JP5131027B2 - Manufacturing method of composite semipermeable membrane - Google Patents

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Description

本発明は、液状混合物の選択分離に使用することができ、特に高イオン除去性、高透水性をあわせ持つ複合半透膜であって、海水の脱塩処理に有用な、微多孔性支持膜上にポリアミド分離機能層を形成してなる複合半透膜の改良に関するものである。   The present invention is a composite semipermeable membrane that can be used for selective separation of a liquid mixture, and particularly has a high ion removal property and a high water permeability, and is useful for seawater desalination treatment. The present invention relates to an improvement of a composite semipermeable membrane having a polyamide separation functional layer formed thereon.

近年、複合半透膜を用いた海水淡水化が、世界中の水処理プラントで実用化されてきている。複合半透膜は、一般に、微多孔性支持膜上に分離機能層を被覆してなり、その分離機能層を架橋芳香族ポリアミドから形成した場合には、ベンゼン環を含むことによって剛直性に富み、芳香族多官能アミンと芳香族多官能酸ハロゲン化物との界面重縮合により容易に製膜できるという利点があり、さらに高脱塩性、高透過性であることが知られている(特許文献1、2参照)。   In recent years, seawater desalination using a composite semipermeable membrane has been put to practical use in water treatment plants around the world. In general, a composite semipermeable membrane is formed by coating a separation functional layer on a microporous support membrane. When the separation functional layer is formed of a crosslinked aromatic polyamide, it is rich in rigidity by including a benzene ring. It has the advantage that it can be easily formed by interfacial polycondensation between an aromatic polyfunctional amine and an aromatic polyfunctional acid halide, and is also known to have high desalting properties and high permeability (Patent Documents) 1 and 2).

また前記複合半透膜の高脱塩性、高透水性をさらに向上させるために、ポリアミド分離機能層をさまざまな薬液で処理することが知られている。例えば、アンモニアやアルキルアミン、アルコール類、塩酸、有機酸、無機塩などによる接触処理または浸漬処理が提案されている(特許文献3〜7参照)。しかしこれらの処理では、高い透水性能は得られてもTDS除去率は低下したり、TDS除去率は向上しても透水性能は低下したりしてしまうものであった。特に海水淡水化用半透膜では、高い透水性能かつ高いTDS除去率をあわせもった膜が求められているが、これまでの膜の処理方法の中では該課題を解決する処理方法は報告されていなかった。   In order to further improve the high desalting property and high water permeability of the composite semipermeable membrane, it is known to treat the polyamide separation functional layer with various chemical solutions. For example, contact treatment or immersion treatment with ammonia, alkylamine, alcohols, hydrochloric acid, organic acid, inorganic salt, etc. has been proposed (see Patent Documents 3 to 7). However, in these treatments, the TDS removal rate is lowered even if high water permeability is obtained, or the water permeability is lowered even if the TDS removal rate is improved. Especially for semi-permeable membranes for seawater desalination, membranes with high water permeability and high TDS removal rate are required, but among the conventional membrane treatment methods, treatment methods that solve this problem have been reported. It wasn't.

即ち、海水淡水化において用いられる半透膜は、25℃、pH=6.5、TDS濃度3.5重量%の海水を5.5MPaの操作圧力で透過させたときのTDS除去率が99.5%以上であることが必要であり、この海水淡水化用半透膜のさらなる性能向上のための処理技術が求められていた。
特開平1−180208号公報 特開平2−115027号公報 特表2000−504270号公報 特開平6−327953号公報 特開2000−237559号公報 特開2003−117360号公報 特開2003−117361号公報
That is, the semipermeable membrane used in seawater desalination has a TDS removal rate of 99.25 when seawater having a TDS concentration of 3.5% by weight at 25 ° C., pH = 6.5 is permeated at an operating pressure of 5.5 MPa. It is necessary to be 5% or more, and a processing technique for further improving the performance of the semipermeable membrane for seawater desalination has been demanded.
JP-A-1-180208 Japanese Patent Laid-Open No. 2-115027 Special Table 2000-504270 JP-A-6-327953 JP 2000-237559 A JP 2003-117360 A JP 2003-117361 A

本発明の目的は、前述した従来法に比べて、海水淡水化用半透膜に対し、優れた脱カルシウム性能、透水性能、脱TDS性能を有する複合半透膜を製造することができる方法を提供することにある。即ち、25℃、pH=6.5、TDS濃度3.5重量%の海水を5.5MPaの操作圧力で透過させたときに、TDS除去率が99.5%以上、透水量が0.9m/m・日以上、かつカルシウム透過率が0.05%以下である、高透水性、高イオン除去性を有する海水淡水化用半透膜を製造できる方法を提供するものである。 An object of the present invention is to provide a method capable of producing a composite semipermeable membrane having superior decalcification performance, water permeability performance, and deTDS performance for seawater desalination semipermeable membranes compared to the conventional methods described above. It is to provide. That is, when seawater having a temperature of 25 ° C., pH = 6.5, and a TDS concentration of 3.5% by weight is permeated at an operating pressure of 5.5 MPa, the TDS removal rate is 99.5% or more and the water permeability is 0.9 m. The present invention provides a method capable of producing a semipermeable membrane for seawater desalination having a high water permeability and high ion removability, which is 3 / m 2 · day or more and a calcium permeability is 0.05% or less.

上記課題を解決するための本発明は、次の(1)〜(4)を特徴とするものである。
(1) 微多孔性支持膜上に、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なるポリアミド分離機能層が形成され、25℃、pH=6.5、TDS濃度3.5重量%の海水を5.5MPaの操作圧力で透過させたときのTDS除去率が99.5%以上である複合半透膜を、下記一般式(1)で示される構造を有する有機化合物またはその有機化合物と酸との塩の溶液と接触させる処理を行うことを特徴とする複合半透膜の製造方法。
The present invention for solving the above-described problems is characterized by the following (1) to (4) .
(1) A polyamide separation functional layer formed by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide is formed on a microporous support membrane, and is 25 ° C., pH = 6.5, TDS concentration 3.5 wt. Organic compound having the structure represented by the following general formula (1) or an organic compound thereof having a TDS removal rate of 99.5% or more when 1% of seawater is permeated at an operating pressure of 5.5 MPa The manufacturing method of the composite semipermeable membrane characterized by performing the process made to contact the solution of the salt of a compound and an acid .

