JP6136269B2 - 水処理用分離膜エレメント - Google Patents
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Description
(1−1)分離膜の概要
分離膜とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得ることができる膜である。分離膜は、分離膜本体と、分離膜本体上に配置された流路材とを備える。
<概要>
分離膜本体としては、使用方法、目的等に応じた分離性能を有する膜が用いられる。分離膜本体は、単一層によって形成されたものもあるが、本発明における分離膜本体は、少なくとも分離機能層と基材とを備える複合膜である。また、図7に示すように、複合膜においては、分離機能層203と基材201との間に、多孔性支持層202が形成されていてもよい。
分離機能層の厚みは具体的な数値に限定されないが、分離性能と透過性能の点で5nm以上3000nm以下であることが好ましい。特に逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜では5nm以上300nm以下であることが好ましい。
(A)エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに
(B)前記化合物(A)以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物。
具体的には、分離機能層は、化合物(A)の加水分解性基の縮合物ならびに化合物(A)および/または(B)のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
・化合物(A)のみが縮合および/または重合することで形成された重合物、
・化合物(B)のみが重合して形成された重合物、並びに
・化合物(A)と化合物(B)との共重合物
のうちの少なくとも1種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物(A)と化合物(B)との共重合体中で、化合物(A)は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
多孔性支持層は、分離機能層を支持する層であり、多孔性樹脂層とも言い換えられる。
分離膜本体の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜本体は基材を有することができる。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。
基材の密度は、分離膜の使用方法等に合わせて変更可能であるが、例えば密度0.2g/cm3以上0.9g/cm3以下であるのが好ましい。基材の密度が小さいほど透過側流路材の浸入に適しており、基材に透過側流路材を強固に固着できる。上述の範囲であれば、分離膜の基材としての強度と、基材への透過側流路材の固着の強度とを両立しやすい。
<概要>
分離膜本体の透過側の面には、基材表面に透過側流路材が単独で固着する。透過側流路材は、基材とは異なる組成を有し、基材の厚さ方向において分離機能層とは逆側の基材表面に1N/m以上の接着力で固着することで、透過側流路を形成する。「透過側の流路を形成する」とは、分離膜が後述の分離膜エレメントに組み込まれたときに、分離膜本体を透過した透過流体が集水管に到達できるように、流路が形成されていることを意味する。流路材の構成の詳細は以下のとおりである。
分離膜エレメントの製造時等の分離膜の取り扱い時において、流路材に応力が負荷された場合に基材と流路材との間での剥離を抑制するためには、流路材と基材との固着部の接着力は1N/m以上が好ましく、10N/m以上がさらに好ましく、30N/m以上が特に好ましい。このような基材と流路材間の接着力は、例えばISO 4578:1997に記載されている方法に従って測定できる。少なくとも、後述の実施例に記載の方法で測定された接着力が、この範囲内に入っていればよい。なお、この接着とは流路材が単独で接着していることであり、分離膜リーフまたは封筒状膜を作製する際に用いる接着剤が流路材に接触している部分は除かれる。
分離膜中に、より具体的には基材中に、流路材の成分が含浸していてもよい。分離膜の基材側、すなわち透過側に流路材を配置し、ホットメルト法などで基材側から加熱すると、分離膜の裏側から表側に向かって流路材の含浸が進行する。含浸が進行するにつれて流路材と基材との接着が強固になり、加圧ろ過しても流路材が基材から剥離しにくくなる。基材中で、流路材の成分が含浸している部分を、図4中で「含浸部33」として示している。
