JP6081290B2 - Internal pressure type hollow fiber NF membrane and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、水道水、天然水中の硬度成分を除去するための内圧式の中空糸型NF膜とその製造方法、内圧式の中空糸型NF膜を用いた膜モジュール、前記膜モジュールを備えた水処理装置に関する。   The present invention includes an internal pressure type hollow fiber type NF membrane for removing hardness components in tap water and natural water, a method for producing the same, a membrane module using an internal pressure type hollow fiber type NF membrane, and the membrane module. The present invention relates to a water treatment device.

水道水等の原水から、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等の硬度成分を除去する方法としては、イオン交換樹脂を用いる軟水化方法、水酸化カルシウム等の凝結剤を用いる方法、逆浸透膜やナノ濾過膜を用いる方法が知られている。   Methods for removing hardness components such as calcium ions and magnesium ions from raw water such as tap water include softening methods using ion exchange resins, methods using coagulants such as calcium hydroxide, reverse osmosis membranes and nanofiltration membranes A method of using is known.

イオン交換樹脂を用いる軟水化方法では、イオン交換樹脂に硬度成分が吸着して飽和すると、食塩を用いてイオン交換樹脂を再生する必要がある。このため、硬度成分の濃度が高くなると、再生頻度が高くなり、手間と費用がかかることになる。   In the water softening method using an ion exchange resin, when the hardness component is adsorbed and saturated on the ion exchange resin, it is necessary to regenerate the ion exchange resin using salt. For this reason, when the density | concentration of a hardness component becomes high, the reproduction frequency will become high and will require an effort and expense.

水酸化カルシウム等の凝結剤を用いる方法では、硬度成分の除去率を上げるためには凝結剤の添加量が増加することから、前記除去率を高めることが困難である。   In the method using a coagulant such as calcium hydroxide, it is difficult to increase the removal rate because the addition amount of the coagulant increases in order to increase the removal rate of the hardness component.

逆浸透膜やナノ濾過膜(NF膜)を用いる方法では、従来の逆浸透膜やナノ濾過膜は原水側に高い圧力を作用させて硬度成分を除去しなければならず、処理水量当たりの運転動力が大きくなり、エネルギー効率が悪かった。また、低圧で硬度分の除去率の高い膜も得られているが(特許文献1、2)、その場合においても、透水量が低く、処理効率に問題が残っていた。
さらに代表的なポリアミド系、あるいはポリイミド系の逆浸透膜やナノ濾過膜は耐熱性が低く加熱処理による熱水殺菌等を行いにくい問題があった。
In the method using a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane (NF membrane), the conventional reverse osmosis membrane or nanofiltration membrane must remove high hardness components by applying a high pressure to the raw water side. Power increased and energy efficiency was poor. Moreover, although the membrane | film | coat with the removal rate with a high hardness part is obtained by low pressure (patent documents 1, 2), the water permeability was low also in that case, and the problem remained in processing efficiency.
Further, typical polyamide-based or polyimide-based reverse osmosis membranes and nanofiltration membranes have a problem of low heat resistance and difficulty in sterilization with hot water by heat treatment.

特許文献3は、液体分離膜に関する発明である。請求項6、段落0024には、支持体上に多官能アミン水溶液を塗布した後、さらに多官能ハロゲン化合物を含有する有機溶媒溶液を塗布し、支持体上で多官能アミンと多官能ハロゲン化合物を重縮合反応させて液体分離膜を製造することが記載されている。
段落0021には、液体分離膜の表面のゼータ電位(pH6−8)は負であることが好ましいと記載されている。
Patent Document 3 is an invention relating to a liquid separation membrane. In claim 6, paragraph 0024, after applying a polyfunctional amine aqueous solution on the support, an organic solvent solution containing a polyfunctional halogen compound is further applied, and the polyfunctional amine and the polyfunctional halogen compound are applied on the support. It describes that a liquid separation membrane is produced by a polycondensation reaction.
Paragraph 0021 describes that the zeta potential (pH 6-8) on the surface of the liquid separation membrane is preferably negative.

特開平9−10566号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-10666 特開2001−968号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-968 特開2005−46659号公報JP 2005-46659 A

本発明は、硬度成分、特に2価イオン(カルシウム、マグネシウム)の除去率と透水量が高く、軟水化用として好適な内圧式の中空糸型NF膜とその製造方法を提供することを課題とする。
さらに本発明は、前記内圧式の中空糸型NF膜を有する膜モジュール、前記内圧式の中空糸型NF膜を有する膜モジュールを備えた水処理装置を提供することを課題とする。
It is an object of the present invention to provide an internal pressure type hollow fiber type NF membrane having a high removal rate and water permeability of hardness components, particularly divalent ions (calcium and magnesium), and suitable for water softening, and a method for producing the same. To do.
It is another object of the present invention to provide a membrane module having the internal pressure type hollow fiber type NF membrane and a water treatment apparatus provided with the membrane module having the internal pressure type hollow fiber type NF membrane.

本発明は、課題の解決手段として、
スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンを含む混合物からなる中空糸膜にカチオン性ポリマーが結合されたものである、内圧式の中空糸型NF膜を提供する。
As a means for solving the problems, the present invention
Provided is an internal pressure type hollow fiber type NF membrane in which a cationic polymer is bonded to a hollow fiber membrane comprising a mixture containing a sulfonated polyethersulfone and a polyethersulfone.

本発明は、他の課題の解決手段として、
上記の内圧式の中空糸型NF膜の製造方法であって、
スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンを含む混合物から膜基材を製造する工程と、
前記工程で得られた膜基材とカチオン性ポリマーの水溶液を接触させる工程を有している、内圧式の中空糸型NF膜の製造方法を提供する。
The present invention provides a solution to other problems.
A method for producing the above internal pressure type hollow fiber NF membrane,
Producing a membrane substrate from a mixture comprising sulfonated polyethersulfone and polyethersulfone;
Provided is a method for producing an internal pressure type hollow fiber type NF membrane, which comprises a step of bringing the membrane substrate obtained in the above step into contact with an aqueous solution of a cationic polymer.

さらに本発明は、別の課題の解決手段として、前中空糸型記NF膜を有する膜モジュール、前記中空糸型NF膜を有する膜モジュールを備えた水処理装置を提供する。   Furthermore, the present invention provides, as another means for solving the problem, a membrane module having a front hollow fiber type NF membrane and a water treatment apparatus including the membrane module having the hollow fiber type NF membrane.

本発明の中空糸型NF膜は、2価イオンの除去率が高められるため、高い脱塩率を有すると共に、高い透水量を有するものとなる。   Since the hollow fiber type NF membrane of the present invention has a high removal rate of divalent ions, it has a high salt rejection and a high water permeability.

