JP5655963B1 - Polymeric porous flat membrane sheet made of polyvinylidene fluoride - Google Patents

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【課題】高分子多孔質膜の表面が長期間親水性に維持され、高い透水性と耐ファウリング性が長期間維持される高強度のMBR用高分子多孔質平膜シートを提供する。【解決手段】不織布製のシート状基材とポリフッ化ビニリデンを含む高分子多孔質膜とからなる平膜構成体を含む平膜シートであって、前記平膜シートにヒドロキシプロピルセルロースが微粒子の状態で分散して固着されており、前記平膜シートの最表面から深さ5μmの範囲におけるヒドロキシプロピルセルロースの微粒子のサイズが5〜100nmであることを特徴とするMBR用高分子多孔質平膜シート。【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a high-strength polymer porous flat membrane sheet for MBR in which the surface of a polymer porous membrane is maintained hydrophilic for a long period of time and high water permeability and fouling resistance are maintained for a long period of time. A flat membrane sheet comprising a flat membrane structure comprising a sheet-like substrate made of nonwoven fabric and a polymer porous membrane containing polyvinylidene fluoride, wherein hydroxypropylcellulose is in a state of fine particles on the flat membrane sheet The polymer porous flat membrane sheet for MBR, wherein the size of the fine particles of hydroxypropylcellulose in the range of 5 μm depth from the outermost surface of the flat membrane sheet is 5 to 100 nm . [Selection figure] None

Description

本発明は、長期間使用しても高い透水性と耐ファウリング性が維持される、膜分離活性汚泥法(MBR)に使用されるポリフッ化ビニリデン製高分子多孔質平膜シートに関する。   The present invention relates to a polymer porous flat membrane sheet made of polyvinylidene fluoride used in a membrane separation activated sludge method (MBR), which maintains high water permeability and fouling resistance even when used for a long period of time.

近年、世界的な人口増加や工業化、都市化、生活レベルの向上を背景にして、生活用水や工業用水に必要な質・量が高まっている。   In recent years, the quality and quantity required for domestic and industrial water has increased against the background of global population growth, industrialization, urbanization, and improvement in living standards.

一般に、水資源の確保は、従来自然から得られる天然水を利用するほかに、海水から蒸発法や逆浸透法を利用して真水を得る方法、あるいは、塩分を含んだかん水から逆浸透現象を利用して真水を得る方法がある。しかしながら、天然に存在する真水の資源は限られており、かつ近年の異常天候の影響で利用可能性はますます狭くなる傾向にあると言われている。また、蒸発法や逆浸透を用いて真水を作るためには、加熱や加圧のためのエネルギーを必要とするため、利用される地域は限られる。   In general, water resources can be obtained by using natural water obtained from nature or by obtaining fresh water from seawater using evaporation or reverse osmosis, or by reverse osmosis from salt-containing brine. There is a way to get fresh water using. However, natural resources of fresh water are limited, and it is said that the availability tends to become narrower due to the influence of abnormal weather in recent years. Moreover, in order to produce fresh water using the evaporation method or reverse osmosis, energy for heating and pressurization is required, so the area used is limited.

別の方法として、下水を再利用する方向性がある。従来の下水処理は、下水中の有機成分を活性汚泥により分解処理し、沈降ろ過等を経て処理水を放流していたが、大腸菌等のバクテリア群を完全に除去することは困難であった。しかしながら、MBRでは、活性汚泥によって処理された水を分離膜を用いてろ過するため、上記の有害バクテリア群を完全に除去することが可能であり、設備のコンパクト性や運転管理の容易さなどの利点も多く、近年非常に注目を集める技術となってきた。膜分離活性汚泥法によって分離された水は、生活景観維持水や中水として利用可能であるばかりでなく、逆浸透法と組み合わせることで上水を得ることも可能である。海水を用いた逆浸透法では塩分濃度に抗う高圧が必要であるが、MBRにより得られた処理水を原水として利用することで、安全にかつ低エネルギーで造水できることが特徴である。   Another method is to reuse sewage. In the conventional sewage treatment, the organic components in the sewage are decomposed with activated sludge, and the treated water is discharged through sedimentation filtration or the like, but it is difficult to completely remove bacteria such as Escherichia coli. However, in MBR, water treated with activated sludge is filtered using a separation membrane, so it is possible to completely remove the above-mentioned harmful bacteria group, such as compactness of equipment and ease of operation management. There are many advantages, and it has become a technology that attracts much attention in recent years. The water separated by the membrane separation activated sludge method can be used not only as life scenery maintenance water and middle water, but also can be obtained in combination with the reverse osmosis method. The reverse osmosis method using seawater requires a high pressure against the salinity, but is characterized in that it can be produced safely and with low energy by using treated water obtained by MBR as raw water.

このように、MBRは、将来予想される水不足を解消する方法として注目されている。この方法をさらに改良し、低コストで高効率なシステムに仕上げるためには、膜の分離性能を維持しながら、透水性能を確保する必要性に迫られている。膜分離活性汚泥法に用いる膜として、求められる一般的な特性を下記に示す。   Thus, MBR is attracting attention as a method for solving the water shortage expected in the future. In order to further improve this method and complete a low-cost and high-efficiency system, there is a need to ensure water permeability while maintaining membrane separation performance. The general characteristics required for membranes used in the membrane separation activated sludge method are shown below.

まず、MBRでは、むき出しの膜を活性汚泥中に浸漬して使用するため、他の技術分野における分離膜に比べて荒い使用形態である。そのため、使用に耐える物理的強度が求められる。より具体的には、活性汚泥中で種々の夾雑物による衝撃を受けたり、ろ過によって膜間差圧(TMP)が上昇したりしても、膜の破損や変形、性能の低下が生じないようにするためには、高い強度と伸びにくい膜特性が必要である。   First, in MBR, a bare membrane is used by immersing it in activated sludge, so that it is a rough usage pattern compared to separation membranes in other technical fields. Therefore, physical strength that can withstand use is required. More specifically, the membrane is not damaged, deformed, or deteriorated in performance even when it is impacted by various contaminants in the activated sludge or the transmembrane pressure difference (TMP) is increased by filtration. In order to achieve this, high strength and film properties that are difficult to stretch are required.

また、膜が活性汚泥に浸漬された状態で長期にわたって使われると、活性汚泥の出す分泌物やその死骸そのもの、汚泥中に含まれる挟雑物などによって孔が閉塞するため、透水性能が落ちたり、これに対応するためにポンプ圧力を上げる必要が生じたりする。これが、ファウリングと呼ばれる、膜を使用する際の最大の問題であるが、この問題に対し、次亜塩素酸ソーダや塩酸などの薬剤を用いて膜を洗浄することでファウリングを解消せしめ、膜をフレッシュな状態に戻す操作が行われる。したがって、膜がこれらの薬剤に対して劣化しない薬液耐性も重要である。   In addition, if the membrane is used for a long time in a state where it is immersed in activated sludge, the pores will be blocked by secretions, dead bodies themselves, and foreign substances contained in the sludge. In order to cope with this, it is necessary to increase the pump pressure. This is the biggest problem when using a membrane called fouling, but this problem is solved by washing the membrane with chemicals such as sodium hypochlorite and hydrochloric acid, An operation is performed to return the membrane to a fresh state. Therefore, chemical resistance that does not deteriorate the membrane against these drugs is also important.

しかしながら、これらの薬剤による洗浄操作は、その際にろ過運転ができないこと、薬剤コストや作業手間、薬剤の排液処理など、経済性や環境の面で問題が多い。したがって、薬剤による洗浄操作が少なくなるよう、いかにしてファウリングを防ぎ、より長期間使用できるようにするかが最大の課題となっている。   However, these chemical cleaning operations have many problems in terms of economy and environment, such as the inability to perform a filtration operation, chemical costs, labor, and drainage treatment of chemicals. Therefore, the biggest issue is how to prevent fouling and allow it to be used for a longer period of time so that the cleaning operation with the medicine is reduced.

ファウリングを抑制する方法は鋭意研究されているが、効果のある例としては、膜構造制御(特に細孔径やその分布などの制御)と膜の親水化が挙げられる。孔径に幅があると閉塞しやすい細孔が必ず存在するため、そこからファウリングが急速に進行していくと考えられる。また、膜表面の細孔径が小さすぎたり、開孔の度合いが低い場合、細孔1つ当たりの吸引圧が大きくなるために閉塞する確率が高くなると考えられる。もう一つ、膜の親水化であるが、一般的にファウリングの原因となる物質(ファウラント)の多くは疎水性を示す。分離膜が疎水性であれば、疎水性相互作用によってファウラントが膜面に吸着されやすくなってしまうため、結果、ファウリングが容易に生じ、かつその進行も速いと考えられる。   Although methods for suppressing fouling have been intensively studied, effective examples include membrane structure control (particularly control of pore diameter and distribution thereof) and membrane hydrophilization. If there is a width in the pore diameter, there will always be pores that are likely to close, so fouling will proceed rapidly from there. In addition, when the pore diameter on the membrane surface is too small or the degree of opening is low, it is considered that the suction pressure per pore increases and the probability of clogging increases. Another is the hydrophilization of membranes. In general, many substances (foulants) that cause fouling are hydrophobic. If the separation membrane is hydrophobic, the foulant is likely to be adsorbed on the membrane surface due to the hydrophobic interaction. As a result, it is considered that fouling occurs easily and progresses rapidly.

さらに、膜の実用面において重要なことは、親水性ができる限り持続することである。これにより、使用後の膜を洗浄・乾燥させた後に再度親水化させる手間やコストを省けるとともに、実使用中も耐ファウリング効果が長く続くため、省エネルギーおよびコスト低減に寄与できる。   Furthermore, what is important in practical use of the membrane is that the hydrophilicity lasts as long as possible. As a result, it is possible to save the labor and cost of making the membrane after use washed and dried and then making it hydrophilic again, and the anti-fouling effect lasts even during actual use, thereby contributing to energy saving and cost reduction.

かかる透水性や親水化の問題を考慮したMBR用膜としては、膜素材として塩素化ポリ塩化ビニル(CPVC)を使用したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、特許文献1では、塩素化ポリ塩化ビニルをテトラヒドロフランに溶解し、これに更にイソプロピルアルコール(IPA)とショ糖エステルを添加した溶液にポリエステル不織布を含浸した後、乾燥により相分離を起こして微孔体を形成している。しかしながら、上記の従来のCPVCを使用した膜は、乾式法により製膜するため、製造工程から出る溶媒蒸気を処理する工程上の問題が存在する。また親水化の程度、特に長期間使用したときの親水性の維持に問題があった。   As an MBR membrane considering the problems of water permeability and hydrophilization, a membrane using chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) as a membrane material has been proposed (for example, see Patent Document 1). Specifically, in Patent Document 1, a chlorinated polyvinyl chloride is dissolved in tetrahydrofuran, and a solution obtained by further adding isopropyl alcohol (IPA) and sucrose ester is impregnated with a polyester nonwoven fabric, followed by phase separation by drying. Raises to form a microporous body. However, since the film using the above-described conventional CPVC is formed by a dry method, there is a problem in the process of treating the solvent vapor from the manufacturing process. In addition, there is a problem in the degree of hydrophilization, particularly in maintaining hydrophilicity when used for a long time.

異なる親水化剤を用いた例として、疎水性基が導入されたセルロースあるいは疎水性基が導入されたヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。具体的には、ポリ塩化ビニル(PVC)またはCPVCをテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、これに更に上記のセルロース誘導体およびIPA等の非溶媒を添加した溶液に不織布を含浸させた後、乾燥により相分離を起こして微孔体を形成させている。しかし、この方法では膜成分中に親水化剤を分散させているだけであり、実使用で行う膜洗浄、特に化学薬品を用いるような膜洗浄において親水化剤が溶出しやすく、親水性持続の面で効果が薄いという問題がある。また、該特許文献2では親水化剤を樹脂材料に対して少なくとも3重量%用いる必要があり、コストがかかるという問題がある。   As an example using a different hydrophilizing agent, a method using cellulose introduced with a hydrophobic group or hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) introduced with a hydrophobic group has been proposed (for example, see Patent Document 2). Specifically, polyvinyl chloride (PVC) or CPVC is dissolved in tetrahydrofuran (THF), and a non-solvent such as the above-described cellulose derivative and IPA is further impregnated with a nonwoven fabric, followed by drying. Separation is caused to form a microporous body. However, in this method, the hydrophilizing agent is only dispersed in the membrane components, and the hydrophilizing agent is easily eluted in the membrane cleaning performed in actual use, particularly in the membrane cleaning using chemicals, and the hydrophilicity is maintained. There is a problem that the effect is weak. Further, in Patent Document 2, it is necessary to use a hydrophilizing agent at least 3% by weight with respect to the resin material, and there is a problem that costs increase.

親水化剤を膜表面に固定化させる例として、疎水性の限外ろ過膜にヒドロキシアルキルセルロースの固定化を狙った方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。具体的には、スルホン系ポリマーからなる限外ろ過膜をヒドロキシアルキルセルロースを含むアルコール溶液に浸漬させ、その後、蒸気または水の存在下でオートクレーブ処理すること、および沸騰水に漬けることを含む処理を行うものである。しかしこの方法では、後述するように、高温でヒドロキシアルキルセルロースの熱変性が促進されすぎてしまうことで親水性効果を低下させる可能性があり、ヒドロキシアルキルセルロースの持つ本来の親水特性を充分に発現できない問題がある。また、オートクレーブ処理や沸騰水処理の工程を設けることは、エネルギー消費量が大きくなるため省エネルギーやコストの観点から優れた方法とはいえず、また装置や工程の複雑化を強いられる可能性がある。各種ポリマー性支持材料の表面改質法の例として、疎水性膜表面に親水性ポリマーを不可逆的に吸着させる方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。具体的には、ポリスルホン(PSf)膜をヒドロキシプロピルセルロース(HPC)の脱イオン化溶液に16時間含浸させ、その後、脱イオン水で16時間洗浄するものである。しかしこの方法は、後述するように、HPCを疎水膜表面に固着させるための不溶化処理および好ましい熱変性をさせていないため、HPCが該膜表面に留まらず洗浄時に溶出してしまう問題がある。   As an example of immobilizing a hydrophilizing agent on the membrane surface, a method aimed at immobilizing hydroxyalkyl cellulose on a hydrophobic ultrafiltration membrane has been proposed (see, for example, Patent Document 3). Specifically, an ultrafiltration membrane made of a sulfone-based polymer is immersed in an alcohol solution containing hydroxyalkyl cellulose, and then subjected to treatment including autoclaving in the presence of steam or water, and immersion in boiling water. Is what you do. However, in this method, as will be described later, the hydrophilic effect may be lowered by excessively promoting the thermal denaturation of the hydroxyalkyl cellulose at a high temperature, and the original hydrophilic properties of the hydroxyalkyl cellulose are fully expressed. There is a problem that cannot be done. In addition, providing an autoclave treatment or boiling water treatment process is not an excellent method from the viewpoint of energy saving and cost because of increased energy consumption, and may complicate equipment and processes. . As an example of a surface modification method for various polymeric support materials, a method of irreversibly adsorbing a hydrophilic polymer on the surface of a hydrophobic membrane has been proposed (see, for example, Patent Document 4). Specifically, a polysulfone (PSf) membrane is impregnated with a deionized solution of hydroxypropyl cellulose (HPC) for 16 hours, and then washed with deionized water for 16 hours. However, this method has a problem in that HPC does not stay on the surface of the membrane and is eluted at the time of washing because the insolubilization treatment for fixing the HPC on the surface of the hydrophobic membrane and preferable heat denaturation are not performed.

