JP3080051B2 - 分離膜評価装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は液体の分離、濃縮を行う逆浸透
膜、限外濾過膜、精密濾過膜などの分離膜の性能評価装
置に関する。

【０００２】

【従来技術】処理原液に対する最適の分離膜を決定する
には、実際に分離膜を用いて原液を処理し評価する必要
がある。図４はこのような従来の分離膜評価装置の一具
体例を示す概略断面図である。かかる従来の分離膜評価
装置は上部セル100及び下部セル101が組み合わされて耐
圧セルを形成する。上部セル100は原液導入路102及び濃
縮液排出路103を備え、一方、下部セル101は透過液排出
路104を備える。下部セル100の上面中央には、分離膜10
5を装着する凹部である装着部106が設けられる。該装着
部106には、透過液流路材107が敷設された上に分離膜10
5が載置され、該分離膜105の上部にはシールリング108
が組み込まれる。また、下部セル101の装着部106下方に
は透過液排出路104が設けられる。上部セル100はその下
面が下部セル101の装着部106と嵌まり合うよう形成され
ており、ボルト、ナット等の締結手段を用いて前記シー
ルリング108を介して下部セル101との間に、評価すべき
分離膜105を液密に保持する。また、原液はポンプ等で
加圧されて原液導入路102より導入され、上部セル100の
下面と分離膜105との間の空間に供給される。ついで、
分離膜105上の原液は濃縮液排出路103より排出、循環さ
れ、一方濾過された透過液は透過液排出路104から外部
に取り出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】処理原液に対して最適
な分離膜を選択するには、数多くの分離膜について検討
しなければならない。しかしながら、前記従来の分離膜
評価装置では１度に１枚の分離膜しか評価ができず、く
り返し交換して１枚ずつ分離膜を評価する必要がある。
このため、分離膜の交換作業に手間を要し、全体の評価
時間も長くなる。また、経時的に性質が変化する原液の
場合、時間を経て異なる分離膜を評価しても原液の変質
により評価結果の信頼性が乏しい。

【０００４】かかる問題点を解消するため、同じ分離膜
評価装置を複数台並べて同時に評価を行う方法もある。
しかしながら、このような方法では、ポンプからの接続
配管及び分離膜評価装置間の接続配管が長くなったり、
また複雑になるなど、評価の準備に時間を要し、また流
路抵抗が増大して運転条件の設定が困難となり好ましく
ない。また、従来の分離膜評価装置では、原液は原液導
入路から分離膜面上に広がった後濃縮液排出路に向かう
が、原液導入路と濃縮液排出路とを直線的に結ぶ部分の
流速が大きく、分離膜の周辺部分になるほど流速が低下
し、滞留部が生ずる場合もある。このように流速の差が
大きい場合、分離膜性能について信頼性の高いデータは
得られない。

【０００５】本発明の目的は、かかる従来装置の欠点を
解消し複数の分離膜試料を一度に正確に評価することの
できる分離膜評価装置を提供することにある。本発明の
評価装置は、３つ以上のセルに分割された各セルの間
に、評価対象の分離膜を取り付け、同時に複数の分離膜
の性能を評価することができる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、複
数の平膜状の分離膜を装着し膜性能の評価を行う分離膜
評価装置であって、該装置は各セルとセルの間に分離膜
を挟むことのできる３つ以上のセルからなり、各対向す
るセルの一方には装着した各分離膜に対する原液導入路
および濃縮液排出路が設けられ、他方のセルには該分離
膜からの透過液排出路が設けられてなる分離膜評価装置
を提供するものである。

【０００７】本発明の装置によれば、複数枚の分離膜を
容易に同時に評価することができる。また、本発明の他
の態様によれば分離膜面上の流速を均一にして信頼性の
高い評価を行うことができる。

【０００８】

【実施の態様】つぎに具体例を挙げ図面を参照しながら
本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明の評価
装置の一具体例を示す概略断面図である。図１におい
て、評価装置は、ほぼ円筒形で偏平な４つのセルを縦に
積み重ねた形態をなし、各セルの間に第１〜３の異なる
種類の分離膜が各１枚ずつ装着される。原液はこれら各
分離膜に並列に供給され、第１〜３の３枚の分離膜の性
能評価を一度に行うことができる。

