JP5348517B2 - Separation membrane element and manufacturing method thereof - Google Patents

Separation membrane element and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5348517B2
JP5348517B2 JP2007124867A JP2007124867A JP5348517B2 JP 5348517 B2 JP5348517 B2 JP 5348517B2 JP 2007124867 A JP2007124867 A JP 2007124867A JP 2007124867 A JP2007124867 A JP 2007124867A JP 5348517 B2 JP5348517 B2 JP 5348517B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous membrane
kpa
fluororesin
membrane
bubble point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007124867A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008279345A (en
Inventor
進一 金澤
文弘 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Original Assignee
Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Fine Polymer Inc filed Critical Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Priority to JP2007124867A priority Critical patent/JP5348517B2/en
Publication of JP2008279345A publication Critical patent/JP2008279345A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5348517B2 publication Critical patent/JP5348517B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane element made up of a porous fluororesin membrane which shows high filtration treatment capacity to an aqueous solution and is almost free from the deterioration of the treatment capacity, even in case a fluororesin membrane filter is exposed to a gas and the aqueous solution easily apt to be mingled with air bubbles, a dissolved gas, etc., is filtered, and to provide a method for easily manufacturing the separation membrane element. <P>SOLUTION: This separation membrane element is composed of a porous fluororesin membrane made up of an outer layer with not more than 70 kPa bubble point and an inner layer with not less than a 90 kPa bubble point. In addition, both surfaces of the porous fluororesin membrane with not less than the 90 kPa bubble point, are treated by the chemical etching process or surface roughening process with the help of a physical means. The manufacturing method of the separation membrane element is to perform the chemical etching treatment to both surfaces of the porous fluororesin membrane, following the arrangement of a plurality of pipes formed of the porous fluororesin membrane with not less than 90 kPa bubble point in a module case. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、水系の液体(水を主成分とする溶媒からなる溶液。以下「水溶液」という。)を濾過して微細な粒子を除去するために好適な濾過システムを構成する分離膜エレメントであって、フッ素樹脂多孔質膜を素材とするものに関する。本発明は又、この分離膜エレメントの製造方法に関する。   The present invention is a separation membrane element that constitutes a filtration system suitable for removing fine particles by filtering an aqueous liquid (a solution comprising a solvent containing water as a main component; hereinafter referred to as “aqueous solution”). And a material using a fluororesin porous membrane as a material. The present invention also relates to a method for producing the separation membrane element.

フッ素樹脂、特にポリテトラフルオロエチレン(以下、「PTFE」という。)を素材とする多孔質膜は、耐薬品性や耐熱性等のフッ素樹脂自体が本来有している材質的な特徴と、均一で微細な多孔質構造に基づく高分離能や、高い気孔率に基づく高透過性等の構造的な特徴を併せ持っている。   A porous membrane made of a fluororesin, particularly polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as “PTFE”), has a material characteristic inherent to the fluororesin itself, such as chemical resistance and heat resistance, and is uniform. In addition, it has structural features such as high resolution based on a fine porous structure and high permeability based on high porosity.

又、フッ素樹脂多孔質膜は非常に柔軟性に富んでいるので、これを分離膜エレメントに用いる場合、プリーツ状に折り畳む加工方法や、多孔質支持体に巻き付けて管状に成形した後複数束ねる加工方法等により、容易に濾過面積を大きくすることができる。   In addition, since the fluororesin porous membrane is extremely flexible, when it is used as a separation membrane element, a processing method of folding it into a pleat shape, a processing of wrapping around a porous support and forming a plurality of bundles The filtration area can be easily increased by a method or the like.

しかし、フッ素樹脂多孔質膜は本来撥水性であり、何の処理も施さない場合は、微細な多孔質構造内を水溶液が透過しにくいとの問題があった。そこで、フッ素樹脂多孔質膜を親水化する処理が行われている。   However, the fluororesin porous membrane is inherently water-repellent, and there is a problem that the aqueous solution hardly permeates through the fine porous structure when no treatment is performed. Therefore, a treatment for hydrophilizing the fluororesin porous membrane is performed.

例えば、PTFE多孔質膜の微細な多孔質構造の表面へ、ポリビニルアルコール等の親水性樹脂を、吸着やコーティング等の手段により固定する方法が、特公昭53−21270号公報(特許文献1)において提案されている。しかし、この方法により製造された膜では、耐熱性、耐薬品性等のPTFEの優れた特性を十分に生かすことができない。又、コーティングにより、当初のPTFE多孔質膜が有していた気孔率や孔径が変化するおそれもあり、分離膜エレメントとして使用するには問題がある。   For example, Japanese Patent Publication No. 53-21270 (Patent Document 1) discloses a method of fixing a hydrophilic resin such as polyvinyl alcohol to the surface of a fine porous structure of a PTFE porous membrane by means such as adsorption or coating. Proposed. However, the film manufactured by this method cannot fully utilize the excellent properties of PTFE such as heat resistance and chemical resistance. In addition, the porosity and pore diameter of the original PTFE porous membrane may change due to the coating, which causes a problem in use as a separation membrane element.

又、プラズマビームにより、PTFE多孔質膜の表面に親水性基を導入して親水性(濡れ性)を高める方法も知られている。しかし、この方法にも、耐薬品性や耐熱性が低下するとの問題がある。   Also known is a method of improving hydrophilicity (wetting) by introducing a hydrophilic group into the surface of the porous PTFE membrane by a plasma beam. However, this method also has a problem that chemical resistance and heat resistance are lowered.

このような処理を行わずに、水に可溶性の有機溶媒、例えばエタノールやイソプロパノール(IPA)等のアルコール類を、フッ素樹脂多孔質膜の多孔質構造内に含浸させた後、水で置換する方法によっても、親水性が付与され水が透過しやすくなる。   A method of replacing water with an organic solvent that is soluble in water, for example, alcohol such as ethanol or isopropanol (IPA) without impregnating such treatment, after impregnating the porous structure of the fluororesin porous membrane. Also, hydrophilicity is imparted and water can easily pass therethrough.

しかし、この処理を施したフッ素樹脂多孔質膜は、気体に触れたときや、水溶液中に混入している気泡や溶存ガス等により、再び乾燥し、その結果この膜からなる分離膜エレメントの処理能力が低下する。特に、塩酸や過酸化水素水を含むウエハー洗浄液等、分解ガスを生じる液体や発泡性液体の濾過に使用する場合は、分離膜エレメントの処理能力の低下が生じやすい(非特許文献1)。
特公昭53−21270号公報 グリーンテクノロジー、1996年6月号、第59頁
However, the porous fluororesin membrane that has been subjected to this treatment is dried again when exposed to gas or with bubbles or dissolved gas mixed in the aqueous solution. As a result, treatment of the separation membrane element made of this membrane is performed. Ability is reduced. In particular, when used for filtration of a liquid that generates decomposition gas such as a wafer cleaning solution containing hydrochloric acid or hydrogen peroxide, or a foamable liquid, the processing capability of the separation membrane element is likely to decrease (Non-patent Document 1).
Japanese Patent Publication No.53-21270 Green Technology, June 1996, page 59

分離膜エレメントの処理能力を復帰させるためには、再度アルコール等を多孔質体内に含浸させた後水に置換する操作が必要となる。この操作の間は分離膜エレメントの運転を停止する必要があり、又、濾過システム内へのアルコール等の混入を防ぐための煩雑な操作が必要となる。そこで、気体に触れたときや、気泡や溶存ガス等が混入しやすい水溶液を濾過する場合でも、処理能力の低下の小さい分離膜エレメントが望まれていた。   In order to restore the processing capability of the separation membrane element, it is necessary to impregnate the porous body again with alcohol or the like and then replace it with water. During this operation, it is necessary to stop the operation of the separation membrane element, and a complicated operation is required to prevent mixing of alcohol or the like into the filtration system. Therefore, there has been a demand for a separation membrane element that has a small reduction in processing capability even when it is in contact with gas or when an aqueous solution in which bubbles or dissolved gases are likely to be mixed is filtered.