<中空糸型NF膜>
本発明の中空糸型NF膜(NF中空糸膜)は、スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンを含む混合物からなる中空糸膜(中空糸膜基材)にカチオン性ポリマーが結合されたものである。
ここで「結合された」とは、前記中空糸膜(中空糸膜基材)に対してカチオン性ポリマーが単に付着されているものではなく、膜製造段階での水洗でも脱落せず、さらに長期運転でも濾過性能の減少が殆どない程度にまで強く結合された状態であることを意味する。
結合状態の詳細は不明であるが、スルホン化ポリエーテルスルホンのスルホ基とカチオン性ポリマーの間でイオン結合されている状態や、中空糸膜(中空糸膜基材)の細孔内にカチオン性ポリマーが浸透して保持されている状態が含まれると考えられる。
<Hollow fiber type NF membrane>
The hollow fiber type NF membrane of the present invention (NF hollow fiber membrane) is obtained by binding a cationic polymer to a hollow fiber membrane (hollow fiber membrane substrate) made of a mixture containing sulfonated polyethersulfone and polyethersulfone. is there.
Here, “bonded” does not mean that the cationic polymer is simply attached to the hollow fiber membrane (hollow fiber membrane substrate), and does not fall off even when washed with water in the membrane production stage. It means that the state is strongly coupled to such an extent that there is almost no decrease in filtration performance even during operation.
Although the details of the bonding state are unknown, it is cationic in the pores of the hollow fiber membrane (hollow fiber membrane substrate) that is ionically bonded between the sulfo group of the sulfonated polyethersulfone and the cationic polymer. It is considered that the state in which the polymer is permeated and held is included.

本発明の中空糸型NF膜は、中空糸膜(中空糸膜基材)にカチオン性ポリマーが結合されたものであるため、pH6〜7における表面のゼータ電位が+になる。   Since the hollow fiber type NF membrane of the present invention has a cationic polymer bound to a hollow fiber membrane (hollow fiber membrane substrate), the zeta potential on the surface at pH 6 to 7 becomes +.

スルホン化ポリエーテルスルホンは、例えば特開平02―208322号公報、或いは米国特許4508852明細書に製造方法に記載の方法を適用して製造することができる。
スルホン化ポリエーテルスルホンのスルホン化度(置換度)は、0.04〜0.22が好ましく、0.06〜0.20がより好ましく、0.10〜0.18がさらに好ましい。スルホン化度が前記範囲内であると、内圧式の中空糸型NF膜にしたときの硬度成分の除去率と純水透過係数の両方を高めることができる。
The sulfonated polyethersulfone can be produced by applying the method described in the production method in, for example, JP-A No. 02-208322 or US Pat. No. 4,508,852.
The degree of sulfonation (substitution degree) of the sulfonated polyethersulfone is preferably 0.04 to 0.22, more preferably 0.06 to 0.20, and still more preferably 0.10 to 0.18. When the sulfonation degree is within the above range, both the removal rate of the hardness component and the pure water permeability coefficient can be increased when the internal pressure type hollow fiber type NF membrane is used.

スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンの合計量中の含有割合は、スルホン化ポリエーテルスルホンは20〜50質量%が好ましく、20〜40質量%がより好ましく、ポリエーテルスルホン系ポリマーは80〜50質量%が好ましく、80〜60質量%がより好ましい。
両成分の割合が前記範囲内であると、中空糸型NF膜の硬度成分の除去率と純水透過係数の両方を高めることができる。また、耐アルカリ性及び耐熱性も良好な中空糸NF膜を得ることができる。
The content of the sulfonated polyethersulfone and the polyethersulfone in the total amount is preferably 20 to 50% by mass for the sulfonated polyethersulfone, more preferably 20 to 40% by mass, and 80 to 50 for the polyethersulfone-based polymer. % By mass is preferable, and 80 to 60% by mass is more preferable.
When the ratio of both components is within the above range, both the removal rate of the hardness component of the hollow fiber type NF membrane and the pure water permeability coefficient can be increased. In addition, a hollow fiber NF membrane having good alkali resistance and heat resistance can be obtained.

スルホン化ポリエーテルスルホンのスルホ基は塩型及び酸型のものを使用できるが、溶媒に対する溶解性を高めることができるため酸型が好ましい。
また、酸型のものを用いることにより、ドープ溶液中の異物ゲル量が減り、得られる中空糸膜の膜リークが少なくなる効果も得られる。
さらに、酸型のものの場合、中空糸の膜強度が高まり、塩型に比べると伸度が、1.5倍程度増大する利点も有するため、長期使用においてもより安定性が向上した分離膜を得ることができる。
The sulfo group of the sulfonated polyethersulfone can be of a salt type or an acid type, but an acid type is preferred because solubility in a solvent can be increased.
Further, by using an acid type, the amount of foreign matter gel in the dope solution is reduced, and an effect of reducing membrane leakage of the obtained hollow fiber membrane can be obtained.
Furthermore, in the case of the acid type, the membrane strength of the hollow fiber is increased and the elongation is increased by about 1.5 times compared to the salt type. Therefore, a separation membrane having improved stability even in long-term use can be obtained. Can be obtained.

スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンを含む混合物は、そのほかにも、ポリエチレングリコール、塩化リチウム等を少量含有することができる。   In addition, the mixture containing the sulfonated polyethersulfone and the polyethersulfone can contain a small amount of polyethylene glycol, lithium chloride and the like.

カチオン性ポリマーとしては、ポリジアリルジアルキルアンモニウム塩、ジアリルジアルキルアンモニウム塩由来の構成単位を含む共重合体、ポリエチレンイミン、ヒドロキシポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリアミジンから選ばれるものを挙げることができ、これらの中でもポリジアリルジアルキルアンモニウム塩が好ましい。   Examples of the cationic polymer include polydiallyldialkylammonium salts, copolymers containing structural units derived from diallyldialkylammonium salts, polyethyleneimine, hydroxypolyethyleneimine, polyallylamine, and polyamidines. Among these, Polydiallyldialkylammonium salts are preferred.

ポリジアリルジアルキルアンモニウム塩は、対イオンとしてフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等を有しているものであり、その他、硫酸、硝酸、リン酸及び炭酸等のアニオンを有しているものでもよい。
ポリジアリルジアルキルアンモニウム塩としては、ポリジアリルジアルキルアンモニウムクロリドが好ましい。
ポリジアリルジメチルアンモニウム塩の分子量は、5,000〜300,000の範囲が好ましい。
ポリジアリルジアルキルアンモニウム塩(ポリジアリルジアルキルアンモニウムクロリド)は、日東紡社製の品番PAS-H-1L(分子量8,500)、品番PAS-H-5L(分子量40,000)、品番PAS-H-10L(分子量200,000)等の市販品を使用することもできる。
The polydiallyldialkylammonium salt has fluorine, chlorine, bromine, iodine or the like as a counter ion, and may have an anion such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid or carbonic acid.
As the polydiallyldialkylammonium salt, polydiallyldialkylammonium chloride is preferable.
The molecular weight of the polydiallyldimethylammonium salt is preferably in the range of 5,000 to 300,000.
Polydiallyldialkylammonium salts (polydiallyldialkylammonium chloride) are manufactured by Nittobo Co., Ltd., part number PAS-H-1L (molecular weight 8,500), part number PAS-H-5L (molecular weight 40,000), part number PAS-H-10L (molecular weight 200,000) ) Etc. can also be used.

