JP2023183524A - spiral membrane element - Google Patents

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英樹 松田
Hideki Matsuda
康弘 宇田
Yasuhiro Uda
博充 谷口
Hiromitsu Taniguchi
雅志 別府
Masashi Beppu
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Abstract

To provide a spiral membrane element that can improve reliability of a sealing structure around the inner peripheral end of a separation membrane.SOLUTION: A spiral membrane element comprises: a hollow central tube 5; wound bodies wound around the central tube 5 and each including a separation membrane 1 bent at an inner peripheral end so that supply-side surfaces face each other and a supply-side flow path material 2 interposed between the surfaces of the separation membrane 1; and sealing portions 13 that each prevent mixing of a supply-side flow path and a permeation-side flow path. The supply-side flow path material 2 has a thickness adjusting portion 2a that is thinner, at least at the inner peripheral end, than at a center.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、内周側端部で屈曲させた分離膜とその分離膜の間に介在する供給側流路材とを含むスパイラル型膜エレメント(以下、「膜エレメント」と略称する場合がある)に関する。 The present invention provides a spiral membrane element (hereinafter sometimes abbreviated as "membrane element") that includes a separation membrane bent at the inner peripheral end and a supply channel material interposed between the separation membrane. Regarding.

従来のスパイラル型膜エレメントは、例えば、図1に示すように、対向する分離膜1の間に透過側流路材3が介在する複数の膜リーフLと、膜リーフLの間に介在する供給側流路材2と、膜リーフL及び供給側流路材2を巻回した有孔の中心管5と、供給側流路と透過側流路との混合を防止する封止部11,12,13と、を備えるものが一般的である。 A conventional spiral membrane element, for example, as shown in FIG. The side channel material 2, the perforated central tube 5 around which the membrane leaf L and the supply side channel material 2 are wound, and the sealing parts 11 and 12 that prevent mixing of the supply side channel and the permeation side channel. , 13 are common.

このような膜エレメントは、例えば、図2A~図2Bに示すように、分離膜1を屈曲させて供給側面を対向させた間に供給側流路材2を配置したものと透過側流路材3とを積み重ね、両端封止部11と外周側封止部12とを形成するための接着剤4,6を、透過側流路材3の軸心方向A1の両端部及び巻回の外周側端部に塗布した分離膜ユニットUを準備した後、図2Cに示すように、分離膜ユニットUを積層してから、中心管5を矢印の方向に回転させて、複数の分離膜ユニットUを中心管5に巻回することで、製造されていた。 Such membrane elements include, for example, as shown in FIGS. 2A and 2B, a separation membrane 1 is bent and a supply side channel material 2 is arranged between the two sides facing each other, and a permeate channel material is arranged between the separation membrane 1 and the supply side. 3, and apply adhesives 4 and 6 for forming both end sealing parts 11 and outer peripheral side sealing part 12 to both ends of the permeation side channel material 3 in the axial direction A1 and the outer peripheral side of the winding. After preparing the separation membrane units U whose ends are coated, as shown in FIG. 2C, after stacking the separation membrane units U, the center tube 5 is rotated in the direction of the arrow to stack the plurality of separation membrane units U. It was manufactured by winding it around the central tube 5.

また、特許文献1に記載されているように、分離膜1を屈曲させる際に、屈曲部を保護する目的で、分離膜1の供給側面には、内周側端部に沿って保護テープを貼着する場合があった。 In addition, as described in Patent Document 1, when bending the separation membrane 1, a protective tape is applied to the supply side of the separation membrane 1 along the inner edge in order to protect the bent part. Sometimes it was pasted.

特許第4563060号公報Patent No. 4563060

しかしながら、図6に示すように、分離膜ユニットUの積層体を中心管5に巻回する際、供給側流路材2の厚みに応じて、分離膜1の内周側端部の屈曲厚み(例えば曲率半径)が大きくなり、これに伴って三角形状の段差Sが生じ易くなる。その結果、透過側流路材3に塗布された接着剤によって形成される中心管5回りの中央側封止部13にも間隙が生じやすくなり、分離膜1の内周側端部の周辺における封止構造の信頼性が低下するという懸念があった。特に、保護テープ等を分離膜1の供給側面の内周側端部に設ける場合、保護テープ等によって分離膜1の内周側端部の屈曲厚みが更に増加し、上記のような封止構造の信頼性が問題となり易い。 However, as shown in FIG. 6, when winding the stack of separation membrane units U around the center tube 5, the bending thickness of the inner circumferential end of the separation membrane 1 depends on the thickness of the supply channel material 2. (for example, the radius of curvature) increases, and accordingly, a triangular step S is likely to occur. As a result, gaps are likely to be formed in the central sealing part 13 around the central tube 5 formed by the adhesive applied to the permeate channel material 3, and around the inner peripheral end of the separation membrane 1. There was a concern that the reliability of the sealing structure would decrease. In particular, when a protective tape or the like is provided at the inner end of the supply side of the separation membrane 1, the bending thickness of the inner end of the separation membrane 1 is further increased due to the protective tape, etc. reliability is likely to become a problem.

そこで、本発明の目的は、分離膜の内周側端部の周辺における封止構造の信頼性を向上させることができるスパイラル型膜エレメントを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a spiral-wound membrane element that can improve the reliability of the sealing structure around the inner peripheral end of the separation membrane.

上記目的は、以下の如き本発明によって達成できる。 The above object can be achieved by the present invention as follows.

即ち、本発明のスパイラル型膜エレメントは、有孔の中心管と、その中心管に巻回されており、内周側端部で屈曲させて供給側面を対向させた分離膜とその分離膜の間に介在する供給側流路材とを含む巻回体と、供給側流路と透過側流路との混合を防止する封止部と、を備えるスパイラル型膜エレメントであって、前記供給側流路材は、少なくとも内周側端部において中央部に比較して厚みのより小さい厚み調整部を有することを特徴とする。 That is, the spiral type membrane element of the present invention includes a perforated central tube, a separation membrane wound around the central tube, and bent at the inner circumferential end so that the supply side faces face each other, and the separation membrane of the separation membrane. A spiral membrane element comprising: a wound body including a supply side channel material interposed therebetween; and a sealing part that prevents mixing of the supply side channel and the permeation side channel material, the spiral membrane element comprising: The channel material is characterized in that it has a thickness adjustment portion that is thinner at least at the inner circumferential end than the center portion.

本発明のスパイラル型膜エレメントによると、より厚み小さい供給側流路材の厚み調整部が、分離膜が屈曲する内周側端部に介在することで、分離膜の内周側端部の屈曲厚み(例えば曲率半径)が低減されるため、中心管の周囲に配置した複数の分離膜の内周側端部の段差が小さくなり、内周側端部の周辺における封止構造の信頼性を向上させることができる。また、供給側流路材の厚み調整部が、分離膜が屈曲する内周側端部に介在することで、厚みが一定の供給側流路材を介在させる場合と比較して、分離膜が屈曲する内周側端部に、厚み調整部の先端が安定して入り込み易くなる。このため、供給側流路材の先端が均一な位置に配置され易く、封止構造のバラツキが生じにくくなる結果、封止構造の信頼性を向上させることができる。 According to the spiral membrane element of the present invention, the thickness adjustment part of the supply side channel material having a smaller thickness is interposed at the inner circumference side end where the separation membrane is bent, so that the inner circumference side edge of the separation membrane is bent. Since the thickness (e.g. radius of curvature) is reduced, the level difference at the inner end of the multiple separation membranes arranged around the central tube becomes smaller, improving the reliability of the sealing structure around the inner end. can be improved. In addition, since the thickness adjustment part of the supply side channel material is interposed at the inner circumferential end where the separation membrane is bent, the separation membrane is The tip of the thickness adjusting portion can stably enter the bent inner circumferential end. Therefore, the tip of the supply-side channel material is easily arranged at a uniform position, and variations in the sealing structure are less likely to occur, so that the reliability of the sealing structure can be improved.

上記において、前記厚み調整部は、先端側ほど厚みが薄い形状であることが好ましい。この構成により、分離膜の内周側端部の屈曲厚み(例えば曲率半径)がより低減されるため、中心管の周囲に配置した複数の分離膜の内周側端部の段差をより小さくして、内周側端部の周辺における封止構造の信頼性をより向上させることができる。 In the above, it is preferable that the thickness adjustment portion has a shape that becomes thinner toward the distal end. With this configuration, the bending thickness (for example, radius of curvature) at the inner end of the separation membrane is further reduced, so the step difference at the inner end of the plurality of separation membranes arranged around the central tube can be further reduced. Therefore, the reliability of the sealing structure around the inner peripheral end can be further improved.

