JP5222886B2 - 分離膜の改質方法、及び分離膜の改質装置 - Google Patents
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Description
本発明は、分離膜の細孔を拡径する分離膜の改質方法、及び分離膜の改質装置に関する。
従来より、海水の淡水化や廃水の浄化処理において、原水からイオン、懸濁物質等の不純物を分離する分離膜（例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）等）が用いられている。
しかるに、斯かる分離膜は、使用に伴い不純物の目詰まり、薬品による洗浄等により分離機能や強度が低下してしまうため、定期的に交換が必要となってしまい、廃棄物が大量に生じてしまうという問題を有している。
斯かる観点から、例えば、フィルター構造体からなる支持層の上に脱塩機能を有するスキン層を形成してなる分離膜を酸化剤（例えば、塩素、次亜塩素酸、オゾン、第４級アンモニア塩等）で酸化処理することにより、該分離膜のスキン層を除去する逆浸透膜の改質方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
斯かる逆浸透膜の改質方法によりスキン層が除去された逆浸透膜（ＲＯ膜）は、例えば、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）等として再利用されており、廃棄物量の低減化が図られている。
斯かる逆浸透膜の改質方法によりスキン層が除去された逆浸透膜（ＲＯ膜）は、例えば、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）等として再利用されており、廃棄物量の低減化が図られている。
しかしながら、斯かる分離膜の改質方法は、ポリアミド製の分離膜に対するものであり、本発明者らが、酢酸セルロースで形成された分離膜に斯かる方法の適用を試みたところ、斯かる方法では、酢酸セルロースで形成された分離膜を拡径するのに長時間を要し、実用性に乏しいという問題があることがわかった。また、斯かる分離膜の改質方法は、たとえこの分離膜を拡径することができたとしても、この拡径された分離膜が酸化により劣化され、この分離膜の強度が低下し、この分離膜の寿命が短くなってしまうという問題も有している。
斯かる点に対して、本発明者らが鋭意研究したところ、酢酸セルロースで形成された分離膜をアルカリ水溶液に接触させて該分離膜の細孔を拡径することにより、該分離膜の劣化を抑制しつつ短時間でこの分離膜の細孔を拡径し得ることがわかった。斯かる方法によれば、酢酸セルロースのアセチル基のエステル結合がアルカリ水溶液により加水分解されるため、酢酸セルロースで形成された分離膜の細孔を拡径することができる。また、斯かる方法によれば、酸化と異なり加水分解は分離膜にほとんどダメージを与えないため、分離膜が劣化され難い。
しかるに、斯かる方法により所望の径となるように拡径された分離膜では、該分離膜に所定の圧力で被処理水が圧送された際に拡径された割には十分に高い流束が得られず、所望の流束を得るにはより高圧で被処理水を分離膜に圧送する必要が生じることとなる。即ち、該拡径された分離膜では、エネルギー効率良く被処理水を膜分離することが困難であるという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑み、酢酸セルロースで形成された分離膜を短時間で拡径しつつ、劣化が少なく、且つ径の大きさの割にはエネルギー効率良く被処理水を膜分離し得る、拡径された分離膜を得ることができる分離膜の改質方法、及び分離膜の改質装置を提供することを課題とする。
本発明者らが鋭意研究したところ、酢酸セルロースで形成された分離膜をアルコールに接触させることにより該分離膜の細孔を拡径したところ、該分離膜を短時間で拡径しつつ、劣化が少なく、且つ径の大きさの割にはエネルギー効率良く被処理水を膜分離し得る、拡径された分離膜を得ることができることを見出し、本発明の完成を想到するに至った。
尚、酢酸セルロースで形成された分離膜をアルコールに接触させることにより該分離膜の細孔が拡径されるメカニズムは、アルコールにより酢酸セルロースが膨潤して細孔が拡径されると考えられる。
