した圧力に対するその緩和特性からRO膜6の透水性に係る解析を行う。すなわち解析部34は、上記手順3で得たコンダクタンスGに係るデータ列、
G(fi,ti)、G(fi,ti+T)、G(fi,ti+2T)・・・
(i=1、2、3・・・)と、手順1で得たデータG(fi,t<0)と、手順2で得たデータG(fi,0)とから、
G(fi,t)=G0+ΔG(e−(t/τ)−1) (t≧0の場合)
G(fi,t)=G0 (t<0の場合)
として、時間t=0から無限大になるまでのコンダクタンス変化量ΔG、および緩和時間τを求める。具体的には、得られたデータをコンピューターや表計算アプリケーション等を利用して最小二乗法によって上記の式にフィッティングさせ、G0、ΔG、τを求める。
2 圧力容器の第1槽
3 圧力容器の第2槽
4 電解液(濃縮液)
5 電解液(透過液)
6 RO膜
6a RO膜の分離機能層
6b RO膜の支持層
7 第1電極
8 第2電極
11、21 ガスボンベ
12、15、22、25 配管
13 第1リザーバ
14、24 バルブ
23 第2リザーバ
31、32 接続線
33 インピーダンスメータ
34 解析部
35 表示部
Claims (9)
- 支持層と分離機能層とを有するフィルタ膜について、その透水性を評価する方法であって、
前記フィルタ膜を電解液中に浸漬し、
前記フィルタ膜を間に置いて透水方向の一方側と他方側に各々配された電極を介して、前記電解液に一または複数の周波数の交流を印加し、
前記交流が印加されている状態下で前記フィルタ膜の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定し、
前記フィルタ膜の一方側または他方側から電解液に圧力を付加させ、
前記一または複数の特定周波数に対応する前記インピーダンスの前記圧力に対する緩和特性に基づいて前記フィルタ膜の透水性を評価することを特徴とするフィルタ膜の透水性評価方法。 - 前記特定周波数が、200Hz以上2MHz以下の範囲内の周波数である請求項1記載のフィルタ膜の透水性評価方法。
- 前記インピーダンスの前記圧力に対する緩和特性における緩和時間τおよび/または前記インピーダンスに対応するコンダクタンスの変化量ΔGに基づいて透水性を評価する請求項1または2に記載のフィルタ膜の透水性評価方法。
- 前記周波数を第1の周波数から第2の周波数の間で掃引させ、
この周波数掃引を複数回繰り返し、
各周波数掃引時にそれぞれ測定されたインピーダンスに基づいて前記透水性を評価する請求項1から3いずれか1項に記載のフィルタ膜の透水性評価方法。 - 前記インピーダンスの測定を、前記交流を印加する電極の間で行う請求項1から4いずれか1項に記載のフィルタ膜の透水性評価方法。
- 前記フィルタ膜として逆浸透膜の透水性を評価する請求項1から5いずれか1項に記載のフィルタ膜の透水性評価方法。
- 支持層と分離機能層とを有するフィルタ膜について、その透水性を評価する装置であって、
電解液を貯え、該電解液中に浸漬した状態にしてフィルタ膜を保持する容器と、
フィルタ膜を間に置いて透水方向の一方側または他方側から電解液に圧力を付加させる圧力付加手段と、
前記一方側と他方側に各々配された電極を介して、前記電解液に一または複数の周波数の交流を印加する交流印加手段と、
前記フィルタ膜の一方側と他方側との間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、
前記インピーダンス測定器が測定した一または複数の特定周波数に対応するインピーダンスの前記圧力に対する緩和特性に基づいて前記透水性を解析する手段と、
を有するフィルタ膜の透水性評価装置。 - 前記フィルタ膜が逆浸透膜であり、
前記圧力付加手段が、前記一方側および他方側のうち逆浸透膜を行う際に圧力が付加される側と同じ側から電解液に圧力を付加させるものである、
請求項7に記載のフィルタ膜の透水性評価装置。 - 前記圧力付加手段が、前記一方側および他方側のうち逆浸透膜を行う際に圧力が付加される側と反対側からも圧力を付加可能である請求項8に記載のフィルタ膜の透水性評価装置。
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JP7042532B1 (ja) * | 2021-01-20 | 2022-03-28 | 国立大学法人信州大学 | フィルタ膜のインピーダンス測定方法および装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01197644A (ja) * | 1988-02-03 | 1989-08-09 | Smc Corp | インピーダンス検出装置 |
JPH01228509A (ja) * | 1988-03-08 | 1989-09-12 | Hitachi Ltd | 膜性能評価装置を備えた媒体浄化設備並びに膜性能評価装置及び膜性能評価方法 |
EP0525566A1 (en) * | 1991-07-30 | 1993-02-03 | IVECO FIAT S.p.A. | A method and apparatus for determining the clogging of a filter, in particular a filter for an exhaust system |
JPH08126882A (ja) * | 1994-10-28 | 1996-05-21 | Toshiba Corp | 造水プラントの運転制御装置 |
JP2000288530A (ja) * | 1999-04-09 | 2000-10-17 | Kazuyoshi Yamanishi | 水質管理システム |
WO2012091028A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 東レ株式会社 | 医療材料および中空糸膜モジュール |
US20140254323A1 (en) * | 2011-10-31 | 2014-09-11 | Nanyang Technological University | Method and apparatus for determining biofouling of a membrane |
JP2018513383A (ja) * | 2015-04-24 | 2018-05-24 | ナンヤン テクノロジカル ユニヴァーシティー | 逆浸透システムの汚損状態を評価するための方法及び装置 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01197644A (ja) * | 1988-02-03 | 1989-08-09 | Smc Corp | インピーダンス検出装置 |
JPH01228509A (ja) * | 1988-03-08 | 1989-09-12 | Hitachi Ltd | 膜性能評価装置を備えた媒体浄化設備並びに膜性能評価装置及び膜性能評価方法 |
EP0525566A1 (en) * | 1991-07-30 | 1993-02-03 | IVECO FIAT S.p.A. | A method and apparatus for determining the clogging of a filter, in particular a filter for an exhaust system |
JPH08126882A (ja) * | 1994-10-28 | 1996-05-21 | Toshiba Corp | 造水プラントの運転制御装置 |
JP2000288530A (ja) * | 1999-04-09 | 2000-10-17 | Kazuyoshi Yamanishi | 水質管理システム |
WO2012091028A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | 東レ株式会社 | 医療材料および中空糸膜モジュール |
US20140254323A1 (en) * | 2011-10-31 | 2014-09-11 | Nanyang Technological University | Method and apparatus for determining biofouling of a membrane |
JP2018513383A (ja) * | 2015-04-24 | 2018-05-24 | ナンヤン テクノロジカル ユニヴァーシティー | 逆浸透システムの汚損状態を評価するための方法及び装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
田中 厚志 他: "KCl電解液を用いた誘電緩和現象測定による逆浸透膜中のイオン挙動解析", 日本化学会第99春季年会予稿集DVD, JPN6021038518, 1 March 2019 (2019-03-01), pages 1 - 028, ISSN: 0004608711 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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