本発明の中空糸型NF膜の内径及び外径は特に制限されるものはないが、好ましくは内径が0.2〜1.0mm、より好ましくは0.3〜0.7mmであり、好ましくは外径が内径の1.3〜1.8倍、より好ましくは1.4〜1.7倍である。内径と外径を前記範囲内にすることにより、逆圧洗浄したときにも膜が損傷することなく、洗浄性も高めることができるので好ましい。   The inner diameter and outer diameter of the hollow fiber type NF membrane of the present invention are not particularly limited, but preferably the inner diameter is 0.2 to 1.0 mm, more preferably 0.3 to 0.7 mm, preferably The outer diameter is 1.3 to 1.8 times the inner diameter, more preferably 1.4 to 1.7 times. By setting the inner diameter and the outer diameter within the above ranges, it is preferable because the cleaning performance can be improved without damaging the membrane even when back-pressure cleaning is performed.

本発明の中空糸型NF膜は、実施例に記載の測定方法により下記式から求められる硬度成分除去率(水道水中の硬度成分の除去率)が、回収率10%の運転条件において80%以上のものが好ましく、回収率80%の運転条件において50%以上のものが好ましい。
本発明の中空糸型NF膜は、実施例に記載の測定方法により下記式から求められる硬度成分除去率(塩化カルシウム水溶液中の塩化カルシウムの除去率)が、回収率10%の運転条件において80%以上のものが好ましく、回収率80%の運転条件において50%以上のものが好ましい。
硬度成分除去率
=〔1−(透過液中の硬度成分量)/{(供給液中の硬度成分量+濃縮液中の硬度成分量)/2}〕
The hollow fiber type NF membrane of the present invention has a hardness component removal rate (removal rate of hardness component in tap water) determined from the following formula by the measurement method described in the examples at 80% or more under operating conditions of a recovery rate of 10%. And those with 50% or more under operating conditions with a recovery rate of 80% are preferred.
The hollow fiber type NF membrane of the present invention has a hardness component removal rate (removal rate of calcium chloride in the calcium chloride aqueous solution) determined from the following formula by the measurement method described in the examples under an operating condition where the recovery rate is 10%. % Or more is preferable, and 50% or more is preferable under the operating condition where the recovery rate is 80%.
Hardness component removal rate = [1- (hardness component amount in permeate) / {(hardness component amount in supply liquid + hardness component amount in concentrated liquid) / 2}]

本発明の中空糸型NF膜は、純水透過係数(PWP)が5L/m2h・0.1MPa以上のものが好ましく、より好ましくは10L/m2h・0.1MPa以上、さらに好ましくは15L/m2h・0.1MPa以上である。 The hollow fiber type NF membrane of the present invention preferably has a pure water permeability coefficient (PWP) of 5 L / m 2 h · 0.1 MPa or more, more preferably 10 L / m 2 h · 0.1 MPa or more, and further preferably 15 L / m. m 2 h · 0.1 MPa or more.

本発明の中空糸型NF膜における硬度成分除去率と純水透過係数の関係は、硬度成分除去率が高くなると純水透過係数が低下し、純水透過係数が高くなると硬度成分除去率が低くなる傾向がある。
このため、硬度成分除去率と純水透過係数をバランス良く高いレベルで維持させる観点から、回収率10%の運転条件の硬度成分除去率を80%以上に維持し、さらに回収率80%の運転条件の硬度成分除去率を50%以上に維持して、純水透過係数を10〜25L/m2h・0.1MPaの範囲に維持することが好ましい。
Regarding the relationship between the hardness component removal rate and the pure water permeability coefficient in the hollow fiber type NF membrane of the present invention, the pure water permeability coefficient decreases as the hardness component removal rate increases, and the hardness component removal rate decreases as the pure water permeability coefficient increases. Tend to be.
For this reason, from the viewpoint of maintaining the hardness component removal rate and the pure water permeability coefficient at a high level with good balance, the hardness component removal rate under the operating condition of the recovery rate of 10% is maintained at 80% or more, and the recovery rate is 80%. It is preferable to maintain the hardness component removal rate under the condition at 50% or more and maintain the pure water permeability coefficient in the range of 10 to 25 L / m 2 h · 0.1 MPa.

本発明の中空糸型NF膜は、水道水、河川水、湖沼水、海水等から硬度成分等を除去して軟水を製造するための膜として好適である。
本発明の中空糸型NF膜は、軟水製造器、海水淡水化の前処理装置、人工透析用等の医療用精製水製造の前処理装置、浄水器等に適用することができる。
The hollow fiber type NF membrane of the present invention is suitable as a membrane for producing soft water by removing hardness components from tap water, river water, lake water, seawater and the like.
The hollow fiber type NF membrane of the present invention can be applied to a soft water producing device, a pretreatment device for seawater desalination, a pretreatment device for producing purified water for medical use such as artificial dialysis, a water purifier, and the like.

<中空糸型NF膜の製造方法>
膜基材となる中空糸膜は、製膜溶液を使用した公知の紡糸方法を適用して製造することができる。
製膜溶液は、スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンを溶媒に溶解させて調製する。
溶媒にスルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンを一緒に添加して溶解させてもよいが、溶媒に先にスルホン化ポリエーテルスルホンを添加溶解させた後、ポリエーテルスルホンを添加溶解させることが望ましい。
溶媒は、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N、N・ジメチルホルムアミド等を使用することができる。
ポリエーテルスルホンの重量平均分子量(Mw)は3万〜10万が好ましい。
<Method for producing hollow fiber type NF membrane>
The hollow fiber membrane used as the membrane substrate can be produced by applying a known spinning method using a membrane-forming solution.
The film forming solution is prepared by dissolving sulfonated polyethersulfone and polyethersulfone in a solvent.
The sulfonated polyethersulfone and the polyethersulfone may be added and dissolved together in the solvent, but it is desirable to add and dissolve the polyethersulfone after the sulfonated polyethersulfone is added and dissolved in the solvent first. .
As the solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, N, N · dimethylformamide and the like can be used.
The weight average molecular weight (Mw) of the polyethersulfone is preferably 30,000 to 100,000.

製膜溶液中のスルホン化ポリエーテルスルホン、ポリエーテルスルホン及び溶媒の割合は、
スルホン化ポリエーテルスルホンは5〜20質量%が好ましく、8〜15質量%がより好ましく、
ポリエーテルスルホンは10〜30質量%が好ましく、15〜25質量%がより好ましく、
溶媒は合計で100質量%とする調整量である。
さらには、膜強度を高めるため、製膜溶液中の総ポリマー成分濃度(スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンの合計濃度)が20〜40質量%であることが好ましく、25〜35質量%であることがより好ましい。
The proportion of sulfonated polyethersulfone, polyethersulfone and solvent in the membrane-forming solution is:
The sulfonated polyethersulfone is preferably 5 to 20% by mass, more preferably 8 to 15% by mass,
The polyethersulfone is preferably 10 to 30% by mass, more preferably 15 to 25% by mass,
A solvent is the adjustment amount made into 100 mass% in total.
Furthermore, in order to increase the membrane strength, the total polymer component concentration (total concentration of sulfonated polyethersulfone and polyethersulfone) in the membrane-forming solution is preferably 20 to 40% by mass, and preferably 25 to 35% by mass. More preferably.