流路材が透過側流路材として機能する場合、流路材には、加圧ろ過時に透過側流路を形成するための耐圧性が要求される。密度が低い場合、つまり流路材中に多くの空隙が存在する場合は、流路材の耐圧性は低い傾向にある。流路材の密度は、分離膜の使用方法等に合わせて変更可能であるが、例えば、流路材が接着していない範囲の基材の密度よりも高いことが好ましい。また、流路材の密度は0.90g/cm3以上であることが好ましく、溶融樹脂の流動性の観点から耐圧性や後述する基材への非保持性、浸透性が良好となる。また、同様の理由から流路材の密度が基材の密度よりも高いことが好ましい。
流路材を不織布に固着した分離膜を用いてエレメント、特にスパイラル型エレメントを作製する場合、供給側の面同士が向かい合い、かつ透過側の面同士が向かい合うように、分離膜を重ねて巻回する工程を行う。巻回することで分離膜の間にズレが生じるので、分離膜の間には応力が生じる。よって、分離膜間の摩擦力が小さいことが好ましい。摩擦力が大きい場合、生じた応力により分離膜が破壊されることがある。そのため、流路材とそれに接する分離膜、すなわち向かい合う分離膜の基材との静摩擦係数は、分離膜の含水率によらず好ましくは3.5以下であり、さらに好ましくは1.5以下、特に好ましくは0.7以下である。つまり、流路材と、それに対向する分離膜の透過側の基材表面との間の静摩擦係数が、この範囲内にあることで、分離膜の巻囲性が良好で欠陥の少ない分離膜エレメントを得ることができる。
流路材31は、分離膜本体2とは異なる材料で形成されることが好ましい。異なる材料とは、分離膜本体2で使用される材料とは異なる組成を有する材料を意味する。特に、流路材31の組成は、分離膜本体2のうち、流路材31が形成されている面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体2を形成するいずれの層の組成とも異なることが好ましい。
<<概要>>
従来広く用いられているトリコットは編み物であり、立体的に交差した糸で構成されている。つまり、トリコットは、二次元的に連続した構造を有している。このようなトリコットが流路材として適用された場合、流路の高さはトリコットの厚みよりも小さくなる。すなわち、トリコットの厚みの全てを流路の高さとして利用することはできない。
図2〜図4において、a〜fは下記値を指す。
a:分離膜本体2の長さ
b:分離膜本体2の幅方向における流路材31の間隔
c:流路材の高さ(流路材31と分離膜本体2の透過側の面22との高低差)
d:流路材31の幅
e:分離膜本体2の長さ方向における上記流路材の間隔
f:流路材31の長さ
長さaは、第2方向(分離膜の長さ方向)における分離膜本体2の一端から他端までの距離である。この距離が一定でない場合、1枚の分離膜本体2において30箇所以上の位置でこの距離を測定し、平均値を求めることで長さaを得ることができる。
第1方向(分離膜の幅方向)において隣接する流路材31の間隔bは、流路5の幅に相当する。1つの断面において1つの流路5の幅が一定でない場合、つまり隣り合う2つの流路材31の側面が平行でない場合は、1つの断面内で、1つの流路5の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。図4に示すように、第2方向に垂直な断面において、流路材31は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する2つの流路材31の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。任意の30箇所以上の断面において、流路材31の間隔を測定して、それぞれの断面において平均値を算出する。そして、こうして得られた平均値の相加平均値をさらに算出することで、間隔bが算出される。
高さcとは、流路材と分離膜本体の表面との高低差である。図4に示すように、高さcは、第2方向に垂直な断面における、流路材31の最も高い部分と分離膜本体の透過側面との高さの差である。すなわち、高さにおいては、基材中に含浸している部分の厚みは考慮しない。高さcは、30箇所以上の流路材31について高さを測定し、平均して得られる値である。流路材の高さcは、同一の平面内における流路材の断面の観察によって得られてもよいし、複数の平面における流路材の断面の観察によって得られてもよい。
流路材31の幅dは、次のように測定される。まず、第1方向(分離膜の幅方向)に垂直な1つの断面において、1つの流路材31の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図4に示すような上部が細く下部が太い流路材31においては、流路材下部の幅と上部の幅を測定し、その平均値を算出する。このような平均値を少なくとも30箇所の断面において算出し、その相加平均を算出することで、1枚の膜当たりの幅dを算出することができる。