また、前記供給側流路材は、前記内周側端部と外周側端部とに前記厚み調整部を有することが好ましい。このように、外周側端部にも厚みのより小さい厚み調整部を設けることにより、一定の外径を有するスパイラル型膜エレメントに充填される分離膜の有効膜面積を増加させることができる。その際、供給側流路材の外周側端部の付近は分離機能に寄与しにくいため、厚みのより小さい厚み調整部を設けてもデメリットは小さいものとなる。また、巻回体の外周面においても、段差を小さくすることができる。 Further, it is preferable that the supply side channel material has the thickness adjustment portions at the inner circumferential end and the outer circumferential end. In this manner, by providing the thinner thickness adjusting portion also at the outer peripheral end, it is possible to increase the effective membrane area of the separation membrane filled in a spiral-wound membrane element having a constant outer diameter. In this case, since the vicinity of the outer circumferential end of the supply-side channel material is difficult to contribute to the separation function, even if a thickness adjustment part with a smaller thickness is provided, the disadvantage is small. Moreover, the level difference can also be reduced on the outer circumferential surface of the wound body.

更に、上記いずれの場合においても、前記分離膜の供給側面には、前記内周側端部に沿って設けられた保護層を備えることが好ましい。保護層を備えることで、分離膜の内周側端部の損傷を防止して封止構造を良好に維持することができるが、保護層によって分離膜の内周側端部の屈曲厚み(例えば曲率半径)が増加しやすいところ、本発明のような厚み調整部を設けることにより、屈曲厚みを低減して封止構造の信頼性をより向上させることができる。 Furthermore, in any of the above cases, it is preferable that the supply side surface of the separation membrane is provided with a protective layer provided along the inner circumferential end. By providing a protective layer, it is possible to prevent damage to the inner peripheral end of the separation membrane and maintain a good sealing structure, but the protective layer prevents damage to the inner peripheral end of the separation membrane (for example Although the radius of curvature is likely to increase, by providing a thickness adjusting section as in the present invention, the bending thickness can be reduced and the reliability of the sealing structure can be further improved.

上記の際、前記内周側端部に設けられる前記厚み調整部の幅が、前記保護層の幅の半分の長さに対して、0.2~2倍であることが好ましい。厚み調整部の幅が、このような比率であると、分離膜の分離機能を十分維持させながら、分離膜の内周側端部の周辺における封止構造の信頼性を向上させることができる。 In the above case, it is preferable that the width of the thickness adjusting portion provided at the inner circumferential end is 0.2 to 2 times the length of half the width of the protective layer. When the width of the thickness adjustment portion has such a ratio, the reliability of the sealing structure around the inner circumferential end of the separation membrane can be improved while sufficiently maintaining the separation function of the separation membrane.

本発明によると、分離膜の内周側端部の周辺における封止構造の信頼性を向上させることができるスパイラル型膜エレメントを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a spiral membrane element that can improve the reliability of the sealing structure around the inner peripheral end of the separation membrane.

膜リーフ及び供給側流路材が中心管に巻回された巻回体の一例を示す、一部を切り欠いた斜視図である。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing an example of a wound body in which a membrane leaf and a supply side channel material are wound around a central tube. 本発明のスパイラル型膜エレメントに使用する分離膜ユニットの一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of a separation membrane unit used in the spiral-wound membrane element of the present invention. 本発明のスパイラル型膜エレメントに使用する分離膜ユニットの一例を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an example of a separation membrane unit used in the spiral-wound membrane element of the present invention. 本発明のスパイラル型膜エレメントに使用する分離膜ユニットを積層して巻回する前の状態の一例を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an example of a state before the separation membrane units used in the spiral membrane element of the present invention are stacked and wound. 本発明のスパイラル型膜エレメントの要部の一例を示す正面視断面図である。1 is a front sectional view showing an example of a main part of a spiral-wound membrane element of the present invention. 本発明に用いることができる供給側流路材の例を示す正面視断面図である。FIG. 2 is a front sectional view showing an example of a supply side channel material that can be used in the present invention. 本発明に用いることができる供給側流路材の例を示す正面視断面図である。FIG. 2 is a front sectional view showing an example of a supply side channel material that can be used in the present invention. 本発明に用いることができる供給側流路材の例を示す正面視断面図である。FIG. 2 is a front sectional view showing an example of a supply side channel material that can be used in the present invention. 本発明に用いることができる供給側流路材の例を示す正面視断面図である。FIG. 2 is a front sectional view showing an example of a supply side channel material that can be used in the present invention. 加熱プレスの条件を変えて得られた供給側流路材の厚み調整部の例を示す写真である。It is a photograph which shows the example of the thickness adjustment part of the supply side channel material obtained by changing the hot press conditions. 従来のスパイラル型膜エレメントの要部の一例を示す正面視断面図である。FIG. 2 is a front sectional view showing an example of a main part of a conventional spiral-wound membrane element.

(スパイラル型膜エレメント)
本発明のスパイラル型膜エレメントは、例えば図1に示すように、有孔の中心管5と、その中心管5に巻回されており、内周側端部で屈曲させて供給側面を対向させた分離膜1とその分離膜1の間に介在する供給側流路材2とを含む巻回体Rと、供給側流路と透過側流路との混合を防止する封止部11,12,13と、を備えるものである。
(Spiral type membrane element)
As shown in FIG. 1, for example, the spiral membrane element of the present invention includes a central tube 5 having a hole, and is wound around the central tube 5, and is bent at the inner peripheral end so that the supply side faces face each other. a rolled body R including a separation membrane 1 and a supply channel material 2 interposed between the separation membrane 1; and sealing portions 11 and 12 that prevent mixing of the supply channel and the permeate channel. , 13.

本発明のスパイラル型膜エレメントは、例えば図3に示すように、供給側流路材2が、少なくとも内周側端部において中央部に比較して厚みのより小さい厚み調整部2aを有するが、供給側流路材2以外の点については、従来のスパイラル型膜エレメントの構成が、何れも採用できる。 In the spiral-wound membrane element of the present invention, as shown in FIG. 3, for example, the supply side channel material 2 has a thickness adjustment part 2a that is thinner at least at the inner circumferential end than the center part. With respect to the points other than the supply side channel material 2, any structure of a conventional spiral-wound membrane element can be adopted.

図1及び図3には、膜リーフLにおいて対向する分離膜1の間に透過側流路材3が介在する例が示されているが、分離膜1の透過側の表面に凹凸又は溝などを設けて、透過側流路を分離膜1自体に形成することも可能であり、その場合、透過側流路材3を省略することが可能である。 1 and 3 show an example in which the permeate side channel material 3 is interposed between the opposing separation membranes 1 in the membrane leaf L, but there are irregularities or grooves on the permeate side surface of the separation membrane 1. It is also possible to provide the permeate side flow path in the separation membrane 1 itself, and in that case, the permeate side flow path material 3 can be omitted.

本実施形態では、封止部が両端封止部11と外周側封止部12とを含む例を示す。封止部のうち、両端封止部11は、膜リーフLの軸心方向A1の両側における二辺端部を接着剤で封止したものである。外周側封止部12は、膜リーフLの外周側先端の端部を接着剤で封止したものである。 In this embodiment, an example in which the sealing portion includes both end sealing portions 11 and an outer peripheral side sealing portion 12 is shown. Among the sealing parts, the both-end sealing parts 11 are obtained by sealing two side ends of the membrane leaf L on both sides in the axial direction A1 with an adhesive. The outer circumferential side sealing part 12 is obtained by sealing the outer circumferential tip end of the membrane leaf L with an adhesive.

また、本発明では、図1に示すように、中心管5と膜リーフLの基端部の軸心方向A1の両側を接着剤で封止した中央側封止部13を有することが好ましい。本実施形態の膜エレメントは、このような中央側封止部13を介して、膜リーフL及び供給側流路材2が中心管5に巻回された巻回体Rを有している。 Further, in the present invention, as shown in FIG. 1, it is preferable to have a central sealing part 13 in which both sides of the central tube 5 and the proximal end of the membrane leaf L in the axial direction A1 are sealed with an adhesive. The membrane element of this embodiment has a wound body R in which the membrane leaf L and the supply side channel material 2 are wound around the central tube 5 via such a central sealing part 13.

上記のような巻回体Rを有する膜エレメントは、例えば図2A~図2Cに示す工程により製造することができる。図2Aは分離膜ユニットUの平面図であり、図2Bは分離膜ユニットUの正面図であり、図2Cは分離膜ユニットUを積層して巻回する前の状態を示す正面図である。 The membrane element having the wound body R as described above can be manufactured, for example, by the steps shown in FIGS. 2A to 2C. FIG. 2A is a plan view of the separation membrane unit U, FIG. 2B is a front view of the separation membrane unit U, and FIG. 2C is a front view showing a state before the separation membrane units U are stacked and wound.