その後、得られた製膜溶液を脱泡後、紡糸する。
紡糸は二重紡糸ノズルの外周部から製膜溶液を吐出させると同時に、中央孔からは製膜成分の非溶媒(内部凝固液)を吐出させる。
紡糸時における製膜溶液の温度は30〜100℃が好ましい。
内部凝固液としては水を用いることができ、温度は10〜20℃が好ましく、5〜10℃がより好ましい。
Thereafter, the obtained film forming solution is defoamed and then spun.
In spinning, a film forming solution is discharged from the outer peripheral portion of the double spinning nozzle, and at the same time, a non-solvent (internal coagulation liquid) as a film forming component is discharged from the central hole.
The temperature of the film forming solution during spinning is preferably 30 to 100 ° C.
Water can be used as the internal coagulation liquid, and the temperature is preferably 10 to 20 ° C, more preferably 5 to 10 ° C.

その後、紡糸した中空糸を二重紡糸ノズルから乾燥空間を通して凝固槽まで導いて凝固させ、中空糸型NF膜を得る。
凝固槽中の凝固液は水を用いることができ、温度は20〜80℃が好ましく、30〜70℃がより好ましい。
乾燥空間の温度は、緻密な構造の膜を製造するため、20〜80℃が好ましく、30〜60℃がより好ましい。
乾燥空間の距離は、10〜150mmが好ましい。
Thereafter, the spun hollow fiber is guided from the double spinning nozzle to the coagulation tank through the drying space and solidified to obtain a hollow fiber type NF membrane.
Water can be used as the coagulation liquid in the coagulation tank, and the temperature is preferably 20 to 80 ° C, more preferably 30 to 70 ° C.
The temperature of the drying space is preferably 20 to 80 ° C. and more preferably 30 to 60 ° C. in order to produce a film having a dense structure.
The distance of the drying space is preferably 10 to 150 mm.

次の工程において、上記の方法で製造した中空糸膜基材とカチオン性ポリマーの水溶液を接触させる。
カチオン性ポリマー水溶液中のカチオン性ポリマー濃度は、5〜50質量%の範囲にすることができる。
In the next step, the hollow fiber membrane substrate produced by the above method is brought into contact with an aqueous solution of a cationic polymer.
The cationic polymer concentration in the aqueous cationic polymer solution can be in the range of 5 to 50% by mass.

接触工程は、中空糸膜基材とカチオン性ポリマー水溶液が十分に接触できる方法であれば特に制限されるものではないが、本発明では、
(I)中空糸膜基材をカチオン性ポリマー水溶液中に浸漬する方法、
(II)カチオン性ポリマー水溶液を中空糸膜基材で濾過する方法、
(III)中空糸膜モジュールにカチオン性ポリマー溶液を送液・充填する方法、
(IV)中空糸膜モジュールにカチオン性ポリマー溶液を循環送液する方法
のいずれかの接触方法を適用することが好ましい。
The contact step is not particularly limited as long as the hollow fiber membrane substrate and the cationic polymer aqueous solution can be sufficiently contacted, but in the present invention,
(I) a method of immersing the hollow fiber membrane substrate in an aqueous cationic polymer solution,
(II) a method of filtering an aqueous cationic polymer solution through a hollow fiber membrane substrate,
(III) A method of feeding and filling the cationic polymer solution into the hollow fiber membrane module,
(IV) It is preferable to apply any of the contact methods of circulating the cationic polymer solution to the hollow fiber membrane module.

上記(I)〜(IV)の方法では、中空糸膜基材とアルカリ水溶液を接触させた後で、中空糸膜基材とカチオン性ポリマー水溶液を接触させることもできる。
このようにアルカリ水溶液を使用して前処理することで、中空糸膜基材へのカチオン性ポリマーの導入率を高めることができる。
アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液を使用することができる。
アルカリ水溶液中のアルカリ濃度は0.01〜1Nが好ましい。アルカリ処理は、アルカリ水溶液を60℃〜90℃に加温し、この液中に中空糸膜を1〜4時間浸漬して行うことができる。
In the methods (I) to (IV), the hollow fiber membrane substrate and the cationic polymer aqueous solution can be contacted after the hollow fiber membrane substrate and the alkaline aqueous solution are contacted.
Thus, the pretreatment using the alkaline aqueous solution can increase the rate of introduction of the cationic polymer into the hollow fiber membrane substrate.
As the alkaline aqueous solution, an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like can be used.
The alkali concentration in the aqueous alkali solution is preferably 0.01 to 1N. The alkali treatment can be performed by heating an aqueous alkali solution to 60 ° C. to 90 ° C. and immersing the hollow fiber membrane in this solution for 1 to 4 hours.

(I)の接触方法は、中空糸膜基材の体積に対して2〜20倍量程度のカチオン性ポリマー水溶液中に、10〜120℃で0.5〜24時間、中空糸膜基材を浸漬する方法を適用することができる。
前記水溶液中のカチオン性ポリマー濃度が高い場合と低い場合では、濃度が高いほど接触時間を短くすることができる。
前記温度が高い場合と低い場合では、温度が高いほど接触時間を短くすることができる。よって、室温(10〜30℃)よりも高い温度で接触させることが好ましい。
接触させる場合には、中空糸膜基材の内部に含まれる空気を除くための減圧による脱泡処理をすることもできる。
In the contact method (I), the hollow fiber membrane substrate is placed in a cationic polymer aqueous solution of about 2 to 20 times the volume of the hollow fiber membrane substrate at 10 to 120 ° C. for 0.5 to 24 hours. A dipping method can be applied.
When the cationic polymer concentration in the aqueous solution is high and low, the contact time can be shortened as the concentration increases.
When the temperature is high and low, the contact time can be shortened as the temperature is higher. Therefore, it is preferable to make it contact at temperature higher than room temperature (10-30 degreeC).
When making it contact, the defoaming process by pressure reduction for removing the air contained in the inside of a hollow fiber membrane base material can also be performed.

(II)の接触方法は、例えば、中空糸膜基材の多数本を束ねて端部をポリウレタンあるいはエポキシ樹脂等で中空糸膜間を接着した通常の膜モジュールとした状態で、通常の濾過運転条件にてカチオン性ポリマー水溶液を濾過する方法を適用することができる。   The contact method of (II) is, for example, a normal filtration operation in a state where a plurality of hollow fiber membrane base materials are bundled and the end portions are made into a normal membrane module in which the hollow fiber membranes are bonded with polyurethane or epoxy resin. A method of filtering an aqueous cationic polymer solution under conditions can be applied.

(III)の接触方法は、例えば、中空糸膜基材の多数本を束ねて端部をポリウレタンあるいはエポキシ樹脂等で中空糸膜間を接着した通常の膜モジュールとした状態で、カチオン性ポリマー水溶液を送液し中空糸膜内部にカチオン性ポリマー水溶液を充填する方法を適用することができる。   The contact method of (III) is, for example, a cationic polymer aqueous solution in a state where a plurality of hollow fiber membrane base materials are bundled and the end portion is made into a normal membrane module in which the hollow fiber membranes are bonded with polyurethane or epoxy resin. And a method of filling the hollow fiber membrane with a cationic polymer aqueous solution can be applied.

(IV)の接触方法は、前記(III)と同様に中空糸膜モジュールとした状態で、カチオン性ポリマー水溶液を循環送液する方法を適用することができる。   As the contact method of (IV), a method of circulating and feeding a cationic polymer aqueous solution in a state where a hollow fiber membrane module is formed as in the case of (III) can be applied.