第2方向における流路材31の間隔eは、第2方向(分離膜の長さ方向)において隣り合う流路材31間の最短距離である。図2に示すように、流路材31が第2方向において分離膜本体2の一端から他端まで(分離膜エレメント内では、巻回方向の内側端部から外側端部まで)連続して設けられている場合、間隔eは0mmである。また、図3に示すように、流路材31が第2方向において途切れている場合、間隔eは、好ましくは5mm以下であり、より好ましくは1mm以下であり、さらに好ましくは0.5mm以下である。間隔eが上記範囲内であることで、膜落ち込みが生じても膜への機械的負荷が小さく、流路閉塞による圧力損失を比較的小さくすることができる。なお、間隔eの下限は、0mmである。
流路材31の長さfは、分離膜本体2の長さ方向(つまり第2方向)における流路材31の長さである。長さfは、1枚の分離膜1内で、30個以上の流路材31の長さを測定し、その平均値を算出することで求められる。流路材の長さfは、分離膜本体の長さa以下であればよい。流路材の長さfが分離膜本体の長さaと同等のときは、流路材31が分離膜1の巻回方向内側端部から外側端部へ連続的に設けられていることを指す。長さfは、好ましくは10mm以上、より好ましくは20mm以上である。長さfが10mm以上であることで、圧力下でも流路が確保される。
上述したように、本実施形態の流路材は、従来のトリコットのような連続形状を有する流路材に比べて圧力損失を小さくすることができる。言い換えると、本実施形態の技術によると、圧力損失が同等であっても、従来技術よりもリーフ長を大きくすることができる。リーフ長を大きくすることができると、リーフ数を低減することができる。
i)a2f2(b+c)2(b+d)×10-6/b3c3(e+f)2≦1400かつ
ii)850≦a≦7000かつ
iii)b≦2かつ
iv)c≦0.5かつ
v)0.15≦df/(b+d)(e+f)≦0.85
流路材の形状は特に限定されないが、流路の流動抵抗を少なくし、透過させた際の流路を安定化させるような形状が選択され得る。これらの点で、分離膜の面方向に垂直ないずれかの断面において、流路材の形状は、直柱状や台形状、曲柱状、あるいはそれらの組み合わせでもよい。
分離膜の透過側の面に対する流路材の投影面積比は、特に透過側流路の流動抵抗を低減し、流路を安定に形成させる点では、0.03以上0.85以下であることが好ましく、0.15以上0.85以下であることがより好ましく、0.2以上0.75以下であることがさらに好ましく、0.3以上0.6以下であることがさらに好ましい。なお、投影面積比とは、分離膜を5cm×5cmで切り出し、分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる流路材の投影面積を、切り出し面積(25cm2)で割った値である。また、この値は、上述の式v)に記載されたdf/(b+d)(e+f)で表すこともできる。
分離膜を透過した水は透過側流路5を通過して集水管6に集められる。分離膜において、集水管から遠い領域、つまり巻回方向外側の端部近傍の領域(図5における右側端部に近い領域)を透過した水は、集水管6に向かう間に、巻回方向においてより内側の領域を透過した水と合流し、集水管6へ向かう。よって、透過側流路においては、集水管6から遠い方が、存在する水量が少ない。
(2−1)概要
図5に示すように、分離膜エレメント100は、集水管6と、上述したいずれかの構成を備え、集水管6の周囲に巻回された分離膜1を備える。
<概要>
分離膜1は、集水管6の周囲に巻回されており、分離膜の幅方向が集水管6の長手方向に沿うように配置される。その結果、分離膜1は、長さ方向が巻回方向に沿うように配置される。
図1に示すように、分離膜は、膜リーフ4(本書において、単に「リーフ」と称することがある。)を形成する。リーフ4において分離膜1は、供給側の面21が、図示しない供給側流路材を挟んで他の分離膜7の供給側の面71と対向するように、配置される。分離膜リーフ4において、互いに向かい合う分離膜の供給側の面の間には供給側流路が形成される。
上述したように、分離膜1には透過側流路材31を備えている。透過側流路材31によって、封筒状膜の内側、つまり向かい合う分離膜の透過側の面の間には、透過側流路が形成される。
(流路材)
分離膜エレメント100は、向かい合う分離膜の供給側の面の間に、分離膜1に対する投影面積比が0を超えて1未満となる流路材を備える(図示せず)。供給側流路材の投影面積比は0.03以上0.50以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.10以上0.40以下、特に好ましくは、0.15以上0.35以下である。投影面積比が0.03以上0.50以下であることで、流動抵抗が比較的小さく抑えられる。なお、投影面積比とは、分離膜と供給側流路材を5cm×5cmで切り出し、供給側流路材を分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値である。
また、分離膜の供給側の面に供給側流路材を配置するに代わりに、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与することができる。