ここで、本明細書において「分離膜の細孔を拡径する」とは、「分離膜のＮａＣｌの阻止率を低下させる」ことを意味する。
尚、酢酸セルロースで形成された分離膜をアルコールに接触させることにより該分離膜の細孔が拡径されるメカニズムは、アルコールにより酢酸セルロースが膨潤して細孔が拡径されると考えられる。
ここで、本明細書において「分離膜の細孔を拡径する」とは、「分離膜のＮａＣｌの阻止率を低下させる」ことを意味する。
即ち、本発明は、酢酸セルロースで形成され、且つ海水を膜分離により淡水化して淡水を得るのに用いられた海水淡水化用分離膜をアルコールに接触させることにより、該分離膜のＮａＣｌの阻止率を低下させて、中水生成用分離膜を得ることを特徴とする分離膜の改質方法にある。
また、本発明は、酢酸セルロースで形成され、且つ海水を膜分離により淡水化して淡水を得るのに用いられた海水淡水化用分離膜がアルコールに接触されることにより、該分離膜のＮａＣｌの阻止率を低下させて、中水生成用分離膜を得るように構成されてなることを特徴とする分離膜の改質装置にある。
本発明によれば、酢酸セルロースで形成された分離膜を短時間で拡径しつつ、劣化が少なく、且つ径の大きさの割にはエネルギー効率良く被処理水を膜分離し得る、拡径された分離膜を得ることができる。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態の分離膜の改質方法は、酢酸セルロースで形成された分離膜をアルコールに接触させることにより、該分離膜の細孔を拡径する。
尚、本明細書において、「分離膜の改質」とは、分離膜の細孔の拡径を意味する。分離膜をアルコールに接触させることにより該分離膜の細孔が拡径されたことは、分離膜をアルコールに接触させることにより分離膜のＮａＣｌ阻止率が低下したことで確認することができる。分離膜のＮａＣｌ阻止率は、ＮａＣｌ溶液（原水）を分離膜にて濾過して膜透過水を得て、原水及び膜透過水のＮａＣｌ濃度を測定し、次式で算出した値である。尚、ＮａＣｌ濃度と電気伝導度は直線関係にあることから、ＮａＣｌ濃度を測定する代わりに、電気伝導度を測定して、ＮａＣｌ阻止率を算出してもよい。
ＮａＣｌ阻止率（％）＝（１−Ｃp／Ｃｆ）×１００
Ｃｆ；原水のＮａＣｌ濃度、Ｃｐ；膜透過水のＮａＣｌ濃度
尚、本明細書において、「分離膜の改質」とは、分離膜の細孔の拡径を意味する。分離膜をアルコールに接触させることにより該分離膜の細孔が拡径されたことは、分離膜をアルコールに接触させることにより分離膜のＮａＣｌ阻止率が低下したことで確認することができる。分離膜のＮａＣｌ阻止率は、ＮａＣｌ溶液（原水）を分離膜にて濾過して膜透過水を得て、原水及び膜透過水のＮａＣｌ濃度を測定し、次式で算出した値である。尚、ＮａＣｌ濃度と電気伝導度は直線関係にあることから、ＮａＣｌ濃度を測定する代わりに、電気伝導度を測定して、ＮａＣｌ阻止率を算出してもよい。
ＮａＣｌ阻止率（％）＝（１−Ｃp／Ｃｆ）×１００
Ｃｆ；原水のＮａＣｌ濃度、Ｃｐ；膜透過水のＮａＣｌ濃度
具体的には、本実施形態の分離膜の改質方法は、海水を膜分離により淡水化して飲み水等の淡水を得るのに用いられたことにより分離機能が低下した海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）や所定期間（例えば、数年間）使用された海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径する。そして、本実施形態の分離膜の改質方法は、該海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径することにより、下水が活性汚泥処理槽及び固液分離装置で浄化処理されることにより得られた下水処理水が膜分離されて中水を得るための中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）を得る。