蒸気滅菌などの高温滅菌処理耐性をもたせる目的で、HPCとポリエーテルスルホン(PES)から構成される自発的に湿潤可能な多孔質膜の例が提案されている(例えば、特許文献5参照)。具体的には、PESからなる多孔質膜にHPCを付与し、その後で蒸気滅菌処理を行うものである。しかし、この例においても特許文献3と同様、後述するように、高温でHPCの熱変性が促進されすぎてしまい、親水性効果が低下する可能性があり、HPCの持つ本来の親水特性を充分に発現できない可能性がある。   An example of a spontaneously wettable porous membrane composed of HPC and polyethersulfone (PES) has been proposed for the purpose of imparting high-temperature sterilization treatment resistance such as steam sterilization (see, for example, Patent Document 5). Specifically, HPC is applied to a porous membrane made of PES, and then steam sterilization is performed. However, in this example as well as Patent Document 3, as described later, the thermal modification of HPC is accelerated too much at a high temperature, and the hydrophilic effect may be lowered. May not be expressed in

疎水性膜フィルターのろ過速度の低下や目詰まりを起こさせないようにする目的で、疎水性膜を親水性へ改質するためにセルロース誘導体を膜表面に吸着させる例が提案されている(例えば、特許文献6参照)。具体的には、芳香族ポリマー系疎水性膜に、親水性セルロース誘導体の溶液を該溶液のゲル化もしくは白濁温度よりも10℃以上低い温度で含浸させ、次いで該溶液のゲル化もしくは白濁温度よりも20℃以上低くない温度の水で洗浄するというものである。しかし、該特許文献の内容は、HPCのゲル化や白濁の温度を示して、膜の目詰りを防止するためにその温度未満でHPCの親水化処理を行うことを教示するものにすぎない。   In order to prevent a decrease in the filtration rate and clogging of the hydrophobic membrane filter, an example in which a cellulose derivative is adsorbed on the membrane surface in order to modify the hydrophobic membrane to hydrophilic has been proposed (for example, (See Patent Document 6). Specifically, an aromatic polymer-based hydrophobic membrane is impregnated with a solution of a hydrophilic cellulose derivative at a temperature lower by 10 ° C. or more than the gelation or cloudiness temperature of the solution, and then the gelation or cloudiness temperature of the solution is exceeded. Is also washed with water at a temperature not lower than 20 ° C. However, the content of this patent document only shows the temperature of gelation or cloudiness of HPC, and teaches that the hydrophilic treatment of HPC is performed below that temperature in order to prevent clogging of the film.

膜の長期透水性を得るために、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた提案がある(例えば、特許文献7参照)。PVDFの持つ疎水性を改善するために、親水性を有する高分子成分を添加することで親水化を付与している。しかしながら、該提案では単に親水性成分をブレンドするだけであるので、使用時に親水化剤が脱落してしまうため、耐ファウリングの効果が長時間継続しない問題がある。   In order to obtain long-term water permeability of the membrane, there is a proposal using polyvinylidene fluoride (PVDF) (see, for example, Patent Document 7). In order to improve the hydrophobicity of PVDF, hydrophilicity is imparted by adding a polymer component having hydrophilicity. However, in this proposal, since the hydrophilic component is simply blended, the hydrophilizing agent falls off during use, and thus there is a problem that the effect of anti-fouling does not continue for a long time.

また、PVDFからなる膜を親水化する例として、PVDF溶液を流延して製膜した平膜を、HPC水溶液に浸漬して親水性を付与する技術が開示されている(例えば、特許文献8参照)。本技術では、疎水性の膜をHPC水溶液に浸漬させ、その後に乾燥させている。しかしながらこの方法では、乾燥工程において、膜上の該水溶液の水分量が不均一になる可能性がある。乾燥時の加熱では、HPCを適切な温度かつ均一に熱処理できなかったり、また、局所的にHPCの濃度が高くなる/低くなる原因となりうることから、HPCの固着斑によって親水効果の不均一化につながり、結果、膜の親水性発現が不十分、かつ不均一となる可能性がある。乾燥時に風乾のみ行っている場合は、HPCの膜への固着が不十分となるため、膜の親水性発現、および親水効果の持続性が不十分となる問題がある。   In addition, as an example of hydrophilizing a PVDF membrane, a technique has been disclosed in which a flat membrane formed by casting a PVDF solution is immersed in an HPC aqueous solution to impart hydrophilicity (for example, Patent Document 8). reference). In this technique, a hydrophobic film is immersed in an aqueous HPC solution and then dried. However, in this method, the water content of the aqueous solution on the film may become non-uniform in the drying process. Heating at the time of drying does not allow the HPC to be heat-treated uniformly at an appropriate temperature, or the concentration of HPC may be locally increased / decreased. As a result, there is a possibility that the hydrophilic expression of the film is insufficient and non-uniform. In the case where only air drying is performed at the time of drying, there is a problem that the hydrophilicity of the film and the persistence of the hydrophilic effect are insufficient because the adhesion of the HPC to the film becomes insufficient.

特開昭58−088011号公報JP 58-088011 A 特許第4395904号公報Japanese Patent No. 4395904 特許第4504963号公報Japanese Patent No. 4504963 特開昭62−176508号公報JP-A-62-176508 特開2003−251152号公報JP 2003-251152 A 特開平09−075694号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-075694 特開2012−106235号公報JP 2012-106235 A 特表2000−505719号公報Special Table 2000-505719

本発明は、従来技術の問題を克服するためになされたものであり、その目的は、高分子多孔質膜の表面が長期間親水性に維持され、高い透水性と耐ファウリング性が長期間維持される高強度のMBR用高分子多孔質平膜シートを提供することである。   The present invention has been made to overcome the problems of the prior art, and its purpose is to maintain the surface of the polymer porous membrane for a long period of time and to maintain high water permeability and fouling resistance for a long period of time. It is to provide a high-strength polymer porous flat membrane sheet for MBR that is maintained.

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、長期間の使用に耐える強度の膜素材を選択したうえで、汚泥の付着しにくい優れた膜表面特性を発現させるに至った。具体的には、PVDFを用いた高分子多孔質膜の表面に、HPCを微粒子状で分散させて固着させ、さらに不溶化させることにより、高い透水性と耐ファウリング性が長期間維持されるMBR用高分子多孔質平膜シートを提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has selected a film material having a strength that can withstand long-term use, and has developed excellent film surface properties that prevent sludge from adhering. Specifically, MBR that maintains high water permeability and fouling resistance for a long period of time by dispersing and fixing HPC in the form of fine particles on the surface of the porous polymer membrane using PVDF and further insolubilizing it. The present inventors have found that a polymeric porous flat membrane sheet can be provided for use in the present invention.

即ち、本発明は、以下の(1)、(2)で構成される。
(1)不織布製のシート状基材とポリフッ化ビニリデンを含む(ただし、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、もしくはポリテトラフルオロエチレン、またはこれらの混合物を除く)高分子多孔質膜とからなる平膜構成体を含む平膜シートであって、前記平膜シートにヒドロキシプロピルセルロースが微粒子の状態で分散して固着されており、前記平膜シートの最表面から深さ5μmの範囲におけるヒドロキシプロピルセルロースの微粒子のサイズが5〜100nmであることを特徴とするMBR用高分子多孔質平膜シート。
(2)ヒドロキシプロピルセルロースの微粒子の分散度が0.2〜1.5の範囲であることを特徴とする(1)に記載の平膜シート。
That is, this invention is comprised by the following (1) and (2).
(1) High molecular porous material including a sheet-like base material made of nonwoven fabric and polyvinylidene fluoride (excluding polyvinyl chloride, chlorinated polyvinyl chloride, polyether sulfone, polytetrafluoroethylene, or a mixture thereof) A flat membrane sheet comprising a flat membrane structure comprising a membrane, wherein hydroxypropylcellulose is dispersed and fixed in the form of fine particles on the flat membrane sheet, and is 5 μm deep from the outermost surface of the flat membrane sheet A polymer porous flat membrane sheet for MBR, wherein the size of the fine particles of hydroxypropylcellulose in the range is 5 to 100 nm.
(2) The flat film sheet according to (1), wherein the dispersion degree of the fine particles of hydroxypropylcellulose is in the range of 0.2 to 1.5.

本発明の平膜シートは、膜素材がPVDFからなり、長期間の使用に耐え、透水性などの膜性能が極めて高い。また、親水化剤としてHPCを用いているために高い親水化効果が得られるとともに、HPCを微粒子状で分散させて固着させた後に不溶化させているため、高い耐ファウリング性の発現およびその持続性発現が可能となる。   In the flat membrane sheet of the present invention, the membrane material is PVDF, can withstand long-term use, and has extremely high membrane performance such as water permeability. In addition, since HPC is used as a hydrophilizing agent, a high hydrophilizing effect is obtained, and HPC is dispersed in fine particles and fixed and then insolubilized, so that high fouling resistance is exhibited and sustained. Sexual expression is possible.

図1(a)は、本発明で得た平膜シートの外表面近傍の膜断面構造を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて拡大観察したものである。図1(b)は、該平膜シートの内表面近傍の膜断面構造を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて拡大観察したものである。FIG. 1A is an enlarged view of the film cross-sectional structure near the outer surface of the flat film sheet obtained in the present invention, using a scanning electron microscope (SEM). FIG. 1B is an enlarged view of the film cross-sectional structure near the inner surface of the flat film sheet, using a scanning electron microscope (SEM). 図2は、本発明で得た代表的な平膜シートの外表面近傍の膜断面構造を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて2,000倍に拡大した画像である。染色され黒点で示されるのがHPC、不定形の島部が高分子多孔質膜、海部が包埋用エポキシ樹脂に相当する。FIG. 2 is an image obtained by enlarging a film cross-sectional structure near the outer surface of a typical flat film sheet obtained by the present invention at a magnification of 2,000 using a transmission electron microscope (TEM). Stained and indicated by black dots are HPC, the amorphous island is the polymer porous membrane, and the sea is the embedding epoxy resin.

以下、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。本発明の実施の形態にかかる高分子多孔質平膜シートの特徴は、MBR用途に適するPVDFを含む膜に、HPCを微粒子状で分散させて固着させることにより、長期間使用しても高い透水性と耐ファウリング性が維持されるようにしたことを特徴とする。特に、このようなHPCの固着は、HPC、アルコール、および水からなる清澄な親水化含浸液(アルコール水溶液)に、上述の平膜構成体を浸漬させた後、膜中のアルコール成分の一部を揮発させてから特定範囲の温度で固着させることを特徴とする。   Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments. The feature of the polymer porous flat membrane sheet according to the embodiment of the present invention is that it has high water permeability even if it is used for a long time by dispersing and fixing HPC in the form of fine particles to a membrane containing PVDF suitable for MBR application. Characteristics and fouling resistance are maintained. In particular, such HPC sticking is achieved by immersing the above-mentioned flat membrane structure in a clear hydrophilizing impregnation liquid (alcohol aqueous solution) composed of HPC, alcohol, and water, and then a part of the alcohol component in the film. It is characterized in that it is fixed at a specific temperature after volatilizing.

本発明の平膜シートは、活性汚泥中に浸漬し、活性汚泥液中より清澄なろ液を得るMBRに使用される。MBR法では、排水を活性汚泥中に導き、有機物を中心とした排水中の汚濁物質を、反応タンクの中で大量に繁殖させた微生物、すなわち活性汚泥に捕えさせ、これを代謝または呼吸によって消費させるか、または付着させたまま汚泥として排出させる。このようにして、排水中の有機物は活性汚泥により分解され、一方で、膜を用いてろ過を行い、清澄な水だけを取り出す技術である。   The flat membrane sheet of the present invention is used for MBR which is immersed in activated sludge to obtain a clear filtrate from the activated sludge liquid. In the MBR method, wastewater is guided into activated sludge, and pollutants in wastewater, mainly organic matter, are captured by microorganisms that have propagated in large quantities in the reaction tank, that is, activated sludge, and consumed by metabolism or respiration. Or let it drain as sludge while attached. In this way, the organic matter in the wastewater is decomposed by activated sludge, and on the other hand, filtration is performed using a membrane to extract only clear water.

活性汚泥から浄水を分離するとき、従来法では沈殿法により分離していた。しかしながら、この方法を採用すると分離に長時間を要するため、広大な面積を必要とする沈殿池の設置が不可欠であった。また、沈殿槽の砂目を抜けて処理されるため、大腸菌等の活性汚泥に含まれるバクテリアや汚泥成分が処理水に混入するリスクが避けられない。一方、分離膜を用いたMBR法では、膜の孔径によってほぼ完全な固液分離が可能であるため、上記のリスクを著しく軽減できる上、沈殿槽を省くことができるため、処理設備や施設のコンパクト化・省スペース化にも大きく貢献できる。しかしながら、先述したように、膜を使用することによって、最大の問題であるファウリングが発生する。使用とともに膜表面にバクテリアの代謝物や死骸、代謝物である糖やポリペプチドが付着して膜を閉塞するものであるが、MBRにおいて、このファウリングに対する耐性の高い膜が出来れば、設備管理も容易となり、処理能力の向上やコストダウンにも大きく貢献可能となる。本発明の膜は、上述したように、膜の使用で問題になるファウリングを低減し、透水性などの膜性能を向上させることに成功したものである。   When separating purified water from activated sludge, in the conventional method, it was separated by a precipitation method. However, when this method is adopted, it takes a long time for separation, and therefore it is indispensable to install a sedimentation basin that requires a large area. Moreover, since it is processed through the grain of the sedimentation tank, there is an inevitable risk that bacteria and sludge components contained in activated sludge such as Escherichia coli are mixed into the treated water. On the other hand, in the MBR method using a separation membrane, since almost complete solid-liquid separation is possible depending on the pore size of the membrane, the above risk can be remarkably reduced and the precipitation tank can be omitted. It can also contribute greatly to downsizing and space saving. However, as described above, the use of a film causes fouling, which is the biggest problem. Bacterial metabolites and carcasses, metabolites such as sugars and polypeptides adhere to the membrane surface with use and block the membrane. If MBR has a membrane with high resistance to fouling, equipment management This also makes it possible to greatly contribute to improvement of processing capacity and cost reduction. As described above, the membrane of the present invention has succeeded in reducing fouling, which is a problem in the use of the membrane, and improving membrane performance such as water permeability.

本発明の平膜シートは、不織布からなる基材と、ネットワーク構造を形成するPVDFを含む膜素材とを複合して構成される。基材を構成する不織布は、膜素材を支持して膜の形態を保つのみならず、膜にかかる応力を吸収する役目を果たす。膜素材を構成する高分子材料は、基材と適度に絡み合いながら、適当な多孔構造を取ることで、分離膜としての機能を持たせることができる。   The flat membrane sheet of the present invention is configured by combining a base material made of a nonwoven fabric and a membrane material containing PVDF that forms a network structure. The nonwoven fabric constituting the base material not only supports the membrane material and maintains the form of the membrane, but also serves to absorb stress applied to the membrane. The polymer material constituting the membrane material can have a function as a separation membrane by taking an appropriate porous structure while being appropriately entangled with the base material.

不織布は、有機溶剤や水に溶けない高分子材料からなり、膜成分を保持しかつ膜にかかる応力を保持する能力を有するものであれば限定されない。不織布は、炭化水素系、オレフィン系、縮合系のポリマーからなることが好ましく、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン(Ny)、ポリイミド(PI)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、PVCなどから構成される。   The nonwoven fabric is not limited as long as it is made of a polymer material that is insoluble in an organic solvent or water, and has an ability to retain a film component and retain a stress applied to the film. The nonwoven fabric is preferably made of a hydrocarbon-based, olefin-based, or condensation-based polymer. For example, polyethylene (PE), polyolefin, polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene terephthalate (PET), nylon (Ny), polyimide (PI). , Polytetrafluoroethylene (PTFE), PVC and the like.

不織布の厚みは、好ましくは80〜150μmである。不織布は、透水膜の基材として用いるため、あまりに厚すぎると水の透過を阻害するおそれがある、また、薄すぎると強度が十分ではなく長期の使用に耐えないおそれがある。また、不織布の繊維径と目付は、透水性を確保する上で重要である。繊維径は5〜12μmが好ましい。繊維径が小さすぎると、強度が小さくなり、長期の使用に耐えず、太すぎると、全体からの見合いが少なくなり強力が十分に持てないため、これまた長期の使用に耐えないおそれがある。また、膜厚みに対して繊維径が太くなりすぎると、不織布が全体的に粗な構造となり、その結果、膜を構成するポリマー成分が不織布中に充分に保持されず欠点等の問題が生じたり、充填されるポリマー量が不十分となり、膜中に空隙が生じる可能性がある。厚み1μmあたりの目付は、好ましくは0.4〜0.8g/mが好ましい。目付は小さいほうが好ましいが、小さすぎると強力が小さくなるため、膜として長期の使用に耐えず、また、大きすぎると空隙が少なくなり、透水性が低下するおそれがある。 The thickness of the nonwoven fabric is preferably 80 to 150 μm. Since the nonwoven fabric is used as the base material of the water permeable membrane, if it is too thick, there is a risk of inhibiting water permeation, and if it is too thin, the strength may not be sufficient and it may not withstand long-term use. The fiber diameter and basis weight of the nonwoven fabric are important for ensuring water permeability. The fiber diameter is preferably 5 to 12 μm. If the fiber diameter is too small, the strength will be small and it will not withstand long-term use, and if it is too thick, the overall appearance will be reduced and the strength will not be sufficient, and this may not withstand long-term use. In addition, if the fiber diameter is too thick with respect to the film thickness, the nonwoven fabric has an overall rough structure, and as a result, the polymer components constituting the film are not sufficiently retained in the nonwoven fabric, resulting in problems such as defects. The amount of polymer to be filled becomes insufficient, and voids may be generated in the film. The basis weight per 1 μm thickness is preferably 0.4 to 0.8 g / m 2 . The basis weight is preferably small, but if it is too small, the strength becomes small, so that it cannot withstand long-term use as a membrane, and if it is too large, voids may be reduced and water permeability may be reduced.