集水管6は、その中を透過水が流れるように構成されていればよく、材質、形状、大きさ等は特に限定されない。集水管6としては、例えば、複数の孔が設けられた側面を有する円筒状の部材が用いられる。
より具体的な形態として、図8−図10に、第1−第3の形態の分離膜エレメント100A、100B、100Cを示す。
図9を参照して、本実施形態の分離膜エレメント100Bについて説明する。なお、既に説明した構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。
図10を参照して、本実施形態の分離膜エレメント100Cについて説明する。なお、既に説明した構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。
分離膜エレメントの製造方法は、分離膜を製造する工程を含む。また、分離膜を製造する工程は、少なくとも以下の工程:
基材および分離機能層を有する分離膜本体を準備する工程、
前記分離膜本体とは異なる組成を有する材料を、熱によって軟化する工程、
軟化した前記材料を、前記分離膜本体の基材側の面に、少なくとも第1方向(分離膜本体の幅方向)に不連続に配置することで、透過側流路材を形成する工程、および
前記材料を固化することで、前記分離膜本体上に前記透過側流路材を固着させる工程、
を含む。
分離膜本体の製造方法については上述したが、簡単にまとめると以下のとおりである。
分離膜の製造方法は、分離膜本体の透過側の面に、不連続な流路材を設ける工程を備える。この工程は、分離膜製造のどの時点で行われてもよい。例えば、流路材は、基材上に多孔性支持層が形成される前に設けられてもよいし、多孔性支持層が設けられた後であって分離機能層が形成される前に設けられてもよいし、分離機能層が形成された後、上述の化学処理が施される前または後に行われてもよい。
供給側流路材が、分離膜本体と異なる材料で形成された不連続な部材である場合、供給側流路材の形成には、透過側流路材の形成と同じ方法およびタイミングを適用することができる。
分離膜リーフは、上述したように、供給側の面が内側を向くように分離膜を折りたたむことで形成することされてもよいし、別々の2枚の分離膜を供給側の面が向かい合うように貼り合わせることで形成されてもよい。
1枚の分離膜を透過側面が内側を向くように折り畳んで貼り合わせることで、または2枚の分離膜を透過側面が内側を向くように重ねて貼り合わせることで、封筒状膜を形成することができる。長方形状の封筒状膜においては、長さ方向の一端のみが開口するように、他の3辺を封止する。封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザによる融着等により実行できる。
分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献(日本国特公昭44−14216号公報、日本国特公平4−11928号公報、日本国特開平11−226366号公報)に記載される方法を用いることができる。詳細には以下の通りである。
分離膜エレメントの製造方法は、上述のように形成された分離膜の巻回体の外側に、フィルムおよびフィラメント等をさらに巻きつけることを含んでいてもよいし、集水管の長手方向における分離膜の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
分離膜エレメントは、さらに、直列または並列に接続して圧力容器に収納されることで、分離膜モジュールとして使用されてもよい。
キーエンス社製高精度形状測定システムKS−1100を用い、5cm×5cmの透過側の測定結果から平均の高低差を解析した。10μm以上の高低差のある30箇所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で割って求めた。
走査型電子顕微鏡(S−800)(日立製作所社製)を用いて30個の任意の流路材断面を500倍で写真撮影し、分離膜の透過側における流路材の頂点から、隣の流路材の頂点までの水平距離を200箇所について測定し、その平均値をピッチとして算出した。
流路材と共に分離膜を5cm×5cmで切り出し、レーザ顕微鏡(倍率10〜500倍の中から選択)を用い、ステージを移動させて、該流路材の全投影面積を測定した。該流路材を分離膜透過側または供給側から投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値を投影面積比とした。
分離膜または分離膜エレメントについて、原水として濃度500mg/LかつpH6.5の食塩水を用いて、運転圧力0.7MPa、運転温度25℃、回収率15%の条件下で100時間運転を行った。その後、同条件で、10分間の運転を行うことで透過水を得た。この10分間の運転で得られた透過水の体積から、分離膜の単位面積あたり、かつ1日あたりの透水量(立方メートル)を、造水量(m3/日)として表した。
造水量の測定における10分間の運転で用いた原水およびサンプリングした透過水について、TDS濃度を伝導率測定により求め、下記式からTDS除去率を算出した。