本発明は、多孔質のフッ素樹脂膜よりなる分離膜エレメントであって、水溶液を濾過する際の処理能力が高いとともに、フッ素樹脂膜が気体に触れたときや、気泡や溶存ガス等が混入しやすい水溶液を濾過する場合でも、処理能力の低下の小さい分離膜エレメントを提供することをその課題とする。本発明は又、この分離膜エレメントを容易に製造する方法を提供することもその課題とする。   The present invention is a separation membrane element made of a porous fluororesin membrane, which has a high treatment capacity when filtering an aqueous solution, and when the fluororesin membrane comes into contact with gas, bubbles, dissolved gas, etc. are mixed. It is an object of the present invention to provide a separation membrane element with a small reduction in processing capacity even when an easy aqueous solution is filtered. Another object of the present invention is to provide a method for easily producing the separation membrane element.

本発明者は、フッ素樹脂多孔質膜の乾燥しやすさについて鋭意検討を行い、フッ素樹脂多孔質膜におけるバブルポイントの大小が、膜の乾燥しやすさに関係しているとの知見を得た。又、フッ素樹脂多孔質膜の両表面を化学的エッチング処理や粗面化処理をすることにより乾燥しにくくなるとの知見を得た。そして、外層側のバブルポイントが内層側より小さいフッ素樹脂多孔質膜、又はその両表面を化学的エッチング処理や粗面化処理したフッ素樹脂多孔質膜、を用いて分離膜エレメントを形成することにより、前記の課題が達成されることを見出し、本発明を完成した。   The present inventors diligently investigated the ease of drying of the fluororesin porous membrane, and obtained the knowledge that the size of the bubble point in the fluororesin porous membrane is related to the ease of drying of the membrane. . Moreover, the knowledge that it became difficult to dry both surfaces of a fluororesin porous membrane by carrying out a chemical etching process and a roughening process was acquired. Then, by forming a separation membrane element using a fluororesin porous membrane having a bubble point on the outer layer side smaller than that on the inner layer side, or a fluororesin porous membrane whose both surfaces are chemically etched or roughened The inventors have found that the above-mentioned problems can be achieved and completed the present invention.

請求項1の発明は、バブルポイントが70kPa以下の外層及びバブルポイントが90kPa以上の内層で構成されているフッ素樹脂多孔質膜よりなることを特徴とする分離膜エレメントである。   The invention according to claim 1 is a separation membrane element comprising a fluororesin porous membrane comprising an outer layer having a bubble point of 70 kPa or less and an inner layer having a bubble point of 90 kPa or more.

本発明者は、検討の結果、フッ素樹脂多孔質膜において、そのバブルポイントが小さい場合には乾燥しにくく、逆にバブルポイントが大きい場合には乾燥しやすいとの知見を得た。そして、フッ素樹脂多孔質膜の両表面側にバブルポイントが小さい多孔質の層(外層)を配置して膜を乾燥しにくくするとともに、膜の(厚さ方向の)内部にはバブルポイントの大きい多孔質の層(内層)を配置して高分離能を保持したフッ素樹脂多孔質膜を用いることにより、水溶液を濾過する処理能力が高いとともに、フッ素樹脂膜が気体に触れたときや、気泡や溶存ガス等が混入しやすい水溶液を濾過する場合でも、処理能力の低下の小さい(即ち保水性の高い)分離膜エレメントが得られることを見出したのである。   As a result of the study, the present inventor has found that in a fluororesin porous membrane, when the bubble point is small, it is difficult to dry, and conversely, when the bubble point is large, it is easy to dry. A porous layer (outer layer) with a small bubble point is arranged on both surface sides of the fluororesin porous membrane to make the membrane difficult to dry, and the bubble point is large inside (in the thickness direction) of the membrane. By using a porous fluororesin membrane that has a porous layer (inner layer) and retains high separation performance, the treatment capacity for filtering aqueous solution is high, and when the fluororesin membrane touches gas, It has been found that even when an aqueous solution in which dissolved gas or the like is likely to be mixed is filtered, a separation membrane element with a small reduction in processing capability (that is, high water retention) can be obtained.

本発明の分離膜エレメントを構成する多孔質膜は、その内部に、バブルポイントが90kPa以上の内層(膜の厚み方向の内側の部分)を有し、両表面側に、バブルポイントが70kPa以下の外層(膜の表面側の部分)を有することを特徴とするが、これは、外層を構成する多孔質の層のみで膜を形成したときのバブルポイントは70kPa以下であり、内層を構成する多孔質の層のみで膜を形成したときのバブルポイントは90kPa以上であることを意味する。従って、その両表面側を形成する多孔質の層と、その内部を形成する多孔質の層は、乾燥しやすさが異なる。   The porous membrane constituting the separation membrane element of the present invention has an inner layer (the inner part in the thickness direction of the membrane) with a bubble point of 90 kPa or more inside, and a bubble point of 70 kPa or less on both surface sides. It is characterized by having an outer layer (portion on the surface side of the film). This is because the bubble point is 70 kPa or less when the film is formed of only the porous layer constituting the outer layer, and the porous layer constituting the inner layer is formed. It means that the bubble point when a film is formed with only a quality layer is 90 kPa or more. Therefore, the porous layer forming both surface sides and the porous layer forming the inside thereof are different in easiness of drying.

ここでバブルポイントとは、具体的には、IPAバブルポイントを意味し、ASTM F316で測定された値である。   Here, the bubble point specifically means an IPA bubble point, and is a value measured by ASTM F316.

本発明の分離膜エレメントを構成する多孔質膜が、バブルポイントが90kPa以上の層を有しない場合は、分離膜としての機能が不十分となり、高分離能を保持しない。一方、両表面側(外層)のバブルポイントが70kPaを越える場合は、乾燥を抑制する効果、即ち保水性が十分でない。   When the porous membrane constituting the separation membrane element of the present invention does not have a layer having a bubble point of 90 kPa or more, the function as a separation membrane becomes insufficient and high separation ability is not maintained. On the other hand, when the bubble points on both surface sides (outer layers) exceed 70 kPa, the effect of suppressing drying, that is, water retention is not sufficient.

このように、保水性に優れるバブルポイントが小さい層を両表面側に配置し、分離膜としての機能を奏するバブルポイントが大きい層を内部に配置させたので、気体に触れたり、水溶液中に混入している気泡や溶存ガスが付着したりしても乾燥しにくくなるとともに、高い分離能も保持することができ、好適な分離膜エレメントを提供することができる。なお、孔径が大きい程バブルポイントが小さくなるので、外層を構成する多孔質の孔径は、内層の多孔質の孔径より大きいと考えられる。   In this way, a layer with a small bubble point with excellent water retention is arranged on both surface sides, and a layer with a large bubble point that functions as a separation membrane is placed inside, so it touches gas or mixes in aqueous solution Even if air bubbles or dissolved gas are attached, it becomes difficult to dry and high separation ability can be maintained, and a suitable separation membrane element can be provided. In addition, since a bubble point becomes small, so that a hole diameter is large, it is thought that the porous hole diameter which comprises an outer layer is larger than the porous hole diameter of an inner layer.

又このバブルポイントが70kPa以下の層は、膜の片側のみでなく両側の外表面に形成される必要がある。片側のみに形成されている場合は、他の表面側が乾燥しやすいため、乾燥を抑制する効果(保水性)は小さく、本発明の課題が達成されない。   Further, the layer having a bubble point of 70 kPa or less needs to be formed not only on one side of the film but also on the outer surface on both sides. When it is formed on only one side, the other surface side is easy to dry, so the effect of suppressing drying (water retention) is small, and the object of the present invention is not achieved.

このフッ素樹脂多孔質膜は、例えば、バブルポイントが90kPa以上であるフッ素樹脂多孔質膜の両表面に、バブルポイントが70kPa以下であるフッ素樹脂多孔質膜を積層して得たものである(請求項2)。この積層した膜は、両者の膜間を固定した状態で、これらの材質の融点以上(PTFE場合は327℃以上)に加熱して一体化することにより得ることができる。   This fluororesin porous membrane is obtained, for example, by laminating a fluororesin porous membrane having a bubble point of 70 kPa or less on both surfaces of the fluororesin porous membrane having a bubble point of 90 kPa or more (claim) Item 2). This laminated film can be obtained by heating to above the melting point of these materials (in the case of PTFE, 327 ° C. or higher) and integrating them in a state where the distance between the two films is fixed.