接触工程の後で水洗することが好ましい。
水洗工程は、加熱工程後の中空糸膜、または中空糸膜モジュールを水洗して、未反応のカチオン性ポリマーを除去する工程である。
水洗方法は特に制限されるものではなく、流水洗浄、洗浄水を循環させる流水循環洗浄、浸漬洗浄、浸漬撹拌洗浄等を適用することができる。
浸漬洗浄を適用するときには、中空糸膜の体積に対して30〜300倍量程度の水(水道水、イオン交換水等)中に、前記中空糸膜を1〜20時間浸漬する方法を適用することができる。
It is preferable to wash with water after the contacting step.
The water washing step is a step of removing the unreacted cationic polymer by washing the hollow fiber membrane or the hollow fiber membrane module after the heating step with water.
The washing method is not particularly limited, and running water washing, running water circulation washing for circulating washing water, immersion washing, immersion stirring washing, and the like can be applied.
When applying immersion cleaning, a method is applied in which the hollow fiber membrane is immersed in water (tap water, ion-exchanged water, etc.) about 30 to 300 times the volume of the hollow fiber membrane for 1 to 20 hours. be able to.

得られた中空糸型NF膜は、脱塩率が70%以上のものが好ましく、75%以上のものがより好ましく、80%以上のものがさらに好ましい。   The obtained hollow fiber type NF membrane preferably has a desalination rate of 70% or more, more preferably 75% or more, and still more preferably 80% or more.

<膜モジュール>
本発明の膜モジュールは、上記した中空糸型NF膜を有するものである。
例えば、液出入り口を備えたケースハウジング内に多数本の中空糸膜型NF膜を充填したものにすることができる。具体的には、特開平11−333261号公報の図1に示されたもの、特開2004−330081号公報の図1に示されたものにすることができる。
<Membrane module>
The membrane module of the present invention has the hollow fiber type NF membrane described above.
For example, a case housing having a liquid inlet / outlet can be filled with a number of hollow fiber membrane type NF membranes. Specifically, it can be the one shown in FIG. 1 of JP-A-11-333261 and the one shown in FIG. 1 of JP-A-2004-330081.

<水処理装置>
本発明の水処理装置は、本発明の中空糸型NF膜を有する膜モジュールを備えた装置であり、前記膜モジュールと共に、他の膜装置(RO膜装置、UF膜装置等)、活性炭処理装置、プレフィルター、UV装置、凝集装置等の公知の水処理用の各種装置と組み合わせることができる。
例えば、特開2010−58101号公報に記載の低濃度海水の製造方法の発明を実施するための図1に示された装置、特開2002−292248号公報に記載のミネラル液の製造方法を実施するための図1〜図4に示された装置、特開2009−39696の医療用精製水の製造方法を実施するための図1に示された装置、特表平11−504564号公報に記載の水性溶液のナノ濾過方法を実施するための図1に示された装置のNF膜モジュールとして本願発明の中空糸型NF膜モジュールを使用することができる。
<Water treatment device>
The water treatment device of the present invention is a device provided with a membrane module having the hollow fiber type NF membrane of the present invention, together with the membrane module, other membrane devices (RO membrane device, UF membrane device, etc.), activated carbon treatment device. In addition, it can be combined with various known water treatment apparatuses such as a prefilter, a UV apparatus, and an aggregating apparatus.
For example, the apparatus shown in FIG. 1 for carrying out the invention of the method for producing low-concentration seawater described in JP 2010-58101 A, and the method for producing mineral liquid described in JP 2002-292248 are implemented. 1 to 4 for carrying out, the apparatus shown in FIG. 1 for carrying out the method for producing purified water for medical use disclosed in JP2009-39696, described in JP-T-11-504564 The hollow fiber type NF membrane module of the present invention can be used as the NF membrane module of the apparatus shown in FIG. 1 for carrying out the nanofiltration method of the aqueous solution.

(1)スルホン化度(置換度)
精製、乾燥後のスルホン化ポリエーテルスルホンを重水素化ジメチルスルホキシドに溶解し、600MHz H-NMR(BRUKER AVANCE 600)より測定した。1H- NMRスペクトルで得られた芳香環水素のピーク積分値及び下式(1)より、スルホン化度(置換度)を算出した。
スルホン化度(置換度
=[8.2〜8.5ppmの積分値(下記化学式中の(1))]/{([6.8〜8.2ppmの積分値(下記化学式中の(2)〜(5))]-[8.2〜8.5ppmの積分値]×2)/4+[8.2〜8.5ppmの積分値]


(1) Sulfonation degree (substitution degree)
The sulfonated polyethersulfone after purification and drying was dissolved in deuterated dimethylsulfoxide and measured by 600 MHz H-NMR (BRUKER AVANCE 600). The degree of sulfonation (substitution degree ) was calculated from the peak integrated value of aromatic ring hydrogen obtained by 1H-NMR spectrum and the following formula (1).
Sulfonation degree (substitution degree )
= [ Integrated value of 8.2 to 8.5 ppm ((1) in the following chemical formula ) ] / { ([Integrated value of 6.8 to 8.2 ppm ((2) to (5) in the following chemical formula )]-[8.2 to 8.5 ppm Integral value] × 2 ) / 4 + [8.2 to 8.5 ppm integral value] }


Figure 0006081290
Figure 0006081290

(2)硬度成分の除去率(脱塩率)
実施例及び比較例で得た中空糸膜の両端を開口させたもの5本を用い、両端側をエポキシ樹脂で封止したものをケースハウジングに収容して、試験用中空糸膜モジュールを作製した。
この試験用中空糸膜モジュールの一端側から、中空糸膜の内側に硬度50mg/Lの水道水を0.5MPaの圧力を加えて供給しながら、他端側から濃縮水を排出する内圧クロスフロー濾過を行った。クロスフロー速度は1m/sであった。
内圧クロスフロー濾過開始直後1分ほどの初期濾過液を排液した後、供給液、透過液及び濃縮液をしたのち採取し、全硬度分の測定により硬度を測定した。全硬度分は、ドロップテスト(共立理化学研究所社製のWAD−TH)を用いて測定を行った。
(2) Hardness component removal rate (desalting rate)
A hollow fiber membrane module for testing was manufactured by using five hollow fiber membranes obtained by opening the both ends of the hollow fiber membranes obtained in Examples and Comparative Examples, and sealing both ends with an epoxy resin in a case housing. .
An internal pressure cross flow for discharging concentrated water from the other end side while supplying tap water having a hardness of 50 mg / L to the inside of the hollow fiber membrane by applying a pressure of 0.5 MPa from one end side of the test hollow fiber membrane module. Filtration was performed. The cross flow speed was 1 m / s.
After draining the initial filtrate for about 1 minute immediately after the start of the internal pressure crossflow filtration, the feed liquid, the permeate and the concentrated liquid were collected and collected, and the hardness was measured by measuring the total hardness. The total hardness was measured using a drop test (WAD-TH manufactured by Kyoritsu Riken Corporation).

また、硬度50mg/Lの水道水に代えて、塩化カルシウム100mg/L(100ppm)水溶液を用いる以外は、前記水道水の場合と全く同じ条件下で内圧クロスフロー濾過し、供給液、透過液及び濃縮液を採取して、ドロップテストにより硬度分(カルシウム分)を測定した。   Further, in place of tap water having a hardness of 50 mg / L, an internal pressure cross flow filtration is performed under exactly the same conditions as in the case of the tap water except that a 100 mg / L (100 ppm) aqueous solution of calcium chloride is used. The concentrated solution was collected and the hardness (calcium content) was measured by a drop test.