Figure 0005131027
Figure 0005131027

(一般式(1)中、Xは酸素原子、硫黄原子、NH基のいずれかを表し、R1〜R4は水素原子、炭化水素基、オキシアルキル基のいずれかを表す。)
(2) 前記有機化合物の分子量が、59〜1000である上記(1)記載の複合半透膜の製造方法。
(3) 前記有機化合物が、尿素、グアニジン及びチオ尿素から選ばれる少なくとも1種である(1)に記載の複合半透膜の製造方法。
(4) 前記有機化合物が尿素である(1)に記載の複合半透膜の製造方法。
(In general formula (1), X represents an oxygen atom, a sulfur atom, or an NH group, and R1 to R4 represent any one of a hydrogen atom, a hydrocarbon group, and an oxyalkyl group.)
(2) The method for producing a composite semipermeable membrane according to (1), wherein the organic compound has a molecular weight of 59 to 1,000.
(3) said organic compound is urea, guanidine and Chionyo fluorinated et al method for producing a composite semipermeable membrane according to at least one (1) to be selected.
(4) The method for producing a composite semipermeable membrane according to (1), wherein the organic compound is urea.

本発明によれば、海水の淡水化装置に使用する半透膜において、高透水性と高溶質除去性能をあわせもち、特に2価の陽イオン除去性能に優れ、さらに高耐久性を有する複合半透膜を高生産性で製造することができる。   According to the present invention, a semipermeable membrane used in a seawater desalination apparatus has a high water permeability and a high solute removal performance, and is particularly excellent in a bivalent cation removal performance and has a high durability. A permeable membrane can be manufactured with high productivity.

本発明における複合半透膜は、微多孔性支持膜上にポリアミド分離機能層が形成された複合半透膜であって、25℃、pH=6.5、TDS濃度3.5重量%の海水を5.5MPaの操作圧力で透過させたときのTDS除去率が99.5%以上という海水淡水化用分離膜としての性能を具備するものである。   The composite semipermeable membrane in the present invention is a composite semipermeable membrane in which a polyamide separation functional layer is formed on a microporous support membrane, and seawater having a temperature of 25 ° C., a pH = 6.5, and a TDS concentration of 3.5% by weight. This is a separation membrane for seawater desalination having a TDS removal rate of 99.5% or more when it is permeated at an operating pressure of 5.5 MPa.

ここで、微多孔性支持膜は、実質的に分離性能を有さず、実質的に分離性能を有する分離機能層に強度を与えるためのものである。その微細孔のサイズや分布は特に限定されないが、例えば、均一で微細な孔、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面まで徐々に大きな微細孔をもち、かつ、分離機能層が形成される側の表面で微細孔の大きさが0.1nm以上100nm以下であるような支持膜が好ましい
微多孔性支持膜に使用する材料やその形状は特に限定されないが、たとえばポリエステルまたは芳香族ポリアミドから選ばれる少なくとも一種を主成分とする布帛(基布)により強化された樹脂膜であり、この樹脂としては、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、あるいはそれらを混合した樹脂が好ましく使用される。使用される樹脂素材としては、化学的、機械的、熱的に安定性の高いポリスルホンを使用するのが特に好ましい。具体的には、次の化学式(2)に示す繰り返し単位からなるポリスルホンを用いることが、孔径が制御しやすく、寸法安定性が高いため、好ましい。
Here, the microporous support membrane has substantially no separation performance and is intended to give strength to the separation functional layer having the separation performance substantially. The size and distribution of the micropores are not particularly limited. For example, the micropores have uniform and fine pores, or gradually have large micropores from the surface on the side where the separation functional layer is formed to the other surface, and the separation function. A support membrane in which the size of the micropores is 0.1 nm or more and 100 nm or less on the surface on which the layer is formed is preferable. The material used for the microporous support membrane and the shape thereof are not particularly limited. It is a resin film reinforced with a fabric (base fabric) containing at least one selected from aromatic polyamide as a main component. As this resin, polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, or a resin obtained by mixing them is preferably used. Is done. As the resin material to be used, it is particularly preferable to use polysulfone having high chemical, mechanical and thermal stability. Specifically, it is preferable to use polysulfone composed of a repeating unit represented by the following chemical formula (2) because the pore diameter is easy to control and the dimensional stability is high.

Figure 0005131027
Figure 0005131027

たとえば、上記ポリスルホンのN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)溶液を、密に織ったポリエステル織物あるいは不織布(基布)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、表面のポリスルホン多孔質層の大部分に直径数10nm以下の微細な孔が形成された微多孔性支持膜を挙げることができる。   For example, the N, N-dimethylformamide (DMF) solution of the above polysulfone is cast on a densely woven polyester woven fabric or non-woven fabric (base fabric) to a certain thickness, and wet coagulated in water. Examples thereof include a microporous support membrane in which fine pores having a diameter of several tens of nm or less are formed in most of the polysulfone porous layer on the surface.

上記の微多孔性支持膜の厚みや基布の厚みは、複合半透膜の強度およびそれをエレメントにしたときの充填密度に影響を与える。十分な機械的強度および充填密度を得るためには、微多孔性支持膜の厚みが50〜300μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは75〜200μmの範囲内である。また、ポリスルホン多孔質層の厚みは、10〜200μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは30〜100μmの範囲内である。   The thickness of the microporous support membrane and the thickness of the base fabric affect the strength of the composite semipermeable membrane and the packing density when it is used as an element. In order to obtain sufficient mechanical strength and packing density, the thickness of the microporous support membrane is preferably in the range of 50 to 300 μm, more preferably in the range of 75 to 200 μm. Moreover, it is preferable that the thickness of a polysulfone porous layer exists in the range of 10-200 micrometers, More preferably, it exists in the range of 30-100 micrometers.

微多孔性支持膜上に形成されたポリアミド分離機能層は、酸やアルカリに対して化学的安定性が高い架橋ポリアミドのみからなること、もしくは、この架橋ポリアミドを主成分とする樹脂からなることが好ましい。架橋ポリアミドは、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との界面重縮合により形成され、重縮合される前の多官能アミンまたは多官能酸ハロゲン化物の少なくとも一方のモノマ成分中に3官能以上の化合物が含まれていることが好ましい。   The polyamide separation functional layer formed on the microporous support membrane may be composed only of a crosslinked polyamide having high chemical stability against acids and alkalis, or may be composed of a resin mainly composed of the crosslinked polyamide. preferable. The crosslinked polyamide is formed by interfacial polycondensation between a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, and is a compound having three or more functional groups in at least one monomer component of the polyfunctional amine or polyfunctional acid halide before polycondensation. Is preferably included.

分離機能層の厚みは、十分な分離性能および透過水量を得るために、通常0.01〜1μmの範囲内、好ましくは0.1〜0.5μmの範囲内である。   The thickness of the separation functional layer is usually in the range of 0.01 to 1 μm, preferably in the range of 0.1 to 0.5 μm, in order to obtain sufficient separation performance and permeated water amount.