バブルポイントが90kPa以上であるフッ素樹脂多孔質膜、及び、バブルポイントが70kPa以下であるフッ素樹脂多孔質膜は、例えば、フッ素樹脂の微細粒子を焼結させて、フッ素樹脂膜を製造した後、このフッ素樹脂膜を、一軸又は二軸方向に延伸することにより得ることができる。特公昭42−013560号公報に記載のように、フッ素樹脂膜の多孔性の程度は延伸の条件により調整でき、従って、延伸の条件を変動させることにより、所定のバブルポイントの大きさを調整することができる。   The fluororesin porous membrane having a bubble point of 90 kPa or more and the fluororesin porous membrane having a bubble point of 70 kPa or less, for example, after sintering a fluororesin fine particle to produce a fluororesin membrane, This fluororesin film can be obtained by stretching in a uniaxial or biaxial direction. As described in Japanese Examined Patent Publication No. 42-013560, the degree of porosity of the fluororesin film can be adjusted according to the stretching conditions. Therefore, the size of a predetermined bubble point is adjusted by changing the stretching conditions. be able to.

なお、両表面側に積層される膜は、それぞれのバブルポイントが70kPa以下であるとの制限内で、バブルポイントが互いに異なるものであってもよい。又、バブルポイントが90kPa以上である内側のフッ素樹脂多孔質膜、およびバブルポイントが70kPa以下である両表面側のフッ素樹脂多孔質膜のそれぞれは、2以上の膜を積層した膜であってもよい。   In addition, the film | membrane laminated | stacked on both surface side may have a mutually different bubble point within the restriction | limiting that each bubble point is 70 kPa or less. Each of the inner fluororesin porous film having a bubble point of 90 kPa or more and the fluororesin porous film on both surfaces having a bubble point of 70 kPa or less may be a film in which two or more films are laminated. Good.

さらに、前記の内側の膜と両表面側に積層される膜の間に、他の多孔質膜を挟持し、これらを重ね合わせて一体化してもよい。例えば、内側から両表面側に向けて、順次バブルポイントが小さくなるように、さらに多層の多孔質膜を積層した構造の膜が形成されてもよい。   Further, another porous film may be sandwiched between the inner film and the film laminated on both surface sides, and these may be overlapped and integrated. For example, a film having a structure in which a multilayer porous film is further laminated may be formed so that the bubble points are sequentially reduced from the inner side toward the both surface sides.

分離膜としての機能に鑑みると、内層となる多孔質の膜としては、バブルポイントが100kPa以上のものがより好ましい。又、乾燥を抑制するとの効果に鑑みると、両表面側の多孔質の層、即ち外層となる多孔質の膜としては、バブルポイントが50kPa以下のものがより好ましい。   In view of the function as the separation membrane, the porous membrane serving as the inner layer is more preferably one having a bubble point of 100 kPa or more. In view of the effect of suppressing drying, the porous layer on both surface sides, that is, the porous film serving as the outer layer, more preferably has a bubble point of 50 kPa or less.

請求項3の発明は、バブルポイントが90kPa以上のフッ素樹脂多孔質膜の両表面に、化学的エッチング処理が施されたフッ素樹脂多孔質膜よりなることを特徴とする分離膜エレメントである。   The invention according to claim 3 is a separation membrane element comprising a fluororesin porous membrane in which a chemical etching process is performed on both surfaces of a fluororesin porous membrane having a bubble point of 90 kPa or more.

バブルポイントが高い多孔質のフッ素樹脂膜、即ち分離膜としての機能が優れる膜に化学的エッチング処理を施すことによっても、分離能が優れるとともに保水性にも優れた多孔質膜を得ることができ、この膜を用いて好適な分離膜エレメントを提供することができる。即ち、化学的エッチング処理を施すことにより、フッ素樹脂多孔質膜表面の高い疎水性が弱められ、水との親和性が高められる。   By subjecting a porous fluororesin membrane with a high bubble point, that is, a membrane having excellent function as a separation membrane, to perform a chemical etching treatment, it is possible to obtain a porous membrane having excellent separation performance and excellent water retention. A suitable separation membrane element can be provided using this membrane. That is, by performing a chemical etching treatment, the high hydrophobicity of the fluororesin porous membrane surface is weakened and the affinity with water is increased.

化学的エッチング処理としては、多孔質膜を構成するフッ素樹脂を、アルカリ金属により、例えば有機アルカリ金属溶液を用いて、変性し、必要によりその変性された部分(褐色層)を除去する、酸化分解処理が挙げられる。アルカリ金属による変性は、アルカリ金属によるフッ素樹脂のフッ素原子の引き抜き反応と考えられている。   As the chemical etching treatment, the fluororesin constituting the porous membrane is modified with an alkali metal, for example, using an organic alkali metal solution, and the modified portion (brown layer) is removed as necessary. Processing. The modification with an alkali metal is considered to be a reaction for extracting a fluorine atom of a fluororesin with an alkali metal.

有機アルカリ金属溶液としては、メチルリチウム、金属ナトリウム−ナフタレン錯体、金属ナトリウム−アントラセン錯体のテトラヒドロフラン等の有機溶剤溶液、金属ナトリウム−液体アンモニアの溶液等が挙げられる。中でも、ベンゾフェノン、アントラセン又はビフェニルを芳香族アニオンラジカルとして用いる有機アルカリ金属溶液が、以下に述べる理由により好ましい(請求項4)。   Examples of the organic alkali metal solution include an organic solvent solution such as methyllithium, metal sodium-naphthalene complex, metal sodium-anthracene complex tetrahydrofuran, and the like, a metal sodium-liquid ammonia solution, and the like. Among them, an organic alkali metal solution using benzophenone, anthracene, or biphenyl as an aromatic anion radical is preferable for the following reason (claim 4).

バブルポイントが高い多孔質のフッ素樹脂膜は、孔径の小さい多孔質膜であるが、孔径が小さくなると乾燥しやすくなるのでより高い保水性が求められる。より高い保水性を得るためには、多孔質膜の孔の内部まで化学的エッチング処理が施される方が好ましい。しかし、孔径が小さくなる程、化学的エッチング処理が多孔質膜の孔の内部まで施されにくくなる。そこで、本発明者は、多孔質膜の孔径が小さい場合であっても、膜の孔のより内部まで化学的エッチング処理が施されるような条件、方法をさらに検討したところ、有機アルカリ金属溶液として、一般に広く用いられているナフタレンを芳香族アニオンラジカルとした金属ナトリウムとの錯体の溶液よりも、ベンゾフェノン、アントラセン、ビフェニルを芳香族アニオンラジカルとして用いる有機アルカリ金属溶液の方が、多孔質膜の内部まで化学的エッチング処理を容易に行えることを見出した。   A porous fluororesin film having a high bubble point is a porous film having a small pore diameter, but when the pore diameter is small, it becomes easy to dry, and thus higher water retention is required. In order to obtain higher water retention, it is preferable to perform chemical etching treatment to the inside of the pores of the porous membrane. However, the smaller the pore size, the more difficult the chemical etching process is performed to the inside of the pores of the porous membrane. Therefore, the present inventor further examined the conditions and method for performing chemical etching treatment to the inside of the pores of the membrane even when the pore size of the porous membrane is small. As a result, the organic alkali metal solution using benzophenone, anthracene, and biphenyl as the aromatic anion radical is more porous than the solution of the complex with sodium metal, which is a widely used naphthalene aromatic aromatic anion radical. It has been found that chemical etching can be easily performed to the inside.