尚、中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）は、海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）と比して、純度の高い透過水を得ることは求められていない一方で、所定量の透過水をより少ない動力で得ることが求められていることから、中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）としては、海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）よりも低動力で濾過可能なものが通常用いられている。したがって、海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径したものは、中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）として好適に用いることができる。
尚、中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）は、海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）と比して、純度の高い透過水を得ることは求められていない一方で、所定量の透過水をより少ない動力で得ることが求められていることから、中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）としては、海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）よりも低動力で濾過可能なものが通常用いられている。したがって、海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径したものは、中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）として好適に用いることができる。
ここで、前記海水淡水化用逆浸透膜（ＲＯ膜）が備えられてなる淡水生成装置、及び前記中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）が備えられてなる中水生成装置について図１を参照しつつ説明する。
前記淡水生成装置１は、図１に示すように、限外濾過膜（ＵＦ膜）または精密濾過膜（ＭＦ膜）を有し且つ海水Ａを濾過処理して透過水及び濃縮水Ｂを得る淡水生成用除濁用膜ユニット１１と、逆浸透膜（ＲＯ膜）を有し且つ該淡水生成用除濁用膜ユニット１１を透過した透過水を濾過処理して透過水及び濃縮水Ｂを得る淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２と、逆浸透膜（ＲＯ膜）を有し且つ該淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２を透過した透過水を濾過処理して透過水及び濃縮水Ｂを得る淡水生成用第２ＲＯ膜ユニット１３とを備えてなる。
また、前記淡水生成装置１は、海水Ａを淡水生成用除濁用膜ユニット１１に、淡水生成用除濁用膜ユニット１１を透過した透過水を淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２に、淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２を透過した透過水を淡水生成用第２ＲＯ膜ユニット１３に移送するように構成されてなる。また、前記淡水生成装置１は、淡水生成用の各膜ユニットで生成された濃縮水Ｂを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。さらに、前記淡水生成装置１は、前記淡水生成用第２ＲＯ膜ユニット１３を透過した透過水を淡水Ｃとして回収するように構成されてなる。
また、前記淡水生成装置１は、海水Ａを淡水生成用除濁用膜ユニット１１に、淡水生成用除濁用膜ユニット１１を透過した透過水を淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２に、淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２を透過した透過水を淡水生成用第２ＲＯ膜ユニット１３に移送するように構成されてなる。また、前記淡水生成装置１は、淡水生成用の各膜ユニットで生成された濃縮水Ｂを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。さらに、前記淡水生成装置１は、前記淡水生成用第２ＲＯ膜ユニット１３を透過した透過水を淡水Ｃとして回収するように構成されてなる。