不織布は膜を支持する部材であり、その強伸度特性は、膜強度を支配する重要な特性である。不織布の降伏強度は、縦方向・横方向ともに、幅15mmあたり15〜50Nが好ましい。降伏強度が低いと、膜に力が加わった際にすぐに塑性変形に至り元に戻らないため、高いほうが好ましい。ただし、あまり高すぎると、透水性を維持できる安価な不織布を得ることが技術的に困難となる。不織布の降伏伸度は、1〜5%が好ましい。降伏伸度が大きいと、不織布の伸びが大きくなるため、膜を形成した際のネットワークが破損するリスクが高くなるし、水圧やろ過の際の圧力で変形した状態となり、十分な透水量が得られなくなるおそれがある。また、全く伸びないと、膜に衝撃が加わった際に吸収できずに破損してしまう可能性がある。なお、得られたシートの長手方向を縦方向とする。   Nonwoven fabric is a member that supports a membrane, and its strength and elongation properties are important properties that govern membrane strength. The yield strength of the nonwoven fabric is preferably 15 to 50 N per 15 mm width in both the longitudinal direction and the transverse direction. When the yield strength is low, it is preferable that the yield strength is high, because when a force is applied to the film, plastic deformation occurs immediately and the film does not return. However, if it is too high, it is technically difficult to obtain an inexpensive nonwoven fabric that can maintain water permeability. The yield elongation of the nonwoven fabric is preferably 1 to 5%. If the yield elongation is high, the elongation of the nonwoven fabric increases, so there is a higher risk of damage to the network when the membrane is formed, and it is deformed by water pressure or pressure during filtration, so that sufficient water permeability is obtained. There is a risk of being lost. Further, if the film does not stretch at all, it may not be absorbed when the film is subjected to an impact and may be damaged. In addition, let the longitudinal direction of the obtained sheet | seat be a vertical direction.

膜素材を構成する高分子材料は、PVDFが使用され、サブミクロンサイズの孔を有する高分子ネットワークを相分離法により形成せしめ、膜とさせる。PVDFを用いる理由は、実使用において問題のない耐薬品性や強度、安定性を示すことと、材料コストとのバランスが非常に優れているからである。本発明品の用途において、使用時の吸引圧や洗浄時のスポンジ洗浄に耐える強度特性、次亜塩素酸ナトリウムや酸およびアルカリ系薬剤の処理に耐える耐薬品特性、そして長期にわたる使用でも分解や変形、破損しない安定性が求められる。   PVDF is used as the polymer material constituting the membrane material, and a polymer network having submicron-sized pores is formed by a phase separation method to form a membrane. The reason for using PVDF is that the balance between the material cost and the chemical resistance, strength, and stability which are not problematic in actual use is very excellent. In the application of the present invention, strength characteristics that can withstand suction pressure during use and sponge cleaning during cleaning, chemical resistance characteristics that can withstand treatment with sodium hypochlorite, acid and alkaline chemicals, and decomposition and deformation even after long-term use , Stability that does not break is required.

本発明におけるPVDFとは、フッ化ビニリデンホモポリマーおよび/またはフッ化ビニリデン共重合体を含有する樹脂で、複数のフッ化ビニリデン共重合体を含有しても構わない。フッ化ビニリデン共重合体は、フッ化ビニリデンの残基構造を有するポリマーであり、典型的にはフッ化ビニリデンモノマーとそれ以外のフッ素系モノマーなどとの共重合体である。かかる共重合体としては、例えば、フッ化ビニル、四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、三フッ化塩化エチレンから選ばれた1種類以上とフッ化ビニリデンとの共重合体が挙げられる。また、本発明の効果を損なわない程度に、前記フッ素系モノマー以外の例えばエチレンなどのモノマーが共重合されていても良い。なかでも化学的強度および物理的強度の高さからフッ化ビニリデンホモポリマーからなる樹脂が好ましく用いられる。重量平均分子量は5万以上70万以下の範囲内にあることが好ましく、溶媒への溶解性や製膜性、その他樹脂との相溶性を考慮すると重量平均分子量10万以上50万以下のものが好ましい。   PVDF in the present invention is a resin containing a vinylidene fluoride homopolymer and / or a vinylidene fluoride copolymer, and may contain a plurality of vinylidene fluoride copolymers. The vinylidene fluoride copolymer is a polymer having a vinylidene fluoride residue structure, and is typically a copolymer of a vinylidene fluoride monomer and other fluorine-based monomers. Examples of the copolymer include a copolymer of vinylidene fluoride and at least one selected from vinyl fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and trifluoroethylene chloride. Further, a monomer such as ethylene other than the fluorine-based monomer may be copolymerized to such an extent that the effects of the present invention are not impaired. Among them, a resin made of vinylidene fluoride homopolymer is preferably used because of its high chemical strength and physical strength. The weight average molecular weight is preferably in the range of 50,000 to 700,000. In consideration of solubility in a solvent, film-forming property, and compatibility with other resins, those having a weight average molecular weight of 100,000 to 500,000 are preferable. preferable.

PVDFは、後で述べるように溶剤に溶かして基材に塗付する。このとき、単体の高分子だけで溶液を作ると、長期保存中に白濁することがある。これを防ぐために第2成分を混入すると良い場合がある。混入する高分子としては、溶剤に溶解するものであれば良い。しかしながら、膜を作成した後の品位から言えば、PSf、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリビニルピロリドン(PVP)などが好ましい。添加する量はPVDFに対して、好ましくは0.1〜5重量%である。   PVDF is dissolved in a solvent and applied to a substrate as described later. At this time, if a solution is made with only a single polymer, it may become cloudy during long-term storage. In order to prevent this, it may be preferable to mix the second component. The polymer to be mixed may be any polymer that can be dissolved in a solvent. However, PSf, polyether sulfone (PES), polyacrylic acid ester, polymethacrylic acid ester, polyvinylpyrrolidone (PVP) and the like are preferable from the standpoint of quality after the film is formed. The amount to be added is preferably 0.1 to 5% by weight with respect to PVDF.

高分子材料を溶解する溶媒としては、膜を構成する高分子を溶解するが不織布を溶解しないことが必要であり、概ね沸点が210℃以下で水溶性のものが使用できる。具体的には、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAC)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(EGMMA)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(EGMEA)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(DEGMEA)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(DEGMBA)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMMA)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(DPGMMA)、トリエチルホスフェート(TEP)が好適であり、単独で用いても複数種を混合してもよい。   As a solvent for dissolving the polymer material, it is necessary to dissolve the polymer constituting the film but not the nonwoven fabric, and a water-soluble solvent having a boiling point of 210 ° C. or lower can be used. Specifically, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAC), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), acetone, methyl ethyl ketone (MEK), ethylene glycol monomethyl ether acetate (EGMMA), ethylene glycol monoethyl ether acetate (EGMEA), diethylene glycol monoethyl ether acetate (DEGMEA), diethylene glycol monobutyl ether acetate (DEGMBA), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMMA), dipropylene glycol monomethyl ether acetate (DPGMMA), triethyl phosphate (TEP) are preferred. You may use independently or may mix multiple types.

非溶媒を用いる場合は、水、アルコール、グリコールが好ましく、単独で用いても複数種を混合してもよい。アルコールに関しては、エタノール(EtOH)、プロパノール(1−または2−プロパノール、IPA)、ブタノール(1−または2−ブタノール、BuOH)が特に好適である。グリコールに関しては、エチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール(DEG)、トリエチレングリコール(TEG)がさらに好ましい。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合してもよい。   When using a non-solvent, water, alcohol, and glycol are preferable, and they may be used alone or in combination of two or more. With regard to the alcohol, ethanol (EtOH), propanol (1- or 2-propanol, IPA), butanol (1- or 2-butanol, BuOH) are particularly suitable. Regarding glycol, ethylene glycol (EG), diethylene glycol (DEG), and triethylene glycol (TEG) are more preferable. These may be used alone or in combination.

溶液中の高分子濃度は5〜40重量%である。高分子濃度が低すぎると、膜のネットワーク構造が十分発達せず、膜部分自体が長期の使用に耐えられず、濃度が高すぎると、溶液が不織布の内部にまで浸透せず、膜としての機能を果たさないおそれがある。溶媒および非溶媒からなる混合溶液中の溶媒の割合(溶媒/非溶媒)は、好ましくは10〜100重量%である。非溶剤の割合が高すぎると高分子の溶解能が損なわれ、均一な溶液を作ることができず、十分な含浸が達成できないおそれがある。低すぎると、相分離を促進する役目を果たせないおそれがある。   The polymer concentration in the solution is 5 to 40% by weight. If the polymer concentration is too low, the network structure of the membrane will not develop sufficiently, the membrane part itself cannot withstand long-term use, and if the concentration is too high, the solution will not penetrate into the nonwoven fabric, May not function. The ratio of the solvent (solvent / non-solvent) in the mixed solution consisting of the solvent and the non-solvent is preferably 10 to 100% by weight. If the proportion of the non-solvent is too high, the ability to dissolve the polymer is impaired, a uniform solution cannot be produced, and sufficient impregnation may not be achieved. If it is too low, it may not be able to serve to promote phase separation.

高分子溶液の不織布基材への塗付・含浸の方法としては、浸漬法、コーター法、ダイ法、スプレー法などいずれの方法を用いても良い。しかしながら、塗布した表面の平滑性を保つためにはコーター法が好ましい。高分子溶液の塗付・含浸の後、相分離により膜構造を形成せしめる。相分離のためには、高分子材料を溶媒と混合して溶液を作成した後、不織布の基材に塗布・含浸し、空気中で乾燥する方法(乾式法)、凝固浴中に導き凝固させる方法(湿式法)、温度を急激に変化させる方法(熱誘起型相分離法、TIPS)などが知られている。いずれの方法を用いても良いが、TIPS法や、高分子溶液を塗布・含浸した基材を液体中にて凝固する湿式法、あるいはこれらを組み合わせた方法が、製膜管理の容易性や複雑な設備が不要であることなどから、好ましい。   As a method for applying / impregnating the polymer solution to the nonwoven fabric substrate, any method such as a dipping method, a coater method, a die method, or a spray method may be used. However, the coater method is preferable in order to maintain the smoothness of the coated surface. After application / impregnation of the polymer solution, a membrane structure is formed by phase separation. For phase separation, a polymer material is mixed with a solvent to create a solution, and then applied to and impregnated into a non-woven fabric substrate and dried in the air (dry method). A method (wet method), a method of rapidly changing temperature (thermally induced phase separation method, TIPS), and the like are known. Any method can be used, but the TIPS method, the wet method of solidifying the substrate coated / impregnated with a polymer solution in a liquid, or a combination of these methods is easy and complicated in film formation. This is preferable because it does not require any equipment.

膜を構成する高分子材料は疎水性である。このため、膜の使い始めに水を通すのが困難であるだけでなく、疎水性相互作用により、使用中に活性汚泥菌の生成する代謝成分や糖、死骸などが膜に吸着されて膜を閉塞する、いわゆるファウリングの問題を生じやすい。これを回避する方法の一つとして、膜を親水化することが好ましい。なお、本発明において、シート状基材と高分子多孔質膜とが一体化しているとは、高分子多孔質層、少なくともシート状基材の一部に高分子多孔質層が入り込んだ複合層およびシート状基材が積層したようなものであってもよいし、高分子多孔質膜中にシート状基材が埋設されたものであってもよいが、いずれにしても通常の使用において高分子多孔質膜とシート状基材が剥離しない程度に一体化していることをいう。   The polymer material constituting the membrane is hydrophobic. For this reason, not only is it difficult to pass water at the beginning of use of the membrane, but also due to hydrophobic interactions, metabolic components, sugars, dead bodies, etc. generated by activated sludge bacteria are adsorbed on the membrane during use. It tends to cause a so-called fouling problem. As one method for avoiding this, it is preferable to make the membrane hydrophilic. In the present invention, the sheet-like base material and the polymer porous membrane are integrated means that the polymer porous layer is a composite layer in which the polymer porous layer enters at least a part of the sheet-like base material. And a sheet-like base material may be laminated, or a sheet-like base material may be embedded in a polymer porous membrane. It means that the molecular porous membrane and the sheet-like substrate are integrated so as not to peel off.

一般的な親水化の処理方法としては、親水化剤を高分子溶液に添加する方法、平膜構成体を作成した後で親水化剤を添加する方法、平膜構成体に表面処理をする方法などが挙げられる。これらのうちで好ましいのは、平膜構成体を作成した後で親水化剤を添加する方法、平膜構成体に表面処理をする方法などである。親水化剤は、一分子内に疎水部と親水部を併せ持つ化学物質で、膜表面や内部ネットワークに固着する機能があり、例えば糖類、セルロース誘導体、界面活性剤などを挙げることができる。具体的には、ショ糖脂肪酸エステル、HPC、ラウリル硫酸ナトリウムなどを挙げることができる。また、平膜構成体を作製した後で親水化を施す方法としては、上述の親水化剤からなる溶液に該平膜構成体を浸漬した後、温度をかけたり乾燥させたりして固着する方法が挙げられる。また、制御は難しくなるが、膜そのものを直接法にてスルフォン化したり、硫酸基をつけたりすることもできる。また、電子線やプラズマ、ガンマ線、紫外線等を当て、膜全体や膜表面を酸化させる等して、カルボン酸を付与するなどの方法も考えられる。また、後加工にて親水化剤を架橋させたり、グラフトさせる方法も親水化効果の持続といった面で有効である。   As a general hydrophilization treatment method, a method of adding a hydrophilizing agent to a polymer solution, a method of adding a hydrophilizing agent after creating a flat membrane constituent, and a method of surface-treating the flat membrane constituent Etc. Among these, a method of adding a hydrophilizing agent after preparing a flat membrane constituent, a method of subjecting the flat membrane constituent to a surface treatment, and the like are preferable. A hydrophilizing agent is a chemical substance having both a hydrophobic part and a hydrophilic part in one molecule, and has a function of adhering to a membrane surface or an internal network. Examples thereof include saccharides, cellulose derivatives, and surfactants. Specific examples include sucrose fatty acid esters, HPC, sodium lauryl sulfate, and the like. In addition, as a method of hydrophilizing after producing the flat membrane constituent, a method of fixing the flat membrane constituent by immersing the flat membrane constituent in a solution comprising the above-mentioned hydrophilizing agent and then applying a temperature or drying. Is mentioned. In addition, although it becomes difficult to control, the membrane itself can be sulfonated by a direct method or a sulfate group can be attached. In addition, a method of applying a carboxylic acid by irradiating an electron beam, plasma, gamma rays, ultraviolet rays or the like to oxidize the whole film surface or the film surface may be considered. In addition, a method of crosslinking or grafting a hydrophilizing agent in post-processing is also effective in terms of sustaining the hydrophilic effect.