有機アルカリ金属溶液を用いる化学的エッチング処理は、例えば、有機アルカリ金属溶液にフッ素樹脂多孔質膜を浸漬することにより行うことができる。この場合、多孔質膜の表面側から化学的エッチング処理が行われるので、膜の両表面近傍のみに化学的エッチング処理を施すことも可能であるが、前記のように、膜の保水性をより高めるためには、多孔質膜の孔の内部まで化学的エッチング処理を施す方が好ましい。多孔質膜の孔の内部まで化学的エッチング処理を施しても、分離膜としての機能の低下は小さい。   The chemical etching treatment using the organic alkali metal solution can be performed, for example, by immersing the fluororesin porous membrane in the organic alkali metal solution. In this case, since the chemical etching process is performed from the surface side of the porous film, it is possible to perform the chemical etching process only in the vicinity of both surfaces of the film. In order to increase it, it is preferable to perform chemical etching treatment to the inside of the pores of the porous membrane. Even if the chemical etching process is performed to the inside of the pores of the porous membrane, the decrease in the function as the separation membrane is small.

フッ素樹脂多孔質膜に、有機アルカリ金属溶液により酸化分解処理を施すと、表面は変性され親水性が付与されるとともに、褐色化した層(褐色層)が形成される。この褐色層は、フッ化ナトリウム、炭素−炭素二重結合を有するフッ素樹脂の分解物、これらとナフタレン、アントラセンとの重合物等からなるが、これらは、脱落、分解、溶出等により濾過液に混入する場合があるので、除去することが望ましい。本発明者は褐色層を分解除去した後においても保水性は保持されることを見出した。これらの除去は、過酸化水素や次亜塩素酸ソーダ、オゾン等による酸化分解により行うことができる。   When the fluororesin porous membrane is subjected to oxidative decomposition treatment with an organic alkali metal solution, the surface is modified to impart hydrophilicity, and a browned layer (brown layer) is formed. This brown layer is composed of sodium fluoride, a decomposition product of a fluororesin having a carbon-carbon double bond, a polymer of these with naphthalene, anthracene, etc., but these are separated into the filtrate by dropping, decomposition, elution or the like. Since it may be mixed, it is desirable to remove it. The present inventor has found that water retention is maintained even after the brown layer is decomposed and removed. These removals can be performed by oxidative decomposition with hydrogen peroxide, sodium hypochlorite, ozone, or the like.

さらに、本発明者は、ベンゾフェノンのリチウム錯体液が、他の錯体液とは異なり、化学的エッチング処理における反応が安定しており、膜のごく表面や孔内の壁のごく表面等、フッ素樹脂のごく表面のフッ素とのみ反応するため、フッ素樹脂を削り取るエッチングのような激しい反応とはならないが、逆に反応を容易に制御でき、又、反応の均一性が高いことより、工業的に非常に利用しやすいことを見出した。   Furthermore, the present inventors have found that the lithium complex solution of benzophenone, unlike other complex solutions, has a stable reaction in the chemical etching treatment, such as the very surface of the film or the very surface of the wall in the hole, and so on. Because it reacts only with fluorine on the very surface, it does not become a violent reaction like etching that scrapes off the fluororesin, but conversely, the reaction can be easily controlled, and the uniformity of the reaction is very industrial. I found it easy to use.

又、ベンゾフェノンのリチウム錯体液による化学的エッチング処理では、褐色層が形成されないため、後述する処理後の過酸化水素等による還元処理が不要となり、コストの低減を図ることができ、この点でも好ましい。   In addition, in the chemical etching process using a benzophenone lithium complex solution, a brown layer is not formed, so that a reduction process using hydrogen peroxide or the like after the process described later is unnecessary, and the cost can be reduced, which is also preferable in this respect. .

化学的エッチング処理は、アルカリ金属によりフッ素樹脂のフッ素原子を引き抜く反応であるが、親水化された効果が不安定な場合がある。特に、ベンゾフェノンのリチウム錯体液を用いた場合不安定になりやすい。しかし、化学的エッチングによりフッ素原子が引き抜かれた部分に反応性モノマーをグラフトさせるという極めて簡便な方法により、親水化された効果を、安定して持続させることができる。   The chemical etching treatment is a reaction of extracting a fluorine atom of the fluororesin with an alkali metal, but the effect of hydrophilization may be unstable. In particular, when a benzophenone lithium complex solution is used, it tends to be unstable. However, the effect of hydrophilization can be stably maintained by a very simple method of grafting a reactive monomer on a portion where fluorine atoms have been extracted by chemical etching.

具体的には、化学的エッチング処理されたフッ素樹脂多孔質膜を、アクリル系モノマーの原液や水溶液に浸漬するなどして、モノマーと処理面とを接触させる。モノマーは、フッ素樹脂表面のフッ素原子が引き抜かれたラジカル部分と反応して結合し、親水性のグラフト鎖を形成する。グラフト鎖を形成すると、親水性の低下が抑制される。アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸等のアクリル酸系モノマー、メタクリル酸メチルやメタクリル酸グリシジル等のメタクリル酸系モノマーを挙げることができる。   Specifically, the fluororesin porous membrane subjected to the chemical etching treatment is immersed in a stock solution or an aqueous solution of an acrylic monomer, and the monomer and the treated surface are brought into contact with each other. The monomer reacts with the radical portion from which the fluorine atom on the surface of the fluororesin is extracted to bond to form a hydrophilic graft chain. When a graft chain is formed, a decrease in hydrophilicity is suppressed. Examples of acrylic monomers include acrylic monomers such as acrylic acid, and methacrylic monomers such as methyl methacrylate and glycidyl methacrylate.

請求項5に記載の発明は、バブルポイントが90kPa以上のフッ素樹脂多孔質膜の両表面に、物理的手段による粗面化処理が施されたフッ素樹脂多孔質膜よりなることを特徴とする分離膜エレメントである。バブルポイントが90kPa以上であるフッ素樹脂多孔質膜の両表面に、物理的手段による粗面化処理を施すことによっても、両表面に、乾燥しにくい、保水性の優れた膜を、安価に形成することができる。物理的手段による粗面化処理として、ヤスリやサンドブラスト等による研磨、プラズマビーム等による表面エッチング、火炎処理等が例示される。   The invention according to claim 5 is characterized by comprising a fluororesin porous membrane having a roughening treatment by physical means on both surfaces of a fluororesin porous membrane having a bubble point of 90 kPa or more. It is a membrane element. By subjecting both surfaces of a fluororesin porous membrane with a bubble point of 90 kPa or more to surface roughening by physical means, both surfaces can be formed at low cost with excellent water-retaining properties that are difficult to dry. can do. Examples of the roughening treatment by physical means include polishing with a file, sandblast, etc., surface etching with a plasma beam, etc., flame treatment, and the like.

本発明におけるフッ素樹脂とは、フッ素を含有する高分子を意味し、PTFEやポリ三フッ化エチレン等の樹脂の他、フッ素ゴム等のエラストマーも含む。中でも、PTFE多孔質膜は、PTFE固有の性質としての優れた耐薬品性や耐熱性を有し、さらに高分離能、高透過性等の構造的な優れた特徴を有するので好ましい(請求項6)。   The fluororesin in the present invention means a polymer containing fluorine, and includes elastomers such as fluororubber in addition to resins such as PTFE and polytrifluoroethylene. Among these, a PTFE porous membrane is preferable because it has excellent chemical resistance and heat resistance as properties inherent to PTFE, and further has structurally superior characteristics such as high separation and high permeability. ).

PTFE多孔質膜は、PTFEを主成分とし、微細な多孔質構造を有する膜であれば特に限定されない。又、フッ素樹脂多孔質膜の厚さや、孔径等は、バブリングポイントが本発明の範囲を満たす限り、特に限定されず、求められる透過性や機械的強度に応じて適宜決定される。   The PTFE porous membrane is not particularly limited as long as it is a membrane having PTFE as a main component and a fine porous structure. Further, the thickness, pore diameter and the like of the fluororesin porous membrane are not particularly limited as long as the bubbling point satisfies the scope of the present invention, and are appropriately determined according to the required permeability and mechanical strength.

上記の多孔質膜は、その単位体積当たりの膜面積が大きくなるように、公知の方法によりその形状が加工されて、分離膜エレメントとして使用される。例えば、管状モジュール、中空糸モジュール、プリーツモジュール、スパイラルモジュール、プレート&フレーム等の公知の形状に加工して使用される。   The porous membrane is used as a separation membrane element after its shape is processed by a known method so that the membrane area per unit volume is increased. For example, it is processed into a known shape such as a tubular module, a hollow fiber module, a pleat module, a spiral module, a plate & frame, and used.