まず、図2A及び図2Bに示すように、分離膜1を2つ折りにして屈曲させて供給側面を対向させ、その間に供給側流路材2を配置したものと透過側流路材3とを積み重ねる。次いで、両端封止部11と外周側封止部12とを形成するための接着剤4,6を、透過側流路材3の軸心方向A1の両端部及び巻回の先端部に塗布した分離膜ユニットUを準備する。このとき、分離膜1の折り目部分に保護テープを貼り付けるなどして、保護層を設けてもよい。 First, as shown in FIGS. 2A and 2B, the separation membrane 1 is folded in half and bent so that the supply sides face each other, and the supply side channel material 2 is disposed between them, and the permeate side channel material 3 is separated. Stack. Next, adhesives 4 and 6 for forming the both end sealing parts 11 and the outer peripheral side sealing part 12 were applied to both ends of the permeation side channel material 3 in the axial direction A1 and the tip of the winding. Prepare a separation membrane unit U. At this time, a protective layer may be provided by, for example, attaching a protective tape to the folded portion of the separation membrane 1.

接着剤4,6としては、特に限定されるものではなく、従来公知のものを採用することができる。具体的には、例えばウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤等、従来公知のいずれの接着剤も使用することができる。 The adhesives 4 and 6 are not particularly limited, and conventionally known adhesives can be used. Specifically, any conventionally known adhesives such as urethane adhesives and epoxy adhesives can be used.

次ぎに、図2Cに示すように、他のものより延長した部分を有する透過側流路材3の上に、膜リーフLと同数の分離膜ユニットUを積層して、分離膜ユニットUの積層体を準備する。このとき、最も下側の透過側流路材3の延長部分の軸心方向A1の両端部にも接着剤を塗布しておくことで、中央側封止部13を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 2C, the same number of separation membrane units U as the membrane leaves L are stacked on the permeate side flow path material 3 having a portion extending from the other ones, and the separation membrane units U are stacked. Prepare your body. At this time, the central sealing portion 13 can be formed by applying adhesive to both ends in the axial direction A1 of the extended portion of the lowermost permeation-side channel material 3.

次いで、図2Cに示すように、有孔の中心管5を矢印の方向に回転させて、複数の分離膜ユニットUを中心管5に巻回する。このとき、接着剤4,6が、対向する分離膜1と透過側流路材3とを接着することにより、両端封止部11と外周側封止部12とを有する膜リーフLが形成される。 Next, as shown in FIG. 2C, the perforated central tube 5 is rotated in the direction of the arrow to wind the plurality of separation membrane units U around the central tube 5. At this time, the adhesives 4 and 6 adhere the opposing separation membrane 1 and permeation side channel material 3, thereby forming a membrane leaf L having both end sealing parts 11 and an outer peripheral side sealing part 12. Ru.

その結果、図1に示すように、膜リーフL及び供給側流路材2が中心管5に巻回された巻回体Rが形成される。封止後の巻回体Rは、軸心方向A1の長さを調整するために、両端部のトリミング等を行ってもよい。 As a result, as shown in FIG. 1, a wound body R is formed in which the membrane leaf L and the supply side channel material 2 are wound around the central tube 5. After sealing, the wound body R may be trimmed at both ends in order to adjust the length in the axial direction A1.

必要に応じて、膜エレメントの巻回体Rの上流側には、シールキャリア等の上流側端部材が設けられ、下流側にはアンチテレスコープ材等の下流側端部材が設けられる。更に、耐圧性の向上等を目的として、外装材を設けてることも可能である。 If necessary, an upstream end member such as a seal carrier is provided on the upstream side of the wound body R of the membrane element, and a downstream end member such as an anti-telescope material is provided on the downstream side. Furthermore, it is also possible to provide an exterior material for the purpose of improving pressure resistance.

外装材としては、特に限定されず、各種シート、フィルム、テープ等が挙げられ、必要に応じて、補強のために繊維補強樹脂(FRP)などが使用される。繊維補強樹脂の形成方法としては、繊維に硬化性樹脂を含浸させたロービングを使用して、これを巻回体Rの外周に巻き付ける方法が好ましい。 The exterior material is not particularly limited and may include various sheets, films, tapes, etc., and fiber reinforced resin (FRP) or the like may be used for reinforcement if necessary. As a method for forming the fiber-reinforced resin, it is preferable to use a roving in which fibers are impregnated with a curable resin, and to wrap the roving around the outer periphery of the wound body R.

一般的な8インチ径のスパイラル型膜エレメントにおいては、膜リーフLは15~30組程度巻回されるが、本発明では、供給側流路材2として、少なくとも内周側端部において中央部に比較して厚みのより小さい厚み調整部2aを有するものを使用するため、単位体積当たりの有効膜面積を増加させることができる。特に、内周側端部と外周側端部とに厚み調整部2aを有する供給側流路材2を用いることで、有効膜面積をより増加させることができる。 In a typical spiral-type membrane element with a diameter of 8 inches, about 15 to 30 sets of membrane leaves L are wound, but in the present invention, the center part at least at the inner circumferential end is wound as the supply side channel material 2. Since the thickness adjustment part 2a is used, which is smaller than that of the thickness adjustment part 2a, the effective membrane area per unit volume can be increased. In particular, by using the supply-side channel material 2 having the thickness adjusting portions 2a at the inner circumferential end and the outer circumferential end, the effective membrane area can be further increased.

膜エレメントを使用する際は、圧力容器(ベッセル)内に収容され、供給液は膜エレメントの一方の端面側から供給される。供給された供給液は、供給側流路材2に沿って中心管5の軸心方向A1に平行な方向に流れ、膜エレメントの他方の端面側から濃縮液として排出される。また、供給液が供給側流路材2に沿って流れる過程で分離膜1を透過した透過液は、透過側流路材3に沿って流動した後に、開孔5aから中心管5の内部に流れ込み、この中心管5の端部から排出される。 When the membrane element is used, it is housed in a pressure vessel (vessel), and a supply liquid is supplied from one end surface side of the membrane element. The supplied liquid flows along the supply side channel material 2 in a direction parallel to the axial direction A1 of the central tube 5, and is discharged from the other end surface side of the membrane element as a concentrated liquid. In addition, the permeate that permeates the separation membrane 1 while the supply liquid flows along the supply side channel material 2 flows along the permeate side channel material 3 and then flows into the center pipe 5 from the opening 5a. It flows in and is discharged from the end of this central tube 5.

(供給側流路材)
供給側流路材2としては、厚み調整部2aを設けること以外は、従来のものと特に変わりがなく、従来のものが何れも使用できる。供給側流路材2は一般に、膜面に流体を満遍なく供給するための間隙を確保する役割を有する。このような供給側流路材2は、例えばネット、編み物、凹凸加工シートなどを用いることができ、適当な厚さを有するものを適宜用いることができる。また、流路材は分離膜1の両面に設置するのが好ましいが、供給液側に設ける供給側流路材2と、透過液側に設ける透過側流路材3として、異なる流路材を用いることが一般的である。供給側流路材2では目が粗く厚いネット状の流路材を用いる一方で、透過側流路材3では目の細かい織物や編物の流路材を用いることが好ましい。
(Supply side channel material)
As the supply side channel material 2, there is no particular difference from the conventional material except for the provision of the thickness adjustment part 2a, and any conventional material can be used. The supply side channel material 2 generally has the role of ensuring a gap for evenly supplying fluid to the membrane surface. For example, a net, a knitted fabric, a textured sheet, etc. can be used as the supply side channel material 2, and a material having an appropriate thickness can be used as appropriate. In addition, although it is preferable to install channel materials on both sides of the separation membrane 1, different channel materials are used for the supply side channel material 2 provided on the feed liquid side and the permeate side channel material 3 provided on the permeate side. It is common to use It is preferable that the supply side channel material 2 uses a coarse and thick net-like channel material, while the permeation side channel material 3 uses a channel material of fine woven or knitted material.