上述のように膜の親水化の方法は様々な方法を採りうるが、コスト低減の観点からHPCを平膜構成体に付与することが好ましい。また、実排液に対する耐ファウリングの観点からも、HPCの付与が好ましい。用いるHPCの種類や特性は、本発明において限定されるものではないが、特に、平膜構成体に付与させるために用いるHPC溶液の調製のし易さ、溶液粘度の制御および維持・管理の容易さ、さらに、耐ファウリング特性と透水性能とのバランスを鑑みて、日本曹達株式会社製 HPC−Lを選定した。日本曹達株式会社の規格値によると、HPC−Lは、HPC濃度2%溶液の20℃における粘度が6.0〜10.0mPa・sの範囲にあり、ヒドロキシプロポキシ基が53.4〜77.5%の範囲にある。   As described above, various methods for hydrophilizing the membrane can be employed, but it is preferable to impart HPC to the flat membrane structure from the viewpoint of cost reduction. Also, from the viewpoint of anti-fouling against actual drainage, it is preferable to provide HPC. The type and characteristics of the HPC used are not limited in the present invention, but in particular, the ease of preparing the HPC solution used for imparting to the flat membrane structure, the control of the viscosity of the solution, and the ease of maintenance and management. Furthermore, HPC-L manufactured by Nippon Soda Co., Ltd. was selected in view of the balance between anti-fouling characteristics and water permeability. According to the specifications of Nippon Soda Co., Ltd., HPC-L has a 2% HPC concentration solution at a temperature of 20 ° C. in the range of 6.0 to 10.0 mPa · s, and a hydroxypropoxy group of 53.4 to 77. It is in the range of 5%.

次に、本発明の高分子多孔質平膜シートの作成方法の一例について述べる。本発明において使用するHPCによる親水化前の平膜構成体は、本発明の目的を達成できる限り、実際に作製しても市販のものを使用しても良い。まず、不織布に膜を形成する高分子を溶解させた溶液を含浸する。含浸の方法としては、浸漬法、ダイを用いた含浸などいずれの方法を用いてもよい。   Next, an example of a method for producing the polymer porous flat membrane sheet of the present invention will be described. As long as the object of the present invention can be achieved, the flat membrane structure before hydrophilization by HPC used in the present invention may be actually produced or commercially available. First, the nonwoven fabric is impregnated with a solution in which a polymer that forms a film is dissolved. As the impregnation method, any method such as an immersion method or impregnation using a die may be used.

不織布に高分子溶液を含浸した後、膜構造形成のための凝固ゾーンに導く。このとき、十分な開孔を確保するために凝固温度に注意することが必要である。好ましい温度は5〜90℃である。温度が低すぎると表面構造が緻密になり開孔径が下がるので好ましくない。温度が高すぎると孔径分布が広くなり、膜の分画能が低下する。   After impregnating the non-woven fabric with the polymer solution, it is led to a coagulation zone for film structure formation. At this time, it is necessary to pay attention to the solidification temperature in order to ensure sufficient opening. A preferred temperature is 5 to 90 ° C. If the temperature is too low, the surface structure becomes dense and the pore diameter decreases, such being undesirable. If the temperature is too high, the pore size distribution becomes wide and the fractionation ability of the membrane decreases.

凝固浴の成分としては、ポリマー溶液を凝固するものであればいかなる液体であっても良い。好ましくは、水、アルコールの単体もしくは混合物である。好ましい膜構造を形成させるためには、凝固剤分子の膜中への浸透速度を調整する必要がある。このために、ポリマー溶液作成時に用いた溶媒、非溶媒成分を凝固浴に添加しても良い。添加剤としては、エタノール(EtOH)、プロパノール(1−または2−プロパノール、IPA)、ブタノール(1−または2−ブタノール、BuOH)が好適である。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合してもよい。   The component of the coagulation bath may be any liquid as long as it solidifies the polymer solution. Preferably, water or alcohol alone or a mixture. In order to form a preferred membrane structure, it is necessary to adjust the rate of penetration of coagulant molecules into the membrane. For this purpose, the solvent and non-solvent components used in preparing the polymer solution may be added to the coagulation bath. As the additive, ethanol (EtOH), propanol (1- or 2-propanol, IPA), butanol (1- or 2-butanol, BuOH) is preferable. These may be used alone or in combination.

凝固浴の後工程で、必要であれば得られた平膜構成体の洗浄工程を導入してもよい。これは、該膜中に残存する溶媒および非溶媒を洗い流すためであり、後の工程をより円滑に行えるメリットがある。洗浄用液としては、水、アルコール、またはそれらの混合物が好適である。温度は、5℃〜沸点未満の範囲で用いることが好ましい。高い温度で用いる方が洗浄効果も高くなる傾向にあるが、その場合は用いる液体の沸点に注意する必要がある。   In the subsequent step of the coagulation bath, a washing step for the obtained flat membrane structure may be introduced if necessary. This is because the solvent and non-solvent remaining in the film are washed away, and there is an advantage that the subsequent steps can be performed more smoothly. As the cleaning liquid, water, alcohol, or a mixture thereof is suitable. The temperature is preferably used in the range of 5 ° C. to less than the boiling point. When used at a higher temperature, the cleaning effect tends to be higher, but in that case, it is necessary to pay attention to the boiling point of the liquid used.

該膜は凝固の後乾燥させるが、そのままではPVDFが疎水性のため膜ファウリングが早急に進むので、排水処理膜としては使えない。そこで、以下に述べる方法を用いて膜の表面を親水化する。   The membrane is dried after coagulation, but as it is, PVDF is hydrophobic and membrane fouling proceeds rapidly, so it cannot be used as a wastewater treatment membrane. Therefore, the surface of the membrane is hydrophilized using the method described below.

上述の方法で作成した平膜構成体を、以下に述べる含浸、揮発、固着、乾燥工程を経て膜の親水化を達成する。以下に本発明の親水化の方法と出来た膜の構造的特徴について詳しく述べる。   The flat membrane structure produced by the above-described method is subjected to the following impregnation, volatilization, fixation, and drying steps to achieve hydrophilicity of the membrane. Hereinafter, the hydrophilization method of the present invention and the structural characteristics of the resulting film will be described in detail.

一般に、HPCは、その水溶液を50℃以上の温度で加熱することにより、水に対して不溶化(白濁)する性質があると言われている。しかし、本発明においては、この水溶液にアルコールを溶解させた場合、50℃以上の温度で該溶液を加熱してもHPCは不溶化せず、該溶液は透明を維持することを見出した。この現象は、アルコールの存在によってHPCが加熱時(固着工程)においても凝集・不溶化されない、すなわち、アルコールがHPCを溶液中で分散させる効果のあることを示すものである。この性質を利用し、膜の表面に均一にHPCから成る微粒子を分散固着させることにより効果的に親水化を達成せしめた。まずはHPC、アルコール(好ましくはメタノール、エタノール、IPAのどれかであり、より好ましくはIPAである)、および水からなる親水化含浸液(アルコール水溶液)に平膜構成体を浸漬させ(含浸工程)、膜細孔中にHPCからなるアルコール水溶液を広く分散させる。その後、膜中からアルコールを選択的に揮発(揮発工程)および/または洗浄してそのアルコール分量を低減させる。これにより、後述する固着工程において、膜の表面や膜内に存在する微細孔の表面に、望ましい形態でHPCが微粒子の形で適度に分散させた状態で閉塞することなく固着される。結果として、耐ファウリング特性や親水特性の発現・維持に加えて、透水性能の低下抑制(膜細孔の親水化剤による閉塞抑制)に寄与する。但し、アルコール成分を完全に揮発させてはいけない。その後、温湯を用いて所定温度に加熱して不溶化させ、膜を構成するポリマーに固着化させる(固着工程)。このとき、含浸液内にはアルコールが残っている。先に述べた様にアルコール分はHPCの白濁(ゲル化)を阻害する効果がある。このため、アルコールの存在下で固着させることにより、HPC成分が膜細孔中の一部分に偏在・局在化することなく、微粒子の状態をもって分散された状態で膜内の孔の表面に効果的に付与できる。ここでいう「微粒子」とは、HPCが集合(凝集)し、粒状あるいは塊状になったものを意味する。固着されたHPCが微粒子の状態で分散された膜の一例として、図2のTEM画像を示す。そこではHPCは、後述する染色処理によって染色され黒色で示される。   Generally, HPC is said to have a property of becoming insoluble (white turbidity) in water by heating an aqueous solution at a temperature of 50 ° C. or higher. However, in the present invention, it has been found that when alcohol is dissolved in this aqueous solution, HPC is not insolubilized even when the solution is heated at a temperature of 50 ° C. or higher, and the solution remains transparent. This phenomenon indicates that the presence of alcohol does not cause aggregation or insolubilization of HPC even when heated (fixing step), that is, alcohol has an effect of dispersing HPC in the solution. Utilizing this property, hydrophilicity was effectively achieved by dispersing and fixing fine particles of HPC uniformly on the surface of the film. First, the flat membrane structure is immersed in a hydrophilization impregnation liquid (alcohol aqueous solution) composed of HPC, alcohol (preferably methanol, ethanol, or IPA, more preferably IPA), and water (impregnation step). Then, an alcohol aqueous solution made of HPC is widely dispersed in the membrane pores. Thereafter, the alcohol is selectively volatilized (volatilization process) and / or washed from the membrane to reduce the alcohol content. As a result, in the fixing step described later, the HPC is fixed on the surface of the film and the surface of the micropores existing in the film in a desired form without being blocked in a properly dispersed state in the form of fine particles. As a result, in addition to the expression / maintenance of anti-fouling properties and hydrophilic properties, it contributes to the suppression of deterioration of water permeability (inhibition of blockage of membrane pores by a hydrophilic agent). However, the alcohol component must not be volatilized completely. Then, it is heated to a predetermined temperature using hot water to be insolubilized and fixed to the polymer constituting the film (fixing step). At this time, alcohol remains in the impregnation liquid. As described above, the alcohol component has an effect of inhibiting the white turbidity (gelation) of HPC. For this reason, by fixing in the presence of alcohol, the HPC component is not unevenly distributed or localized in a part of the pores of the membrane, and is effective on the surface of the pores in the membrane in a dispersed state with fine particles. Can be granted. The term “fine particles” as used herein refers to particles in which HPC aggregates (aggregates) into a granular shape or a lump shape. FIG. 2 shows a TEM image as an example of a film in which the adhered HPC is dispersed in the form of fine particles. In this case, the HPC is dyed by a dyeing process described later and shown in black.

本発明の膜の構造的特徴について詳しく述べる。本発明においては、高分子多孔質膜の断面(高分子多孔質膜の最表面から深さ5μmの範囲かつ観察面積が20μmとなる領域)をTEMで5千倍に拡大して得た画像において、HPC微粒子のサイズ(該微粒子の最大長と最小幅の各平均値を加算平均したもの、と定義する。)が5〜100nmであることを特徴とする。この値が小さすぎる場合は、ファウラントと膜表面の相互作用を十分阻害することが出来ないので、ファウラントが吸着しやすくなって耐ファウリング特性が低下する問題が生じる。この値が大きすぎる場合は、膜の微細孔内をHPC微粒子自身で閉塞させてしまい、透水用空間が狭くなることで、透水特性の低下や圧力損失の上昇という問題が生じる恐れがある。また、本発明においては、前述の画像においてHPCの微粒子の分散度(粒子間距離の平均偏差を平均粒子間距離で除したもの、と定義する)が0.2〜1.5の範囲であることを特徴とする。この値が大きすぎる場合は、該微粒子の分散・分布状態が著しく偏ることを表し、細孔内部の一部の空間を過度に占有してしまうこと(偏在・局在化)で透水性能が低下したり、圧力損失の上昇という問題が生じること、さらに、高分子多孔質膜表面の露出部分が広く大きくなりすぎるため、ファウラントが吸着しやすくなって耐ファウリング特性が低下する問題が生じたり、膜の親水特性の低下を招く恐れがある。逆に、この値が小さい場合とは、該微粒子の分散・分布状態がより均一であることを表すが、該高分子多孔質膜の領域(TEM画像中の不定形の島部)が存在するために該値は本来小さくなりにくい。それでも該値が上述の範囲よりも小さくなりうる場合として、膜細孔の微小領域にHPC微粒子が偏在しかつ均等に存在し、TEM画像中の上述の領域以外にはHPC微粒子が存在しないことを意味する。この状態は、該微粒子の存在しない領域、即ち、高分子多孔質膜表面の露出部分が広く大きくなりすぎるため、ファウラントが吸着しやすくなって耐ファウリング特性が低下する問題が生じたり、膜の親水特性の低下を招く問題につながるため、好ましくない。 The structural characteristics of the film of the present invention will be described in detail. In the present invention, an image obtained by enlarging a cross section of a polymer porous membrane (a region having a depth of 5 μm from the outermost surface of the polymer porous membrane and an observation area of 20 μm 2 ) by TEM to 5,000 times The size of the HPC fine particles (defined as the average of the average values of the maximum length and the minimum width of the fine particles) is 5 to 100 nm. If this value is too small, the interaction between the foulant and the film surface cannot be sufficiently inhibited, so that the foulant is easily adsorbed, resulting in a problem that the anti-fouling property is lowered. When this value is too large, the fine pores of the membrane are blocked by the HPC fine particles themselves, and the water permeation space becomes narrow, which may cause problems such as degradation of water permeation characteristics and increase of pressure loss. In the present invention, the dispersion degree of the fine particles of HPC (defined as the average deviation of the interparticle distance divided by the average interparticle distance) in the above-mentioned image is in the range of 0.2 to 1.5. It is characterized by that. If this value is too large, it means that the dispersion / distribution state of the fine particles is remarkably biased, and the water permeation performance is lowered by excessively occupying a part of the space inside the pores (uneven distribution / localization). Or the problem of an increase in pressure loss occurs, and further, the exposed portion of the polymer porous membrane surface becomes too large and large, so that the foulant is easily adsorbed and the anti-fouling property is deteriorated. There is a risk of degrading the hydrophilic properties of the membrane. On the contrary, the case where this value is small means that the dispersion / distribution state of the fine particles is more uniform, but there is a region of the polymer porous membrane (amorphous island portion in the TEM image). Therefore, the value is not likely to be small. Still, in the case where the value can be smaller than the above range, the HPC fine particles are unevenly distributed and evenly present in the minute region of the membrane pore, and the HPC fine particles are not present in the region other than the above region in the TEM image. means. In this state, the region where the fine particles are not present, that is, the exposed portion of the surface of the polymer porous membrane becomes too wide and the foulant is easily adsorbed, resulting in a problem that the anti-fouling property is deteriorated, Since it leads to the problem of causing the fall of a hydrophilic property, it is not preferable.

含浸工程について述べる。上述のようにして得られた平膜構成体は含浸工程に導かれ、親水性を発現せしめるための含浸液を付与される。耐ファウリング性能を可能な限り長く維持させるためには、HPCを適正な量だけ膜に付与させる必要がある。該含浸液は、HPCを好ましくは0.5重量%〜1.0重量%の範囲で均一に溶解させたアルコール水溶液を用いることが好ましい。用いる多孔質膜の特性に応じて、アルコールと純水の比率や、HPCの濃度を変更してもよい。該アルコール水溶液のHPC濃度が低すぎる場合は、HPCの膜への固着量が少なくなり、最終的に得た平膜シートの親水特性が悪くなってしまい、好ましい耐ファウリング特性を発現できない恐れがある。逆に、HPC濃度が高すぎる場合は、HPC微粒子の分散度を好ましい範囲に制御できない。その結果、最終的に得る平膜シートの耐ファウリング特性の発現が不十分になったり、該膜の細孔を閉塞することで透水性能を低下させる恐れがあり、好ましくない。該溶液を平膜構成体へ付与する方法としては、該水溶液を含浸液として該平膜構成体を浸漬させる方法や、ダイ等を用いて平膜構成体へ塗布する方法などが挙げられるが、含浸させる方法が最も簡便かつコスト面から好ましい。該含浸液に平膜構成体を浸漬させた後、余分な溶液をかきとりへら、またはローラーバーにて除去する工程を経てもよい。   The impregnation process will be described. The flat membrane structure obtained as described above is guided to the impregnation step, and is impregnated with an impregnation liquid for developing hydrophilicity. In order to maintain the anti-fouling performance as long as possible, it is necessary to apply an appropriate amount of HPC to the film. As the impregnation liquid, it is preferable to use an aqueous alcohol solution in which HPC is uniformly dissolved in a range of preferably 0.5 wt% to 1.0 wt%. Depending on the characteristics of the porous membrane used, the ratio of alcohol to pure water and the concentration of HPC may be changed. When the concentration of HPC in the aqueous alcohol solution is too low, the amount of HPC fixed to the film is reduced, the hydrophilic properties of the finally obtained flat membrane sheet are deteriorated, and the preferred anti-fouling properties may not be exhibited. is there. On the contrary, when the HPC concentration is too high, the degree of dispersion of the HPC fine particles cannot be controlled within a preferable range. As a result, the flat membrane sheet to be finally obtained is not preferable because the fouling resistance may not be sufficiently exhibited or the pores of the membrane may be blocked to deteriorate the water permeability. Examples of the method for applying the solution to the flat membrane constituent include a method of immersing the flat membrane constituent with the aqueous solution as an impregnating liquid, a method of applying the flat membrane constituent using a die, and the like. The impregnation method is most convenient and preferable from the viewpoint of cost. After immersing the flat membrane component in the impregnating solution, a step of removing excess solution with a scraper or a roller bar may be performed.