ここで、プリーツモジュールとして示される方法は、フッ素樹脂多孔質膜をプリーツ状に折り畳んで用いる方法であり、管状モジュールとして示される方法としては、多孔質の管の表面をフッ素樹脂多孔質膜で覆ったものを複数束ねる方法が例示される。又、複数のフッ素樹脂多孔質膜を互いに間隔を置いて重ね合わせて隣接するフッ素樹脂多孔質膜間を封止する方法も可能である。   Here, the method shown as a pleated module is a method in which a fluororesin porous membrane is folded and used in a pleated form. As a method shown as a tubular module, the surface of a porous tube is covered with a fluororesin porous membrane. A method of bundling a plurality of pieces is exemplified. Also, a method of sealing a plurality of porous fluororesin porous membranes by overlapping a plurality of fluororesin porous membranes at intervals is also possible.

前記のようにして、フッ素樹脂多孔質膜の形状を加工して分離膜エレメントとして使用することにより、同じ体積当たりの膜面積、即ち濾過面積を大きくできるため、より効率良く濾過や分離等の処理を行うことができる。   As described above, by processing the shape of the fluororesin porous membrane and using it as a separation membrane element, the membrane area per volume, that is, the filtration area can be increased. It can be performed.

請求項7に記載の発明は、請求項3又は請求項4に記載の分離膜エレメントの製造方法であって、モジュールケース内に、バブルポイントが90kPa以上のフッ素樹脂多孔質膜を設けた後、前記フッ素樹脂多孔質膜の両表面に化学的エッチング処理を施すことを特徴とする分離膜エレメントの製造方法である。   Invention of Claim 7 is a manufacturing method of the separation membrane element of Claim 3 or Claim 4, Comprising: After providing the fluororesin porous membrane whose bubble point is 90 kPa or more in a module case, A method for producing a separation membrane element, characterized in that chemical etching treatment is performed on both surfaces of the fluororesin porous membrane.

ここで、モジュールケース内にフッ素樹脂多孔質膜を設ける方法は、前記の分離膜エレメントにおけるフッ素樹脂多孔質膜の設置方法と同様に行われる。即ち、複数のフッ素樹脂多孔質膜を互いに間隔を置いて重ね合わせて隣接するフッ素樹脂多孔質膜間を封止する、フッ素樹脂多孔質膜をプリーツ状に折り畳む、管状に成形されたフッ素樹脂多孔質膜、例えば、多孔質の管の表面をフッ素樹脂多孔質膜で覆ったものを複数束ねる等の方法によりモジュールケース内に設けられる。従って、同一体積内のフッ素樹脂多孔質膜の面積が大きくなるように、即ち、分離膜エレメントとして用いた場合、効率よく機能するように配置、成形されている。   Here, the method for providing the fluororesin porous membrane in the module case is performed in the same manner as the method for installing the fluororesin porous membrane in the separation membrane element. That is, a plurality of fluororesin porous membranes are overlapped at intervals to seal between adjacent fluororesin porous membranes, and the fluororesin porous membranes are folded into a pleat shape to form a tubular fluororesin porous It is provided in the module case by a method of bundling a plurality of membranes, for example, a porous tube whose surface is covered with a fluororesin porous membrane. Therefore, the fluororesin porous membrane within the same volume is arranged and molded so as to function efficiently when used as a separation membrane element.

請求項7の製造方法は、この体積当たりの膜の面積が大きいことを利用して、フッ素樹脂多孔質膜の化学的エッチング処理を効率的に行うことを可能としたものである。前記のようにしてフッ素樹脂多孔質膜を設けた後、分離膜エレメントとして用いるときの処理液、非処理液の流路と同様な流路で、有機アルカリ金属溶液が導入され、モジュールケース内における膜の内側及び外側が、有機アルカリ金属溶液と接触され、化学的エッチング処理が行われるが、体積当たりの膜の面積が大きいので、処理ムラの発生や処理時間を気にすることなく、一度に多量に化学的エッチング処理を行うことができる。   The manufacturing method of claim 7 makes it possible to efficiently perform the chemical etching treatment of the fluororesin porous membrane by utilizing the large area of the membrane per volume. After providing the fluororesin porous membrane as described above, an organic alkali metal solution is introduced in the same flow path as that of the treatment liquid and non-treatment liquid when used as a separation membrane element, The inner and outer sides of the film are contacted with an organic alkali metal solution and a chemical etching process is performed, but since the area of the film per volume is large, without worrying about the occurrence of processing unevenness and the processing time at once. A large amount of chemical etching can be performed.

又この方法を行う際に、モジュールケース等、濾過システム内のフッ素樹脂多孔質膜以外の部分にある金属や他の樹脂も、有機アルカリ金属溶液と接するが、通常これらは、有機アルカリ金属溶液とは、反応しない。又は、濾過システム内のフッ素樹脂多孔質膜以外の部分と反応しない有機アルカリ金属溶液を選択することは容易である。従って、この方法により、これらの部分が劣化することがない。即ち、この方法は、有機アルカリ金属溶液がフッ素樹脂のみと特異的に反応し、金属や他の樹脂とは反応しないことに着目したものである。   In addition, when this method is performed, the metal case and other resins other than the fluororesin porous membrane in the filtration system such as the module case are also in contact with the organic alkali metal solution. Does not react. Alternatively, it is easy to select an organic alkali metal solution that does not react with a portion other than the fluororesin porous membrane in the filtration system. Therefore, this part does not deteriorate these parts. That is, this method focuses on the fact that the organic alkali metal solution specifically reacts only with the fluororesin and does not react with metals or other resins.

本発明の分離膜エレメントは、アルコール等に浸してから水に置換する方法により水溶液を濾過する際の処理能力を高くすることができ、高分離能、高透過性等の優れた特徴を有するとともに、フッ素樹脂膜が気体に触れたときや、気泡や溶存ガス等が混入しやすい水溶液を濾過する場合でも、処理能力の低下の小さいものである。この分離膜エレメントは、本発明の製造方法により容易に製造することができる。   The separation membrane element of the present invention can increase the treatment capacity when filtering an aqueous solution by a method of substituting with water after being immersed in alcohol or the like, and has excellent characteristics such as high separation ability and high permeability. Even when the fluororesin film is in contact with gas or when filtering an aqueous solution in which bubbles, dissolved gas or the like is likely to be mixed, the processing capacity is hardly lowered. This separation membrane element can be easily manufactured by the manufacturing method of the present invention.

次に、本発明を実施するための最良の形態を、具体的に説明する。なお、本発明はこの形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない限り他の形態へ変更することができる。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described. In addition, this invention is not limited to this form, It can change into another form, unless the meaning of this invention is impaired.

図1〜図4は、本発明の分離膜エレメント(モジュール)の構造例を示す模式断面図である。以下に示す例の分離膜エレメントでは、フッ素樹脂多孔質膜として、請求項1、3又は5において規定されているいずれかの膜が用いられている。   1 to 4 are schematic sectional views showing structural examples of the separation membrane element (module) of the present invention. In the example of the separation membrane element shown below, any one of the membranes defined in claim 1, 3 or 5 is used as the fluororesin porous membrane.

図1及び図2は、管状に成形されたフッ素樹脂多孔質膜を複数束ねた構造の分離膜エレメントを表す。図1は管の長さ方向に平行な面で切ったときの断面を表し、図2は管の長さ方向に垂直な面で切ったときの断面を表す。図中の1は、管状に成形されたフッ素樹脂多孔質膜を表し、例えば、多孔質のセラミックの管の表面に、フッ素樹脂多孔質膜の帯をスパイラル状に巻いて、セラミックの管の表面を覆ったものを挙げることができる。   1 and 2 show a separation membrane element having a structure in which a plurality of fluororesin porous membranes formed into a tubular shape are bundled. FIG. 1 shows a cross section taken along a plane parallel to the length direction of the tube, and FIG. 2 shows a cross section taken along a plane perpendicular to the length direction of the tube. In the figure, 1 represents a fluororesin porous membrane formed into a tubular shape. For example, a surface of a ceramic tube is formed by spirally winding a strip of a fluororesin porous membrane around the surface of a porous ceramic tube. Can be mentioned.