本発明では、供給側流路材2として、例えば図3に示すように、少なくとも内周側端部において中央部に比較して厚みのより小さい厚み調整部2aを有するものを使用することを特徴とする。例えば図3に示すように、供給側流路材2の厚み調整部2aが、分離膜1が屈曲する内周側端部に介在することで、分離膜1の内周側端部の屈曲厚み(例えば曲率半径)が低減されるため、中心管5の周囲に配置した複数の分離膜1の内周側端部の段差Sが小さくなり、接着剤等のボイド(空隙)が生じにくくなる結果、内周側端部の周辺における封止構造(中央側封止部13)の信頼性を向上させることができる。 The present invention is characterized in that, as shown in FIG. 3, for example, as the supply side channel material 2, a material having a thickness adjusting part 2a having a smaller thickness at least at the inner peripheral end than the central part is used. shall be. For example, as shown in FIG. 3, the thickness adjusting part 2a of the supply side channel material 2 is interposed at the inner circumferential end where the separation membrane 1 is bent, so that the bending thickness of the inner circumferential edge of the separation membrane 1 can be adjusted. (For example, the radius of curvature) is reduced, so the step S at the inner peripheral end of the plurality of separation membranes 1 arranged around the central tube 5 becomes smaller, and voids such as adhesives are less likely to occur. , it is possible to improve the reliability of the sealing structure (central sealing part 13) around the inner circumferential end.

なお、巻回前に塗布した接着剤等により中央側封止部13を形成した後に、更に巻回体Rの端面に接着剤等を塗布することで、封止構造の信頼性をより向上させることも可能である。その場合においても、内周側端部に厚み調整部2aを有することで、封止構造の信頼性をより向上させることができる。 In addition, after forming the central sealing part 13 with the adhesive applied before winding, the reliability of the sealing structure can be further improved by applying adhesive or the like to the end face of the wound body R. It is also possible. Even in that case, the reliability of the sealing structure can be further improved by having the thickness adjusting portion 2a at the inner circumferential end.

ここで、厚み調整部2aとしては、例えば図4Dに示すように、供給側流路材2の中央部の厚みTと比較して、より小さい厚みTaの部分を有していればよい。本発明において、供給側流路材2の「中央部」とは、供給側流路材2の内周側端部と外周側端部との中央、かつ軸心方向A1の中央の位置を指している。供給側流路材2の厚み調整部2a以外の領域は、供給側流路材2の中央部を含めて、通常、同じ厚みTを有しているが、本発明では厚み調整部2aを少なくとも内周側端部に有していればよく、厚み調整部2a以外において、供給側流路材2の厚みTが変動するものであってもよい。 Here, as shown in FIG. 4D, for example, the thickness adjustment portion 2a may have a portion having a smaller thickness Ta than the thickness T of the central portion of the supply side channel material 2. In the present invention, the "center" of the supply channel material 2 refers to the center between the inner circumferential end and the outer circumferential end of the supply channel material 2, and the center position in the axial direction A1. ing. The area other than the thickness adjustment part 2a of the supply side channel material 2, including the center part of the supply side channel material 2, usually has the same thickness T, but in the present invention, the thickness adjustment part 2a is at least It is sufficient that it is provided at the inner circumferential end, and the thickness T of the supply side channel material 2 may vary in areas other than the thickness adjustment part 2a.

また、供給側流路材2の構造によっては、どの部分を測定するかにより、厚みTの測定値が異なる場合が生じる。例えば、供給側流路材2を構成する線材の交点部が供給側流路材2の最大厚みとなる場合には、交点部以外の部分では厚みが小さくなる傾向がある。このため、本発明では、供給側流路材2における繰り返し構造の中で、同じ構成部分同士を比較して、厚みの大小を決定する。例えば、繰り返し構造の中で供給側流路材2の最大厚みとなる部分が交点部である場合、厚み調整部2aに相当し得る部分の交点部の厚みを測定して、より小さい厚みの部分を有しているか判別する。 Further, depending on the structure of the supply-side channel material 2, the measured value of the thickness T may differ depending on which part is measured. For example, when the intersection of the wire rods constituting the supply-side flow path material 2 has the maximum thickness of the supply-side flow path material 2, the thickness tends to become smaller in portions other than the intersection. Therefore, in the present invention, the thickness is determined by comparing the same constituent parts in the repeating structure of the supply-side channel material 2. For example, if the maximum thickness part of the supply side channel material 2 in the repeating structure is an intersection part, the thickness of the intersection part of the part that can correspond to the thickness adjustment part 2a is measured, and the part with the smaller thickness is measured. Determine whether it has.

従って、上記のような交点部を有する供給側流路材2の場合、中央部における当該交点部の厚みと比較して、より小さい厚みとなる線材の交点部を有する部分が厚み調整部2aに相当する。また、供給側流路材2を構成する線材自身が、中央部における線材と比較して、より小さい厚みとなる線材を有する場合にも、より小さい厚みとなる線材の部分が、厚み調整部2aに相当する。つまり、本発明では、供給側流路材2における繰り返し構造の中の何れかの構成部分で、より小さい厚みとなる部分が存在すれば、これが厚み調整部2aに相当する。 Therefore, in the case of the supply-side channel material 2 having the above-mentioned intersection, the part having the intersection of the wires, which has a smaller thickness than the thickness of the intersection in the center part, becomes the thickness adjustment part 2a. Equivalent to. Further, even when the wire material constituting the supply side flow path material 2 has a wire material having a smaller thickness than the wire material in the central portion, the portion of the wire material having the smaller thickness is in the thickness adjusting portion 2a. corresponds to That is, in the present invention, if there is a portion with a smaller thickness in any of the repeating structures in the supply-side channel material 2, this corresponds to the thickness adjustment portion 2a.

本発明では、このような厚み調整部2aを少なくとも内周側端部に有していればよく、その正面視断面の形状や、供給側流路材2の繰り返し構造は、何れであってもよい。例えば、図4Dに示すように、厚み調整部2aの厚みTaは一定でもよいが、図4A~図4Cに示すように、前述した理由より、先端側A2ほど厚みが薄い形状であることが好ましい。 In the present invention, it is sufficient to have such a thickness adjusting part 2a at least at the inner circumferential end, and the shape of the cross section in front view and the repeating structure of the supply side channel material 2 may be any. good. For example, as shown in FIG. 4D, the thickness Ta of the thickness adjustment portion 2a may be constant, but as shown in FIGS. 4A to 4C, it is preferable that the thickness is thinner toward the tip end A2 for the reasons described above. .

また、図4Aに示すように、供給側流路材2の先端が尖った形状でもよく、図4Bに示すように、供給側流路材2の先端が曲面からなる形状でもよい。この両者を比較した場合、供給側流路材2の先端を均一な位置に配置する観点から、供給側流路材2の先端が曲面からなる形状であることが、より好ましい。 Moreover, as shown in FIG. 4A, the tip of the supply side channel material 2 may have a sharp shape, or as shown in FIG. 4B, the tip of the supply side channel material 2 may have a shape consisting of a curved surface. When comparing the two, it is more preferable that the tip of the supply-side channel material 2 has a curved shape from the viewpoint of arranging the tip of the supply-side channel material 2 at a uniform position.

更に、厚み調整部2aの形状は、図4Cに示すように、上下に非対称であってもよいが、製造工程の工程管理の観点から、厚み調整部2aの形状が上下に対称であることが好ましい。 Furthermore, the shape of the thickness adjustment part 2a may be vertically asymmetrical as shown in FIG. 4C, but from the viewpoint of process control of the manufacturing process, it is preferable that the shape of the thickness adjustment part 2a be vertically symmetrical. preferable.

供給側流路材2は、少なくとも内周側端部に厚み調整部2aを有していればよく、内周側端部のみ、内周側端部と外周側端部、又は内周側端部と外周側端部と軸心方向A1の両端部の一方もしくは両方、などでもよい。特に、前述した理由より、内周側端部と外周側端部とに厚み調整部2aを有することが好ましい。 The supply side channel material 2 only needs to have a thickness adjusting part 2a at least at the inner end, and may have a thickness adjusting part 2a only at the inner end, at the inner end and the outer end, or at the inner end. It may be one or both of the section, the outer circumferential end, and both ends in the axial direction A1. In particular, for the reasons mentioned above, it is preferable to have the thickness adjusting portions 2a at the inner circumferential end and the outer circumferential end.

厚み調整部2aの幅Wや正面視断面の形状は、多少変化していてもよいが、封止構造のバラツキを生じにくくする観点から、一定又は略一定であることが好ましい。 Although the width W and the shape of the front view cross section of the thickness adjustment portion 2a may vary somewhat, it is preferable that the width W and the shape of the cross section in front view be constant or approximately constant from the viewpoint of making it difficult to cause variations in the sealing structure.

内周側端部における厚み調整部2aの幅Wとしては、屈曲厚みの低減効果と封止構造の安定性の観点から、3mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましい。また、厚み調整部2aの幅Wは、分離機能を良好に維持する観点から、30mm以下が好ましく、20mm以下がより好ましい。 The width W of the thickness adjusting portion 2a at the inner circumferential end is preferably 3 mm or more, more preferably 5 mm or more, from the viewpoint of the bending thickness reduction effect and the stability of the sealing structure. Further, the width W of the thickness adjustment portion 2a is preferably 30 mm or less, more preferably 20 mm or less, from the viewpoint of maintaining a good separation function.