HPCとアルコール水溶液を形成するための該含浸液中の溶媒の好ましい比率は、アルコール重量分率にして30〜90%、好ましくは40〜70%である。溶媒中のアルコールの分率が低すぎると、膜が疎水性であるため、充分に膜構造の細孔の中まで含浸することが出来ず、好ましくない。アルコール分率が高すぎると、後で述べる固着工程において、望ましい形態のHPCからなる微粒子を形成せしめることが出来ず、好ましくない。   A preferable ratio of the solvent in the impregnating solution for forming the HPC and the aqueous alcohol solution is 30 to 90%, preferably 40 to 70% in terms of alcohol weight fraction. If the fraction of alcohol in the solvent is too low, the membrane is hydrophobic, so that it cannot be sufficiently impregnated into the pores of the membrane structure, which is not preferable. If the alcohol fraction is too high, fine particles composed of HPC in a desired form cannot be formed in the fixing step described later, which is not preferable.

揮発工程について述べる。上述の含浸工程後の平膜構成体中に存在するアルコールを一部揮発させる。この時、該膜シート内において水がアルコールよりも多いほうが好ましい。溶媒中のアルコールの濃度が低すぎると、HPCが分散せずに一部の領域へ局在化されてしまい、該領域の細孔閉塞とそれに伴う透水特性の低下の恐れがある。結果として、後述するHPC微粒子の好ましい分散状態を達成できない。高すぎると、有効な効果を発揮するサイズの微粒子を形成することができなかったり、後で述べる固着工程でHPC微粒子が充分固着しない恐れがある。揮発工程の温度および湿度は、後述のアルコール重量分率の範囲を満たすのであれば特に制限を受けないが、温度の好ましい範囲は18℃以上50℃未満である。温度が低すぎると、アルコールの揮発が抑制されすぎてしまうので効果が発現しない。温度が高すぎると、急激にアルコールが揮発したり、アルコールの揮発が促進されすぎてしまう。この場合、平膜構成体の最表面付近に高濃度のHPC溶液が偏在するようになり、好ましくない。また、揮発工程ではアルコールの揮発をより詳細に制御するために、平膜構成体の周辺に風を流すことが必要である。アルコール重量分率の範囲を満足できれば、与える風速の条件は特に制限を受けないが、好ましくは0.01〜0.5m/秒である。該風速が小さすぎると、アルコールの揮発が抑制されてしまい、アルコール重量分率を減少させられない可能性がある。逆に、風速が大きすぎると、アルコールの揮発が促進されすぎてしまい、アルコール重量分率が減少しすぎてしまう恐れがある。HPCの微粒子の形成は核形成過程である。すなわち、溶液濃度、組成がある条件を満たしたときに、分子同士の相互作用が開始し、微粒子の元になる核が形成する。最終的には、核がさらに集まって微粒子に至る。このとき、アルコールの揮発速度が重要になる。特定の範囲の速度をもって揮発させたときに、微粒子の核が形成する。揮発速度が遅いとある種の準平衡状態に陥るため、微粒子の核が出来ない。従って、十分に親水性効果を発揮するHPCの微粒子が形成しない。揮発工程の後に、平膜構成体を必要に応じて水洗槽に短時間浸漬し水洗してもよい。浸漬時間は、好ましくは3秒以下である。浸漬時間が3秒を超えると、平膜構成体の最表面に含浸液が引き戻されるため、固着工程で該平膜構成体の最表面にHPCの凝集が生じ、細孔を閉塞する等の問題を生じさせる可能性がある。また、著しく長時間水洗を行えば、固着前のHPCが洗い流されてしまう恐れもある。結果、揮発/水洗の工程を経た後の平膜構成体において、滞留時間30秒〜5分の間にHPCアルコール水溶液中のアルコールの重量分率が25〜55%の範囲に低減されるように揮発が制御される。   The volatilization process will be described. A portion of the alcohol present in the flat membrane structure after the impregnation step is volatilized. At this time, it is preferable that water is more than alcohol in the membrane sheet. If the concentration of the alcohol in the solvent is too low, HPC is not dispersed but localized in a part of the region, which may clog the pores in the region and cause a decrease in water permeability. As a result, the preferable dispersion state of the HPC fine particles described later cannot be achieved. If it is too high, fine particles having a size that exhibits an effective effect cannot be formed, or the HPC fine particles may not be sufficiently fixed in the fixing step described later. The temperature and humidity of the volatilization step are not particularly limited as long as they satisfy the range of the alcohol weight fraction described later, but a preferable range of the temperature is 18 ° C. or more and less than 50 ° C. If the temperature is too low, the volatilization of the alcohol will be suppressed so that no effect will be exhibited. If the temperature is too high, the alcohol volatilizes rapidly or the volatilization of the alcohol is promoted too much. In this case, a high-concentration HPC solution is unevenly distributed near the outermost surface of the flat membrane structure, which is not preferable. Further, in the volatilization step, it is necessary to flow air around the flat membrane structure in order to control the volatilization of the alcohol in more detail. If the range of the alcohol weight fraction can be satisfied, the condition of the wind speed to be applied is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 0.5 m / second. If the wind speed is too low, the volatilization of alcohol is suppressed, and the alcohol weight fraction may not be reduced. On the other hand, if the wind speed is too high, the volatilization of the alcohol is promoted too much and the alcohol weight fraction may be reduced too much. The formation of HPC microparticles is a nucleation process. That is, when the solution concentration and composition satisfy certain conditions, the interaction between molecules starts and nuclei that form the basis of fine particles are formed. Eventually, more nuclei gather to reach fine particles. At this time, the volatilization rate of alcohol becomes important. Fine particle nuclei form when volatilized at a specific range of rates. If the volatilization rate is slow, it will fall into a kind of quasi-equilibrium state, so fine particle nuclei cannot be formed. Therefore, the fine particles of HPC that exhibit a sufficient hydrophilic effect are not formed. After the volatilization step, the flat membrane structure may be immersed in a water washing tank for a short time and washed as necessary. The immersion time is preferably 3 seconds or less. When the immersion time exceeds 3 seconds, the impregnating liquid is drawn back to the outermost surface of the flat membrane constituent, and therefore, the problem that HPC agglomerates on the outermost surface of the flat membrane constituent and the pores are blocked in the fixing process. May occur. In addition, if washed with water for a very long time, the HPC before fixing may be washed away. As a result, in the flat membrane structure after the volatilization / water washing step, the weight fraction of alcohol in the HPC alcohol aqueous solution is reduced to a range of 25 to 55% during a residence time of 30 seconds to 5 minutes. Volatilization is controlled.

固着工程について述べる。HPCを高分子多孔質膜へ固着化させるために加熱処理を行う。この加熱処理は熱水、温風、赤外線照射など方法を規定されるものではないが、熱水を用いた加熱処理が低コスト・簡便かつ膜内を含む膜全体を均一に処理できるため好ましい。また、この時の加熱処理温度は好ましくは50℃〜72℃である。50℃に満たない温度で処理を行った場合、HPC微粒子の膜への固着が困難になる。その場合、得た平膜シートの洗浄時や実使用時などにおいて水中にHPCが溶け出し、親水性の低下や失われやすくなるといった恐れがある。このことは、実液テストや実使用時のろ過吸引における差圧上昇度が高くなることからも知ることができる。一方で、72℃を超えるような高い温度で加熱処理を行うと、得られた膜が、実液を使ったろ過テストにおいて耐ファウリング特性を著しく低下させることを見出した。この理由は、加熱温度が高すぎる場合、HPCが化学的に変性してしまい、本来有する親水性等の特性を充分に発揮できないためである。   The fixing process will be described. Heat treatment is performed to fix the HPC to the polymer porous membrane. This heat treatment is not limited by a method such as hot water, hot air, and infrared irradiation, but heat treatment using hot water is preferable because it can be uniformly processed over the entire film including the inside of the film at low cost and with ease. The heat treatment temperature at this time is preferably 50 ° C to 72 ° C. When the treatment is performed at a temperature less than 50 ° C., it becomes difficult to fix the HPC fine particles to the film. In that case, there is a possibility that HPC dissolves in water when the obtained flat membrane sheet is washed or actually used, and the hydrophilicity is easily lowered or lost. This can also be known from the fact that the degree of differential pressure increase in the actual liquid test and filtration suction during actual use is increased. On the other hand, it has been found that when heat treatment is performed at a high temperature exceeding 72 ° C., the obtained membrane significantly reduces the fouling resistance in a filtration test using an actual solution. This is because, when the heating temperature is too high, HPC is chemically modified, and the inherent properties such as hydrophilicity cannot be sufficiently exhibited.

膜性能は加熱処理する時間によっても変化しうる。好ましい処理時間としては、5分〜75分である。処理時間が短いと十分にHPCを膜に固着させることが出来ない可能性がある。処理時間が長いと、工業生産性の観点から好ましくない。   The film performance can vary depending on the heat treatment time. A preferable treatment time is 5 minutes to 75 minutes. If the treatment time is short, the HPC may not be sufficiently fixed to the film. A long treatment time is not preferable from the viewpoint of industrial productivity.

更に、固着温度は微粒子の形成と分布にも関与する。既に述べた様に、HPCが適当な寸法のサイズの微粒子を形成し、分散状態で膜表面に固着する状態が好ましい。この微粒子の形成と微分散固着を達成するために、HPC溶液の組成と固着温度が関わっている。即ち、アルコール分率が低すぎると、HPCの溶解度が落ちるため、分散を達成できない。逆に、高すぎると該溶解度が高すぎるため、有効な効果を発揮するサイズの微粒子を形成することができない。固着温度については、低すぎると有効な効果を発揮するサイズの微粒子が形成されない。高すぎると出来た微粒子同士が相互作用した結果、融着が生じ、好ましい分散状態を達成できない。   Furthermore, the fixing temperature is also involved in the formation and distribution of fine particles. As described above, it is preferable that the HPC forms fine particles having an appropriate size and is fixed to the film surface in a dispersed state. In order to achieve the formation of fine particles and fine dispersion fixing, the composition of the HPC solution and the fixing temperature are involved. That is, if the alcohol fraction is too low, the solubility of HPC falls, so that dispersion cannot be achieved. On the other hand, if it is too high, the solubility is too high, so that it is impossible to form fine particles having a size that exhibits an effective effect. If the fixing temperature is too low, fine particles having a size that exhibits an effective effect are not formed. If the particle size is too high, the resulting fine particles interact with each other, so that fusion occurs and a preferable dispersed state cannot be achieved.

乾燥工程について述べる。HPCによる親水化処理後の平膜シートを乾燥させて巻き取る。乾燥条件は、水気の効率的な除去とHPCの変性を抑制するために、温度40℃〜70℃、相対湿度1%〜20%の範囲である。温度が高すぎるとHPCの変性を促進してしまう恐れがあり、温度が低すぎると乾燥不足となり、巻取り後の膜ロールの保管時に問題の生じる恐れがある。また、相対湿度が高すぎると乾燥不足となる恐れがあり、相対湿度が低すぎるとエネルギーや設備面で負担が大きくなる恐れがある。   The drying process will be described. The flat membrane sheet after the hydrophilic treatment by HPC is dried and wound up. The drying conditions are a temperature range of 40 ° C. to 70 ° C. and a relative humidity of 1% to 20% in order to efficiently remove moisture and suppress HPC denaturation. If the temperature is too high, denaturation of HPC may be promoted. If the temperature is too low, drying may be insufficient, and problems may occur when storing the film roll after winding. Further, if the relative humidity is too high, drying may be insufficient, and if the relative humidity is too low, the burden may be increased in terms of energy and equipment.

上述のような、含浸工程、揮発工程、固着工程、乾燥工程は連続的に処理されるため、生産効率向上やコスト低減化の検討がやりやすいといったメリットがある。その他、必要に応じて親水化剤の架橋化や膜と親水化剤とを反応・結合させるような処理装置をオンラインで導入してもよいし、後加工としてガンマ線照射やグラフト化反応をさせてもよい。   Since the impregnation step, the volatilization step, the fixing step, and the drying step as described above are continuously processed, there is an advantage that it is easy to study production efficiency improvement and cost reduction. In addition, if necessary, treatment equipment that crosslinks the hydrophilizing agent or reacts and binds the membrane with the hydrophilizing agent may be introduced online, or as post-processing, gamma irradiation or grafting reaction is performed. Also good.

また、平膜シートの膜表面近傍のみではなく、膜全体に着目した場合の平膜シートに対するHPCの固着割合についても、実液テストにおける耐ファウリング特性に影響を与えることを見出した。すなわち、親水性の発現および耐ファウリング効果をできる限り維持させるために、HPCの固着割合には適切な範囲がある。HPCの固着割合は、膜あたり0.4重量%〜1.0重量%である。該固着割合が少なすぎると、膜の親水性発現の程度が弱くなる可能性があり、膜の実使用時の耐ファウリング特性を維持する期間が短くなるといった問題が生じる。また、該固着割合が多すぎると、透水性が低下したり、実使用時の膜間差圧の上昇度が大きくなる・短期間で上昇するといった問題が生じる可能性がある。   It was also found that not only the vicinity of the membrane surface of the flat membrane sheet but also the proportion of HPC adhered to the flat membrane sheet when paying attention to the entire membrane affects the anti-fouling characteristics in the actual liquid test. That is, there is an appropriate range for the HPC sticking ratio in order to maintain the hydrophilic expression and anti-fouling effect as much as possible. The fixing ratio of HPC is 0.4% by weight to 1.0% by weight per film. If the sticking ratio is too small, the degree of hydrophilicity of the film may be weakened, resulting in a problem that the period for maintaining the anti-fouling characteristics during actual use of the film is shortened. On the other hand, if the sticking ratio is too large, there is a possibility that water permeability is lowered, or that the degree of increase in the transmembrane pressure difference during actual use is increased or increased in a short period of time.

膜特性および性能について述べる。このようにして作製した本発明の平膜シートは、Porous Materials社製のパームポロメーター(PPM)での測定において、平均細孔径が0.2μm〜0.5μmである。この細孔径の範囲は、実用面において分画性能と透水性を考慮したものである。また、このPPM測定において、該平膜シートがドライ状態のときの流量が、圧力150kPaのときに20L/min.〜60L/min.である。この範囲は、長期の使用における膜強度と濾過効率を考慮したものである。この流量の値は、間接的に膜表面の開孔度合いや膜構造の緻密度合いを表すものでもある。この値が大きいほど膜表面の開孔度合いが大きかったり、膜構造が粗である傾向にある。逆に値が小さいほど、開孔度合いが小さい、あるいは膜構造が密である傾向にあると言える。これらは膜の強度や濾過効率に密接に関わることから、長期にわたって使用可能な膜であるかどうかの指標になりうる。   The film properties and performance will be described. The flat membrane sheet of the present invention thus produced has an average pore diameter of 0.2 μm to 0.5 μm as measured with a porous material (PPM) manufactured by Porous Materials. This range of pore diameters is a practical aspect considering fractionation performance and water permeability. In this PPM measurement, the flow rate when the flat membrane sheet is in a dry state is 20 L / min. When the pressure is 150 kPa. ~ 60 L / min. It is. This range considers membrane strength and filtration efficiency in long-term use. This value of the flow rate also indirectly represents the degree of opening of the film surface and the density of the film structure. The larger this value, the greater the degree of opening on the membrane surface, or the membrane structure tends to be rough. Conversely, it can be said that the smaller the value, the smaller the degree of opening or the denser the membrane structure. Since these are closely related to the strength of the membrane and the filtration efficiency, they can be indicators of whether the membrane can be used over a long period of time.