管状のフッ素樹脂多孔質膜1は、複数からなり(図2では7本)、それらの両端部は、集束され、固定部2により封止され、固定、一体化されている。図1中の3及び3’は、それぞれ、被処理液、即ち濾過される水溶液の、流入口、流出口である。図1中の4及び4’は、それぞれ、処理液、即ち濾過された水溶液の、流入口、流出口である。なお、図2及び後述の図3及び図4では、流入口4又は流出口4’の図示は省略されている。   The tubular fluororesin porous membrane 1 is composed of a plurality (seven in FIG. 2), and both end portions thereof are converged, sealed by a fixing portion 2, fixed, and integrated. Reference numerals 3 and 3 ′ in FIG. 1 denote an inlet and an outlet of the liquid to be treated, that is, an aqueous solution to be filtered, respectively. Reference numerals 4 and 4 ′ in FIG. 1 denote an inlet and an outlet of a processing liquid, that is, a filtered aqueous solution, respectively. In FIG. 2 and FIGS. 3 and 4 to be described later, the illustration of the inlet 4 or the outlet 4 'is omitted.

この例では、被処理液及び処理液は、それぞれ循環しており、被処理液側の圧力を処理液側の圧力より高くすることにより、被処理液の一部が処理液側へ透過することにより、濾過がされる。流出口3’及び4’の少なくとも一方がない構造、即ち循環しない構造の分離膜エレメントとすることもできる。又、図1中の3及び3’を、それぞれ、処理液の流入口、流出口とし、図1中の4及び4’を、それぞれ、被処理液の流入口、流出口とすることもできる。   In this example, the liquid to be treated and the liquid to be treated are circulated, and by setting the pressure on the liquid to be treated to be higher than the pressure on the liquid to be treated, a part of the liquid to be treated is transmitted to the liquid to be treated. Is filtered. A separation membrane element having a structure in which at least one of the outlets 3 ′ and 4 ′ is not provided, that is, a structure that does not circulate may be used. Moreover, 3 and 3 'in FIG. 1 can be used as the inlet and outlet of the processing liquid, respectively, and 4 and 4' in FIG. 1 can be used as the inlet and outlet of the liquid to be processed, respectively. .

図3は、図2の分離膜エレメントと同様に管状のフッ素樹脂多孔質膜からなる分離膜エレメントであるが、管の断面形状が円形ではなく、長方形である点で異なっている。このように、管状とは、断面形状が円形のみでなく、他の形状の場合も含まれる。   FIG. 3 shows a separation membrane element made of a porous fluororesin porous membrane, similar to the separation membrane element of FIG. 2, but differs in that the cross-sectional shape of the tube is not circular but rectangular. Thus, the term “tubular” includes not only a circular cross-sectional shape but also other shapes.

図4は、複数のフッ素樹脂多孔質膜を互いに間隔を置いて重ね合わせて隣接するフッ素樹脂多孔質膜間を封止した構造の分離膜エレメントを表し、膜及び処理液、被処理液の流れに垂直な面で切った模式断面図である。図4中では、同種の部材については図1、2と同じ番号で表し、従って、1はフッ素樹脂多孔質膜であるが、このフッ素樹脂多孔質膜1は、平板状であって、図4に示されるように複数(この図の例では6枚)重ね合わされている。又、隣接するフッ素樹脂多孔質膜1間は、封止具5により封止されており、封止具5と2枚のフッ素樹脂多孔質膜1により形成される空洞内に被処理液が導入され濾過が行われる。   FIG. 4 shows a separation membrane element having a structure in which a plurality of fluororesin porous membranes are overlapped at intervals to seal between adjacent fluororesin porous membranes. It is a schematic cross section cut along a plane perpendicular to the line. In FIG. 4, the same kind of members are represented by the same numbers as in FIGS. 1 and 2, so that 1 is a fluororesin porous membrane, but this fluororesin porous membrane 1 has a flat plate shape. As shown in FIG. 4, a plurality (six in the example of this figure) are overlaid. The adjacent porous fluororesin membranes 1 are sealed with a sealing tool 5, and the liquid to be treated is introduced into the cavity formed by the sealing tool 5 and the two fluororesin porous films 1. And filtration is performed.

なお、図4の例について、膜に垂直で、処理液、被処理液の流れに平行な面で切った模式断面図は、図1と同じ断面図で表される。   In addition, about the example of FIG. 4, the schematic cross section cut | disconnected by the surface perpendicular | vertical to a film | membrane and parallel to the flow of a process liquid and a to-be-processed liquid is represented by the same cross-sectional view as FIG.

製造例1
バブルポイント120kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.2μm、商品名:ポアフロンHP−020−30、住友電工ファインポリマー(株)製)の両表面側に、バブルポイント15kPa、厚さ100μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径5μm、商品名:ポアフロンWP−500−100、住友電工ファインポリマー(株)製)を重ね合わせ、固定した状態で、340℃で20分間加熱、一体化させてPTFE多孔質膜を得た。
Production Example 1
On both surface sides of a PTFE porous membrane having a bubble point of 120 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 0.2 μm, trade name: Poeflon HP-020-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) In a state where a PTFE porous membrane having a bubble point of 15 kPa and a thickness of 100 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 5 μm, trade name: Poeflon WP-500-100, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) is stacked and fixed A PTFE porous membrane was obtained by heating and integrating at 340 ° C. for 20 minutes.

製造例2
バブルポイント120kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.2μm、商品名:ポアフロンHP−020−30、住友電工ファインポリマー(株)製)の両表面側に、バブルポイント40kPa、厚さ100μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径1μm、商品名:ポアフロンWP−100−100、住友電工ファインポリマー(株)製)を重ね合わせ、固定した状態で340℃で20分間加熱、一体化させて、PTFE多孔質膜を得た。
Production Example 2
On both surface sides of a PTFE porous membrane having a bubble point of 120 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 0.2 μm, trade name: Poeflon HP-020-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) In a state in which a PTFE porous membrane having a bubble point of 40 kPa and a thickness of 100 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 1 μm, trade name: Poeflon WP-100-100, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) is stacked and fixed The porous PTFE membrane was obtained by heating and integration at 340 ° C. for 20 minutes.

製造例3
バブルポイント120kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.2μm、商品名:ポアフロンHP−020−30、住友電工ファインポリマー(株)製)の両面を、1000番の紙ヤスリを用いて研磨し、PTFE多孔質膜を得た。
Production Example 3
Both sides of a PTFE porous membrane having a bubble point of 120 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 0.2 μm, trade name: Poeflon HP-020-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) A PTFE porous membrane was obtained by polishing with a paper file.

製造例4
バブルポイント120kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.2μm、商品名:ポアフロンHP−020−30、住友電工ファインポリマー(株)製)を収縮しないようポリプロピレン製治具に固定し、金属ナトリウム−ナフタレン錯体溶液(商品名:テトラエッチ、潤工社(株)製)に0.5秒間漬けた後、IPA、次いで蒸留水を用いて洗浄した。このとき、多孔質膜の表面は褐色化していたので、さらに、濃度30%の過酸化水素水に80℃で24時間漬けて、褐色部分を分解除去してPTFE多孔質膜を得た。
Production Example 4
PTFE porous membrane with a bubble point of 120 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, pore diameter of 0.2 μm, trade name: Poeflon HP-020-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) is made of polypropylene so as not to shrink. The sample was fixed on a jig and immersed in a metal sodium-naphthalene complex solution (trade name: Tetra Etch, manufactured by Junkosha Co., Ltd.) for 0.5 seconds, and then washed with IPA and then distilled water. At this time, since the surface of the porous membrane was browned, it was further immersed in hydrogen peroxide solution having a concentration of 30% at 80 ° C. for 24 hours to decompose and remove the brown portion to obtain a PTFE porous membrane.

製造例5
金属ナトリウム−ナフタレン錯体溶液に漬ける時間を0.5秒から2秒に変えた以外は実施例4と同様にしてPTFE多孔質膜を得た。
Production Example 5
A PTFE porous membrane was obtained in the same manner as in Example 4 except that the time for immersion in the metal sodium-naphthalene complex solution was changed from 0.5 second to 2 seconds.