外周側端部に厚み調整部2aを設ける場合の幅Wとしては、外周面における段差の低減の観点から、3mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましい。また、外周側端部における厚み調整部2aの幅Wは、分離機能を良好に維持する観点から、30mm以下が好ましく、20mm以下がより好ましい。なお、外周側端部における厚み調整部2aの幅Wと、内周側端部における厚み調整部2aの幅Wとは、同一でも異なっていてもよい。 The width W in the case where the thickness adjustment portion 2a is provided at the outer circumferential end is preferably 3 mm or more, and more preferably 5 mm or more, from the viewpoint of reducing the level difference on the outer circumferential surface. Further, the width W of the thickness adjustment portion 2a at the outer peripheral end is preferably 30 mm or less, more preferably 20 mm or less, from the viewpoint of maintaining a good separation function. Note that the width W of the thickness adjusting portion 2a at the outer peripheral end and the width W of the thickness adjusting portion 2a at the inner peripheral end may be the same or different.

例えば、RO膜やNF膜を用いる海水淡水化や排水処理等の用途の場合、供給側流路材2としては、線状物を格子状に配列した網目構造のものを好ましく利用することができる。 For example, in the case of applications such as seawater desalination and wastewater treatment using RO membranes and NF membranes, it is preferable to use as the supply side channel material 2 a material with a mesh structure in which linear objects are arranged in a lattice pattern. .

構成する材料としては特に限定されるものではないが、ポリエチレンやポリプロピレンなどが用いられる。これらの樹脂は殺菌剤や抗菌剤を含有していてもよい。この供給側流路材2の厚さは、一般に0.3~3.0mmであり、0.5~1.0mmが好ましい。厚さが厚すぎると膜エレメントに収容できる膜の有効膜面積とともに透過量が減ってしまい、逆に薄すぎると汚染物質が付着しやすくなるため、透過性能の劣化が生じやすくなる。 Although the constituent material is not particularly limited, polyethylene, polypropylene, etc. are used. These resins may contain bactericides and antibacterial agents. The thickness of the supply channel material 2 is generally 0.3 to 3.0 mm, preferably 0.5 to 1.0 mm. If the thickness is too thick, the amount of permeation will decrease as well as the effective membrane area that can be accommodated in the membrane element, while if it is too thin, contaminants will easily adhere to it, which will likely cause deterioration in permeation performance.

供給側流路材2の厚み調整部2aは、封止構造の信頼性をより向上させる観点から、このような供給側流路材2の厚さに対して、50%以下の厚み部分を少なくとも一部に有することが好ましく、30%以下の厚み部分を少なくとも一部に有することがより好ましく、20%以下の厚み部分を少なくとも一部に有することが更に好ましい。 From the viewpoint of further improving the reliability of the sealing structure, the thickness adjusting part 2a of the supply side channel material 2 has a thickness of at least 50% or less of the thickness of the supply side channel material 2. It is preferable to have a thickness of 30% or less in at least a part, it is more preferable to have a thickness of 20% or less in at least a part.

供給側流路材2に厚み調整部2aを形成する方法としては、一定幅の供給側流路材2を製造する際に厚み調整部2aを形成する方法でもよいが、製造効率の観点から、厚みが一定の供給側流路材2を一定幅又は所定形状に裁断した後に、対象となる単数又は複数の端部に、厚み調整部2aを形成する方法が好ましい。供給側流路材2を一定幅に裁断した後に、連続加工により、一方又は両方の端部に、厚み調整部2aを形成することも可能である。 As a method of forming the thickness adjustment part 2a in the supply side channel material 2, a method of forming the thickness adjustment part 2a when manufacturing the supply side channel material 2 of a constant width may be used, but from the viewpoint of manufacturing efficiency, A preferred method is to cut the supply-side channel material 2 having a constant thickness into a constant width or a predetermined shape, and then form the thickness adjusting portions 2a at one or more target ends. After cutting the supply side channel material 2 to a certain width, it is also possible to form the thickness adjustment portion 2a at one or both ends by continuous processing.

厚み調整部2aを形成する方法としては、加熱加圧、加熱変形、研削加工、研磨加工、超音波処理など何れでもよいが、加熱プレス、加熱ロールプレスなどの加熱加圧、超音波印加プレスなどの超音波処理が好ましい。 The thickness adjustment portion 2a may be formed by any method such as heating and pressing, heating and deformation, grinding, polishing, and ultrasonic treatment, but heating and pressing such as heating and roll pressing, ultrasonic pressing, etc. may be used. Ultrasonic treatment is preferred.

具体的には、例えば図5に示すように、網目構造のネットに対して、各種条件で加熱プレスを行なうことで、厚みの異なる厚み調整部2aを形成することができる。図5に示す例は、ポリプロピレン(PP)製のダイヤモンド型ネット(交点部の厚み0.86mm)を用いて、加熱プレスする際の条件として、プレス荷重80kgf、プレス幅15mmで、温度と時間を変えて、加熱プレスしてものである。 Specifically, as shown in FIG. 5, for example, the thickness adjustment portions 2a having different thicknesses can be formed by heating pressing a mesh-structured net under various conditions. The example shown in Fig. 5 uses a diamond-shaped net made of polypropylene (PP) (thickness at the intersection part: 0.86 mm), and the conditions for hot pressing are a press load of 80 kgf, a press width of 15 mm, and temperature and time. Instead, it is heated and pressed.

図5に示すように、交点部が潰れて厚みが小さくなっていることが分かり、高温で時間が長いほど、厚みが薄くなることが確認できる。つまり、供給側流路材2の材質や構造に応じて、加熱プレスの条件を変えることで所望の厚みの厚み調整部2aを形成することができる。例えば、ポリプロピレンの熱変形開始温度は、60~65℃であるが、ポリエチレンの場合、30~50℃であるため、より低温の加熱加圧により、厚み調整部2aを形成することができる。 As shown in FIG. 5, it can be seen that the intersection points are crushed and the thickness becomes smaller, and it can be confirmed that the longer the time at high temperature, the thinner the thickness becomes. In other words, the thickness adjustment portion 2a having a desired thickness can be formed by changing the hot pressing conditions depending on the material and structure of the supply side channel material 2. For example, the thermal deformation onset temperature of polypropylene is 60 to 65°C, but in the case of polyethylene, it is 30 to 50°C, so the thickness adjustment portion 2a can be formed by heating and pressing at a lower temperature.

なお、加熱プレスした後に端辺を切断して、端辺が直線状になるようにトリミングしたり、厚み調整部2aの先端の長さを調整して、所望の幅を有する供給側流路材2とすることも可能である。 In addition, after hot pressing, the end sides are cut and trimmed so that the end sides become straight, or the length of the tip of the thickness adjustment part 2a is adjusted to obtain the supply side channel material having the desired width. It is also possible to set it to 2.

(中心管)
中心管5は、管の周囲に開孔5aを有するものであれば良く、従来のものが何れも使用できる。一般に海水淡水化や排水処理等で用いる場合には、分離膜1を経た透過水が壁面の孔から中心管5中に侵入し、透過側流路を形成する。中心管5の長さは巻回体Rの軸方向長さより長いものが一般的だが、複数に分割するなど連結構造の中心管5を用いてもよい。中心管5を構成する材料としては特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が用いられる。
(central tube)
The center tube 5 may be of any type as long as it has an opening 5a around the tube, and any conventional type can be used. Generally, when used in seawater desalination, wastewater treatment, etc., permeated water that has passed through the separation membrane 1 enters the central pipe 5 through the holes in the wall surface, forming a permeate side flow path. Although the length of the central tube 5 is generally longer than the axial length of the wound body R, the central tube 5 may have a connected structure, such as being divided into a plurality of parts. The material constituting the central tube 5 is not particularly limited, but thermosetting resin or thermoplastic resin is used.

(透過側流路材)
透過側流路材3としては、従来のものが何れも使用できる。透過側流路材3は、海水淡水化や排水処理等の用途において、RO膜やNF膜を用いる場合に、例えば図1に示すように、膜リーフLにおいて対向する分離膜1の間に介在するように設けられる。この透過側流路材3には膜にかかる圧力を膜背面から支えるとともに、透過液の流路を確保することが求められる。
(Permeation side channel material)
As the permeation side channel material 3, any conventional material can be used. When using RO membranes or NF membranes in applications such as seawater desalination or wastewater treatment, the permeation side channel material 3 is inserted between opposing separation membranes 1 in the membrane leaf L, as shown in FIG. 1, for example. It is set up so that This permeate-side channel material 3 is required to support the pressure applied to the membrane from the back side of the membrane and to secure a channel for the permeate.