【０００９】（ｉ）１段目セル 最下段の１段目セル１０の上面中央には、第１分離膜１
１を装填する凹部である第１装着部１２が設けられ、こ
こには透過液流路材１３が敷かれた上に第１分離膜１１
が載置され、該分離膜１１の上にシールリング２１が組
み込まれる。一方、１段目セル１０の側方には装置全体
への原液の導入口である原液導入口１５が設けられ、原
液流路１６を通じて第１〜３の分離膜への原液の供給が
行われる。また、前記、第１装着部１２の凹部下方に
は、第１分離膜１１からの透過液を排出する透過液排出
路１７が設けられる。

【００１０】（ii）２段目セル 前記１段目セル１０の上には、その下面がこれと嵌まり
合うよう形成された２段目セル２０が配置される。２段
目セル２０の下面は、前記１段目セル１０上面の第１装
着部１２と嵌まり合う形態に成形され、シールリング２
１を介して１段目セル１０との間に第１分離膜１１を液
密に保持する。

【００１１】一方、２段目セル２０の側方には、前記１
段目セル１０の原液流路１６に連通する原液流路２２が
設けられ、これから分岐して第１分離膜の中央部に処理
原液を供給する第１原液導入路２３が設けられる。ま
た、前記２段目セル２０下面の側方からは第１分離膜１
１からの濃縮液を排出する濃縮液排出路２４が設けられ
る。なお、２段目セル２０の下面には、第１分離膜１１
の中央に供給された原液が濃縮液排出路２４に直接短絡
して流れないよう流路仕切り突起２５が設けられる。

【００１２】図２はかかる突起の一具体例を示す概略図
である。図２に示すように流路仕切り突起２５は、平面
方向から見てほぼ円形の仕切りを形成し一部に切り欠き
が設けられる。また、突起２５の高さは分離膜に接しな
いぎりぎりの高さとするのが好ましい。したがって、装
着部の中央の原液導入路２３より供給された原液は装着
部に装填された分離膜の膜面を同心円状に設けた突起２
５に沿って図中の矢印のように均一に移動したのち、濃
縮液排出路２４より排出される。なお、流路仕切り突起
の数、断面形状、幅、高さ等は流体力学的手法で均一な
圧力損失及び流速さらには加工のやり易さを考慮して設
計することができる。

【００１３】一方、２段目セルの上面中央には、前記１
段目セルと同様にして、第２分離膜２６を装着するため
の凹部である第２装着部２７が設けられる。第２装着部
には前記と同様透過液流路材が敷かれた上に第２分離膜
が載置され、その上にシールリングが組み込まれる。

【００１４】なお、第２装着部の凹部下方には、第２分
離膜からの透過液を排出する透過液排出路(図示せず)が
設けられる。

【００１５】（iii）３段目セル ３段目セル３０は、前記２段目セルとほぼ同一の構造を
なし、下面にて２段目セルとの間に第２分離膜２６を保
持し、一方、上面にて４段目セルとの間に第３分離膜３
４を保持する。したがって、２段目セル２０と同様に、
セルの側方には２段目セルの原液流路２２に連通する原
液流路３１、これから分岐して第２分離膜に処理原液を
供給する第２原液導入路３２が設けられると共に第２分
離膜からの濃縮液を排出する第２濃縮液排出路３３が設
けられる。なお、３段目セルの下面には、前記と同様に
流路仕切り突起が設けられる。

【００１６】一方、３段目セルの上面中央には、第３分
離膜３４を装着するため、前記と同様の第３装着部３５
が設けられる。さらに、第３装着部の凹部下方に第３分
離膜からの透過液を排出する透過液導出路(図示せず)が
設けられる。

【００１７】（iv）４段目セル 最上部の４段目セル４０の下面は、基本的に前記２段目
セル及び３段目セルの下面と同様の形態を有しており、
３段目セル３０との間で第３分離膜３４を保持する。す
なわち、４段目セル４０の下面は、３段目セル３０上面
の第３装着部３５と嵌まり合う形態に成形され、シール
リングを介して３段目セルとの間に第３分離膜を液密に
保持する。また、４段目セル４０の側方には、３段目セ
ルの原液流路３１につながる原液流路４１が設けられ、
これから第３分離膜の中央部に原液を供給する第３原液
導入路４２が設けられる。また、４段目セル下面の側方
には、第３分離膜３４からの濃縮液を排出する濃縮液排
出路４３が設けられる。なお、４段目セルの下面には、
第２及び第３セルの場合と同様の流路仕切り突起が設け
られる。