平膜シートの初期性能は純水フラックス(FR)とバブルポイント(B.P.)によって評価される。純水FRは、単位時間単位面積当たりに純水を通過させることができる水の体積であり、B.P.は、細孔の最大孔径を示す指標であり、分画性能を表す。純水FR(単位:mL/cm/min/bar)は15〜50である。純水FRが小さすぎると、実用に供したときに必要な出水量を確保するために、平膜シートの枚数を増やしたり、ポンプによる圧力を高めたりする必要があり、経済的・エネルギー的に問題が大きい。一方、大きすぎると、膜の細孔径を大きくする必要があり、分画性能が悪くなり、膜として十分な機能を果たせなくなる可能性がある。B.P.は0.08〜0.3MPaである。B.P.が小さすぎると、分画性能が未達(細孔径が大きくなりすぎる)で、汚泥成分がろ過水に混じる可能性があり、大きすぎると、十分な透水量が確保できない可能性が高くなるため、濾過の効率が悪くなるおそれがある。 The initial performance of the flat membrane sheet is evaluated by pure water flux (FR) and bubble point (BP). The pure water FR is a volume of water through which pure water can pass per unit area per unit time. P. Is an index indicating the maximum pore diameter of the pores and represents fractionation performance. The pure water FR (unit: mL / cm 2 / min / bar) is 15-50. If the pure water FR is too small, it is necessary to increase the number of flat membrane sheets or increase the pressure by the pump in order to secure the necessary amount of water when it is put to practical use. The problem is big. On the other hand, if it is too large, it is necessary to increase the pore diameter of the membrane, resulting in poor fractionation performance and the possibility of failing to function sufficiently as a membrane. B. P. Is 0.08 to 0.3 MPa. B. P. If it is too small, fractionation performance will not be achieved (the pore size will be too large), and sludge components may be mixed in the filtered water. If it is too large, there is a high possibility that sufficient water permeability will not be secured. There is a risk that the efficiency of filtration will deteriorate.

本発明の平膜シートは、厚みが80〜150μmであることが好ましい。平膜シートは、基材である不織布によって形状を保持されているため、基材とほぼ同一の厚みとなる。厚みが厚すぎると通水時の抵抗が高まるため透水性を低下させるおそれがあるし、薄すぎると膜強度が不十分となる可能性がある。   The flat membrane sheet of the present invention preferably has a thickness of 80 to 150 μm. Since the flat membrane sheet is held in shape by the non-woven fabric that is the base material, it has substantially the same thickness as the base material. If the thickness is too thick, the resistance at the time of passing water is increased, so there is a possibility that the water permeability is lowered. If the thickness is too thin, the film strength may be insufficient.

平膜シートの強伸度特性もまた、基本的には基材である不織布によって支配されている。降伏強度が低いと、平膜シートに力が加わった際にすぐに塑性変形に至り元に戻らないため、高いほうが好ましい。本発明の平膜シートの降伏強度は、縦方向(MD)・横方向(TD)ともに、幅15mmあたり15〜52Nが好ましい。また、降伏伸度が大きいと、平膜シートの伸びが大きくなるため、膜構造を破損するリスクが高くなるし、水圧やろ過の際の圧力で変形した状態となり、十分な透水量が得られなくなるおそれがある。また、全く伸びないと、平膜シートに衝撃が加わった際に吸収できずに破損してしまう可能性がある。したがって、本発明の平膜シートの降伏伸度は、1〜5%が好ましい。なお、得られたシートの長手方向をMDとする。   The strength and elongation properties of the flat membrane sheet are also basically governed by the nonwoven fabric as the substrate. When the yield strength is low, when a force is applied to the flat membrane sheet, plastic deformation occurs immediately and the original film does not return, so a higher value is preferable. The yield strength of the flat membrane sheet of the present invention is preferably 15 to 52 N per 15 mm width in both the machine direction (MD) and the transverse direction (TD). In addition, if the yield elongation is large, the elongation of the flat membrane sheet increases, so the risk of damaging the membrane structure increases, and it becomes deformed by water pressure or pressure during filtration, and sufficient water permeability is obtained. There is a risk of disappearing. Moreover, if it does not extend at all, there is a possibility that the flat membrane sheet cannot be absorbed when an impact is applied and may be damaged. Therefore, the yield elongation of the flat membrane sheet of the present invention is preferably 1 to 5%. In addition, let the longitudinal direction of the obtained sheet | seat be MD.

MBR用の平膜シートの特性を評価するために、活性汚泥を用いた実液中でのろ過テストが有効である。一般的に、一定のろ過流量を保持させながらろ過を継続し、その膜間差圧上昇の度合いを見る。その差圧上昇度が長期間にわたって小さく保たれるほど、MBR用膜として優れており、実用的であるといえる。本発明では、実施例に示す条件で実液テストを行った際に、1週間の連続運転で膜間差圧が10kPaを超えるかどうかをファウリング耐性有無の指標とした。   In order to evaluate the characteristics of the flat membrane sheet for MBR, a filtration test in an actual liquid using activated sludge is effective. In general, filtration is continued while maintaining a constant filtration flow rate, and the degree of increase in transmembrane pressure difference is observed. It can be said that the higher the differential pressure increase is, the better the MBR film is and the more practical it is. In the present invention, when an actual liquid test was performed under the conditions shown in the examples, whether or not the transmembrane pressure difference exceeded 10 kPa in one week of continuous operation was used as an index of fouling resistance.

本発明の平膜シートは、長期使用に耐えうる特性を有する不織布を基材に用い、膜構造および孔径の制御を行って作製した膜に、HPCを膜に微粒子の状態で分散させて固着させているため、MBR用途において実使用に耐え、優れた透水性の発現と高い親水性および耐ファウリング特性を発現できる。   The flat membrane sheet of the present invention is made of a nonwoven fabric having characteristics that can withstand long-term use as a base material, and HPC is dispersed and fixed to the membrane in the form of fine particles on a membrane prepared by controlling the membrane structure and pore size. Therefore, it can withstand actual use in MBR applications and can exhibit excellent water permeability, high hydrophilicity and anti-fouling properties.

本発明の平膜シートの優れた効果を以下の実施例によって示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中で測定した特性値の評価方法を以下に記載した。   The excellent effects of the flat membrane sheet of the present invention are shown by the following examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, the evaluation method of the characteristic value measured in the Example was described below.

(1)使用した原材料
本発明で用いた原材料について述べる。(ポリマー)PVDF;SOLVAY社:SOLEF6020、(溶媒)DEGMEA;ダイセル化学工業株式会社、(親水化剤)HPC;日本曹達株式会社 HPC−L、IPA;大商化成株式会社、(基材)PET抄紙;廣瀬製紙株式会社 05TH−60 をそれぞれ用いた。
(1) Used raw material The raw material used by this invention is described. (Polymer) PVDF; SOLVAY: SOLEF6020, (Solvent) DEGMEA; Daicel Chemical Industries, Ltd. (Hydrophilic agent) HPC; Nippon Soda Co., Ltd. HPC-L, IPA; Daisho Kasei Co., Ltd. (Substrate) PET paper Respectively; Hirose Paper Co., Ltd. 05TH-60 was used.

(2)純水フラックス(純水FR)
作製した平膜シートをφ90mmの円形にカットし、ろ過用ホルダー(東洋濾紙株式会社製UHP−90Kの攪拌器を省いたもの)にセットした後、水圧0.5barをかけてホルダー出口より1分間に採取される透水量より、下記式から純水FRを求めた。なお、ろ過に使用する水は25℃のRO水とし、水圧をかけてから30秒経過後を採取開始時間とした。また、膜面からの水面高さは、3cm±1cmとなるように調整した。
(純水FR[mL/cm/min/bar])
=(Q[mL/min])/(A[cm])/(P[bar])
(Q:1分間の透水量、A:有効膜面積=48cm、P:水圧=0.5bar)
(2) Pure water flux (pure water FR)
The prepared flat membrane sheet was cut into a circle of φ90 mm and set in a filter holder (excluding UHP-90K stirrer manufactured by Toyo Roshi Kaisha Co., Ltd.), then water pressure 0.5 bar was applied for 1 minute from the holder outlet The pure water FR was determined from the following equation from the amount of water permeated in The water used for the filtration was RO water at 25 ° C., and 30 seconds after the water pressure was applied as the sampling start time. Moreover, the water surface height from the film surface was adjusted to be 3 cm ± 1 cm.
(Pure water FR [mL / cm 2 / min / bar])
= (Q [mL / min]) / (A [cm 2 ]) / (P [bar])
(Q: water permeability for 1 minute, A: effective membrane area = 48 cm 2 , P: water pressure = 0.5 bar)

(3)B.P.
作製した平膜シートを、(2)で用いたホルダーにセットし、膜面から高さ5cmとなるようにRO水を入れ、ホルダー内の圧抜き弁を開けた状態で、ホルダー出口(膜下面)より窒素圧をかけていき、膜面より水中に気泡が連続して出てきた圧力をB.P.[MPa]とした。なお、膜上面に気泡の観察を妨げずに膜をサポートできる部材をセットし、膜が下面からの圧力に対してホルダーから外れないよう工夫した。また、窒素圧の上昇速度は、1分につき0.02MPaとした。
(3) B. P.
Set the prepared flat membrane sheet in the holder used in (2), add RO water so that the height is 5 cm from the membrane surface, and open the pressure relief valve in the holder, and then open the holder outlet (under the membrane surface). )), And the pressure at which bubbles continuously emerged from the membrane surface into the water was measured. P. [MPa]. In addition, the member which can support a film | membrane without disturbing observation of a bubble was set to the film | membrane upper surface, and it devised so that a film | membrane might not remove | deviate from a holder with respect to the pressure from a lower surface. The rate of increase in nitrogen pressure was 0.02 MPa per minute.

(4)平膜構成体および平膜シートの平均細孔径
作製した平膜シートの平均細孔径の測定は、Porous Materials社製 パームポロメーター(PPM,CFP−1200AEX)装置を用いて行った。試験タイプはCapillary Flow PorometoryのWet Up/Dry Upとし、試液としてGalWick(表面張力15.7dyne/cm)を使用した。膜サンプルは、装置付属のサンプルホルダー(o−リング内径30mm、ホルダー開口部25.4mm)に合うようセットした。下に記した測定パラメーターを装置付属の測定用ソフトに入力後、予めGalWickに5分間浸漬させてよく馴染ませた膜サンプルをサンプルホルダーにセットし、さらに該ホルダーを装置にセットした。測定はまずWet下で実施し、その後に続けてDry下での測定を実施した。
<細孔直径分布測定試験の自動試験パラメーター値>
・最小圧力;0(KPA)、最大圧力;300(KPA)
(i)バブルポイント試験/インテグリティ試験;10 bublflow(cc/m)、50 F/PT(old bubltime)、0 minbppres(KPA)、0 minbppres(KPA)、1.0 zerotime(sec)
(ii)モータバルブ制御;10 v2incr(cts*3)
(iii)レギュレータ制御;1 preginc、2 pulse delay
(iv)Lohmの校正;1378.9466 maxpres(KPA)、0.2 pulsewidth(sec)
(v)データ確定ルーチン;30 mineqtime(sec)、10 presslew(cts*3)、50 flowslew(cts*3)、20 eqiter(0.1sec)、20 aveiter(0.1sec)、0.69 maxpdif(KPA)、50 maxfdif(cc/m)
(4) Average pore diameter of flat membrane structure and flat membrane sheet The average pore diameter of the produced flat membrane sheet was measured using a Palm Porometer (PPM, CFP-1200AEX) apparatus manufactured by Porous Materials. The test type was Wet Up / Dry Up of Capillary Flow Poromory, and GalWick (surface tension 15.7 dyne / cm) was used as a test solution. The membrane sample was set to fit the sample holder attached to the apparatus (o-ring inner diameter 30 mm, holder opening 25.4 mm). After inputting the measurement parameters described below into the measurement software attached to the apparatus, a membrane sample that had been preliminarily immersed in GalWick for 5 minutes was set in a sample holder, and the holder was further set in the apparatus. The measurement was first performed under Wet, and then the measurement was performed under Dry.
<Automatic test parameter values for pore diameter distribution measurement test>
・ Minimum pressure: 0 (KPA), maximum pressure: 300 (KPA)
(I) Bubble point test / integrity test; 10 bubbleflow (cc / m), 50 F / PT (old bubbletime), 0 minbppres (KPA), 0 minbppres (KPA), 1.0 zerotime (sec)
(Ii) Motor valve control; 10 v2 incr (cts * 3)
(Iii) Regulator control; 1 preginc, 2 pulse delay
(Iv) Lohm calibration; 1378.9466 maxpress (KPA), 0.2 pulsewidth (sec)
(V) Data determination routine; 30 mineqtime (sec), 10 presslew (cts * 3), 50 flowslew (cts * 3), 20 equiter (0.1 sec), 20 aveiter (0.1 sec), 0.69 maxpdif ( KPA), 50 maxfdif (cc / m)

(5)膜基材の厚み
膜基材の厚みは、膜に用いる基材から、厚み計を用いて任意の5点を計測し、その平均値とした。なお、製膜後の膜から膜成分のみを溶解させる溶媒に浸漬し、膜成分を除去して膜基材を露出させてから測定する方法でも実施した。
(5) Thickness of membrane base material The thickness of the membrane base material was measured from an arbitrary five points using a thickness meter from the base material used for the membrane, and the average value was obtained. The measurement was performed by immersing the film after film formation in a solvent that dissolves only the film component and removing the film component to expose the film substrate.

(6)膜基材の繊維径
膜基材の繊維径は、基材をSEMにて撮影し、撮影された基材繊維と縮尺情報より算出した。繊維10本について算出し、その平均値を膜基材の繊維径[μm]とした。
(6) Fiber Diameter of Membrane Substrate The fiber diameter of the membrane substrate was calculated from the substrate fiber photographed and the scale information obtained by photographing the substrate with SEM. The calculation was performed for 10 fibers, and the average value was defined as the fiber diameter [μm] of the membrane substrate.

(7)単位厚みあたりの膜基材の目付
膜基材の目付は、10cm角に切り取った基材の重量を電子天秤にて秤量し、その結果から1mあたりの重量を算出し、基材の目付を得たのち、膜基材の厚みで除して、厚み1μmあたりの目付を求めた[g/m/μm]。
(7) The basis weight of the membrane base material per unit thickness The basis weight of the membrane base material is obtained by weighing the weight of the base material cut into 10 cm square with an electronic balance, and calculating the weight per 1 m 2 from the result. After obtaining the basis weight, it was divided by the thickness of the membrane substrate to obtain the basis weight per 1 μm thickness [g / m 2 / μm].

(8)膜基材および平膜シートの降伏強度及び降伏伸度
膜基材および膜の降伏強度および降伏伸度は、テンシロン引張り測定器を用いて測定した。膜基材を幅15mm(長さ約60mm)の帯状にカットし、チャック間距離が40mmとなるよう、テンシロン引張り測定器にセットした。ロードセル条件を100kgf・レンジ10%とし、20mm/minの引張り速度にて引張り試験を実施し、応力−歪み曲線を得た。得られた曲線から、弾性変形部分と塑性変形部分の接線を直線にて描き、両者の交点を降伏点として、その点にあたる強度と降伏伸度を求めた。膜の縦方向・横方向それぞれについて、5枚の試料を測定し、その平均値を降伏強度[N/15mm]および降伏伸度[%]とした。
(8) Yield strength and yield elongation of membrane substrate and flat membrane sheet The yield strength and yield elongation of the membrane substrate and membrane were measured using a Tensilon tensile measuring instrument. The membrane substrate was cut into a strip having a width of 15 mm (length of about 60 mm) and set on a Tensilon tensile measuring instrument so that the distance between chucks was 40 mm. A load cell condition was set to 100 kgf and a range of 10%, and a tensile test was performed at a tensile speed of 20 mm / min to obtain a stress-strain curve. From the obtained curve, the tangent line between the elastically deformed part and the plastically deformed part was drawn with a straight line, and the intersection and the yield point were taken as the yield point, and the strength and yield elongation were determined. Five samples were measured for each of the longitudinal direction and the transverse direction of the film, and the average values were taken as the yield strength [N / 15 mm] and the yield elongation [%].