前記海水Ａは、塩を含む水であり、例えば、塩濃度が１．０〜８．０質量％程度の水であり、より具体的には、塩濃度が２．５〜６．０質量％程度の水である。
本明細書において、海水Ａは、海に存在する水にのみならず、塩濃度が１．０質量％以上の水であれば、湖（塩湖、汽水湖）の水、沼水、池水等の陸に存在する水も含む。
本明細書において、海水Ａは、海に存在する水にのみならず、塩濃度が１．０質量％以上の水であれば、湖（塩湖、汽水湖）の水、沼水、池水等の陸に存在する水も含む。
前記中水生成装置２は、図１に示すように、限外濾過膜（ＵＦ膜）または精密濾過膜（ＭＦ膜）を有し且つ前記下水処理水Ｄを濾過処理して透過水及び濃縮水Ｅを得る中水生成用除濁用膜ユニット２１と、逆浸透膜（ＲＯ膜）を有し且つ該中水生成用除濁用膜ユニット２１を透過した透過水を濾過処理して透過水及び濃縮水Ｅを得る中水生成用ＲＯ膜ユニット２２とを備えてなる。
また、前記中水生成装置２は、前記下水処理水Ｄを中水生成用除濁用膜ユニット２１に、中水生成用除濁用膜ユニット２１を透過した透過水を中水生成用ＲＯ膜ユニット２２に移送するように構成されてなる。また、前記中水生成装置２は、中水生成用の各膜ユニットで生成された濃縮水Ｅを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。さらに、前記中水生成装置２は、前記中水生成用ＲＯ膜ユニット２２を透過した透過水を中水Ｆとして回収するように構成されてなる。
また、前記中水生成装置２は、前記下水処理水Ｄを中水生成用除濁用膜ユニット２１に、中水生成用除濁用膜ユニット２１を透過した透過水を中水生成用ＲＯ膜ユニット２２に移送するように構成されてなる。また、前記中水生成装置２は、中水生成用の各膜ユニットで生成された濃縮水Ｅを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。さらに、前記中水生成装置２は、前記中水生成用ＲＯ膜ユニット２２を透過した透過水を中水Ｆとして回収するように構成されてなる。
本実施形態の分離膜の改質方法は、海水Ａを膜分離により淡水化して飲み水等の淡水Ｃを得るのに用いられたことにより分離機能が低下した淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２の逆浸透膜（ＲＯ膜）をアルコール水溶液に接触させることにより、該逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径する。そして、本実施形態の分離膜の改質方法は、該逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径することにより、中水生成用ＲＯ膜ユニット２２の逆浸透膜（ＲＯ膜）を得る。
前記淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２の逆浸透膜は、酢酸セルロースで形成されたものである。前記酢酸セルロースに於いて、グルコース単位に含まれるアセチル基の数は、特に限定されるものではないが、例えば、１〜３が例示され、酸化度が好ましくは５０〜７０％、より好ましくはおよそ６１％である。
ここで、酸化度は、セルロース単位重量当たりの結合酢酸量を意味し、ＡＳＴＭ：Ｄ−８１７−９１（セルロースアセテート等の試験方法）におけるアセチル化度の測定及び計算に従って求めたものである。
また、前記淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２の逆浸透膜（ＲＯ膜）は、例えば直径数十μｍｍ〜数ｍｍの中空糸状に形成されたいわゆる中空糸膜と呼ばれるタイプのものである。
ここで、酸化度は、セルロース単位重量当たりの結合酢酸量を意味し、ＡＳＴＭ：Ｄ−８１７−９１（セルロースアセテート等の試験方法）におけるアセチル化度の測定及び計算に従って求めたものである。
また、前記淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２の逆浸透膜（ＲＯ膜）は、例えば直径数十μｍｍ〜数ｍｍの中空糸状に形成されたいわゆる中空糸膜と呼ばれるタイプのものである。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等が挙げられる。