ここで、多官能アミンとは、一分子中に少なくとも2個の一級および/または二級アミノ基を有するアミンをいい、たとえば、2個のアミノ基がオルト位やメタ位、パラ位のいずれかの位置関係でベンゼンに結合したフェニレンジアミン、キシリレンジアミン、1,3,5ートリアミノベンゼン、1,2,4−トリアミノベンゼン、3,5−ジアミノ安息香酸などの芳香族多官能アミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミンなどの脂肪族アミン、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、1,3−ビスピペリジルプロパン、4−アミノメチルピペラジンなどの脂環式多官能アミン等を挙げることができる。中でも、膜の選択分離性や透過性、耐熱性を考慮すると一分子中に2〜4個の一級および/または二級アミノ基を有する芳香族多官能アミンであることが好ましく、このような多官能芳香族アミンとしては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,3,5−トリアミノベンゼンが好適に用いられる。中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさから、m−フェニレンジアミン(以下、m−PDAと記す)を用いることがより好ましい。これらの多官能アミンは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。   Here, the polyfunctional amine refers to an amine having at least two primary and / or secondary amino groups in one molecule. For example, two amino groups are any of ortho, meta, and para positions. Aromatic polyfunctional amines such as phenylenediamine, xylylenediamine, 1,3,5-triaminobenzene, 1,2,4-triaminobenzene and 3,5-diaminobenzoic acid bonded to benzene in the positional relationship of Aliphatic amines such as ethylenediamine and propylenediamine, alicyclic polyfunctional amines such as 1,2-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, piperazine, 1,3-bispiperidylpropane and 4-aminomethylpiperazine be able to. Of these, aromatic polyfunctional amines having 2 to 4 primary and / or secondary amino groups in one molecule are preferred in consideration of selective separation, permeability, and heat resistance of the membrane. As the functional aromatic amine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, and 1,3,5-triaminobenzene are preferably used. Among these, it is more preferable to use m-phenylenediamine (hereinafter referred to as m-PDA) from the standpoint of availability and ease of handling. These polyfunctional amines may be used alone or in combination.

多官能酸ハロゲン化物とは、一分子中に少なくとも2個のハロゲン化カルボニル基を有する酸ハロゲン化物をいう。たとえば、3官能酸ハロゲン化物では、トリメシン酸クロリド、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸トリクロリド、1,2,4−シクロブタントリカルボン酸トリクロリドなどを挙げることができ、2官能酸ハロゲン化物では、ビフェニルジカルボン酸ジクロリド、ビフェニレンカルボン酸ジクロリド、アゾベンゼンジカルボン酸ジクロリド、テレフタル酸クロリド、イソフタル酸クロリド、ナフタレンジカルボン酸クロリドなどの芳香族2官能酸ハロゲン化物、アジポイルクロリド、オキサリルクロリド、セバコイルクロリドなどの脂肪族2官能酸ハロゲン化物、シクロペンタンジカルボン酸ジクロリド、シクロヘキサンジカルボン酸ジクロリド、テトラヒドロフランジカルボン酸ジクロリドなどの脂環式2官能酸ハロゲン化物を挙げることができる。多官能アミンとの反応性を考慮すると、多官能酸ハロゲン化物は多官能酸塩化物であることが好ましく、また、膜の選択分離性、耐熱性を考慮すると、一分子中に2〜4個の塩化カルボニル基を有する多官能芳香族酸塩化物であることが好ましい。中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさの観点から、トリメシン酸クロリドを用いるとより好ましい。これらの多官能酸ハロゲン化物は、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。   The polyfunctional acid halide refers to an acid halide having at least two carbonyl halide groups in one molecule. Examples of trifunctional acid halides include trimesic acid chloride, 1,3,5-cyclohexanetricarboxylic acid trichloride, 1,2,4-cyclobutanetricarboxylic acid trichloride, and bifunctional acid halides include biphenyl dicarboxylic acid. Aromatic difunctional acid halides such as acid dichloride, biphenylene carboxylic acid dichloride, azobenzene dicarboxylic acid dichloride, terephthalic acid chloride, isophthalic acid chloride, naphthalene dicarboxylic acid chloride, aliphatic such as adipoyl chloride, oxalyl chloride, sebacoyl chloride Cycloaliphatic difunctional acid halides such as difunctional acid halides, cyclopentane dicarboxylic acid dichloride, cyclohexane dicarboxylic acid dichloride, tetrahydrofuran dicarboxylic acid dichloride, etc. It can gel. Considering the reactivity with the polyfunctional amine, the polyfunctional acid halide is preferably a polyfunctional acid chloride, and considering the selective separation property and heat resistance of the membrane, 2 to 4 per molecule. The polyfunctional aromatic acid chloride having a carbonyl chloride group is preferred. Among them, it is more preferable to use trimesic acid chloride from the viewpoint of easy availability and easy handling. These polyfunctional acid halides may be used alone or in combination.

TDS除去率等の膜性能を評価する際の海水は、温度25℃、pH=6.5、TDS濃度3.5重量%、カルシウム濃度400ppmの海水であり、天然の海水または市販の人工海水を必要に応じて純水によって希釈し、成分調整により調製される海水を用いる。   Seawater for evaluating membrane performance such as TDS removal rate is seawater at a temperature of 25 ° C., pH = 6.5, a TDS concentration of 3.5% by weight, and a calcium concentration of 400 ppm. If necessary, use seawater diluted with pure water and prepared by adjusting the ingredients.

ここでTDSは、一般に総溶解固形物量を指し「(質量)÷(体積)」により、あるいは重量比で表される。その定義によれば、0.45ミクロンのフィルターで濾過した水を39.5〜40.5℃の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には、実用塩分(S)から換算により求める。   Here, TDS generally indicates the total amount of dissolved solids and is expressed by “(mass) ÷ (volume)” or by weight ratio. According to the definition, water filtered through a 0.45 micron filter can be calculated from the weight of the residue by evaporating at a temperature of 39.5 to 40.5 ° C. Calculated from

TDS除去率(塩除去率)は、複合半透膜に、温度25℃、pH6.5、TDS3.5重量%の海水を操作圧力5.5MPaで供給するときの透過水塩濃度を測定することにより、次の式から求める。   The TDS removal rate (salt removal rate) is the measurement of the permeate salt concentration when seawater at a temperature of 25 ° C., pH 6.5, and TDS 3.5 wt% is supplied to the composite semipermeable membrane at an operating pressure of 5.5 MPa. From the following equation:

Figure 0005131027
Figure 0005131027

海水淡水化用の半透膜の場合、TDS除去率が99.5%以上であることが必要であり、好ましくは99.7%以上である。   In the case of a semipermeable membrane for seawater desalination, the TDS removal rate needs to be 99.5% or more, preferably 99.7% or more.

また、カルシウム透過率は、複合半透膜に、温度25℃、pH6.5、TDS3.5重量%、カルシウム濃度400ppmに調製した海水を操作圧力5.5MPaで供給するときの透過水カルシウム濃度を測定することにより、次の式から求める。   The calcium permeability is the permeated water calcium concentration when supplying seawater prepared at a temperature of 25 ° C., pH 6.5, TDS 3.5 wt%, calcium concentration 400 ppm to the composite semipermeable membrane at an operating pressure of 5.5 MPa. By measuring, it is obtained from the following equation.