(9)構造観察
平膜シート外表面近傍および平膜シート内表面近傍の断面の観察については、次の要領で実施した。平膜シートを液体窒素に浸漬して凍結させ、平膜シートの断面を露出させた後、これをSEM観察用試料台に両面テープで固定した。これら試料に白金コーティングを行い、日立(株)製の走査型電子顕微鏡(S−4500)を用いて倍率5千倍で観察した。
(9) Structure observation The observation of the cross section of the vicinity of the outer surface of the flat membrane sheet and the vicinity of the inner surface of the flat membrane sheet was carried out in the following manner. The flat membrane sheet was immersed in liquid nitrogen and frozen to expose the cross section of the flat membrane sheet, and then fixed to a sample stage for SEM observation with a double-sided tape. These samples were subjected to platinum coating and observed at a magnification of 5,000 using a scanning electron microscope (S-4500) manufactured by Hitachi.

(10)膜のHPCの割合
(a)平膜シート試料を約130mg(W、重量を記録する)を約1cm角にカットした後、バイアル瓶に重ねて入れた。他方で、(b)HPCを約10mg採取し(W、重量を記録する)、異なるバイアル瓶に入れた。これらの瓶に、重クロロホルム(CDCl)/重ジメチルスルホキシド(DMSO−d6)=2/1体積%の混合溶液6ml(C)に、標準物質としてBHT(Butylhydroxy toluene、3,5−di−tert−butyl−4−hydroxytoluene、8mg(D))を入れた溶液を1mlずつ投入し、2日間浸漬させて基材以外の成分を溶解させた。その後、(a)・(b)の溶液を別々に採取し、それぞれ400MHz−プロトンNMR測定を行った。用いた測定装置は(6)と同じとし、測定条件として、共鳴周波数399.796MHz、ロック溶媒DMSO−d6、積算回数128回、待ち時間1秒、フリップ角45度とした。BHT由来のスペクトルピークを6.8ppmと定め、これと3.8ppm付近にでるHPC由来のスペクトルピークに着目した。測定(a)におけるBHT由来スペクトルピークの積分値をI、HPC由来スペクトルピークの積分値をIIとし、測定(b)におけるBHT由来スペクトルピークの積分値をI´、HPC由来スペクトルピークの積分値をII´としたとき、次式を用いて膜あたりのHPC割合を算出した。
<膜あたりのヒドロキシプロピルセルロース割合
= II×I´×W/(I×II´×W)×100[wt%/膜]>
<(C)および(D)の調製量;同時測定サンプル数が6個以上の場合、
測定サンプル数n個として、C=(n+1)[ml]
D=(n+1)/5×8 [ml]とする。>
(10) HPC ratio of membrane (a) About 130 mg (W 1 , weight is recorded) of a flat membrane sheet sample was cut into about 1 cm square, and then placed in a vial. On the other hand, (b) About 10 mg of HPC was collected (W 2 , weight recorded) and placed in different vials. In these bottles, 6 ml (C) of a mixed solution of deuterated chloroform (CDCl 3 ) / deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d6) = 2/1 vol% was used, and BHT (Butylhydroxy toluene, 3,5-di-tert. -Butyl-4-hydroxytoluene, 8 mg (D)) was added 1 ml at a time and immersed for 2 days to dissolve components other than the base material. Then, the solution of (a) * (b) was extract | collected separately and 400 MHz-proton NMR measurement was performed, respectively. The measurement apparatus used was the same as (6), and the measurement conditions were a resonance frequency of 399.796 MHz, a lock solvent DMSO-d6, a total number of times of 128, a waiting time of 1 second, and a flip angle of 45 degrees. The spectrum peak derived from BHT was determined to be 6.8 ppm, and attention was paid to the spectrum peak derived from HPC in the vicinity of 3.8 ppm. The integral value of the BHT-derived spectrum peak in measurement (a) is I, the integral value of the HPC-derived spectrum peak is II, the integral value of the BHT-derived spectrum peak in measurement (b) is I ′, and the integral value of the HPC-derived spectrum peak is When II ′, the HPC ratio per film was calculated using the following formula.
<Ratio of hydroxypropyl cellulose per membrane
= II × I ′ × W 2 / (I × II ′ × W 1 ) × 100 [wt% / film]>
<Preparation amount of (C) and (D); when the number of simultaneously measured samples is 6 or more,
C = (n + 1) [ml] as n measurement samples
D = (n + 1) / 5 × 8 [ml]. >

(11)アルコール重量分率
(アルコール水溶液)含浸工程に用いるアルコール水溶液を約50mg(有効数字3桁で重量を記録する、W)秤りとり、重水素化溶媒(例えば重水素化メタノール)を予め1mL入れておいたバイアル瓶に投入した。次に、標準物質としてBHT10mgを該バイアル瓶に投入して液体に溶解させてから、この溶液をNMRチューブへ投入した。これを用い、400MHz−プロトンNMR測定を行った。用いた測定装置はVarian社 400MR、測定条件として、共鳴周波数399.796MHz、ロック溶媒は重水素化メタノール、積算回数64回、待ち時間1秒とした。BHT由来のスペクトルピークを6.9ppmと定め、これとアルコール由来のピーク(例えば、2−プロパノールの場合は3.9ppm付近または1.2ppm付近のもの)を用い、積分強度、各ピークに対応する水素原子数、BHT投入量から、該アルコール水溶液中のアルコールの重量(W)を算出した。この値と最初に秤り取ったアルコール水溶液の重量(W)から、次式を用いてアルコール重量分率を算出した。
アルコール重量分率(%)=W/W×100
(平膜シート)揮発工程を通過した平膜シート試料を4×5cm四方に切り取って重量を測定し(W、有効数字3桁)、これを約1cm角にカットして、アルコール水溶液のみを選択的に溶解できる重水素化溶媒(例えば重水素化メタノール)を予め1mL入れておいたバイアル瓶に全て投入した。(これら一連の作業は手早く行うこと。)該バイアル瓶を密閉し、膜試料が重水素化溶媒に完全に浸漬するようにして室温下で24時間以上おき、膜試料に付着したアルコール水溶液を完全に抽出させた。次に、標準物質としてBHT2mgを該バイアル瓶に投入して抽出液とよくなじませ、該バイアル瓶内の抽出液をNMRチューブへ投入した。このNMRチューブを用い、400MHz−プロトンNMR測定を行った。用いた測定条件は、積算回数を256回としたこと以外、上述のアルコール水溶液の内容と同等とした。BHT由来のスペクトルピークを6.9ppmと定め、これとアルコール由来のピーク(例えば、2−プロパノールの場合は3.9ppm付近または1.2ppm付近のもの)を用い、積分強度、各ピークに対応する水素原子数、BHT投入量から、平膜シートに付着していたアルコール水溶液中のアルコールの重量(W)を算出した。さらに、該膜試料を取り出して絶乾させた後の膜試料重量を(W、有効数字3桁)としたとき、次式を用いて平膜シートに付着していたアルコール水溶液中のアルコール重量分率を算出した。
アルコール重量分率(%)=W/(W−W)×100
(11) Alcohol weight fraction (alcohol aqueous solution) About 50 mg of alcohol aqueous solution used in the impregnation step (record the weight with three significant digits, W 3 ) is weighed and deuterated solvent (eg deuterated methanol) is added. It poured into the vial bottle which put 1 mL beforehand. Next, 10 mg of BHT as a standard substance was put into the vial and dissolved in a liquid, and this solution was put into an NMR tube. Using this, 400 MHz-proton NMR measurement was performed. The measurement apparatus used was Varian 400MR, the measurement conditions were a resonance frequency of 399.796 MHz, the lock solvent was deuterated methanol, the number of integrations was 64, and the waiting time was 1 second. The spectrum peak derived from BHT is defined as 6.9 ppm, and this and an alcohol-derived peak (for example, around 3.9 ppm or around 1.2 ppm in the case of 2-propanol) are used, and the integrated intensity corresponds to each peak. The weight (W 4 ) of alcohol in the aqueous alcohol solution was calculated from the number of hydrogen atoms and the amount of BHT input. From this value and the weight (W 3 ) of the first aqueous alcohol solution weighed, the alcohol weight fraction was calculated using the following formula.
Alcohol weight fraction (%) = W 4 / W 3 × 100
(Flat membrane sheet) A flat membrane sheet sample that has passed through the volatilization process is cut into 4 × 5 cm squares and weighed (W 5 , 3 significant digits). All of the deuterated solvent (for example, deuterated methanol) that can be selectively dissolved was put into a vial bottle in which 1 mL was previously placed. (The series of operations should be performed quickly.) The vial is sealed, and the membrane sample is completely immersed in the deuterated solvent and kept at room temperature for 24 hours or more to completely remove the alcohol aqueous solution adhering to the membrane sample. Extracted. Next, 2 mg of BHT as a standard substance was put into the vial so as to be well blended with the extract, and the extract in the vial was put into the NMR tube. Using this NMR tube, 400 MHz-proton NMR measurement was performed. The measurement conditions used were the same as the content of the alcohol aqueous solution described above except that the number of integrations was 256. The spectrum peak derived from BHT is defined as 6.9 ppm, and this and an alcohol-derived peak (for example, around 3.9 ppm or around 1.2 ppm in the case of 2-propanol) are used, and the integrated intensity corresponds to each peak. From the number of hydrogen atoms and the amount of BHT input, the weight (W 6 ) of alcohol in the aqueous alcohol solution adhered to the flat membrane sheet was calculated. Furthermore, when the weight of the membrane sample after taking out the membrane sample and allowing it to dry completely is (W 7 , 3 significant digits), the alcohol weight in the aqueous alcohol solution attached to the flat membrane sheet using the following formula: The fraction was calculated.
Alcohol weight fraction (%) = W 6 / (W 5 −W 7 ) × 100

(12)実液テスト(ファウリングの程度)
実際の汚泥液を用いて、膜のファウリング特性を調べた。装置は、宮本製作所製の浸漬型膜分離活性汚泥法テスト装置(Model IMF−5)を用いた。装置槽内のMLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)濃度を10,000mg/L程度になるよう活性汚泥液を調製し、作製した膜を両面に貼り付けた膜カートリッジをセットした。膜面積1mあたり、0.6m/日のろ過速度にてチューブポンプによる吸引ろ過運転を行った。ろ過運転中は、30℃に保ち、運転停止時間を設けず連続運転として、膜カートリッジ下部より連続して曝気を行った。曝気量は、膜カートリッジ1個あたり2L/min.となるように調整した。この状態で1週間運転を続け、膜間差圧の上昇をモニターすることでファウリングの程度を判定した。1週間での差圧上昇が10kPaを超えるかどうかを目安とした。
(12) Real liquid test (degree of fouling)
Using actual sludge liquid, the fouling characteristics of the membrane were investigated. The apparatus used was an immersion type membrane separation activated sludge method test apparatus (Model IMF-5) manufactured by Miyamoto Seisakusho. An activated sludge solution was prepared so that the concentration of MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) in the apparatus tank was about 10,000 mg / L, and a membrane cartridge in which the produced membrane was attached to both sides was set. A suction filtration operation with a tube pump was performed at a filtration rate of 0.6 m 3 / day per 1 m 2 of membrane area. During the filtration operation, the temperature was kept at 30 ° C., and aeration was continuously performed from the lower part of the membrane cartridge as a continuous operation without providing an operation stop time. The aeration amount is 2 L / min. Per membrane cartridge. It adjusted so that it might become. The operation was continued for one week in this state, and the degree of fouling was determined by monitoring the increase in transmembrane pressure difference. Whether or not the differential pressure increase in one week exceeded 10 kPa was used as a guide.

(13)TEM観察
平膜シート試料を切り出し、エポキシ樹脂で脱気包埋した。包埋した試料を、超音波ナイフを装着したミクロトームで厚さ約100nmの超薄切片とし、濃度0.5%のリンタングステン酸水溶液中で30分間浸漬・染色させた。その後に水洗し、カーボン蒸着を施してTEM観察用の試料とした。装置に日本電子(株)JEM2100透過電子顕微鏡を用い、加速電圧200kVとして、測定倍率5,000倍で膜表面近傍(膜最表面から深さ方向に5μm程度まで、かつ観察領域面積は20μm)における断面の観察・写真撮影を行った。この時のTEM画像のサイズは、4008×2672ピクセルとした。
(13) TEM observation A flat membrane sheet sample was cut out and degassed and embedded with an epoxy resin. The embedded sample was made into an ultrathin section having a thickness of about 100 nm with a microtome equipped with an ultrasonic knife, and immersed and dyed in an aqueous phosphotungstic acid solution with a concentration of 0.5% for 30 minutes. Thereafter, it was washed with water and subjected to carbon deposition to prepare a sample for TEM observation. JEM2100 transmission electron microscope was used as the device, and the acceleration voltage was 200 kV, the measurement magnification was 5,000 times, and the vicinity of the film surface (from the film outermost surface to about 5 μm in the depth direction, and the observation area was 20 μm 2 ) The cross section was observed and photographed. The size of the TEM image at this time was set to 4008 × 2672 pixels.

(14)HPC微粒子の分散度、サイズ
(13)で得た平膜シートのTEM画像(BMPファイルまたはJPEGファイル)を、画像解析ソフトウェア 旭化成エンジニアリング株式会社製 A像くん(ver.2.52)を用いて以下の解析を実施した。
(HPC微粒子の分散度)上述の解析ソフトウェアを立ち上げ、メニューバーの「画像入出力」から「JPEGファイル入力」または「BMPファイル入力」を選択してTEM画像を取り込んだ。「縮尺新規設定」を用い、画像中の基準目盛線と該基準線の長さを入力し「登録」した後、「画像転送」で該解析ソフトに画像情報を転送させた。メニューバーの「画像解析」から「分散度計測」を選び、続いて表示される「パラメータ」ウィンドウで次のように選択した。測定方法;壁間距離法、粒子の明度;暗、2値化の方法;手動、範囲指定;無、外縁補正;無、穴埋め;有、小図形除去面積;10画素、補正方法;無、雑音除去フィルタ;有、シェーディング;無、結果単位表示;nm。「実行」を押し、「しきい値設定」ウィンドウで山状に図示されるヒストグラムの連続した底辺のうち、最も小さい値を選択した(この時、ヒストグラムの山の底辺の小さい側が0まで連続している場合は、山の最長部の高さを基準に、その2%の高さである山の端部(麓部位)の値を選択する。この高さ2%の端部の値は、該値の大きい側(明部)と小さい側(暗部)の2種存在するが、小さい方(暗部)を選択すること)。これを該しきい値として「決定」し、HPC由来の微粒子領域のみを選択した。得られる計測結果ウィンドウに表示される値の中から、「分散度」で示される値を用いた。定義は次式の通りである。(該ソフトウェアのマニュアルに記載されている。)
HPC微粒子の分散度=粒子間距離の平均偏差/平均粒子間距離
(HPC微粒子のサイズ)上述の解析ソフトを立ち上げ、メニューバーの「画像解析」から「粒子解析」を選び、続いて表示される「パラメータ」ウィンドウで次のように選択した。粒子の明度;暗、2値化の方法;手動、範囲指定;無、外縁補正;無、穴埋め;無、小図形除去面積;10画素、補正方法;無、雑音除去フィルタ;有、シェーディング;無、結果単位表示;nm、計測項目;面積・周囲長・最大長・最小幅。「実行」を押し、しきい値設定ウィンドウでの設定は上述と同様に設定し(分散度で扱うTEM画像と同じ画像の場合は、しきい値を同じ値とする)、HPC由来の微粒子領域のみを選択されるようにした。得られる「計測結果」ウィンドウに表示される値の中から、最大長の平均値(X)、最小幅の平均値(Y)を確認し、下式から微粒子のサイズを求めた。
HPC微粒子のサイズ(nm)=(X+Y)/2
(14) Dispersion degree and size of HPC fine particles A TEM image (BMP file or JPEG file) of the flat membrane sheet obtained in (13) is obtained from A image-kun (ver. 2.52) manufactured by Asahi Kasei Engineering Corporation. The following analysis was performed.
(Dispersion degree of HPC fine particles) The above-described analysis software was started up, and “JPEG file input” or “BMP file input” was selected from “image input / output” on the menu bar to capture a TEM image. Using “new scale setting”, the reference scale line in the image and the length of the reference line were input and “registered”, and then the image information was transferred to the analysis software by “image transfer”. From the "Image Analysis" menu bar, select "Dispersion Measurement" and then select the following in the "Parameters" window that appears. Measurement method; wall distance method, particle brightness; darkness, binarization method; manual, range specification; no, outer edge correction; no, hole filling; yes, small figure removal area; 10 pixels, correction method; no, noise Removal filter; yes, shading; no, result unit display; nm. Press “Execute” and select the smallest value among the continuous bottoms of the histogram shown in a mountain shape in the “Threshold Setting” window (At this time, the smaller side of the bottom of the histogram peak continues to 0. If the height of the longest part of the mountain is the standard, select the value of the edge of the mountain (the heel part) that is 2% of the height. There are two types, the larger side (bright part) and the smaller side (dark part), but the smaller one (dark part) should be selected. This was “determined” as the threshold value, and only the fine particle region derived from HPC was selected. Among the values displayed in the obtained measurement result window, the value indicated by “dispersion degree” was used. The definition is as follows: (It is described in the manual of the software.)
Dispersion of HPC fine particles = average deviation of distance between particles / average distance between particles (size of HPC fine particles) Launch the above analysis software, select “Particle Analysis” from “Image Analysis” on the menu bar, and then display In the "Parameter" window, select as follows. Particle brightness: Dark, Binarization method: Manual, Range specification; None, Outer edge correction; None, Fill in hole; None, Small figure removal area; 10 pixels, Correction method; None, Noise removal filter; , Result unit display; nm, measurement item; area, circumference, maximum length, minimum width. Press “Execute” and set in the threshold setting window in the same way as described above (in the case of the same image as the TEM image handled by the degree of dispersion, the threshold is set to the same value). Only to be selected. Among the values displayed in the obtained “measurement result” window, the average value (X) of the maximum length and the average value (Y) of the minimum width were confirmed, and the size of the fine particles was obtained from the following formula.
HPC fine particle size (nm) = (X + Y) / 2