このような機能を確保するために、トリコット編物により透過側流路材3が形成されていることが好ましく、編物形成後に樹脂補強又は融着処理されたトリコット編物であることがより好ましい。 In order to ensure such a function, it is preferable that the permeation side channel material 3 is formed of a tricot knitted fabric, and more preferably a tricot knitted fabric that has been subjected to resin reinforcement or fusion treatment after the knitted fabric is formed.

透過側流路材3の構成糸としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンなどが挙げられる。なかでも、加工性と生産性の観点からポリエチレンテレフタレートが特に好ましく用いられる。 Examples of the constituent threads of the permeation side channel material 3 include polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, and polyolefins such as polyethylene and polypropylene. Among these, polyethylene terephthalate is particularly preferably used from the viewpoint of processability and productivity.

編物形成後に樹脂補強を行なう場合、繊維中に樹脂を含浸して硬化させたり、繊維表面に樹脂を被覆して硬化させる方法などが挙げられる。補強に使用する樹脂としては、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、などが挙げられる。 When reinforcing with resin after forming the knitted fabric, examples include methods of impregnating the fibers with a resin and curing them, or coating the fiber surfaces with a resin and curing them. Examples of resins used for reinforcement include melamine resins and epoxy resins.

透過側流路材3の構成糸は、モノフィラメントでもマルチフィラメントでもよいが、一定の太さの構成糸によって、トリコット編物が形成される。トリコット編物のなかでも、直線状に連続する溝の構造が明確なハーフ編みやダブルデンビー編みが好ましい。 The constituent threads of the permeation side channel material 3 may be monofilament or multifilament, but the constituent threads of a certain thickness form a tricot knitted fabric. Among tricot knits, half knits and double denby knits, which have a clear structure of continuous linear grooves, are preferred.

透過側流路材3の厚みは、0.10~0.40mmが好ましく、0.15~0.35mmがより好ましく、0.20~0.30mmが更に好ましい。厚みが0.10mm以上であると、十分な流路が確保され、透過液の圧力損失を低減できる。また、厚みが0.40mm以下であると、膜エレメントにおける分離膜の有効膜面積が大きくなり、透過液の流量を増加させ易くなる。透過側流路材3の構成糸は、上記の厚みのトリコット編物を形成する上で、0.1~0.15mmが好ましい。 The thickness of the permeation side channel material 3 is preferably 0.10 to 0.40 mm, more preferably 0.15 to 0.35 mm, and even more preferably 0.20 to 0.30 mm. When the thickness is 0.10 mm or more, a sufficient flow path is ensured and the pressure loss of the permeate can be reduced. Moreover, when the thickness is 0.40 mm or less, the effective membrane area of the separation membrane in the membrane element becomes large, making it easier to increase the flow rate of the permeate. The constituent threads of the permeation side channel material 3 are preferably 0.1 to 0.15 mm in order to form a tricot knitted fabric with the above-mentioned thickness.

膜エレメントにおいて透過側流路材3を配置する方向は、いずれでもよいが、直線状に連続する溝の方向が周方向に沿った方向で巻回されていることが好ましい。 Although the permeation side channel material 3 may be arranged in any direction in the membrane element, it is preferable that the direction of the linearly continuous grooves be wound in the direction along the circumferential direction.

(分離膜)
分離膜1としては、従来のものが何れも使用できる。例えば各種の多孔質膜等を使用することもできるが、多孔性支持体の表面に分離機能層を有する複合半透膜が好ましい。多孔性支持体としては、不織布層の片面にポリマー多孔質層を有するものが好ましい。分離膜、特に複合半透膜の厚さは70~160μm程度が好ましく、85~130μmがより好ましい。
(separation membrane)
As the separation membrane 1, any conventional membrane can be used. For example, various porous membranes can be used, but a composite semipermeable membrane having a separation functional layer on the surface of a porous support is preferred. The porous support preferably has a nonwoven fabric layer and a porous polymer layer on one side. The thickness of the separation membrane, especially the composite semipermeable membrane, is preferably about 70 to 160 μm, more preferably 85 to 130 μm.

このような複合半透膜はその濾過性能や処理方法に応じてRO(逆浸透)膜、NF(ナノ濾過)膜、FO(正浸透)膜と呼ばれ、超純水製造や、海水淡水化、かん水の脱塩処理、排水の再利用処理などに用いることができる。 These composite semipermeable membranes are called RO (reverse osmosis) membranes, NF (nano filtration) membranes, and FO (forward osmosis) membranes depending on their filtration performance and processing method, and are used in ultrapure water production and seawater desalination. It can be used for desalination of brine, reuse of wastewater, etc.

分離機能層としては、ポリアミド系、セルロース系、ポリエーテル系、シリコン系、などの分離機能層が挙げられるが、ポリアミド系の分離機能層を有するものが好ましい。ポリアミド系の分離機能層としては、一般に、視認できる孔のない均質膜であって、所望のイオン分離能を有する。この分離機能層としてはポリマー多孔質層から剥離しにくいポリアミド系薄膜であれば特に限定されるものではないが、例えば、多官能アミン成分と多官能酸ハライド成分とを多孔性支持膜上で界面重合させてなるポリアミド系分離機能層がよく知られている。 Examples of the separation functional layer include polyamide-based, cellulose-based, polyether-based, and silicone-based separation functional layers, and those having a polyamide-based separation functional layer are preferred. The polyamide-based separation functional layer is generally a homogeneous membrane without visible pores and has a desired ion separation ability. This separation functional layer is not particularly limited as long as it is a polyamide thin film that is difficult to peel off from the porous polymer layer. Polyamide-based separation functional layers formed by polymerization are well known.

前記ポリアミド系分離機能層をポリマー多孔質層の表面に形成する方法は特に制限されずにあらゆる公知の方法を用いることができる。例えば、界面重合法、相分離法、薄膜塗布法などの方法が挙げられるが、本発明では特に界面重合法が好ましく用いられる。界面重合法は例えば、ポリマー多孔質層上を多官能アミン成分含有アミン水溶液で被覆した後、このアミン水溶液被覆面に多官能酸ハライド成分を含有する有機溶液を接触させることで界面重合が生じ、スキン層を形成する方法である。 The method for forming the polyamide-based separation functional layer on the surface of the polymer porous layer is not particularly limited, and any known method can be used. Examples include methods such as interfacial polymerization, phase separation, and thin film coating, and interfacial polymerization is particularly preferably used in the present invention. In the interfacial polymerization method, for example, after a porous polymer layer is coated with an amine aqueous solution containing a polyfunctional amine component, interfacial polymerization occurs by bringing an organic solution containing a polyfunctional acid halide component into contact with the surface coated with the amine aqueous solution. This is a method of forming a skin layer.

前記アミン水溶液に含まれる多官能アミン成分は、2以上の反応性アミノ基を有する多官能アミンであり、芳香族、脂肪族、及び脂環式の多官能アミンが挙げられる。前記芳香族多官能アミンとしては、例えば、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼン、1,2,4-トリアミノベンゼン、3,5-ジアミノ安息香酸、2,4-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、N,N’-ジメチル-m-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノアニソール、アミドール、キシリレンジアミン等が挙げられる。前記脂肪族多官能アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリス(2-アミノエチル)アミン、n-フェニル-エチレンジアミン等が挙げられる。前記脂環式多官能アミンとしては、例えば、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、4-アミノメチルピペラジン等が挙げられる。これらの多官能アミンは1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。特に本発明では、逆浸透膜性能において高阻止率を求める場合には緻密性の高い分離機能層が得られるm-フェニレンジアミンを主成分とすることが好ましく、また、NF膜性能において高いFlux保持率を求める場合にはピペラジンを主成分とすることが好ましい。 The polyfunctional amine component contained in the amine aqueous solution is a polyfunctional amine having two or more reactive amino groups, and includes aromatic, aliphatic, and alicyclic polyfunctional amines. Examples of the aromatic polyfunctional amine include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, o-phenylenediamine, 1,3,5-triaminobenzene, 1,2,4-triaminobenzene, 3,5- Examples include diaminobenzoic acid, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, N,N'-dimethyl-m-phenylenediamine, 2,4-diaminoanisole, amidol, xylylenediamine and the like. Examples of the aliphatic polyfunctional amine include ethylenediamine, propylenediamine, tris(2-aminoethyl)amine, n-phenyl-ethylenediamine, and the like. Examples of the alicyclic polyfunctional amine include 1,3-diaminocyclohexane, 1,2-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, 4-aminomethylpiperazine, and the like. It will be done. These polyfunctional amines may be used alone or in combination of two or more. In particular, in the present invention, when a high rejection rate is required in reverse osmosis membrane performance, it is preferable to use m-phenylenediamine as the main component because it provides a highly dense separation functional layer, and in addition, in NF membrane performance, it is preferable to use m-phenylenediamine as the main component. When determining the ratio, it is preferable to use piperazine as the main component.