本実施形態の分離膜の改質方法は、淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２の供給水の供給口からアルコールを流入させ、非透過で分離膜表面にアルコールを接触させることにより、淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２の逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径する。尚、淡水生成用第１ＲＯ膜ユニットへのアルコール水溶液の供給は、淡水生成用第１ＲＯ膜ユニットの濃縮水出口から行うことも可能である。
本実施形態の分離膜の改質方法は、好ましくは１０〜９０体積％、より好ましくは４０〜６０体積％のアルコール水溶液を用い、且つ前記接触により淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２の逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径する態様に於いては、アルコール水溶液接触時間を、好ましくは５分〜１００時間、より好ましくは１０分〜５０時間とする。
本実施形態の分離膜の改質方法は、上記の如く構成されてなり、本実施形態の分離膜の改質装置は、酢酸セルロースで形成された分離膜がアルコールに接触されることにより、該分離膜の細孔が拡径されるように構成されてなる。
尚、本実施形態の分離膜の改質方法、及び分離膜の改質装置は、上記構成を有するものであるが、本発明の分離膜の改質方法、及び分離膜の改質装置は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
例えば、本実施形態の分離膜の改質方法は、逆浸透膜（ＲＯ膜）の細孔を拡径するが、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）等の分離膜の細孔を拡径してもよい。尚、逆浸透膜は、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）を含む。
また、本実施形態の分離膜の改質方法では、いわゆる中空糸膜と呼ばれるタイプのものの細孔を拡径するが、本発明の分離膜の改質方法では、該中空糸膜よりも径の太い数ｃｍ程度の太さを有するいわゆるチューブラー膜と呼ばれるタイプのものや、使用時に内部にメッシュなどの支持材が配された状態でロール状に巻回されて用いられる封筒状のいわゆるスパイラル膜と呼ばれるものなど公知の分離膜の細孔を拡径してもよい。
さらに、本実施形態の分離膜の改質方法では、海水Ａを膜分離により淡水化して飲み水等の淡水Ｃを得るのに用いられたことにより分離機能が低下した分離膜（具体的には淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット１２の逆浸透膜（ＲＯ膜））の細孔を拡径するが、本発明の分離膜の改質方法では、廃水の浄化処理等の種々の用途に用いられたことにより分離機能が低下した分離膜や所定期間（例えば、数年間）使用された分離膜の細孔を拡径してもよい。
また、本実施形態の分離膜の改質方法では、前記拡径により、前記下水処理水Ｄを膜分離して中水Ｆを得るための中水生成用逆浸透膜（ＲＯ膜）（中水生成用ＲＯ膜ユニット２２の逆浸透膜（ＲＯ膜））を作製するが、本発明の分離膜の改質方法では、細孔が拡径される分離膜よりも細孔の径が大きいものを用いてもよい用途であれば、他の用途で用いるものを作製してもよい。また、本発明の分離膜の改質方法では、逆浸透膜（ＲＯ膜）に限らず、細孔が拡径される分離膜よりも細孔の径が大きいものであれば、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）等の分離膜を作製してもよい。尚、逆浸透膜（ＲＯ膜）は、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）を含む。
さらに、本実施形態の分離膜の改質方法は、分離膜のＮａＣｌ阻止率の変化率を、好ましくは０％より大きく且つ９０％以下、より好ましくは０％より大きく且つ８０％以下にする。