(実施例1)
製膜原液用の樹脂成分としてPVDFを用い、溶媒にDEGMEAを用いた。これらを160℃で4時間撹拌・溶解させた後に静置脱泡させて、PVDF20重量%、DEGMEA80重量%の高分子溶液を調製した。巻出し用フリーロールにPET抄紙からなる基材ロールをセットし、基材を巻き出して、前記高分子溶液を加熱可能なコンマコーターまたはダイを用いて塗布・含浸させたのち、水60重量%とDEGMEA40重量%からなる10℃の凝固液に浸漬させた。凝固浴の通過時間を1分間とし、膜を形成させた。その後、形成した膜を90℃の温水浴を約1分間通過させて残存溶媒・非溶媒を取り除いた後、60℃に調整した乾燥ゾーンを通過させて(約5分間)、巻取り機で巻きとった。このようにして平膜構成体を作成した。次に、該平膜構成体を用いてHPCの付与を行った。巻出し用のフリーロールに該平膜構成体のロールをセットし、HPC(0.7重量%)、IPA(49.65重量%)、水(49.65重量%)からなるアルコール水溶液が入った含浸槽へ(気泡が入らないように)該膜ロールを巻き出しながらゆっくり浸漬させた。含浸槽の温度は約20℃で、該膜の浸漬時間は15分間とした。該膜を含浸槽から引き上げた後、温度25℃、風速0.03m/秒、処理時間2分の条件で膜中の2−プロパノールをゆっくりと揮発させた。さらに、純水の入った水洗槽に極わずかに浸した(1秒以下)。水洗槽から出てきた膜に含まれていた含浸液(アルコール水溶液)中のアルコール重量分率は約35%であった。その後、該膜を65℃の熱水処理槽へ15分間浸漬させた。熱水処理槽から該膜を引き上げた後、乾燥ゾーンで温度40℃、相対湿度10%、処理時間15分の条件で該膜を乾燥させた。最後に該膜を巻取り機でゆっくり巻き取った。これら一連の作業において、基材および膜に不具合は見られなかった。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
Example 1
PVDF was used as the resin component for the film-forming stock solution, and DEGMEA was used as the solvent. These were stirred and dissolved at 160 ° C. for 4 hours, and then allowed to stand for deaeration to prepare a polymer solution of PVDF 20 wt% and DEGMEA 80 wt%. A base roll made of PET paper is set on a free roll for unwinding, the base is unwound, and the polymer solution is applied and impregnated using a heatable comma coater or die, and then 60% by weight of water. And 40% by weight of DEGMEA were immersed in a coagulating liquid at 10 ° C. The passage time of the coagulation bath was 1 minute to form a film. Thereafter, the formed film is passed through a warm water bath at 90 ° C. for about 1 minute to remove residual solvent and non-solvent, then passed through a drying zone adjusted to 60 ° C. (about 5 minutes), and wound by a winder. I took it. In this way, a flat membrane structure was prepared. Next, HPC was provided using the flat membrane structure. The roll of the flat membrane structure is set on a free roll for unwinding, and an alcohol aqueous solution composed of HPC (0.7 wt%), IPA (49.65 wt%), and water (49.65 wt%) is contained. The membrane roll was slowly dipped while being unwound into the impregnation tank (so that no bubbles were introduced). The temperature of the impregnation tank was about 20 ° C., and the immersion time of the membrane was 15 minutes. After pulling up the membrane from the impregnation tank, 2-propanol in the membrane was slowly volatilized under the conditions of a temperature of 25 ° C., a wind speed of 0.03 m / sec, and a treatment time of 2 minutes. Further, it was slightly immersed in a washing tank containing pure water (1 second or less). The alcohol weight fraction in the impregnating liquid (alcohol aqueous solution) contained in the membrane coming out of the water washing tank was about 35%. Thereafter, the membrane was immersed in a hot water treatment tank at 65 ° C. for 15 minutes. After lifting the membrane from the hot water treatment tank, the membrane was dried in a drying zone under conditions of a temperature of 40 ° C., a relative humidity of 10%, and a treatment time of 15 minutes. Finally, the membrane was slowly wound with a winder. In these series of operations, no defects were found in the base material and the membrane. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(実施例2、3)
揮発工程および水洗後の平膜構成体において、該膜に含まれるアルコール水溶液のアルコール重量分率が、それぞれ27%、52%に調整されたこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Examples 2 and 3)
In the flat membrane structure after the volatilization step and water washing, the flat membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the alcohol weight fraction of the aqueous alcohol solution contained in the membrane was adjusted to 27% and 52%, respectively. A sheet was obtained. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(実施例4、5)
熱水処理槽の温度を55℃、71℃にそれぞれ変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Examples 4 and 5)
A flat membrane sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the hot water treatment tank was changed to 55 ° C. and 71 ° C., respectively. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(実施例6、7)
平膜構成体の熱水処理槽への浸漬時間を、5分、60分へそれぞれ変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Examples 6 and 7)
A flat membrane sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the immersion time of the flat membrane component in the hot water treatment tank was changed to 5 minutes and 60 minutes, respectively. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(実施例8)
HPC溶液に含まれるアルコール成分をエタノールに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Example 8)
A flat membrane sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the alcohol component contained in the HPC solution was changed to ethanol. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(実施例9、10)
含浸槽中のアルコール溶液のHPC濃度を0.97wt%に変更したことと、揮発工程および水洗後の平膜構成体において、該膜に含まれるアルコール水溶液のアルコール重量分率が、それぞれ52%、27%に調整されたこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Examples 9 and 10)
In the flat membrane structure after changing the HPC concentration of the alcohol solution in the impregnation tank to 0.97 wt% and the volatilization step and the water washing, the alcohol weight fraction of the alcohol aqueous solution contained in the membrane is 52%, A flat membrane sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content was adjusted to 27%. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(比較例1、2)
揮発工程および水洗後の平膜構成体において、該膜に含まれるアルコール水溶液のアルコール重量分率が、それぞれ20%、60%に調整されたこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。HPCの付与条件の詳細を表1に、膜特性の詳細を表2に記した。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Comparative Examples 1 and 2)
In the flat membrane structure after the volatilization step and water washing, the flat membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the alcohol weight fraction of the alcohol aqueous solution contained in the membrane was adjusted to 20% and 60%, respectively. A sheet was obtained. Details of the HPC application conditions are shown in Table 1, and details of the film properties are shown in Table 2. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(比較例3、4)
熱水処理槽の温度を45℃、73℃へそれぞれ変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Comparative Examples 3 and 4)
A flat membrane sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the hot water treatment tank was changed to 45 ° C. and 73 ° C., respectively. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(比較例5)
HPCアルコール水溶液の液体成分を2−プロパノールのみに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Comparative Example 5)
A flat membrane sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the liquid component of the HPC alcohol aqueous solution was changed to only 2-propanol. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(比較例6、7)
含浸槽中のアルコール溶液のHPC濃度を1.1wt%に変更したことと、揮発工程および水洗後の平膜構成体において、該膜に含まれるアルコール水溶液のアルコール重量分率が、それぞれ60%、20%に調整されたこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Comparative Examples 6 and 7)
In the flat membrane structure after changing the HPC concentration of the alcohol solution in the impregnation tank to 1.1 wt% and the volatilization step and the water washing, the alcohol weight fraction of the alcohol aqueous solution contained in the membrane is 60%, A flat membrane sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content was adjusted to 20%. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(比較例8)
含浸槽中のアルコール溶液のHPC濃度を0.8wt%に変更したことと、揮発工程および水洗後の平膜構成体において、該膜に含まれるアルコール水溶液のアルコール重量分率を60%に調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で平膜シートを得た。後処理(親水化)条件を表1に、結果を表2にまとめた。
(Comparative Example 8)
In the flat membrane structure after changing the HPC concentration of the alcohol solution in the impregnation tank to 0.8 wt% and the volatilization step and washing with water, the alcohol weight fraction of the aqueous alcohol solution contained in the membrane was adjusted to 60%. Except for this, a flat membrane sheet was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the post-treatment (hydrophilization) conditions, and Table 2 shows the results.

(比較例9)
平膜構成体にHPC付与を行わなかった。結果を表2にまとめた。
(Comparative Example 9)
No HPC was applied to the flat membrane structure. The results are summarized in Table 2.

表2の結果から明らかなように、実施例1〜10は比較例1〜9に対して、高い透水性能と良好なバブルポイントを持つ膜が得られている。また、HPCの微粒子が高分子多孔質膜の微細孔表面で分散されて固着されている。これら膜特性や膜へのHPC固着処理の相乗効果によって、実汚泥液のろ過テストで優れた結果(差圧上昇度が小さい)が得られている。一方で、比較例1は、膜中のアルコール重量分率を低くした結果、HPC微粒子のサイズが大きくなった。また、純水FRが低く、かつ実液テスト差圧上昇が高くなった。比較例2では、膜中のアルコール重量分率を高くした結果、HPC微粒子サイズが著しく小さくなり、粒子サイズおよび分散度の値も低いものとなった。また、実液テスト差圧上昇度も高くなった。比較例3では、HPCの熱処理温度が低いため、多孔質膜への固着が不十分となり、実液テスト差圧上昇度が高くなった。このときのHPCの微粒子のサイズは小さくなっており、また分散度も低くなった。比較例4では、同熱処理温度が高すぎることから、HPCの微粒子のサイズ、および分散度の値が著しく大きいものとなり、さらに、実液テスト差圧上昇度が高くなった。比較例5は、含浸工程におけるHPC溶液の溶媒にIPAのみを用いたところ、HPC微粒子サイズが小さくなり、分散度の値も低いものとなった。また、純水FRが著しく高くなり、実液テスト差圧上昇度が高くなった。比較例6は、含浸液のHPC濃度を増やし、さらにアルコール重量分率の値を大きくした結果、粒子サイズが著しく小さくなり、かつ分散度の値が著しく大きくなった。また、実液テスト差圧上昇度も高くなった。比較例7は、含浸液のHPC濃度を増やし、さらにアルコール重量分率の値を小さくした結果、粒子サイズが著しく大きくなり、かつ分散度の値も著しく大きくなった。また、実液テスト差圧上昇度も高くなった。比較例8では、膜中のアルコール分率の値を大きくし、含浸槽のHPC濃度を上げた結果、HPC微粒子サイズが著しく小さいものとなった。また、実液テスト差圧上昇度が高くなった。比較例9ではHPC付与をしていない疎水膜であるため、汚泥成分が吸着しやすい挙動が見られ、実液テスト差圧上昇度が著しく高くなった。   As is clear from the results in Table 2, in Examples 1 to 10, films having high water permeability and good bubble points are obtained as compared with Comparative Examples 1 to 9. Further, the fine particles of HPC are dispersed and fixed on the microporous surface of the polymer porous membrane. Due to the synergistic effect of these membrane characteristics and the HPC fixing treatment on the membrane, excellent results (small degree of increase in differential pressure) are obtained in the filtration test of actual sludge liquid. On the other hand, in Comparative Example 1, as a result of lowering the alcohol weight fraction in the film, the size of the HPC fine particles was increased. Moreover, the pure water FR was low and the increase in the actual liquid test differential pressure was high. In Comparative Example 2, as a result of increasing the alcohol weight fraction in the film, the HPC fine particle size was remarkably reduced, and the particle size and the degree of dispersion were also low. Moreover, the actual liquid test differential pressure increase was also increased. In Comparative Example 3, since the heat treatment temperature of HPC was low, the adhesion to the porous membrane was insufficient, and the actual liquid test differential pressure increase was high. At this time, the size of the fine particles of HPC was reduced, and the degree of dispersion was also reduced. In Comparative Example 4, since the heat treatment temperature was too high, the size of HPC fine particles and the value of dispersity were remarkably large, and the actual liquid test differential pressure increase was high. In Comparative Example 5, when only IPA was used as the solvent of the HPC solution in the impregnation step, the HPC fine particle size was reduced and the dispersity value was low. Moreover, the pure water FR became remarkably high, and the actual liquid test differential pressure increase degree became high. In Comparative Example 6, as a result of increasing the HPC concentration of the impregnating liquid and further increasing the value of the alcohol weight fraction, the particle size was remarkably reduced and the value of the dispersity was remarkably increased. Moreover, the actual liquid test differential pressure increase was also increased. In Comparative Example 7, as a result of increasing the HPC concentration of the impregnating liquid and further decreasing the value of the alcohol weight fraction, the particle size was remarkably increased and the dispersity value was also significantly increased. Moreover, the actual liquid test differential pressure increase was also increased. In Comparative Example 8, as a result of increasing the value of the alcohol fraction in the film and increasing the HPC concentration in the impregnation tank, the HPC fine particle size was remarkably small. Moreover, the actual liquid test differential pressure increase degree became high. In Comparative Example 9, since it was a hydrophobic film not provided with HPC, a behavior in which sludge components were easily adsorbed was seen, and the actual liquid test differential pressure increase was significantly increased.

本発明の平膜シートは、長期の使用に耐えうる優れた透水性、耐ファウリング性などの膜性能を有しているので、MBR等の排水処理に極めて好適である。   Since the flat membrane sheet of the present invention has excellent membrane performance such as water permeability and fouling resistance that can withstand long-term use, it is extremely suitable for wastewater treatment such as MBR.

Claims (2)

不織布製のシート状基材とポリフッ化ビニリデンを含む(ただし、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、もしくはポリテトラフルオロエチレン、またはこれらの混合物を除く)高分子多孔質膜とからなる平膜構成体を含む平膜シートであって、前記平膜シートにヒドロキシプロピルセルロースが微粒子の状態で分散して固着されており、前記平膜シートの最表面から深さ5μmの範囲におけるヒドロキシプロピルセルロースの微粒子のサイズが5〜100nmであることを特徴とするMBR用高分子多孔質平膜シート。 From a nonwoven sheet-like base material and a polymer porous membrane containing polyvinylidene fluoride (excluding polyvinyl chloride, chlorinated polyvinyl chloride, polyether sulfone, polytetrafluoroethylene, or a mixture thereof) A flat membrane sheet comprising: a flat membrane sheet, wherein hydroxypropyl cellulose is dispersed and fixed in the form of fine particles on the flat membrane sheet, and hydroxy in a range of 5 μm from the outermost surface of the flat membrane sheet. A polymer porous flat membrane sheet for MBR, wherein the propylcellulose fine particles have a size of 5 to 100 nm. ヒドロキシプロピルセルロースの微粒子の分散度が0.2〜1.5の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の平膜シート。
The flat film sheet according to claim 1, wherein the dispersion degree of the fine particles of hydroxypropylcellulose is in the range of 0.2 to 1.5.
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