前記有機溶液に含まれる多官能酸ハライド成分は、反応性カルボニル基を2個以上有する多官能酸ハライドであり、芳香族、脂肪族、及び脂環式の多官能酸ハライドが挙げられる。前記芳香族多官能酸ハライドとしては、例えば、トリメシン酸トリクロライド、テレフタル酸ジクロライド、イソフタル酸ジクロライド、ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、ベンゼントリスルホン酸トリクロライド、ベンゼンジスルホン酸ジクロライド、クロロスルホニルベンゼンジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。前記脂肪族多官能酸ハライドとしては、例えば、プロパンジカルボン酸ジクロライド、ブタンジカルボン酸ジクロライド、ペンタンジカルボン酸ジクロライド、プロパントリカルボン酸トリクロライド、ブタントリカルボン酸トリクロライド、ペンタントリカルボン酸トリクロライド、グルタリルハライド、アジポイルハライド等が挙げられる。前記脂環式多官能酸ハライドとしては、例えば、シクロプロパントリカルボン酸トリクロライド、シクロブタンテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロペンタントリカルボン酸トリクロライド、シクロペンタンテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロヘキサントリカルボン酸トリクロライド、テトラハイドロフランテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロペンタンジカルボン酸ジクロライド、シクロブタンジカルボン酸ジクロライド、シクロヘキサンジカルボン酸ジクロライド、テトラハイドロフランジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。これら多官能酸ハライドは1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。高塩阻止性能のスキン層を得るためには、芳香族多官能酸ハライドを用いることが好ましい。また、多官能酸ハライド成分の少なくとも一部に3価以上の多官能酸ハライドを用いて、架橋構造を形成することが好ましい。 The polyfunctional acid halide component contained in the organic solution is a polyfunctional acid halide having two or more reactive carbonyl groups, and includes aromatic, aliphatic, and alicyclic polyfunctional acid halides. Examples of the aromatic polyfunctional acid halides include trimesic acid trichloride, terephthalic acid dichloride, isophthalic acid dichloride, biphenyldicarboxylic acid dichloride, naphthalene dicarboxylic acid dichloride, benzenetrisulfonic acid trichloride, benzenedisulfonic acid dichloride, and chlorosulfonylbenzene. Examples include dicarboxylic acid dichloride. Examples of the aliphatic polyfunctional acid halides include propanedicarboxylic acid dichloride, butanedicarboxylic acid dichloride, pentanedicarboxylic acid dichloride, propanetricarboxylic acid trichloride, butanetricarboxylic acid trichloride, pentanetricarboxylic acid trichloride, glutaryl halide, Examples include poil halide. Examples of the alicyclic polyfunctional acid halides include cyclopropanetricarboxylic acid trichloride, cyclobutanetricarboxylic acid tetrachloride, cyclopentanetricarboxylic acid trichloride, cyclopentanetricarboxylic acid tetrachloride, cyclohexanetricarboxylic acid trichloride, and tetrahydrocarboxylic acid trichloride. Examples include furantetracarboxylic acid dichloride, cyclopentanedicarboxylic acid dichloride, cyclobutanedicarboxylic acid dichloride, cyclohexanedicarboxylic acid dichloride, and tetrahydrofurandicarboxylic acid dichloride. These polyfunctional acid halides may be used alone or in combination of two or more. In order to obtain a skin layer with high salt blocking performance, it is preferable to use an aromatic polyfunctional acid halide. Further, it is preferable to form a crosslinked structure by using a trivalent or higher valence polyfunctional acid halide as at least a part of the polyfunctional acid halide component.

前記多官能酸ハライドを含有させる有機溶媒としては、水に対する溶解度が低く、多孔性支持膜を劣化させることなく、多官能酸ハライド成分を溶解するものであれば特に限定されず、例えば、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、及びノナン等の飽和炭化水素、1,1,2-トリクロロトリフルオロエタン等のハロゲン置換炭化水素などを挙げることができる。好ましくは沸点が300℃以下、さらに好ましくは沸点が200℃以下の飽和炭化水素である。 The organic solvent containing the polyfunctional acid halide is not particularly limited as long as it has low solubility in water and dissolves the polyfunctional acid halide component without deteriorating the porous support membrane, such as cyclohexane, Examples include saturated hydrocarbons such as heptane, octane, and nonane, and halogen-substituted hydrocarbons such as 1,1,2-trichlorotrifluoroethane. Saturated hydrocarbons preferably have a boiling point of 300°C or lower, more preferably 200°C or lower.

前記アミン水溶液や有機溶液には、各種性能や取り扱い性の向上を目的とした添加剤を加えてもよい。前記添加剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸などのポリマー、ソルビトール、グリセリンなどの多価アルコールや、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、及びラウリル硫酸ナトリウム等の界面活性剤、重合により生成するハロゲン化水素を除去する水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム、及びトリエチルアミン等の塩基性化合物、アシル化触媒及び、特開平8-224452号公報記載の溶解度パラメータが8~14(cal/cm1/2の化合物などが挙げられる。 Additives may be added to the amine aqueous solution or organic solution for the purpose of improving various performances and handling properties. Examples of the additive include polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, and polyacrylic acid, polyhydric alcohols such as sorbitol and glycerin, and surfactants such as sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium dodecylsulfate, and sodium laurylsulfate. , a basic compound such as sodium hydroxide, trisodium phosphate, and triethylamine for removing hydrogen halide produced by polymerization, an acylation catalyst, and a solubility parameter of 8 to 14 (cal) as described in JP-A-8-224452. /cm 3 ) 1/2, and the like.

前記分離機能層の露出表面には、各種ポリマー成分からなるコーティング層を設けてもよい。前記ポリマー成分は、分離機能層及び多孔性支持膜を溶解せず、また水処理操作時に溶出しないポリマーであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリエチレングリコール、及びケン化ポリエチレン-酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。これらのうち、ポリビニルアルコールを用いることが好ましく、特にケン化度が99%以上のポリビニルアルコールを用いるか、ケン化度90%以上のポリビニルアルコールを前記スキン層のポリアミド系樹脂と架橋させることで、水処理時に溶出しにくい構成とすることが好ましい。このようなコーティング層を設けることにより、膜表面の電荷状態が調整されるとともに親水性が付与されるため、汚染物質の付着を抑制することができ、さらに本発明との相乗効果によりFlux保持効果をより高めることができる。 A coating layer made of various polymer components may be provided on the exposed surface of the separation functional layer. The polymer component is not particularly limited as long as it does not dissolve the separation functional layer and the porous support membrane and does not dissolve during water treatment operations, and includes, for example, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, hydroxypropyl cellulose, and polyethylene. Examples include glycol and saponified polyethylene-vinyl acetate copolymer. Among these, it is preferable to use polyvinyl alcohol, and in particular, by using polyvinyl alcohol with a saponification degree of 99% or more, or by crosslinking polyvinyl alcohol with a saponification degree of 90% or more with the polyamide resin of the skin layer, It is preferable to have a structure that makes it difficult to elute during water treatment. By providing such a coating layer, the charge state of the membrane surface is adjusted and hydrophilicity is imparted, so that it is possible to suppress the adhesion of contaminants, and furthermore, due to the synergistic effect with the present invention, the flux retention effect is improved. can be further increased.

本発明に用いられる不織布層としては、前記複合半透膜の分離性能および透過性能を保持しつつ、適度な機械強度を付与するものであれば特に限定されるものではなく、市販の不織布を用いることができる。この材料としては例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、セルロースなどからなるものが用いられ、複数の素材を混合したものも使用することができる。特に成形性の点ではポリエステルを用いることが好ましい。また適宜、長繊維不織布や短繊維不織布を用いることができるが、ピンホール欠陥の原因となる微細な毛羽立ちや膜面の均一性の点から、長繊維不織布を好ましく用いることができる。 The nonwoven fabric layer used in the present invention is not particularly limited as long as it maintains the separation performance and permeation performance of the composite semipermeable membrane and provides appropriate mechanical strength, and commercially available nonwoven fabrics may be used. be able to. As this material, for example, a material made of polyolefin, polyester, cellulose, etc. is used, and a mixture of a plurality of materials can also be used. Particularly from the viewpoint of moldability, it is preferable to use polyester. Further, a long fiber nonwoven fabric or a short fiber nonwoven fabric can be used as appropriate, but a long fiber nonwoven fabric can be preferably used from the viewpoint of fine fuzz that causes pinhole defects and uniformity of the film surface.