Figure 0005131027
Figure 0005131027

ここで、カルシウム濃度は誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)測定装置の波長396.847nmにおける発光強度から求めた。   Here, the calcium concentration was determined from the emission intensity at a wavelength of 396.847 nm of an inductively coupled plasma (ICP) measuring device.

本発明に係る、前記一般式(1)で示される構造を有する有機化合物の溶液と接触させる処理を行うことにより、カルシウム透過率を低減させることができるため、本発明の製造方法によって製造された複合半透膜は、カルシウム透過率を0.05%以下とすることができる。これは一般式(1)の構造を有する有機化合物でポリアミド分離機能層を処理することにより、膜表面の電荷が変化したためだと考えられ、その結果、カルシウム除去性能が向上したと推察される。   According to the present invention, the calcium permeability can be reduced by performing the treatment with the solution of the organic compound having the structure represented by the general formula (1) according to the present invention. The composite semipermeable membrane can have a calcium permeability of 0.05% or less. This is considered to be because the charge on the membrane surface was changed by treating the polyamide separation functional layer with the organic compound having the structure of the general formula (1), and as a result, it was assumed that the calcium removal performance was improved.

半透膜の透水性能は、供給水として、前記した海水を使用し、膜面1平方メートル当たり、1日の透水量(立方メートル)から膜透過流束(m/m・日)を求めることにより表した。この透水性能は0.5m/m・日以上であることが好ましい。0.5m/m・日未満では造水効率が悪くなるため実用的でない。 The water permeability of the semipermeable membrane is to use the above-mentioned seawater as supply water, and obtain the membrane permeation flux (m 3 / m 2 · day) from the amount of water per day (cubic meter) per square meter of membrane surface. It was expressed by. The water permeation performance is preferably 0.5 m 3 / m 2 · day or more. If it is less than 0.5 m 3 / m 2 · day, it is not practical because water production efficiency deteriorates.

複合半透膜におけるポリアミド分離機能層を改質させるための処理手段について検討した結果、前記した一般式(1)の構造をもつ有機化合物の溶液で処理することが有効であることを見いだした。   As a result of examining the treatment means for modifying the polyamide separation functional layer in the composite semipermeable membrane, it was found that treatment with the organic compound solution having the structure of the general formula (1) is effective.

一般式(1)の構造をもつ有機化合物は、タンパク質変性剤としての機能をもち、アミド分子間/内の水素結合を切断する効果があるとされる。ポリアミドが溶液中で希薄になり、分子間や分子内の水素結合相互作用が弱くなると、赤外吸収スペクトルのアミドI吸収帯(1600〜1700cm−1)が高波数側にシフトし、アミドII吸収帯(1500〜1550cm−1)が低波数側にシフトすることが知られている。ポリアミド分離機能膜の改質効果を確認し、膜性能を改善するためには、一般式(1)で示される構造を有する有機化合物でポリアミド分離機能層を処理することにより、ポリアミド分離機能層の赤外吸収スペクトルにおいて、アミドI、II吸収帯を1cm−1以上、好ましくは3cm−1以上シフトさせるのがよい。 The organic compound having the structure of the general formula (1) has a function as a protein denaturant and is considered to have an effect of cleaving hydrogen bonds between / in the amide molecules. When the polyamide becomes dilute in the solution and the intermolecular or intramolecular hydrogen bond interaction becomes weak, the amide I absorption band (1600 to 1700 cm −1 ) of the infrared absorption spectrum shifts to the high wavenumber side, and the amide II absorption. It is known that the band (1500 to 1550 cm −1 ) shifts to the low wavenumber side. In order to confirm the modification effect of the polyamide separation functional membrane and improve the membrane performance, the polyamide separation functional layer is treated by treating the polyamide separation functional layer with an organic compound having a structure represented by the general formula (1). In the infrared absorption spectrum, the amide I and II absorption bands may be shifted by 1 cm −1 or more, preferably 3 cm −1 or more.

前記した一般式(1)において、官能基Xは、炭素と二重結合を有する酸素、硫黄、NH基のいずれかであり、一般式(1)の構造をもつ有機化合物としては、尿素、チオ尿素、グアニジン、およびその誘導体を挙げることができる。   In the general formula (1), the functional group X is any one of oxygen, sulfur, and NH groups having a double bond with carbon. Examples of the organic compound having the structure of the general formula (1) include urea, thio Mention may be made of urea, guanidine, and derivatives thereof.

〜Rの置換基は、水素原子、炭化水素基、オキシアルキル基のいずれかである。炭化水素基としては、炭素数1〜6の炭化水素基であることが好ましい。炭素数が7以上であると取り扱いが困難になり、生産性が低下する。ここで、炭素数1〜6の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などのアルキル基、およびビニル基、アリル基、フェニル基などを挙げることができる。オキシアルキル基とは、水酸基で修飾されたアルキル基、および/またはアルキル基の炭素−炭素結合内に酸素原子が挿入された構造を有する置換基を指す。オキシアルキル基の炭素数は1〜6の間であることが好ましい。炭素数が7以上であると取り扱いが困難になり、生産性が低下する。ここで、炭素数1〜6のオキシアルキル基は、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロピロキシメチル基、イソプロポキシメチル基などのエーテル基、およびアセトキシメチル基、アセトキシエチル基などのエステル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基などのヒドロキシアルキル基を例示することができる。また、R〜Rの置換基同士が化学結合をともなっていてもよい。 The substituent for R 1 to R 4 is any one of a hydrogen atom, a hydrocarbon group, and an oxyalkyl group. The hydrocarbon group is preferably a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. When the number of carbon atoms is 7 or more, handling becomes difficult and productivity is lowered. Here, as a C1-C6 hydrocarbon group, alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a vinyl group, an allyl group, a phenyl group, etc. can be mentioned. The oxyalkyl group refers to an alkyl group modified with a hydroxyl group and / or a substituent having a structure in which an oxygen atom is inserted into a carbon-carbon bond of the alkyl group. The oxyalkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms. When the number of carbon atoms is 7 or more, handling becomes difficult and productivity is lowered. Here, the oxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms includes an ether group such as a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a propoxymethyl group, and an isopropoxymethyl group, an ester group such as an acetoxymethyl group and an acetoxyethyl group, a hydroxy group Examples thereof include hydroxyalkyl groups such as a methyl group and a hydroxyethyl group. Moreover, the substituents of R 1 to R 4 may be accompanied by chemical bonds.