尚、ＮａＣｌ阻止率の変化率とは、下記式によって表したものを意味する。
ＮａＣｌ阻止率の変化率（％） ＝ 〔（拡径前の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％） − 拡径後の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％））／拡径前の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％）〕×１００
尚、ＮａＣｌ阻止率の変化率とは、下記式によって表したものを意味する。
ＮａＣｌ阻止率の変化率（％） ＝ 〔（拡径前の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％） − 拡径後の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％））／拡径前の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％）〕×１００
次に、試験１〜２を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
（試験１：アルカリ水溶液と、酸性水溶液、高温水、及び酸化剤含有水溶液との比較）
（例１−１：アルカリ水溶液）
酢酸セルロースで形成された逆浸透膜（ＲＯ膜）を有するＲＯ膜ユニット（東洋紡績社製、商品名：ホロセップ（ＨＢ１０２５５ＦＩ））から切り出した中空糸膜をアルカリ水溶液（ｐＨ１３の水酸化ナトリウム水溶液）に浸漬し、表１の接触時間で接触させた。尚、下記表において、接触時間０ｈは、逆浸透膜（ＲＯ膜）にアルカリ水溶液を接触させていないことを意味する（例３での接触時間０ｄａｙも同様）。
そして、表１の接触時間でアルカリ水溶液に接触された逆浸透膜（ＲＯ膜）毎に、表１の圧力（膜間差圧）となるように圧力をかけて、ＲＯ膜ユニットの供給水の供給口から純水を、クロスフローろ過で濃縮水の流量が１Ｌ／ｍｉｎとなるように供給し、透過水の量が２５ｍＬとなるまでの時間（透過時間）を測定した。結果を表１に示す。
（例１−１：アルカリ水溶液）
酢酸セルロースで形成された逆浸透膜（ＲＯ膜）を有するＲＯ膜ユニット（東洋紡績社製、商品名：ホロセップ（ＨＢ１０２５５ＦＩ））から切り出した中空糸膜をアルカリ水溶液（ｐＨ１３の水酸化ナトリウム水溶液）に浸漬し、表１の接触時間で接触させた。尚、下記表において、接触時間０ｈは、逆浸透膜（ＲＯ膜）にアルカリ水溶液を接触させていないことを意味する（例３での接触時間０ｄａｙも同様）。
そして、表１の接触時間でアルカリ水溶液に接触された逆浸透膜（ＲＯ膜）毎に、表１の圧力（膜間差圧）となるように圧力をかけて、ＲＯ膜ユニットの供給水の供給口から純水を、クロスフローろ過で濃縮水の流量が１Ｌ／ｍｉｎとなるように供給し、透過水の量が２５ｍＬとなるまでの時間（透過時間）を測定した。結果を表１に示す。
（例１−２：酸性水溶液）
アルカリ水溶液の代わりに酸性水溶液（５質量％硫酸の水溶液）を用いたこと、及び接触時間を表２のようにしたこと以外は、例１−１と同様な方法で逆浸透膜（ＲＯ膜）に酸性水溶液を接触させ、そして例１−１と同様な方法で純水の透過時間を測定した。結果を表２に示す。
アルカリ水溶液の代わりに酸性水溶液（５質量％硫酸の水溶液）を用いたこと、及び接触時間を表２のようにしたこと以外は、例１−１と同様な方法で逆浸透膜（ＲＯ膜）に酸性水溶液を接触させ、そして例１−１と同様な方法で純水の透過時間を測定した。結果を表２に示す。
（例１−３：高温水）
アルカリ水溶液の代わりに水道水を用い、且つこの水道水を９０℃に保った状態で分離膜を９０℃の水道水（高温水）に接触させたこと、及び接触時間を表３のようにしたこと以外は、例１−１と同様な方法で逆浸透膜（ＲＯ膜）に高温水を接触させ、そして例１−１と同様な方法で純水の透過時間を測定した。結果を表３に示す。
アルカリ水溶液の代わりに水道水を用い、且つこの水道水を９０℃に保った状態で分離膜を９０℃の水道水（高温水）に接触させたこと、及び接触時間を表３のようにしたこと以外は、例１−１と同様な方法で逆浸透膜（ＲＯ膜）に高温水を接触させ、そして例１−１と同様な方法で純水の透過時間を測定した。結果を表３に示す。