試料液それぞれの硬度測定値を用いて、下記式から硬度成分除去率(%)を求めた。
硬度成分除去率(及び塩化カルシウム除去率)
=〔1−(透過液中の硬度成分量)/{(供給液中の硬度成分量+濃縮液中の硬度成分量)/2}〕
回収率(%)は、透過液量及び濃縮液量を測定し,下記式から算出した。
回収率=〔(透過液量)/(透過液量+濃縮液量)〕×100
The hardness component removal rate (%) was calculated from the following formula using the measured hardness value of each sample solution.
Hardness component removal rate (and calcium chloride removal rate)
= [1- (hardness component amount in permeate) / {(hardness component amount in supply liquid + hardness component amount in concentrate) / 2}]
The recovery rate (%) was calculated from the following equation by measuring the amount of permeate and the amount of concentrate.
Recovery rate = [(Amount of permeate) / (Amount of permeate + Amount of concentrate)] × 100

(3)純水透過係数(PWP)
上記の試験用中空糸膜モジュールの一端側を閉じた状態で、他端側から純水を0.5MPaで供給した状態で内圧クロスフロー濾過開始直後1分ほどの初期濾過液を排液した後、中空糸膜から一定時間に透過する純水の質量を測定した。この質量を採取時間(h)、中空糸膜内表面の膜面積(m2)、圧力(0.5MPa)で除して、純水透過係数〔L/m2h・0.1MPa〕を求めた。
(3) Pure water permeability coefficient (PWP)
After draining the initial filtrate for about 1 minute immediately after the start of internal pressure crossflow filtration with pure water supplied at 0.5 MPa from the other end side with one end side of the above test hollow fiber membrane module closed The mass of pure water permeating from the hollow fiber membrane for a certain time was measured. This mass was divided by the sampling time (h), the membrane area (m 2 ) on the inner surface of the hollow fiber membrane, and the pressure (0.5 MPa) to obtain a pure water permeability coefficient [L / m 2 h · 0.1 MPa].

実施例1
<スルホン化ポリエーテルスルホンの合成>
ポリエーテルスルホン(PES)(住友化学(株)製,住化エクセル5200)を100℃にて12時間乾燥した。PESを20L四つ口フラスコにアルゴン気流下で添加し、撹拌させながら硫酸(5.0L)を添加した。
添加後、フラスコ内温が40℃になるように昇温し、6時間かけて溶解させた後、放冷した。この液をフラスコ内温0℃にて撹拌させながら、クロロスルホン酸(3366g)を滴下した。滴下直後は激しく発泡するため、滴下はゆっくりと行い、発泡がおさまった後はスピードを速め滴下を完了させた。
滴下完了後、フラスコ内温30℃にて4.2時間撹拌反応させ、PESのスルホン化を実施した。
反応液をイオン交換水(36L)に120分かけて滴下し、白色のポリマーを析出させ、ろ過にてスルホン化ポリエーテルスルホン(SPES)を回収した。回収したSPESは、洗浄液の導電率が200μS以下になるまで水洗を繰り返し、濾過にて回収した。
回収したSPESを80℃にて91時間乾燥し、スルホ基が酸型のSPESを得た。得られた酸型SPESのスルホン化度(置換度)は0.16であった。
Example 1
<Synthesis of sulfonated polyethersulfone>
Polyethersulfone (PES) (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., Sumika Excel 5200) was dried at 100 ° C. for 12 hours. PES was added to a 20 L four-necked flask under an argon stream, and sulfuric acid (5.0 L) was added with stirring.
After the addition, the temperature in the flask was raised to 40 ° C., dissolved over 6 hours, and then allowed to cool. Chlorosulfonic acid (3366 g) was added dropwise while stirring this solution at a flask internal temperature of 0 ° C. Immediately after the dropping, the foam was vigorously foamed, so the dropping was performed slowly, and after the foaming stopped, the speed was increased to complete the dropping.
After completion of dropping, the reaction was stirred for 4.2 hours at 30 ° C. in the flask, and PES was sulfonated.
The reaction solution was dropped into ion-exchanged water (36 L) over 120 minutes to precipitate a white polymer, and sulfonated polyethersulfone (SPES) was collected by filtration. The recovered SPES was repeatedly washed with water until the conductivity of the cleaning solution was 200 μS or less, and recovered by filtration.
The collected SPES was dried at 80 ° C. for 91 hours to obtain an acid-type SPES having a sulfo group. The acid type SPES obtained had a sulfonation degree (substitution degree) of 0.16.

<中空糸膜の作製>
(製膜溶液の調製及び脱泡工程)
ジメチルスルホキシド(DMSO)65質量%量に上記の酸型のSPES10質量%量を加え、90℃で約1時間加熱して溶解させた。
次に、前記溶液にポリエーテルスルホン(PES)(住友化学(株)製,住化エクセル5003;Mw=30,000)25質量%量を加え、90℃で約6時間加熱溶解して、製膜溶液を得た。
その後、製膜溶液を90℃で15時間かけて脱泡した。
<Production of hollow fiber membrane>
(Preparation of film forming solution and defoaming step)
The above acid type SPES (10% by mass) was added to 65% by mass of dimethyl sulfoxide (DMSO) and dissolved by heating at 90 ° C. for about 1 hour.
Next, 25% by mass of polyethersulfone (PES) (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., Sumika Excel 5003; Mw = 30,000) is added to the solution, and the mixture is heated and dissolved at 90 ° C. for about 6 hours to form a film forming solution. Got.
Thereafter, the film forming solution was degassed at 90 ° C. for 15 hours.

(紡糸工程)
脱泡した製膜溶液を用い、二重紡糸ノズルにより40℃で紡糸した。内部凝固液(非溶媒)として20℃の水を用いた。
二重紡糸ノズルから吐出させた後、距離100mmの乾燥空間(40℃)を通して乾燥させ、40℃の水が入った凝固槽を通過させた。
その後、さらに40℃の水が入った水洗槽を通過させて膜基材となる中空糸膜を巻き取った。
(Spinning process)
Using the defoamed membrane-forming solution, spinning was performed at 40 ° C. with a double spinning nozzle. 20 ° C. water was used as the internal coagulation liquid (non-solvent).
After discharging from the double spinning nozzle, it was dried through a drying space (40 ° C.) at a distance of 100 mm and passed through a coagulation tank containing 40 ° C. water.
Then, the hollow fiber membrane used as a film | membrane base material was wound up through the washing tank containing 40 degreeC water further.