TDS除去率(%)=100×{1−(透過水中のTDS濃度/原水中のTDS濃度)}。
全ての壁状物(透過側流路材)に対して膜リーフ長L1と、膜リーフ長に対して集水管から遠方の端部から壁状物が存在しない距離または一面に塗布されている距離L3を測定し、欠点率(%)=L3/L1×100の式に基づいて算出した上で、1個の壁状物当たりの平均値を求めた。以下、得られた平均値を「欠点率」と表記する。
東洋精機(株)製スリップテスター(No.162−FS)を用いて測定した。サンプルを測定開始場所にセットし、ロードセル50Nで流路材面と基材を摩擦させた時の値を測定し、初期の立ち上がり抵抗値を静摩擦係数として算出した。
基材に流路材を固着させた幅15mmの試料を作製し、基材と流路材との接着面の一部を剥がし、測定長さ150mmで引張試験機にT状態となるようにセットした。25℃、65%相対湿度において、毎分50mmの速度で引張試験を行い、測定長さ間の引張り力の平均値を剥離強度とした。なお、流路材の一部を基材から剥離させる際に、先に基材が破壊された場合は接着力が1N/m以上とした。
作製した分離膜エレメントに原水として濃度500mg/LかつpH6.5、25℃の食塩水を運転圧力0.7MPaでエレメントを1分運転した後、運転を終了した。1分間の造水運転後の停止時間を 分間としこれを1サイクルとした。このサイクル(発停)を1000回繰り返した後に造水量を測定し、造水量の安定性を下記式により求めた。
安定性(%)=(発停1000回後の造水量)/初期造水量×100
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約90μm、通気度:1cc/cm2/sec、密度0.80g/cm3)上にポリスルホンの15.0重量%のDMF溶液を180μmの厚みで室温(25℃)にてキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置し、80℃の温水で1分間浸漬することによって繊維補強ポリスルホン支持膜からなる多孔性支持層(厚さ130μm)ロールを作製した。
実施例1で得た分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が37.0m2となるように折り畳み断裁加工し、ネット(厚み:0.7mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:350μm、投影面積比:0.13)を供給側流路材として幅900mmかつリーフ長800mmで26枚のリーフを作製した。
実施例1と同様にして分離膜本体を得た。得られた分離膜本体の基材側の表面に対し、スリット幅0.5mm、ピッチ0.9mmの櫛形シムを装填したアプリケーターを用いて、バックアップロールを20℃に温度調節しながら、分離膜エレメントとした場合に集水管の長手方向に対して垂直かつ封筒状膜としたとき巻回方向の内側端部から外側端部まで集水管の長手方向に対して垂直になるよう直線状に、エチレン酢酸ビニル系ホットメルトRH−173(レンゴー社製、密度1.13g/cm3)を樹脂温度125℃、走行速度3m/minで直線状に塗布して、高さ0.26mm、流路材幅0.5mm、集水管長手方向と成す角度90°、第1方向における流路材間隔0.4mm、ピッチ0.9mm、投影面積比0.55、欠点率0%の流路材を分離膜の全体に固着させた。
実施例3で得た分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が37.0m2となるように折り畳み断裁加工し、ネット(厚み:0.7mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:350μm、投影面積比:0.13)を供給側流路材として幅900mmかつリーフ長800mmで26枚のリーフを作製した。
欠点率12%である以外は全て実施例2と同様に分離膜ロールを作製した。続いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
欠点率25%である以外は全て実施例2と同様に分離膜ロールを作製した。続いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
透過側流路材の高さcを0.32mmとし、分離膜エレメントの有効膜面積を36m2としたこと以外は全て実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
供給側流路材のネットの厚みを0.95mmとし、分離膜エレメントの有効膜面積を31m2としたこと以外は全て実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