（例１−４：酸化剤含有水溶液）
アルカリ水溶液の代わりに酸化剤含有水溶液（２００ｐｐｍ次亜塩素酸の水溶液）を用いたこと、及び接触時間を表４のようにしたこと以外は、例１−１と同様な方法で逆浸透膜（ＲＯ膜）に酸化剤含有水溶液を接触させ、そして例１−１と同様な方法で純水の透過時間を測定した。結果を表４に示す。
アルカリ水溶液の代わりに酸化剤含有水溶液（２００ｐｐｍ次亜塩素酸の水溶液）を用いたこと、及び接触時間を表４のようにしたこと以外は、例１−１と同様な方法で逆浸透膜（ＲＯ膜）に酸化剤含有水溶液を接触させ、そして例１−１と同様な方法で純水の透過時間を測定した。結果を表４に示す。
表１〜４に示すように、アルカリ水溶液を用いた場合では、高温水、酸性水溶液、酸化剤含有水溶液を用いた場合に比べ、酢酸セルロースで形成された分離膜の透過時間を短くすることができたこと、即ち、分離膜を拡径することができたことが示された。
また、アルカリ水溶液を用いた場合では、３時間以降も拡径は進行していると思われるが、物質としての強度が低下し、圧力により中空糸としての形状が保てなくなり、流路が閉塞していると思われる。
また、アルカリ水溶液を用いた場合では、３時間以降も拡径は進行していると思われるが、物質としての強度が低下し、圧力により中空糸としての形状が保てなくなり、流路が閉塞していると思われる。
（試験２：アルカリ水溶液と、アルコール水溶液との比較）
（例２−１：アルカリ水溶液、接触時間：４８ｈ）
三酢酸セルロースで形成された逆浸透膜（ＲＯ膜）を有するＲＯ膜ユニット（東洋紡績社製、商品名：ホロセップ（ＨＢ１０２５５ＦＩ））から切り出した中空糸膜を１８０本用いて、小型ＲＯ膜モジュールを作製した。小型ＲＯ膜モジュールの供給水の供給口からアルカリ水溶液（ｐＨ：１２．７、電気伝導度：５ｍＳ／ｃｍのＮａＯＨ水溶液）を流入させ、非透過で逆浸透膜（ＲＯ膜）にアルカリ水溶液を接触時間４８ｈで接触させた。
そして、改質後の逆浸透膜（ＲＯ膜）に表５の操作圧力（膜間差圧）となるように圧力をかけて、ＲＯ膜ユニットの供給水の供給口から純水を、クロスフローろ過で濃縮水の流量が１Ｌ／ｍｉｎとなるように供給して、１０分間に得られた透過水の量（純水Ｆｌｕｘ）を測定した。
また、改質前及び改質後の逆浸透膜（ＲＯ膜）に表５の操作圧力（膜間差圧）となるように圧力をかけて、ＲＯ膜ユニットの供給水の供給口からＮａＣｌ水溶液（ＮａＣｌ濃度：６質量％）を、クロスフローろ過で濃縮水の流量が１Ｌ／ｍｉｎとなるように供給して、１０分間に得られた透過水の量（ＮａＣｌ−Ｆｌｕｘ）を測定した。尚、供給水としてのＮａＣｌ水溶液の電気伝導度（ＮａＣｌ電気伝導度）、透過水の電気伝導度も測定した。
また、同様に、改質後の逆浸透膜（ＲＯ膜）と同様に改質前の逆浸透膜（ＲＯ膜）についても同様な測定を行った。
そして、斯かる試験を合計３回繰り返した。結果を表５に示す。尚、純水Ｆｌｕｘ増加率は、改質前の逆浸透膜（ＲＯ膜）の純水Ｆｌｕｘに対する、改質後の逆浸透膜（ＲＯ膜）の純水Ｆｌｕｘの比を示す。他の表においても同様である。
（例２−１：アルカリ水溶液、接触時間：４８ｈ）
三酢酸セルロースで形成された逆浸透膜（ＲＯ膜）を有するＲＯ膜ユニット（東洋紡績社製、商品名：ホロセップ（ＨＢ１０２５５ＦＩ））から切り出した中空糸膜を１８０本用いて、小型ＲＯ膜モジュールを作製した。小型ＲＯ膜モジュールの供給水の供給口からアルカリ水溶液（ｐＨ：１２．７、電気伝導度：５ｍＳ／ｃｍのＮａＯＨ水溶液）を流入させ、非透過で逆浸透膜（ＲＯ膜）にアルカリ水溶液を接触時間４８ｈで接触させた。
そして、改質後の逆浸透膜（ＲＯ膜）に表５の操作圧力（膜間差圧）となるように圧力をかけて、ＲＯ膜ユニットの供給水の供給口から純水を、クロスフローろ過で濃縮水の流量が１Ｌ／ｍｉｎとなるように供給して、１０分間に得られた透過水の量（純水Ｆｌｕｘ）を測定した。
また、改質前及び改質後の逆浸透膜（ＲＯ膜）に表５の操作圧力（膜間差圧）となるように圧力をかけて、ＲＯ膜ユニットの供給水の供給口からＮａＣｌ水溶液（ＮａＣｌ濃度：６質量％）を、クロスフローろ過で濃縮水の流量が１Ｌ／ｍｉｎとなるように供給して、１０分間に得られた透過水の量（ＮａＣｌ−Ｆｌｕｘ）を測定した。尚、供給水としてのＮａＣｌ水溶液の電気伝導度（ＮａＣｌ電気伝導度）、透過水の電気伝導度も測定した。