比較製造例1
バブルポイント120kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.2μm、商品名:ポアフロンHP−020−30、住友電工ファインポリマー(株)製)そのものを用いた。
Comparative production example 1
A PTFE porous membrane having a bubble point of 120 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 0.2 μm, trade name: Poeflon HP-020-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) itself was used.

比較製造例2
バブルポイント120kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.2μm、商品名:ポアフロンHP−020−30、住友電工ファインポリマー(株)製)の両面に、バブルポイント80kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.45μm、商品名:ポアフロンHP−045−30、住友電工ファインポリマー(株)製)を重ね合わせ、固定した状態で、340℃で20分間加熱、一体化させてPTFE多孔質膜を得た。
Comparative production example 2
Bubble points on both sides of a PTFE porous membrane with a bubble point of 120 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore size of 0.2 μm, trade name: Poeflon HP-020-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) In a state where 80 kPa, 30 μm thick PTFE porous membrane (a porous membrane made of expanded PTFE, pore diameter 0.45 μm, trade name: Poeflon HP-045-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) is overlaid and fixed. A PTFE porous membrane was obtained by heating and integrating at 340 ° C. for 20 minutes.

比較製造例3
バブルポイント120kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.2μm、商品名:ポアフロンHP−020−30、住友電工ファインポリマー(株)製)の片面だけに、バブルポイント15kPa、厚さ100μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径5μm、商品名:ポアフロンWP−500−100、住友電工ファインポリマー(株)製)を重ね合わせ、固定した状態で、340℃で20分間加熱、一体化させて、PTFE多孔質膜を得た。
Comparative production example 3
Bubble point 120 kPa, 30 μm thick PTFE porous membrane (Porous membrane made of expanded PTFE, pore diameter 0.2 μm, trade name: Poaflon HP-020-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) In a state in which a PTFE porous membrane having a point of 15 kPa and a thickness of 100 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 5 μm, a trade name: Poeflon WP-500-100, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) The porous PTFE membrane was obtained by heating and integration at 340 ° C. for 20 minutes.

比較製造例4
バブルポイント120kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.2μm、商品名:ポアフロンHP−020−30、住友電工ファインポリマー(株)製)の片面だけを、1000番の紙ヤスリを用いて研磨し、PTFE多孔質膜を得た。
Comparative production example 4
Only one side of a PTFE porous membrane having a bubble point of 120 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore size of 0.2 μm, trade name: Poeflon HP-020-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) A PTFE porous membrane was obtained by polishing with a numbered paper file.

上記、製造例及び比較製造例で得たPTFE多孔質膜は、すべて、そのまま水に漬けても水を弾いてしまい、吸水することはなかった。   The PTFE porous membranes obtained in the above production examples and comparative production examples all repel water even if they were immersed in water as they were, and did not absorb water.

上記、製造例及び比較製造例で得たPTFE多孔質膜を、47mm径のディスク状に打ち抜き、分離膜エレメントのモデルとしての各試験体を作製した。試験体をフィルターホルダーに固定して、50kPaの圧力でIPAを通しIPA流量を測定した後、試験体をビーカーに溜めた純水中に浸漬して、IPAを純水に置換する。   The PTFE porous membranes obtained in the above production examples and comparative production examples were punched into a 47 mm diameter disk to prepare test specimens as models of separation membrane elements. The specimen is fixed to the filter holder, and the IPA flow rate is measured through IPA at a pressure of 50 kPa, and then the specimen is immersed in pure water stored in a beaker to replace IPA with pure water.

次に、試験体を純水中から取り出し1分間外気に暴露する。多孔質膜が乾燥すると、膜は濡れている半透明状態から乾燥状態の白っぽい色に変化してくる。再度、乾燥したフィルターホルダーに固定し、直ぐに50kPaの圧力で純水を通しその水流量を測定する。   Next, the test body is taken out from pure water and exposed to the outside air for 1 minute. When the porous membrane dries, the membrane changes from a wet translucent state to a dry whitish color. Again, fix to the dry filter holder and immediately pass pure water at a pressure of 50 kPa and measure the water flow rate.

こうして得られたIPA流量及び水流量の比により、乾燥のしやすさを定量的に表すことができる。即ち、乾燥しやすい膜では、IPA流量に対する水流量の比の値が極端に低くなるのに対し、乾燥しにくい膜では、IPA流量に対する水流量の比の値が高い。測定結果を表1に示す。なお表1には、下記の方法で測定した各PTFE多孔質膜のIPAバブルポイントを併せて示してある(IPA−BPと表示)。   The ease of drying can be quantitatively expressed by the ratio of the IPA flow rate and the water flow rate obtained in this way. That is, the ratio of the water flow rate to the IPA flow rate is extremely low in the membrane that is easy to dry, whereas the ratio of the water flow rate to the IPA flow rate is high in the membrane that is difficult to dry. The measurement results are shown in Table 1. Table 1 also shows the IPA bubble point of each PTFE porous membrane measured by the following method (indicated as IPA-BP).

IPAバブルポイントの測定方法: ASTM F316の方法で行う。即ち、イソプロパノールに含浸し、管壁の孔内をイソプロパノールで充満した後、一方の面より徐々に空気圧を負荷したときに、初めて気泡が反対面より出てきたときの圧力である。   IPA bubble point measurement method: Measured by ASTM F316. That is, when impregnated with isopropanol and filling the pores of the tube wall with isopropanol and then gradually applying air pressure from one surface, the pressure is the first time that bubbles emerge from the opposite surface.

Figure 0005348517
Figure 0005348517

実施例1〜5の結果より、PTFE多孔質膜の両表面側に、バブルポイントの低い膜の貼り付け、化学的エッチング、又は粗面化の処理を施すことにより、水流量の低下を抑制でき、保水性が保持(乾燥が抑制)されていることが明らかであり、これらのPTFE多孔質膜を用いることにより、好適な分離膜エレメントが得られることが分かる。   From the results of Examples 1 to 5, the lowering of the water flow rate can be suppressed by applying a film with a low bubble point, chemical etching, or roughening treatment to both surfaces of the PTFE porous film. It is clear that water retention is maintained (drying is suppressed), and it can be seen that a suitable separation membrane element can be obtained by using these PTFE porous membranes.

一方、このような処理を施さなかった場合(比較例1)、両表面側へ貼り付けた膜のバブルポイントが本発明の範囲(70kPa以下)を越える場合(比較例2)、前記の処理を片面のみに施した場合(比較例3、4)では、優れた保水性が得られず、分離膜エレメントとして問題があることが示されている。   On the other hand, when such a treatment was not performed (Comparative Example 1), when the bubble point of the film attached to both surfaces exceeded the range of the present invention (70 kPa or less) (Comparative Example 2), the above treatment was performed. When applied to only one side (Comparative Examples 3 and 4), excellent water retention is not obtained, indicating that there is a problem as a separation membrane element.

又、参考例1〜4を以下に記す。   Reference examples 1 to 4 are described below.

(参考例1)
バブルポイント180kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.1μm、商品名:ポアフロンHP−010−30、住友電工ファインポリマー(株)製)そのものを用いた。
(Reference Example 1)
A PTFE porous membrane having a bubble point of 180 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 0.1 μm, trade name: Poreflon HP-010-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) itself was used.

(参考例2)
バブルポイント80kPa、厚さ30μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径0.45μm、商品名:ポアフロンHP−045−30、住友電工ファインポリマー(株)製)そのものを用いた。
(Reference Example 2)
A PTFE porous membrane having a bubble point of 80 kPa and a thickness of 30 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 0.45 μm, trade name: Poeflon HP-045-30, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) itself was used.

(参考例3)
バブルポイント40kPa、厚さ100μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径1.0μm、商品名:ポアフロンWP−100−100、住友電工ファインポリマー(株)製)そのものを用いた。
(Reference Example 3)
A PTFE porous membrane having a bubble point of 40 kPa and a thickness of 100 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 1.0 μm, trade name: Poreflon WP-100-100, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) itself was used.