<接触工程>
中空糸膜(内径0.5mm,外径0.8mm,長さ1000mm)をポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(分子量40,000)(日東紡社製,PAS-H-5L)2.8質量%量の水溶液に室温で浸漬した状態で、1分間減圧脱泡した。
その後、中空糸膜を前記水溶液に浸漬したまま、80℃になるまで加熱した後、さらに3時間加熱した状態で接触させた。
3時間後、中空糸膜を取り出し、水道水中に15時間浸漬して、余剰のポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドを洗浄して、NF中空糸膜を得た。
<Contact process>
Hollow fiber membrane (inner diameter 0.5mm, outer diameter 0.8mm, length 1000mm) was added to polydiallyldimethylammonium chloride (molecular weight 40,000) (manufactured by Nittobo, PAS-H-5L) in an aqueous solution of 2.8% by mass at room temperature. In the soaked state, vacuum degassing was performed for 1 minute.
Thereafter, the hollow fiber membrane was heated to 80 ° C. while being immersed in the aqueous solution, and then contacted in a heated state for 3 hours.
After 3 hours, the hollow fiber membrane was taken out, immersed in tap water for 15 hours, and the excess polydiallyldimethylammonium chloride was washed to obtain an NF hollow fiber membrane.

実施例2
実施例1の接触工程において、40℃で3時間加熱したほかは同様にして、NF中空糸膜を得た。
Example 2
In the contact step of Example 1, an NF hollow fiber membrane was obtained in the same manner except that it was heated at 40 ° C. for 3 hours.

実施例3
実施例1の接触工程において、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドとして日東紡社製のPAS-H-10L(分子量200,000)を使用したほかは同様にして、NF中空糸膜を得た。
Example 3
In the contacting step of Example 1, an NF hollow fiber membrane was obtained in the same manner except that PAS-H-10L (molecular weight 200,000) manufactured by Nittobo Co., Ltd. was used as polydiallyldimethylammonium chloride.

実施例4
実施例1の<スルホン化ポリエーテルスルホンの合成>において、PESのスルホン化における反応条件を、フラスコ内温30℃にて6時間撹拌反応としたほかは実施例1と同様にして、スルホン化度0.18のSPESを合成した。
このスルホン化度0.18のSPESを使用したほかは実施例1と同様にして、NF中空糸膜を得た。
Example 4
The degree of sulfonation was the same as in Example 1 except that the reaction conditions for sulfonation of PES in Example 1 <Synthesis of Sulfonated Polyethersulfone> were changed to a stirring reaction at a flask internal temperature of 30 ° C. for 6 hours. 0.18 SPES was synthesized.
An NF hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that SPES having a sulfonation degree of 0.18 was used.

実施例5
<中空糸膜の作製>
(製膜溶液の調製及び脱泡工程)
ジメチルスルホキシド(DMSO)65質量%量に実施例1で得た酸型のSPES10質量%量を加え、90℃で約1時間加熱して溶解させた。
次に、前記溶液にポリエーテルスルホン(PES)(BASF製のUltrason(r)E 6020P;Mw=51,000)25質量%量を加え、90℃で約6時間加熱溶解して、製膜溶液を得た。
その後、製膜溶液を90℃で15時間かけて脱泡した。
Example 5
<Production of hollow fiber membrane>
(Preparation of film forming solution and defoaming step)
10% by mass of the acid type SPES obtained in Example 1 was added to 65% by mass of dimethyl sulfoxide (DMSO) and dissolved by heating at 90 ° C. for about 1 hour.
Next, 25% by mass of polyethersulfone (PES) (BASF's Ultrason (R) E 6020P; Mw = 51,000) is added to the solution and dissolved by heating at 90 ° C. for about 6 hours to obtain a film forming solution. It was.
Thereafter, the film forming solution was degassed at 90 ° C. for 15 hours.

(紡糸工程)
脱泡した製膜溶液を用い、二重紡糸ノズルにより80℃で紡糸した。内部凝固液(非溶媒)として20℃の水を用いた。
二重紡糸ノズルから吐出させた後、距離100mmの乾燥空間(40℃)を通して乾燥させ、60℃の水が入った凝固槽を通過させた。
その後、さらに40℃の水が入った水洗槽を通過させて膜基材となる中空糸膜を巻き取った。
(Spinning process)
Using the defoamed membrane-forming solution, spinning was performed at 80 ° C. with a double spinning nozzle. 20 ° C. water was used as the internal coagulation liquid (non-solvent).
After discharging from the double spinning nozzle, it was dried through a drying space (40 ° C.) at a distance of 100 mm, and passed through a coagulation tank containing 60 ° C. water.
Then, the hollow fiber membrane used as a film | membrane base material was wound up through the washing tank containing 40 degreeC water further.

<接触工程>
中空糸膜(内径0.5mm,外径0.8mm,長さ1000mm)を80℃に加温したアルカリ水溶液(NaOHの0.1N水溶液)に2時間浸漬した。アルカリ処理後、中空糸膜を取り出し、イオン交換水で約5分間、中空糸膜を流水洗浄した。
その後、中空糸膜をポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(分子量40,000)(日東紡社製,PAS-H-5L)2.8質量%量の水溶液に室温で浸漬した状態で、1分間減圧脱泡した。
その後、中空糸膜を前記水溶液に浸漬したまま、80℃になるまで加熱した後、さらに3時間加熱した状態で接触させた。
3時間後、中空糸膜を取り出し、水道水中に15時間浸漬して、余剰のポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドを洗浄して、NF中空糸膜を得た。
<Contact process>
A hollow fiber membrane (inner diameter 0.5 mm, outer diameter 0.8 mm, length 1000 mm) was immersed in an alkaline aqueous solution (0.1N aqueous solution of NaOH) for 2 hours. After the alkali treatment, the hollow fiber membrane was taken out and washed with running water for about 5 minutes with ion exchange water.
Then, the hollow fiber membrane was degassed under reduced pressure for 1 minute in a state where it was immersed in an aqueous solution of 2.8% by mass of polydiallyldimethylammonium chloride (molecular weight 40,000) (manufactured by Nittobo Co., Ltd., PAS-H-5L) at room temperature.
Thereafter, the hollow fiber membrane was heated to 80 ° C. while being immersed in the aqueous solution, and then contacted in a heated state for 3 hours.
After 3 hours, the hollow fiber membrane was taken out, immersed in tap water for 15 hours, and the excess polydiallyldimethylammonium chloride was washed to obtain an NF hollow fiber membrane.

比較例1
実施例1で製造した中空糸膜であり、接触工程の処理をしていないものを比較例1の中空糸膜とした。
Comparative Example 1
The hollow fiber membrane manufactured in Example 1 and not subjected to the contact process was used as the hollow fiber membrane of Comparative Example 1.

比較例2
実施例4で製造した中空糸膜であり、接触工程の処理をしていないものを比較例2の中空糸膜とした。
Comparative Example 2
The hollow fiber membrane produced in Example 4 and not subjected to the contact process was designated as the hollow fiber membrane of Comparative Example 2.

Figure 0006081290
Figure 0006081290

本発明のNF中空糸膜は、PWPと硬度成分除去率をバランスよく具備している。なお、実施例1において、水道水中に15時間浸漬して余剰のポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドを洗浄したことからも確認できるとおり、中空糸膜基材とポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドは強く結合されているものである。   The NF hollow fiber membrane of the present invention has a well-balanced PWP and hardness component removal rate. In Example 1, the hollow fiber membrane substrate and the polydiallyldimethylammonium chloride are strongly bonded as confirmed from the fact that the excess polydiallyldimethylammonium chloride was washed by immersing in tap water for 15 hours. It is.