前記ポリマー多孔質層としては、前記ポリアミド系分離機能層を形成しうるものであれば特に限定されないが、通常、0.01~0.4μm程度の孔径を有する微多孔層である。前記微多孔層の形成材料は、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンに例示されるポリアリールエーテルスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデンなど種々のものをあげることができる。特に化学的、機械的、熱的に安定である点からポリスルホン、ポリアリールエーテルスルホンを用いたポリマー多孔質層を形成することが好ましい。 The polymer porous layer is not particularly limited as long as it can form the polyamide separation functional layer, but it is usually a microporous layer having a pore diameter of about 0.01 to 0.4 μm. Examples of the material for forming the microporous layer include various materials such as polysulfone, polyarylethersulfone exemplified by polyethersulfone, polyimide, and polyvinylidene fluoride. In particular, it is preferable to form a polymer porous layer using polysulfone or polyarylether sulfone from the viewpoint of chemical, mechanical, and thermal stability.

(保護層)
分離膜1の供給側面には、内周側端部(屈曲部)に沿って設けられた保護層を備えることが好ましい。このような保護層により、屈曲部の分離膜1が供給側に露出する場合と比較して、分離膜1を損傷しにくくすることができる。
(protective layer)
It is preferable that the supply side surface of the separation membrane 1 is provided with a protective layer provided along the inner circumferential end (bending part). Such a protective layer makes it possible to make the separation membrane 1 less likely to be damaged than when the separation membrane 1 at the bent portion is exposed to the supply side.

保護層は、分離膜1の供給側面の屈曲部の中心線に対して、保護層の両端が平行になるように形成することが好ましく、屈曲部の中心線が保護層の中央に配置されることがより好ましい。 The protective layer is preferably formed such that both ends of the protective layer are parallel to the center line of the bent part on the supply side of the separation membrane 1, and the center line of the bent part is arranged at the center of the protective layer. It is more preferable.

保護層を設ける幅としては、例えば25~50mmである。本発明では、保護層の幅の半分の長さに対して、内周側端部に設けられる厚み調整部2aの幅Wが、0.2~2倍が好ましく、0.3~1.5倍がより好ましく、0.5~1倍が更に好ましい。厚み調整部2aの幅Wが、このような比率であると、分離膜1の分離機能を十分維持させながら、分離膜1の内周側端部の周辺における封止構造の信頼性を向上させることができる。 The width of the protective layer is, for example, 25 to 50 mm. In the present invention, the width W of the thickness adjusting portion 2a provided at the inner peripheral end is preferably 0.2 to 2 times, and 0.3 to 1.5 times, the length of half the width of the protective layer. The amount is more preferably 0.5 to 1 times, even more preferably 0.5 to 1 times. When the width W of the thickness adjustment portion 2a has such a ratio, the reliability of the sealing structure around the inner peripheral end of the separation membrane 1 is improved while the separation function of the separation membrane 1 is sufficiently maintained. be able to.

このような保護層としては、粘着テープ、フィルムの接着、樹脂塗工、などが挙げられるが、形成工程の簡易性や材料の溶出性の観点から、粘着テープを用いることが好ましい。 Examples of such a protective layer include adhesive tape, film adhesion, resin coating, etc., but it is preferable to use adhesive tape from the viewpoint of simplicity of the forming process and elution property of the material.

保護層の厚みとしては、例えば25~100μmであるが、保護層の厚みが厚いほど、内周側端部に設けられる厚み調整部2aによる、屈曲厚み(例えば曲率半径)の低減効果が、より有効になる。 The thickness of the protective layer is, for example, 25 to 100 μm, but the thicker the protective layer is, the more the effect of reducing the bending thickness (for example, radius of curvature) by the thickness adjustment part 2a provided at the inner peripheral end becomes more effective. validate.

(スパイラル型膜エレメントの別の実施形態)
以上の説明に於いては、本発明の最も好適な実施態様について説明した。しかし、本発明は当該実施態様に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の範囲で種々の変更が可能である。
(Another embodiment of spiral-wound membrane element)
In the above description, the most preferred embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made within the technical idea described in the claims of the present invention.

即ち、前記の実施態様に於いては、図2A~図2Cに示すように、供給側流路材2を挟みこむように二つ折りにした分離膜1の上に、透過側流路材3を重ねて、接着剤4,6を塗布する例で説明した。しかし、本発明では、透過側流路材3の上に二つ折りにした分離膜1を重ねその上に接着剤4,6を塗布することも可能である。更に、連続した分離膜1を用いて、外周側封止部12を不要にしてもよい。 That is, in the embodiment described above, as shown in FIGS. 2A to 2C, the permeate side channel material 3 is stacked on top of the separation membrane 1 which is folded in half so as to sandwich the supply side channel material 2. An example in which adhesives 4 and 6 are applied has been described. However, in the present invention, it is also possible to stack the separation membrane 1 folded in half on the permeation side channel material 3 and apply the adhesives 4 and 6 thereon. Furthermore, the outer peripheral side sealing part 12 may be made unnecessary by using the continuous separation membrane 1.

本発明によると、分離膜の内周側端部の周辺における封止構造の信頼性を向上することができるスパイラル型膜エレメントを提供することができる。このため、本発明のスパイラル型膜エレメントは、超純水製造や、海水淡水化、かん水の脱塩処理、排水の再利用処理などの各種用途に、好適に使用することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a spiral membrane element that can improve the reliability of the sealing structure around the inner peripheral end of the separation membrane. Therefore, the spiral-wound membrane element of the present invention can be suitably used in various applications such as ultrapure water production, seawater desalination, brine desalination treatment, and wastewater reuse treatment.

1 :分離膜
2 :供給側流路材
2a :厚み調整部
3 :透過側流路材
5 :中心管
13 :中央側封止部(封止部)
A1 :軸心方向
R :巻回体
T :供給側流路材の厚み
Ta :厚み調整部の厚み
W :厚み調整部の幅
S :段差
1: Separation membrane 2: Supply side channel material 2a: Thickness adjustment section 3: Permeate side channel material 5: Center tube 13: Center side sealing section (sealing section)
A1: Axial direction R: Wound body T: Thickness of supply side channel material Ta: Thickness of thickness adjustment section W: Width of thickness adjustment section S: Step

Claims (5)

有孔の中心管と、その中心管に巻回されており、内周側端部で屈曲させて供給側面を対向させた分離膜とその分離膜の間に介在する供給側流路材とを含む巻回体と、供給側流路と透過側流路との混合を防止する封止部と、を備えるスパイラル型膜エレメントであって、
前記供給側流路材は、少なくとも内周側端部において中央部に比較して厚みのより小さい厚み調整部を有する、スパイラル型膜エレメント。
A perforated central tube, a separation membrane wound around the central tube and bent at the inner peripheral end so that the supply sides face each other, and a supply side channel material interposed between the separation membrane. A spiral-wound membrane element comprising: a wound body including a wound body; and a sealing part that prevents mixing of a supply side flow path and a permeation side flow path,
The supply side channel material is a spiral type membrane element having a thickness adjustment portion that is thinner at least at the inner end portion than the center portion.
前記厚み調整部は、先端側ほど厚みが薄い形状である、請求項1に記載のスパイラル型膜エレメント。 The spiral-wound membrane element according to claim 1, wherein the thickness adjustment portion has a shape that becomes thinner toward the tip end. 前記供給側流路材は、前記内周側端部と外周側端部とに前記厚み調整部を有する、請求項1に記載のスパイラル型膜エレメント。 The spiral-wound membrane element according to claim 1, wherein the supply side channel material has the thickness adjustment portion at the inner peripheral end and the outer peripheral end. 前記分離膜の供給側面には、前記内周側端部に沿って設けられた保護層を備える、請求項1~3いずれか1項に記載のスパイラル型膜エレメント。 The spiral-wound membrane element according to any one of claims 1 to 3, wherein the supply side of the separation membrane is provided with a protective layer provided along the inner circumferential end. 前記内周側端部に設けられる前記厚み調整部の幅が、前記保護層の幅の半分の長さに対して、0.2~2倍である、請求項4に記載のスパイラル型膜エレメント。
The spiral-wound membrane element according to claim 4, wherein the width of the thickness adjustment portion provided at the inner peripheral end is 0.2 to 2 times the length of half the width of the protective layer. .
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