また、同様に、改質後の逆浸透膜（ＲＯ膜）と同様に改質前の逆浸透膜（ＲＯ膜）についても同様な測定を行った。
そして、斯かる試験を合計３回繰り返した。結果を表５に示す。尚、純水Ｆｌｕｘ増加率は、改質前の逆浸透膜（ＲＯ膜）の純水Ｆｌｕｘに対する、改質後の逆浸透膜（ＲＯ膜）の純水Ｆｌｕｘの比を示す。他の表においても同様である。
（例２−２：アルコール水溶液、接触時間：２０ｍｉｎ）
アルカリ水溶液の代わりにアルコール水溶液（５０体積％エタノールの水溶液）を用いたこと、及び接触時間を２０ｍｉｎにしたこと以外は、例２−１と同様な方法で試験を行った。結果を表６に示す。
アルカリ水溶液の代わりにアルコール水溶液（５０体積％エタノールの水溶液）を用いたこと、及び接触時間を２０ｍｉｎにしたこと以外は、例２−１と同様な方法で試験を行った。結果を表６に示す。
（例２−３：アルコール水溶液、接触時間：２４ｈ）
接触時間を２４ｈにしたこと以外は、例２−２と同様な方法で試験を行った。結果を表７に示す。
接触時間を２４ｈにしたこと以外は、例２−２と同様な方法で試験を行った。結果を表７に示す。
表５に示すように、アルカリ水溶液を用いて接触時間４８ｈで改質することにより、純水Ｆｌｕｘ増加率の平均は１．３倍となり、ＮａＣｌ阻止率の変化率の平均は３７．１％となった。一方で、表７に示すように、アルコール水溶液を用いて接触時間２４ｈで改質することにより、純水Ｆｌｕｘ増加率の平均は１．９倍となり、ＮａＣｌ阻止率の変化率の平均は２９．９％となった。よって、アルコール水溶液を用いた改質では、アルカリ水溶液を用いた改質よりも、径の大きさの割にはエネルギー効率良く被処理水を膜分離し得ることが示された。
また、アルコール水溶液を用いた改質では、アルカリ水溶液を用いた改質と同様に、酢酸セルロースで形成された分離膜の透過時間を短くすることができたこと、即ち、分離膜を拡径することができたことが示された。
さらに、アルコール水溶液を用いた改質では、アルカリ水溶液を用いた改質と同様に、酢酸セルロースで形成された分離膜の劣化が観察されなかった。
また、アルコール水溶液を用いた改質では、アルカリ水溶液を用いた改質と同様に、酢酸セルロースで形成された分離膜の透過時間を短くすることができたこと、即ち、分離膜を拡径することができたことが示された。
さらに、アルコール水溶液を用いた改質では、アルカリ水溶液を用いた改質と同様に、酢酸セルロースで形成された分離膜の劣化が観察されなかった。
１：淡水生成装置、２：中水生成装置、１１：淡水生成用除濁用膜ユニット、１２：淡水生成用第１ＲＯ膜ユニット、１３：淡水生成用第２ＲＯ膜ユニット、２１：中水生成用除濁用膜ユニット、２２：中水生成用ＲＯ膜ユニット、Ａ：海水、Ｂ：濃縮水、Ｃ：淡水、Ｄ：下水処理水、Ｅ：濃縮水、Ｆ：中水
Claims (5)
- 酢酸セルロースで形成され、且つ海水を膜分離により淡水化して淡水を得るのに用いられた海水淡水化用分離膜をアルコールに接触させることにより、該分離膜のＮａＣｌの阻止率を低下させて、中水生成用分離膜を得ることを特徴とする分離膜の改質方法。
- 下記式で示されるＮａＣｌ阻止率の変化率を０％より大きく且つ９０％以下にする請求項１記載の分離膜の改質方法。
ＮａＣｌ阻止率の変化率（％） ＝ 〔（改質前の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％） − 改質後の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％））／改質前の分離膜のＮａＣｌ阻止率（％）〕×１００ - 改質前に対する改質後の純水Ｆｌｕｘ増加率が、１．０〜２．１となるようにする請求項１又は２記載の分離膜の改質方法。
- 前記海水淡水化用分離膜が逆浸透膜である請求項１〜３の何れか一項に記載の分離膜の改質方法。
- 酢酸セルロースで形成され、且つ海水を膜分離により淡水化して淡水を得るのに用いられた海水淡水化用分離膜がアルコールに接触されることにより、該分離膜のＮａＣｌの阻止率を低下させて、中水生成用分離膜を得るように構成されてなることを特徴とする分離膜の改質装置。
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