前記した一般式(1)の構造をもつ有機化合物は、具体的には、尿素、ジメチル尿素、ジエチル尿素、ジブチル尿素、1−フェニル−3メチル尿素、ジメチルフェニル尿素、ジシクロヘキシル尿素、ジメトキシメチル尿素、ジエトキシメチル尿素、ジメチロールエチレンウレア、ジメチロールジヒドロキシエチレンウレア、ジメチロールプロピレンウレア、テトラメチロールアセチレンジウレア等の尿素系有機化合物;チオ尿素、ジメチルチオ尿素、ジエチルチオ尿素、ジブチルチオ尿素、ジフェニルチオ尿素、1−ブチル−3フェニルチオ尿素等のチオ尿素系有機化合物;グアニジン、ジメチルグアニジン、ジエチルグアニジン、ジフェニルグアニジン等のグアニジン系有機化合物が挙げられる。また、これら有機化合物の塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、チオシアン酸塩なども使用できる。中でも、入手の容易性や取り扱いのしやすさの観点から、尿素やグアニジンがより好ましい。   Specific examples of the organic compound having the structure of the general formula (1) include urea, dimethylurea, diethylurea, dibutylurea, 1-phenyl-3methylurea, dimethylphenylurea, dicyclohexylurea, dimethoxymethylurea, Urea organic compounds such as diethoxymethylurea, dimethylolethyleneurea, dimethyloldihydroxyethyleneurea, dimethylolpropyleneurea, tetramethylolacetyleneurea; thiourea, dimethylthiourea, diethylthiourea, dibutylthiourea, diphenylthiourea, 1- Examples include thiourea-based organic compounds such as butyl-3phenylthiourea; and guanidine-based organic compounds such as guanidine, dimethylguanidine, diethylguanidine, and diphenylguanidine. Further, hydrochlorides, sulfates, nitrates, thiocyanates and the like of these organic compounds can be used. Among these, urea and guanidine are more preferable from the viewpoint of easy availability and ease of handling.

この有機化合物は、分子量が、上式構造を有する有機化合物の最小の分子量である59以上であり、1000以下であることが好ましい。分子量1000を超えると性能改善の効果が低減するためである。   This organic compound has a molecular weight of 59 or more, which is the minimum molecular weight of the organic compound having the above structure, and preferably 1000 or less. This is because when the molecular weight exceeds 1000, the performance improvement effect is reduced.

次に、微多孔性支持膜上にポリアミド機能層を形成させて複合半透膜を製造する方法について説明する。   Next, a method for producing a composite semipermeable membrane by forming a polyamide functional layer on a microporous support membrane will be described.

複合半透膜を構成するポリアミド分離機能層は、例えば、前述の多官能アミンを含有する水溶液と、多官能酸ハロゲン化物を含有する、水と非混和性の有機溶媒溶液とを用い、微多孔性支持膜の表面で界面重縮合を行うことによりその骨格が形成される層である。   The polyamide separation functional layer constituting the composite semipermeable membrane is microporous using, for example, an aqueous solution containing the aforementioned polyfunctional amine and an organic solvent solution immiscible with water containing the polyfunctional acid halide. It is a layer whose skeleton is formed by interfacial polycondensation on the surface of the conductive support membrane.

ここで、多官能アミン水溶液における多官能アミンの濃度は2.5〜10重量%の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは3〜5重量%の範囲内である。この範囲であると十分な塩除去性能および透水性を得ることができる。多官能アミン水溶液には、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物との反応を阻害しないものであれば、界面活性剤や有機溶媒、アルカリ性化合物、酸化防止剤などが含まれていてもよい。界面活性剤は、多孔性支持膜表面の濡れ性を向上させ、アミン水溶液と非極性溶媒との間の界面張力を減少させる効果があり、有機溶媒は界面重縮合反応の触媒として働くことがあり、添加することにより界面重宿合反応を効率よく行える場合がある。   Here, the concentration of the polyfunctional amine in the polyfunctional amine aqueous solution is preferably in the range of 2.5 to 10% by weight, more preferably in the range of 3 to 5% by weight. In this range, sufficient salt removal performance and water permeability can be obtained. The polyfunctional amine aqueous solution may contain a surfactant, an organic solvent, an alkaline compound, an antioxidant, or the like as long as it does not inhibit the reaction between the polyfunctional amine and the polyfunctional acid halide. The surfactant has the effect of improving the wettability of the porous support membrane surface and reducing the interfacial tension between the aqueous amine solution and the nonpolar solvent, and the organic solvent may act as a catalyst for the interfacial polycondensation reaction. In some cases, the interfacial double reaction can be efficiently performed by adding them.

界面重縮合を微多孔性支持膜上で行うために、まず、上述の多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜に接触させる。この接触は、微多孔性支持膜の面上に均一にかつ連続的に行うことが好ましい。具体的には、たとえば、多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜にコーティングする方法や微多孔性支持膜を多官能アミン水溶液に浸漬する方法を挙げることができる。微多孔性支持膜と多官能アミン水溶液との接触時間は、1秒〜10分間の範囲内であることが好ましく、10秒〜3分間の範囲内であるとさらに好ましい。   In order to perform interfacial polycondensation on the microporous support membrane, first, the above-mentioned polyfunctional amine aqueous solution is brought into contact with the microporous support membrane. This contact is preferably performed uniformly and continuously on the surface of the microporous support membrane. Specifically, for example, a method of coating a polyfunctional amine aqueous solution on a microporous support membrane and a method of immersing the microporous support membrane in a polyfunctional amine aqueous solution can be mentioned. The contact time between the microporous support membrane and the polyfunctional amine aqueous solution is preferably in the range of 1 second to 10 minutes, and more preferably in the range of 10 seconds to 3 minutes.

多官能アミン水溶液を微多孔性支持膜に接触させたあとは、膜表面上に液滴が残らないように十分に液切りする。十分に液切りすることで、膜形成後に液滴残存部分が膜欠点となって膜性能が低下することを防ぐことができる。液切りの方法としては、たとえば、特開平2−78428号公報に記載されているように、多官能アミン水溶液接触後の多孔性支持膜を垂直方向に把持して過剰の水溶液を自然流下させる方法や、エアーノズルから窒素などの風を吹き付け、強制的に液切りする方法などを用いることができる。また、液切り後、膜面を乾燥させ、水溶液の水の一部を除去することもできる。   After the polyfunctional amine aqueous solution is brought into contact with the microporous support membrane, the solution is sufficiently drained so that no droplets remain on the membrane surface. By sufficiently draining the liquid, it is possible to prevent the remaining portion of the liquid droplet from becoming a film defect after the film is formed and deteriorating the film performance. As a method for draining, for example, as described in JP-A-2-78428, a method of allowing an excess aqueous solution to naturally flow by gripping a porous support membrane in a vertical direction after contacting with a polyfunctional amine aqueous solution. Alternatively, a method of forcibly draining by blowing air such as nitrogen from an air nozzle can be used. In addition, after draining, the membrane surface can be dried to remove part of the water in the aqueous solution.