実施例3で得た流路材を固着した分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が0.5m2となるように折り畳み断裁加工し、ネット(厚み:510μm、ピッチ:2mm×2mm、繊維径:255μm、投影面積比:0.21)を供給側流路材として幅200mmで2枚のリーフを作製した。
透過側流路材の高さcを0.11mmとし、分離膜エレメントの有効膜面積を0.56m2としたこと以外は全て実施例9と同様に分離膜エレメントを作製した。
膜リーフ数を1枚(リーフ長1,600mm)とし、分離膜エレメントの有効膜面積を0.49m2としたこと以外は全て実施例9と同様に分離膜エレメントを作製した。
実施例3で得た流路材を固着した分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が1.4m2となるように折り畳み断裁加工し、ネット(厚み:510μm、ピッチ:2mm×2mm、繊維径:255μm、投影面積比:0.21)を供給側流路材として幅200mmで6枚のリーフを作製した。
流路材の断面形状が半円状(幅:0.5mm)としたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
基材をポリエステル長繊維不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約90μm、通気度:1.0cc/cm2/sec、多孔性支持層側表層の繊維配向度:40°、多孔性支持層とは反対側の表層での繊維配向°:20°、密度0.80g/cm3)にした以外は全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製し、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
透過側流路材を固着させるとき樹脂温度を120℃、加工速度を10.0m/分に変更し、基材−流路材間の接着力を7N/mとしたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
透過側流路材を固着させるとき樹脂温度を180℃、加工速度を3.0m/分に変更し、基材−流路材間の接着力を33N/mとしたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
透過側流路材を固着させるとき樹脂温度を200℃、加工速度を2.0m/分に変更し、基材−流路材間の接着力を58N/mとしたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
透過側流路材を形成する樹脂にワックスH1(サゾールワックス社製)を3%添加し、静摩擦係数を0.30としたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
流路材を固着させながらエアブローし、静摩擦係数を0.81としたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
流路材を固着させた直後に25℃の純水に浸漬し、静摩擦係数を1.5としたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
流路材を固着させた直後に5℃の純水に浸漬し、静摩擦係数を3.3としたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
基材を密度が0.55g/cm3であるポリエステル繊維製不織布としたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
基材を密度が0.21g/cm3であるポリエステル繊維製不織布としたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
基材を密度が0.96g/cm3であるポリエステル繊維製不織布としたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
封筒状膜の開口部側の所定部分を有孔集水管の外周面に接着し、さらにスパイラル状に巻囲することで巻囲体を作製した。巻囲体の外周面を、筒状に連続押し出し成形されたネット(厚み:0.7mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:350μm、投影面積比:0.13)で被覆した。被覆された巻囲体の両端のエッジカットを行った後、一端からの原水流入を防ぐための封止板(第1端板91に相当する)の取り付けを行った。こうして、原水供給口を分離膜エレメントの外周面のみに設けた。さらに、第2端板92に相当する端板を被覆された巻囲体の他端に取り付け、濃縮流体出口が分離膜エレメントの他端に設けた第2形態の分離膜エレメントとしたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