実施例6(耐アルカリ性試験)
実施例3のNF中空糸膜の両端を開口させたもの5本を用い、両端側をエポキシ樹脂で封止したものをケースハウジングに収容して、試験用中空糸膜モジュールを作製した。
pH12の水酸化ナトリウム水溶液を前記モジュールに通液し、中空糸膜を水酸化ナトリウム水溶液に15時間浸漬した後に前記アルカリ液を排液・水洗して、表2に示す各測定を実施した。
Example 6 (alkali resistance test)
A test hollow fiber membrane module was manufactured by using five NF hollow fiber membranes of Example 3 with both ends opened and sealing both ends with an epoxy resin in a case housing.
A pH 12 sodium hydroxide aqueous solution was passed through the module, the hollow fiber membrane was immersed in the sodium hydroxide aqueous solution for 15 hours, and then the alkaline solution was drained and washed, and each measurement shown in Table 2 was performed.

実施例7(耐熱性試験)
実施例6と同様にして試験用中空糸膜モジュールを作製した。
90℃の熱水を前記モジュールに通液し、8時間、90℃の加温状態を保持し後にモジュールを常温まで冷却し、その後、表2に示す各測定を実施した。
Example 7 (heat resistance test)
A test hollow fiber membrane module was produced in the same manner as in Example 6.
Hot water at 90 ° C. was passed through the module, and the module was cooled to room temperature after maintaining the heated state at 90 ° C. for 8 hours. Thereafter, each measurement shown in Table 2 was performed.

Figure 0006081290
Figure 0006081290

表2から確認できるとおり、本発明のNF中空糸膜は、耐アルカリ性と耐熱性の両方が優れていた。   As can be confirmed from Table 2, the NF hollow fiber membrane of the present invention was excellent in both alkali resistance and heat resistance.

実施例8(長期運転試験)
実施例3のNF中空糸膜を使用して、以下の試験用の膜モジュールを作製した。
NF中空糸膜の両端を開口させたもの40本を必要な長さに切断した後、ケースハウジングに収容した。
その後,両端に仮キャップを装着し、エポキシ樹脂を片側ずつ入れ封止した。
エポキシ樹脂が固化した後、中空糸膜の両端が開口するように両端の接着部を切断し,試験用の膜モジュールを得た。
<膜モジュール>
膜面積:0.019m2
中空糸本数:40本
有効長:25cm
Example 8 (long-term operation test)
Using the NF hollow fiber membrane of Example 3, a membrane module for the following test was produced.
Forty NF hollow fiber membranes having both ends opened were cut to a required length and then accommodated in a case housing.
Thereafter, temporary caps were attached to both ends, and epoxy resin was put on one side and sealed.
After the epoxy resin was solidified, the bonded portions at both ends were cut so that both ends of the hollow fiber membrane were opened, and a membrane module for testing was obtained.
<Membrane module>
Membrane area: 0.019m 2
Number of hollow fibers: 40 Effective length: 25 cm

試験用膜モジュールを使用して、兵庫県姫路市網干地区の水道水(硬度50)を使用して、膜入口圧力0.3MPa、回収率80%、逆圧洗浄なしの運転条件にて連続運転を実施して、表3に示す期間ごとの純水透過係数(PWP)と硬度成分除去率を測定した。   Using the membrane module for testing, continuous operation using tap water (hardness 50) in Himeji City, Hyogo Prefecture under conditions of membrane inlet pressure 0.3 MPa, recovery rate 80%, no back pressure cleaning The pure water permeability coefficient (PWP) and hardness component removal rate for each period shown in Table 3 were measured.

Figure 0006081290
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実施例3のNF中空糸膜を使用した膜モジュールを使用した長期濾過運転においても、安定した硬度成分除去率を示した。
この事実からも、本発明のNF中空糸膜では、中空糸膜基材とポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドは強く結合されていることが確認できる。
Even in the long-term filtration operation using the membrane module using the NF hollow fiber membrane of Example 3, a stable hardness component removal rate was shown.
This fact also confirms that the hollow fiber membrane substrate and polydiallyldimethylammonium chloride are strongly bonded in the NF hollow fiber membrane of the present invention.

Claims (6)

スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンを含み、ポリビニルピロリドンを含まない混合物からなる中空糸膜にカチオン性ポリマーが結合されたものであ
スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンの合計量中の含有割合が、スルホン化ポリエーテルスルホン20〜40質量%、ポリエーテルスルホン80〜60質量%であり、
スルホン化ポリエーテルスルホンのスルホン化度が0.10〜0.18であり、
カチオン性ポリマーが、ポリジアリルジアルキルアンモニウム塩である、内圧式の中空糸型NF膜。
Look including a sulfonated polyether sulfone and polyether sulfone state, and are not cationic polymer in the hollow fiber membrane made of a mixture containing no polyvinylpyrrolidone is coupled,
The content ratio in the total amount of the sulfonated polyethersulfone and the polyethersulfone is sulfonated polyethersulfone 20 to 40% by mass, polyethersulfone 80 to 60% by mass,
The sulfonation degree of the sulfonated polyethersulfone is 0.10 to 0.18,
An internal pressure type hollow fiber type NF membrane , wherein the cationic polymer is a polydiallyldialkylammonium salt .
回収率10%の運転条件において、下記式から求められる硬度成分除去率が75%以上である、請求項記載の内圧式の中空糸型NF膜。
硬度成分除去率
=〔1−(透過液中の硬度成分量)/{(供給液中の硬度成分量+濃縮液中の硬度成分量)/2}〕
In the recovery of 10% of the operating conditions, the hardness component removal rate obtained from the following formula is 75% or more, according to claim 1 inner pressure hollow fiber NF membrane according.
Hardness component removal rate = [1- (hardness component amount in permeate) / {(hardness component amount in supply liquid + hardness component amount in concentrated liquid) / 2}]
請求項1または2記載の内圧式の中空糸型NF膜の製造方法であって、
スルホン化ポリエーテルスルホンとポリエーテルスルホンを含む混合物から中空糸膜を製造する工程と、
前記工程で得られた中空糸膜とカチオン性ポリマーの水溶液を接触させる工程を有している、内圧式の中空糸型NF膜の製造方法。
A method for producing an internal pressure type hollow fiber NF membrane according to claim 1 or 2 ,
Producing a hollow fiber membrane from a mixture comprising sulfonated polyethersulfone and polyethersulfone;
A method for producing an internal pressure type hollow fiber type NF membrane, comprising a step of bringing the hollow fiber membrane obtained in the above step into contact with an aqueous solution of a cationic polymer.
前記接触工程が、前記中空糸膜をカチオン性ポリマーの水溶液中に浸漬した状態で加熱する工程である、請求項記載の内圧式の中空糸型NF膜の製造方法。 The method for producing an internal pressure type hollow fiber type NF membrane according to claim 3 , wherein the contacting step is a step of heating the hollow fiber membrane in a state of being immersed in an aqueous solution of a cationic polymer. 請求項1または2記載の内圧式の中空糸型NF膜を有する膜モジュール。 A membrane module having the internal pressure type hollow fiber type NF membrane according to claim 1 or 2 . 請求項1または2記載の内圧式の中空糸型NF膜を有する膜モジュールを備えた水処理装置。 The water treatment apparatus provided with the membrane module which has an internal pressure type hollow fiber type NF membrane of Claim 1 or 2 .
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