次いで、多官能アミン水溶液接触後の支持膜の表面に、多官能酸ハライドを含む有機溶媒溶液を接触させ、両成分の界面重縮合により架橋ポリアミド分離機能層の骨格を形成させる。   Next, an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide is brought into contact with the surface of the support membrane after the contact with the polyfunctional amine aqueous solution, and a skeleton of the crosslinked polyamide separation functional layer is formed by interfacial polycondensation of both components.

有機溶媒溶液中の多官能酸ハライドの濃度は、0.01〜10重量%の範囲内であることが好ましく、0.02〜2.0重量%の範囲内であるとさらに好ましい。この範囲であると、十分な反応速度が得られ、また副反応の発生を抑制することができる。さらに、この有機溶媒溶液にN,N−ジメチルホルムアミドのようなアシル化触媒を含有させると、界面重縮合が促進され、さらに好ましい。   The concentration of the polyfunctional acid halide in the organic solvent solution is preferably in the range of 0.01 to 10% by weight, and more preferably in the range of 0.02 to 2.0% by weight. Within this range, a sufficient reaction rate can be obtained, and the occurrence of side reactions can be suppressed. Further, it is more preferable that an acylation catalyst such as N, N-dimethylformamide is contained in the organic solvent solution because interfacial polycondensation is promoted.

ここで、多官能酸ハロゲン化物を溶解する有機溶媒としては、水と非混和性であり、かつ酸ハロゲン化物を溶解し微多孔性支持膜を破壊しない有機溶媒を用いることが望ましく、アミノ化合物および酸ハロゲン化物に対して不活性であるものであればよい。好ましい例としては、n−ヘキサン、n−オクタン、n−デカンなどの炭化水素化合物が挙げられる。   Here, as the organic solvent for dissolving the polyfunctional acid halide, it is desirable to use an organic solvent that is immiscible with water and that dissolves the acid halide and does not destroy the microporous support membrane. Any material that is inert to the acid halide may be used. Preferable examples include hydrocarbon compounds such as n-hexane, n-octane, and n-decane.

微多孔性支持膜上において、多官能酸ハロゲン化物の有機溶媒溶液を、アミノ化合物水溶液付着層と接触させる方法は、多官能アミン水溶液の微多孔性支持膜への被覆方法と同様に行えばよい。   The method of bringing the polyfunctional acid halide organic solvent solution into contact with the amino compound aqueous solution adhesion layer on the microporous support membrane may be performed in the same manner as the method of coating the microporous support membrane with the polyfunctional amine aqueous solution. .

上述したように、酸ハロゲン化物の有機溶媒溶液を接触させて、アミンとハロゲン化物との界面重縮合を生じさせ、微多孔性支持膜上に架橋ポリアミドを含む分離機能層を形成したあとは、余剰の溶媒を液切りする。液切りの方法は、たとえば、膜を垂直方向に把持して過剰の有機溶媒を自然流下して除去する方法を用いることができる。   As described above, after contacting the organic halide solution of the acid halide to cause interfacial polycondensation between the amine and the halide and forming the separation functional layer containing the crosslinked polyamide on the microporous support membrane, Drain excess solvent. As a method for draining, for example, a method in which a film is held in a vertical direction and excess organic solvent is allowed to flow down and removed can be used.

上述の方法により得られた複合半透膜は、50〜150℃の範囲内、好ましくは70〜130℃の範囲内で1秒〜10分間、より好ましくは1分〜8分間熱水処理する工程などを付加することで、複合半透膜の排除性能や透水性をより一層向上させることができる。   The step of subjecting the composite semipermeable membrane obtained by the above method to hydrothermal treatment in the range of 50 to 150 ° C., preferably in the range of 70 to 130 ° C. for 1 second to 10 minutes, more preferably 1 minute to 8 minutes. By adding the above, it is possible to further improve the exclusion performance and water permeability of the composite semipermeable membrane.

また、このあと、例えばpHが5〜13の範囲内の塩素含有水溶液に常圧で接触させ、膜を高性能化することも好ましい。   It is also preferable to improve the performance of the membrane by contacting it with a chlorine-containing aqueous solution having a pH in the range of 5 to 13 at normal pressure.

本発明では、多官能アミン水溶液と多官能酸ハロゲン化物を含む有機溶媒溶液との界面重縮合により形成された架橋ポリアミド分離機能層を、前記した一般式(1)の構造を有する有機化合物の溶液に接触させる処理を行うことにより、複合半透膜の性能を向上させる。架橋ポリアミド分離機能層に、上記した有機化合物の溶液を接触させる方法は特に限定されない。たとえば、半透膜全体を有機化合物溶液に浸漬する方法、分離機能層表面に有機化合物溶液を塗布する方法、加圧により膜に有機化合物溶液を透過させる方法などが挙げられる。   In the present invention, a crosslinked polyamide separation functional layer formed by interfacial polycondensation of an aqueous polyfunctional amine solution and an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide is used as a solution of an organic compound having the structure of the general formula (1). The performance of the composite semipermeable membrane is improved by performing the treatment of contacting with the membrane. The method for bringing the solution of the organic compound into contact with the crosslinked polyamide separation functional layer is not particularly limited. Examples thereof include a method of immersing the entire semipermeable membrane in an organic compound solution, a method of applying an organic compound solution to the surface of the separation functional layer, and a method of allowing the organic compound solution to permeate the membrane by pressurization.

前記した一般式(1)の構造を有する有機化合物の溶液は、溶媒として、その有機化合物が溶解でき、かつ微多孔性支持膜を破壊しない溶媒を用いることが望ましい。例えば、水、メタノール、エタノールなどのアルコール類、ノルマルデカンなどの炭化水素類などを挙げることができる。   In the solution of the organic compound having the structure of the general formula (1), it is desirable to use a solvent that can dissolve the organic compound and does not destroy the microporous support membrane. Examples thereof include water, alcohols such as methanol and ethanol, and hydrocarbons such as normal decane.

前記した一般式(1)の構造を有する有機化合物の溶液の濃度は、1M以上であることが好ましい。より好ましくは4M以上、8M以下である。4M以上とすることで、接触が十分となり本発明の効果を発揮することができ、また、8M以下とすることで、溶媒に対し十分な溶解性を示し、かつ、低コストとなるためである。   The concentration of the solution of the organic compound having the structure of the general formula (1) is preferably 1M or more. More preferably, it is 4M or more and 8M or less. By setting it to 4M or more, contact is sufficient and the effects of the present invention can be exerted. By setting it to 8M or less, sufficient solubility in a solvent is exhibited and the cost is reduced. .

接触による効果を十分得るために、0℃以上100℃以下の雰囲気で接触を行うことが好ましい。より好ましくは20℃以上である。100℃以上で反応を行うと、膜が熱収縮を起こし、透過水量が低くなる傾向にある。   In order to sufficiently obtain the effect of contact, it is preferable to perform contact in an atmosphere of 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. More preferably, it is 20 ° C. or higher. When the reaction is performed at 100 ° C. or higher, the membrane undergoes thermal shrinkage and the amount of permeated water tends to be low.