分離膜エレメント側面からの原水量を調整するための孔開き封止板(第1端板92に相当)を分離膜エレメント側面に取り付けることで、原水供給口を分離膜エレメントの一端及び外周面に設け、濃縮流体出口を分離膜エレメントの他端に設けて第3形態の分離膜エレメントとしたこと以外は全て実施例25と同様にするようした。実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
実施例1と同様にして分離膜本体を得た。得られた分離膜本体を使用し、透過側に配置する透過側流路材として、連続形状を有するトリコット(厚み:280μm、溝幅:400μm、畦幅:300μm、溝深さ:105μm、ポリエチレンテレフタレート製)を用いたこと以外は全て実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
透過側流路材を固着させるとき樹脂温度を115℃、加工速度を15.0m/分に変更し、基材−流路材間の接着力を0.8N/mとしたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
透過側流路材を固着させるとき樹脂温度を115℃、加工速度を20.0m/分に変更し、基材−流路材間の接着力を0.1N/mとしたこと以外は全て実施例3と同様に分離膜へ流路材を固着させ、実施例4と同様に分離膜エレメントを作製した。
11 封筒状膜
2 分離膜本体
21 供給側の面
22 透過側の面
201 基材
202 多孔性支持層
203 分離機能層
31 透過側流路材
32 供給側流路材
33 含浸部
4 分離膜リーフ
5 透過側流路
6 集水管
71 供給側の面
72 透過側の面
81 外装体
82 多孔性部材
91 端板(孔無)
92 端板(孔有)
a 分離膜(リーフ)長さ
b 透過側流路材の幅方向間隔
c 透過側流路材の高低差
d 透過側流路材の幅
e 透過側流路材の長さ方向の間隔
f 透過側流路材の長さ
R2 分離膜において巻回方向内側から外側に並んだ透過側流路材の先頭から最後尾までを含む領域
R3 分離膜の巻回方向外側端部において透過側流路材が設けられていない領域
L1 分離膜全体の長さ(上記長さa)
L2 領域R2の長さ
L3 領域R3の長さ
100 分離膜エレメント
100A 分離膜エレメント(第1形態)
100b 分離膜エレメント(第2形態)
100c 分離膜エレメント(第3形態)
101 原水
102 透過水
103 濃縮水
Claims (11)
- 集水管と、
少なくとも基材および分離機能層を有する分離膜本体と、該分離膜本体とは異なる組成を有し、前記基材の厚さ方向において前記分離機能層とは逆側の基材表面に1N/m以上の接着力で単独で固着している複数の透過側流路材と、を備える分離膜と、
を有する分離膜エレメントであって、
前記分離膜本体の幅方向に隣接する前記複数の透過側流路材の間隔が0.05mm以上5mm以下であり、前記透過側流路材の幅が0.2mm以上2mm以下である、水処理用分離膜エレメント。 - 前記透過側流路材と前記基材との静摩擦係数が3.5以下であること特徴とする請求項1に記載の水処理用分離膜エレメント。
- 前記透過側流路材の密度が、前記基材の密度よりも高いことを特徴とする請求項1または2に記載の水処理用分離膜エレメント。
- 前記透過側流路材と前記基材の密度差が0g/cm3を超えて1.5g/cm3以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の水処理用分離膜エレメント。
- 前記基材が不織布により構成され、該不織布の密度が0.2〜0.9g/cm3であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の水処理用分離膜エレメント。
- 前記透過側流路材の前記分離膜本体からの高さが30μm以上800μm以下である請求項1〜5のいずれかに記載の水処理用分離膜エレメント。
- 隣接する前記透過側流路材間の高低差が100μm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の水処理用分離膜エレメント。
- 前記透過側流路材が熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の水処理用分離膜エレメント。
- 前記基材が長繊維不織布である請求項1〜8のいずれかに記載の水処理用分離膜エレメント。
- 前記長繊維不織布と分離機能層との間に多孔性支持層を有し、該多孔性支持層と接する面とは反対側の長繊維不織布の表層における繊維の配向が、前記多孔性支持層と接する側の長繊維不織布の表層の繊維の配向よりも、長繊維不織布の製膜方向に揃った縦配向である、請求項9に記載の水処理用分離膜エレメント。
- 前記分離膜は、その幅方向が前記集水管の長手方向に沿うように配置され、かつ前記集水管の周囲に巻回されている請求項1〜10のいずれかに記載の水処理用分離膜エレメント。
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