(参考例4)
バブルポイント15kPa、厚さ100μmのPTFE多孔質膜(延伸PTFE製多孔質膜、孔径5.0μm、商品名:ポアフロンWP−500−100、住友電工ファインポリマー(株)製)そのものを用いた。
(Reference Example 4)
A PTFE porous membrane having a bubble point of 15 kPa and a thickness of 100 μm (a porous membrane made of expanded PTFE, a pore diameter of 5.0 μm, trade name: Poeflon WP-500-100, manufactured by Sumitomo Electric Fine Polymer Co., Ltd.) itself was used.

各参考例のPTFE多孔質膜についても、前記実施例、比較例と同様な測定を行い、その結果を表2に示す。なお、参考例2〜4では、水流量/IPA流量は優れているが、これらは、分離膜の微粒子の捕捉機能については、前記の実施例で用いたフッ素樹脂多孔質膜より劣るものである。   The PTFE porous membrane of each reference example was also measured in the same manner as in the examples and comparative examples, and the results are shown in Table 2. In Reference Examples 2 to 4, the water flow rate / IPA flow rate is excellent, but these are inferior to the fluororesin porous membrane used in the above examples in terms of the fine particle capturing function of the separation membrane. .

Figure 0005348517
Figure 0005348517

本発明の分離膜エレメントの一例を説明する模式断面図である。It is a schematic cross section explaining an example of the separation membrane element of the present invention. 本発明の分離膜エレメントの一例を説明する模式断面図である。It is a schematic cross section explaining an example of the separation membrane element of the present invention. 本発明の分離膜エレメントの他の一例を説明する模式断面図である。It is a schematic cross section explaining another example of the separation membrane element of the present invention. 本発明の分離膜エレメントの他の一例を説明する模式断面図である。It is a schematic cross section explaining another example of the separation membrane element of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 フッ素樹脂多孔質膜
2 固定部
3 被処理液流入口
3’ 被処理液流出口
4 処理液流入口
4’ 処理液流出口
5 封止具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluororesin porous membrane 2 Fixing part 3 Process liquid inlet 3 'Process liquid outlet 4 Process liquid inlet 4' Process liquid outlet 5 Sealing tool

Claims (2)

内層が、IPAバブルポイントが90kPa以上のフッ素樹脂多孔質膜より構成されている分離膜エレメントであって、前記フッ素樹脂多孔質膜が、ポリテトラフルオロエチレンよりなり、その両表面に、ベンゾフェノン、アントラセン又はビフェニルを芳香族アニオンラジカルとして用いる有機アルカリ金属溶液による酸化分解処理をして化学的エッチング処理が施され、化学的エッチング処理により褐色化した層が形成された場合には、その褐色化した層が酸化分解により除去されており、かつ該フッ素樹脂多孔質膜に50kPaの圧力でIPAを通してIPAで濡らすと共にIPA流量を測定し、その後、該フッ素樹脂多孔質膜を純水中に浸漬してIPAを純水に置換したものを、1分間外気に暴露して乾燥した後50kPaの圧力で純水を通して水流量を測定したときの、前記水流量の前記IPA流量に対する比が0.26以上であることを特徴とする分離膜エレメント。 The inner layer is a separation membrane element composed of a fluororesin porous membrane having an IPA bubble point of 90 kPa or more, and the fluororesin porous membrane is made of polytetrafluoroethylene, and benzophenone and anthracene are formed on both surfaces thereof. Or, when a chemical etching treatment is performed by oxidative decomposition treatment with an organic alkali metal solution using biphenyl as an aromatic anion radical , and a browned layer is formed by the chemical etching treatment, the browned layer Is removed by oxidative decomposition, and the fluororesin porous membrane is wetted with IPA through IPA at a pressure of 50 kPa, and the IPA flow rate is measured. Thereafter, the fluororesin porous membrane is immersed in pure water to obtain IPA. After replacing the water with pure water, it was exposed to the outside air for 1 minute, dried, and then at a pressure of 50 kPa. When measuring the water flow rate through the water, the separation membrane element ratio the IPA flow rate of the water flow rate is equal to or is 0.26 or more. 請求項1に記載の分離膜エレメントの製造方法であって、モジュールケース内に、IPAバブルポイントが90kPa以上のフッ素樹脂多孔質膜からなる管を複数設けた後、前記フッ素樹脂多孔質膜の両表面に、ベンゾフェノン、アントラセン又はビフェニルを芳香族アニオンラジカルとして用いる有機アルカリ金属溶液による酸化分解処理をして化学的エッチング処理を施し、化学的エッチング処理により褐色化した層が形成された場合には、その褐色化した層を酸化分解により除去することを特徴とする分離膜エレメントの製造方法。 The method for manufacturing a separation membrane element according to claim 1, wherein a plurality of tubes made of a fluororesin porous membrane having an IPA bubble point of 90 kPa or more are provided in the module case, and then both of the fluororesin porous membranes are provided. When the surface is subjected to an oxidative decomposition treatment with an organic alkali metal solution using benzophenone, anthracene or biphenyl as an aromatic anion radical, a chemical etching treatment is performed, and a browned layer is formed by the chemical etching treatment. A method for producing a separation membrane element, wherein the browned layer is removed by oxidative decomposition.
JP2007124867A 2007-05-09 2007-05-09 Separation membrane element and manufacturing method thereof Active JP5348517B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007124867A JP5348517B2 (en) 2007-05-09 2007-05-09 Separation membrane element and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007124867A JP5348517B2 (en) 2007-05-09 2007-05-09 Separation membrane element and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008279345A JP2008279345A (en) 2008-11-20
JP5348517B2 true JP5348517B2 (en) 2013-11-20

Family

ID=40140628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007124867A Active JP5348517B2 (en) 2007-05-09 2007-05-09 Separation membrane element and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5348517B2 (en)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57207528A (en) * 1981-06-17 1982-12-20 Mitsubishi Electric Corp Moisture permeable gas shield
JPS61151245A (en) * 1984-12-25 1986-07-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for treating surface of porous thin membrane material
JPH0411932A (en) * 1990-04-26 1992-01-16 Tokuyama Soda Co Ltd Production of composite membrane
JPH06343843A (en) * 1993-06-04 1994-12-20 Asahi Chem Ind Co Ltd Fluorinated hydrophilic fine porous membrane and water treating method using the same
JPH09103662A (en) * 1995-10-10 1997-04-22 Sumitomo Electric Ind Ltd Oil-repelling and water-repelling filter
JPH11262764A (en) * 1998-03-16 1999-09-28 Mitsubishi Rayon Co Ltd Water purifier
JP2000033245A (en) * 1998-05-11 2000-02-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Fluororesin composite membrane and its production
JP4380466B2 (en) * 2004-08-23 2009-12-09 住友電気工業株式会社 Perforated porous resin base material and method for producing porous resin base material with inner wall surface of perforation made conductive
JP5008850B2 (en) * 2005-09-15 2012-08-22 住友電工ファインポリマー株式会社 Tetrafluoroethylene resin molded body, stretched tetrafluoroethylene resin molded body, manufacturing method thereof, composite, filter, impact deformation absorbing material, and sealing material

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008279345A (en) 2008-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4939124B2 (en) Fluororesin porous membrane
KR101425232B1 (en) Atmospheric Pressure Microwave Plasma Treated Porous Membranes
JP4398860B2 (en) UV-treated film
JP2019162625A (en) Grafted ultra high molecular weight polyethylene microporous membranes
KR20010020442A (en) Process for making Surface Modified Porous Membrane with Perfluorocarbon Copolymer
JP2010053361A (en) Method for forming hydrophilic membrane and porous membrane thereof
JP6295456B2 (en) Coated PTFE membrane
US20130043183A1 (en) Electron Source Modification Of Microporous Halocarbon Filter Membranes
KR101915280B1 (en) Ptfe/pfsa blended membrane
JP5348517B2 (en) Separation membrane element and manufacturing method thereof
CA2367547A1 (en) Porous membrane
JP5564018B2 (en) Fluororesin porous membrane
Katayama et al. Next-Generation Nanoporous PTFE Membrane

Legal Events

Date Code Title Description
A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20091222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110711

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120810

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121009

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130729

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130808

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5348517

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250