接触時間は特に限定されない。接触時間が1日以下であると、高透水性、高カルシウム除去性の膜性能が得られ難く、14日間以上であると生産効率が著しく悪くなり、かつ高TDS除去性の維持が困難になる。   The contact time is not particularly limited. When the contact time is 1 day or less, it is difficult to obtain membrane performance with high water permeability and high calcium removability, and when it is 14 days or more, production efficiency is remarkably deteriorated and it is difficult to maintain high TDS removability. .

このようにして処理して得られた複合半透膜は、25℃、pH=6.5、TDS濃度3.5重量%、カルシウム濃度400ppmの海水を5.5MPaの操作圧力で透過させたときに、透水性能は0.74m/m・日以上、より好ましくは0.9m/m・日以上と高く、カルシウム透過率は0.05%以下、より好ましくは0.03%以下と低く、また、TDS除去率(塩除去率)は99.5%以上、より好ましくは99.6%以上と高いものである。 The composite semipermeable membrane obtained by the treatment in this manner was allowed to permeate seawater having a TDS concentration of 3.5% by weight and a calcium concentration of 400 ppm at an operating pressure of 5.5 MPa at 25 ° C. Further, the water permeability is 0.74 m 3 / m 2 · day or more, more preferably 0.9 m 3 / m 2 · day or more, and the calcium permeability is 0.05% or less, more preferably 0.03% or less. The TDS removal rate (salt removal rate) is as high as 99.5% or more, more preferably 99.6% or more.

このようにして得られた複合半透膜は、プラスチックネットなどの原水流路材と、トリコットなどの透過水流路材と、必要に応じて耐圧性を高めるためのフィルムと共に、多数の孔を穿設した筒状の集水管の周りに巻回され、スパイラル型の複合半透膜エレメントとして好適に用いられる。   The composite semipermeable membrane thus obtained has a large number of holes along with a raw water channel material such as a plastic net, a permeate channel material such as tricot, and a film for increasing pressure resistance if necessary. It is wound around a provided cylindrical water collecting pipe and is suitably used as a spiral composite semipermeable membrane element.

さらに、このエレメントを直列または並列に接続して圧力容器に収納した複合半透膜モジュールとすることもできる。   Furthermore, a composite semipermeable membrane module in which these elements are connected in series or in parallel and accommodated in a pressure vessel can be obtained.

本発明における処理は、複合半透膜エレメント(例えば、集水管に封筒状の膜を連結しスパイラルに巻回したもの)を、常圧の前記した一般式(1)の構造を有する有機化合物の溶液に浸漬処理する方法によって行ってもよい。この場合の浸漬時間は温度により異なるが、好ましくは1日〜30日とする。1日未満では、上記のカルシウム透過率の低下効果を満足に達成し難く、30日を越えると、カルシウム透過率の低下が飽和に達してしまい、必要以上に長時間を費やすことになる。また、本発明において有機化合物水溶液による処理は、逆浸透膜モジュ−ルを組み立てたのち、有機化合物水溶液を加圧通水することにより行うこともできる。   The treatment in the present invention is a treatment of a compound semipermeable membrane element (for example, an envelope-like membrane connected to a water collecting pipe and wound in a spiral) with an organic compound having the structure of the above general formula (1) at normal pressure. You may carry out by the method of immersing in a solution. The immersion time in this case varies depending on the temperature, but is preferably 1 day to 30 days. If it is less than 1 day, it is difficult to satisfactorily achieve the above-described effect of decreasing the calcium permeability. If it exceeds 30 days, the decrease in the calcium permeability reaches saturation, and it takes a longer time than necessary. In the present invention, the treatment with the organic compound aqueous solution can also be carried out by assembling the reverse osmosis membrane module and then passing the organic compound aqueous solution under pressure.

また、上記の複合半透膜やそのエレメント、モジュールは、それらに原水を供給するポンプや、その原水を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、原水から飲料水などの透過水と、膜を透過しなかった濃縮水を分離して、目的にあった水質の水を得ることができる。   In addition, the above-described composite semipermeable membrane, its elements, and modules can be combined with a pump that supplies raw water to them, a device that pretreats the raw water, and the like to form a fluid separation device. By using this separation device, permeated water such as drinking water and concentrated water that has not permeated through the membrane can be separated from raw water to obtain water having a desired quality.

流体分離装置の操作圧力は高い方がカルシウム透過率は低下するが、運転に必要なエネルギーも上昇すること、また、複合半透膜の耐久性を考慮すると、複合半透膜に被処理水を透過する際の操作圧力は、1.0MPa以上、10MPa以下が好ましい。供給水温度は、高くなるとカルシウム透過率が向上するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、5℃以上、45℃以下が好ましい。また、供給水pHは、高くなると海水などの高塩濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高pH運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。   When the operating pressure of the fluid separation device is higher, the calcium permeability decreases, but the energy required for operation also increases, and considering the durability of the composite semipermeable membrane, water to be treated is added to the composite semipermeable membrane. The operating pressure during permeation is preferably 1.0 MPa or more and 10 MPa or less. As the feed water temperature increases, the calcium permeability improves, but as the feed water temperature decreases, the membrane permeation flux also decreases. Therefore, it is preferably 5 ° C. or higher and 45 ° C. or lower. In addition, when the pH of the feed water becomes high, scales such as magnesium may be generated in the case of feed water with a high salt concentration such as seawater, and there is a concern about deterioration of the membrane due to high pH operation. Is preferred.

実施例および比較例において、透水量、カルシウム透過率、塩除去率は、前記した測定方法により測定した。
(比較例1)
ポリエステル不織布(通気度0.5〜1cc/cm・sec)上に、ポリスルホンの濃度15.3重量%のジメチルホルムアミド(DMF)溶液を200μmの厚みになるように室温(25℃)でキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによって微多孔性支持膜を作製した。
In Examples and Comparative Examples, the amount of water permeation, calcium permeability, and salt removal rate were measured by the measurement methods described above.
(Comparative Example 1)
A dimethylformamide (DMF) solution having a polysulfone concentration of 15.3% by weight is cast on a polyester nonwoven fabric (air permeability 0.5 to 1 cc / cm 2 · sec) at room temperature (25 ° C.) so as to have a thickness of 200 μm. The microporous support membrane was prepared by immediately immersing in pure water and allowing to stand for 5 minutes.