【００１８】本発明の分離膜評価装置において、評価す
る分離膜は異なる種類を選んでもよく、また同種の分離
膜を選んでもよい。なお、各段セルの流路はシールリン
グにより液密にシールされる。

【００１９】本発明の評価装置は、耐圧強度や耐腐食性
を得るためステシレス等の金属やアクリル樹脂、硬質塩
化ビニル樹脂等のプラスチックで作製するのが好まし
い。

【００２０】各セルは順次重ね合わせてボルト・ナット
で締結して締め付けるか、油圧プレス等を用いて締め付
け、全体を液密な耐圧セルとする。

【００２１】処理原液は、原液導入口１５より導入さ
れ、各原液流路１６、２２、３１、４１から各々第１〜３
の原液導入路２３、３２、４２に分岐されて分離膜面上に
導入され、各段の濃縮液排出路２４、３３、４３に集まり
排出され循環される。一方、透過液は各段の透過液排出
路より取り出される。

【００２２】各セルに流れる原液の液量は、流体力学的
手法により均一な圧力損失及び流速になるよう調整され
る。すなわち、原液流路の径を順次小さく、濃縮液流路
の径を順次大きくすることによって均等にすることがで
きる。

【００２３】なお、本具体例では３枚の分離膜を同時に
評価できるが、２、３段目セルと同型のセルを増減する
ことにより、２枚以上、適宜の枚数の分離膜を同時に評
価できる。

【００２４】また、図３はセルを４段重ね合わせて、試
験分離膜に対する原液流れが直列となるように構成し
て、３枚の分離膜を同時に評価できるようにした分離膜
評価装置の概略断面図である。各セルの構成は原液が分
離膜に並列に供給される図１の場合と基本的に同じであ
り、第１分離膜における濃縮液が次の第２分離膜の原液
となる。

【００２５】なお、前記具体例においてはセルの平面形
態は略円筒形であるが、これに限らず、四角形、六角形
などの多角形であってもよい。さらに、前記具体例にお
いては、各段セルの上下いずれか一方に原液流路及び濃
縮液排出路を設け、他方に透過液排出路を設けて、セル
を組み立てることによりこれら流路をセルの上下方向に
交互に配置し、各分離膜に対して同じ方向から液の導
入、排出を行っているが、これに限定されるものではな
く、例えば、同一セルの両側の分離膜に対して、各々原
液流路を設けてもよい。

【００２６】

【発明の効果】平膜状の分離膜を収納して性能評価する
分離膜評価装置において、セルを少なくとも３段以上重
ね合わせて２枚以上の分離膜を同時に評価できるように
したことにより、評価作業の簡略化と時間短縮が可能と
なった。また、分離膜面上の流れを均一にする流路仕切
凸部を設けたことによって分離膜性能を高い精度で短時
間に評価できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の一具体例を示す概略断面図であ
る。

【図２】 本発明装置における分離膜上の原液の流路を
示す模式図である。

【図３】 本発明装置の他の具体例を示す概略断面図で
ある。

【図４】 従来の評価装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１０ １段目セル １１ 第１分離膜 １２ 第１装着部 ２０ ２段目セル ２６ 第２分離膜 ２７ 第２装着部 ３０ ３段目セル ３４ 第３分離膜 ３５ 第３装着部 ４０ ４段目セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久田 肇 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日 東電工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−42186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−190640（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−37731（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−143604（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 65/10 B01D 63/08 G01N 15/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の平膜状の分離膜を装着し膜性能の
   評価を行う分離膜評価装置であって、該装置は各セルと
   セルの間に分離膜を挟むことのできる３つ以上のセルか
   らなり、各対向するセルの一方には装着した各分離膜に
   対する原液導入路および濃縮液排出路が設けられ、他方
   のセルには該分離膜からの透過液排出路が設けられてな
   る分離膜評価装置。
2. 【請求項２】 分離膜に供給された原液が、セル内部に
   おいて分離膜表面のほぼ中心部に供給され同心円状に流
   れる請求項１の分離膜評価装置。
3. 【請求項３】 各セルへの原液流れを並列に行う請求項
   １又は２の分離膜評価装置。
4. 【請求項４】 セルの原液流路径が順次小さくなり、一
   方濃縮流路径が順次大きくなる請求項１〜３のいずれか
   の分離膜評価装置。
5. 【請求項５】 各セルの原液流れを直列に行う請求項１
   又は２の分離膜評価装置。