このようにして得られた微多孔性支持膜(厚さ210〜215μm)を、4.6%のメタフェニレンジアミン水溶液中に2分間浸漬し、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、0.165wt%のトリメシン酸クロリドを含むn−デカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布して1分間静置した。次に膜から余分な溶液を除去するために、膜を2分間垂直に把持して液切りした。その後、90℃の熱水で2分間洗浄した後、pH7、塩素濃度200mg/lに調整した次亜塩素酸ナトリウム水溶液に2分間浸漬し、亜硫酸水素ナトリウム濃度が1,000mg/lの水溶液中に浸漬することで、余分な次亜塩素酸ナトリウムを還元除去した。さらに、この膜を95℃の熱水で2分間再洗浄した。   The microporous support membrane (thickness 210 to 215 μm) thus obtained was immersed in a 4.6% aqueous solution of metaphenylenediamine for 2 minutes, the support membrane was slowly pulled up in the vertical direction, and an air nozzle After removing excess aqueous solution from the surface of the supporting membrane by blowing nitrogen, an n-decane solution containing 0.165 wt% of trimesic acid chloride was applied so that the surface was completely wetted and allowed to stand for 1 minute. Next, in order to remove excess solution from the membrane, the membrane was held vertically for 2 minutes to drain the solution. Then, after washing with hot water at 90 ° C. for 2 minutes, it was immersed in an aqueous solution of sodium hypochlorite adjusted to pH 7 and a chlorine concentration of 200 mg / l for 2 minutes, and in an aqueous solution having a sodium bisulfite concentration of 1,000 mg / l. By dipping, excess sodium hypochlorite was reduced and removed. Furthermore, this membrane was rewashed with hot water at 95 ° C. for 2 minutes.

得られた複合半透膜を、25℃、pH=6.5、TDS濃度3.5重量%、カルシウム濃度400ppmの海水を5.5MPaの操作圧力で評価したところ、透水量(m/m・日)、カルシウム透過率(%)、塩除去率(%)はそれぞれ表1に示す値であった。 When the obtained composite semipermeable membrane was evaluated with seawater having a temperature of 25 MPa, a pH of 6.5, a TDS concentration of 3.5% by weight and a calcium concentration of 400 ppm at an operating pressure of 5.5 MPa, the water permeability (m 3 / m 2 · day), calcium permeability (%), and salt removal rate (%) were the values shown in Table 1, respectively.

Figure 0005131027
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(実施例1〜4)
比較例1により得られた膜を、4Mの尿素水溶液に室温で、表2に示すように、各種時間で浸漬処理した。膜は所定時間で浸漬した後、室温の水で洗浄した。得られた膜を評価したところ、透水量(m/m・日)、カルシウム透過率(%)、塩除去率(%)は表2に示す値となった。
(Examples 1-4)
The film obtained in Comparative Example 1 was immersed in a 4M urea aqueous solution at room temperature for various times as shown in Table 2. The membrane was immersed for a predetermined time and then washed with water at room temperature. When the obtained membrane was evaluated, the water permeability (m 3 / m 2 · day), calcium permeability (%), and salt removal rate (%) were values shown in Table 2.

また、赤外吸収スペクトルの測定(ATR−FT−IR法)を、ThermoNicolet社製 Avatar360 を用いて、内部反射エレメントとしてGe45°を使用して行った。比較例1および実施例3の複合半透膜を24時間真空乾燥し、ポリアミド分離機能層の赤外吸収スペクトルの差スペクトルを解析したところ、比較例1で観測された1660cm−1付近のピークが実施例3では5cm−1高波数側にシフトし、1545cm−1付近のピークが実施例3では5cm−1低波数側にシフトした。 In addition, infrared absorption spectrum measurement (ATR-FT-IR method) was performed using Avatar 360 manufactured by ThermoNicolet, using Ge45 ° as an internal reflection element. The composite semipermeable membranes of Comparative Example 1 and Example 3 were vacuum-dried for 24 hours, and the difference spectrum of the infrared absorption spectrum of the polyamide separation functional layer was analyzed. As a result, the peak near 1660 cm −1 observed in Comparative Example 1 was observed. example 3 shifted to 5 cm -1 higher wave number side in the peak around 1545 cm -1 is shifted to 5 cm -1 wave number side lower in example 3.

Figure 0005131027
Figure 0005131027

(実施例5〜9)
比較例1により得られた膜を、1Mの尿素水溶液に室温で、表3に示すように、各種時間で浸漬処理した。得られた膜を室温の水に浸漬し、評価したところ、透水量(m/m・日)、カルシウム透過率(%)、塩除去率(%)は表3に示す値となった。
(Examples 5 to 9)
The film obtained in Comparative Example 1 was immersed in a 1M urea aqueous solution at room temperature for various times as shown in Table 3. When the obtained membrane was immersed in water at room temperature and evaluated, the water permeability (m 3 / m 2 · day), calcium permeability (%), and salt removal rate (%) were as shown in Table 3. .

Figure 0005131027
Figure 0005131027

本発明の製造方法により製造された複合半透膜は、高カルシウム除去率、高TDS除去率、高透水性を達成でき、原子力発電所の冷却水やメッキ排水の処理に用いることができる他、特に、海水の淡水化処理による飲料水製造等に好適に用いることができる。   The composite semipermeable membrane produced by the production method of the present invention can achieve a high calcium removal rate, a high TDS removal rate, and a high water permeability, and can be used for the treatment of cooling water and plating waste water of a nuclear power plant, In particular, it can be suitably used for drinking water production by desalination of seawater.

Claims (4)

微多孔性支持膜上に、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なるポリアミド分離機能層が形成され、25℃、pH=6.5、TDS濃度3.5重量%の海水を5.5MPaの操作圧力で透過させたときのTDS除去率が99.5%以上である複合半透膜を、下記一般式(1)で示される構造を有する有機化合物またはその有機化合物と酸との塩の溶液と接触させる処理を行うことを特徴とする複合半透膜の製造方法。
Figure 0005131027
(一般式(1)中、Xは酸素原子、硫黄原子、NH基のいずれかを表し、R〜Rは水素原子、炭素数1〜6の炭化水素基のいずれかを表す。)
A polyamide separation functional layer formed by polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide is formed on a microporous support membrane, and seawater having a TDS concentration of 3.5% by weight at 25 ° C., pH = 6.5. A compound semipermeable membrane having a TDS removal rate of 99.5% or more when allowed to pass through at an operating pressure of 5.5 MPa, an organic compound having a structure represented by the following general formula (1), or an organic compound thereof and an acid A method for producing a composite semipermeable membrane, comprising performing a treatment with a salt solution.
Figure 0005131027
(In general formula (1), X represents an oxygen atom, a sulfur atom, or an NH group, and R 1 to R 4 represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.)
前記有機化合物の分子量が、59〜1000である請求項1記載の複合半透膜の製造方法。 The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the organic compound has a molecular weight of 59 to 1,000. 前記有機化合物が、尿素、グアニジン及びチオ尿素から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の複合半透膜の製造方法。 The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the organic compound is at least one selected from urea, guanidine and thiourea. 前記有機化合物が尿素である請求項1に記載の複合半透膜の製造方法。 The method for producing a composite semipermeable membrane according to claim 1, wherein the organic compound is urea.
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