JP6341353B1 - 中空糸膜モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
[1]軸方向における第1端と第2端とを有する筒状の筐体と、前記筐体内に収容される複数の中空糸膜と、前記筐体の前記第1端側に位置する複数の中空糸膜の端部を開口した状態で接着する第1ポッティング部と、前記筐体の前記第2端側に位置する複数の中空糸膜の端部を接着する第2ポッティング部とを備え、さらに前記第2端側から前記第1端側へ向かって前記中空糸膜の外側を流れる流体について、前記第1ポッティング部の前記第2端側の径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに前記第1ポッティング部の前記第2端側の径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させる整流構造を有する、中空糸膜モジュール。
[2]前記整流構造が、前記第1ポッティング部の前記第2端側に設けられたインナーパイプと整流筒を備え、前記インナーパイプは前記筐体の径方向中心部に設けられ、前記インナーパイプは前記第1ポッティング部の前記第2端側の近傍においてその側面に1つ以上の側面開口部を有し、前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率は、前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率より小さく、前記整流筒は前記中空糸膜と前記筐体の間に設けられ、前記整流筒はその側面に1つ以上の整流孔を有し、前記筐体はその側面にサイドノズルを有する、[1]に記載の中空糸膜モジュール。
[3]前記整流構造が、前記第1ポッティング部の前記第2端側に設けられた中心空間部と整流筒を備え、前記中心空間部は前記筐体の径方向中心部に設けられ、前記中心空間部の中空糸膜の充填率は、前記中心空間部の外側の中空糸膜の充填率より小さく、前記整流筒は前記中空糸膜と前記筐体の間に設けられ、前記整流筒はその側面に1つ以上の整流孔を有し、前記筐体はその側面にサイドノズルを有する、[1]に記載の中空糸膜モジュール。
[4]前記サイドノズルの内径をDとし、前記第1ポッティング部の前記第2端側から前記筐体の第2端までの長さをLとしたとき、前記インナーパイプの長さがD以上L以下である、[2]に記載の中空糸膜モジュール。
[5]前記サイドノズルの内径をDとし、前記第1ポッティング部の前記第2端側から前記第2ポッティング部の前記第2端側までの長さをMとしたとき、前記中心空間部の長さがD以上M以下である、[3]に記載の中空糸膜モジュール。
[6]前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率をA1、前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率をA2、前記インナーパイプの軸方向に垂直な断面の断面積をT1、前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積をT2としたとき、下記式(1)の流動パラメータFが1.0以上8.0以下である、[2]又は[4]に記載の中空糸膜モジュール。
F=(A2−A1)×T1/T2 ・・・(1)
[7]前記中心空間部の中空糸膜の充填率をA1、前記中心空間部の外側の中空糸膜の充填率をA2、前記中心空間部の軸方向に垂直な断面の断面積をT1、前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積をT2としたとき、下記式(1)の流動パラメータFが1.0以上8.0以下である、[3]又は[5]に記載の中空糸膜モジュール。
F=(A2−A1)×T1/T2 ・・・(1)
[8]前記インナーパイプは、その側面に1つ以上の側面開口部を有し、前記サイドノズルの内径をDとしたとき、前記インナーパイプは、前記第1ポッティング部の前記第2端側から長さDの範囲において、その側面に1つ以上の第1側面開口部を有し、前記側面開口部の総開口面積のうち、前記第1側面開口部が占める総開口面積の割合R1が50%以上である、[2]、[4]、[6]のいずれか1つに記載の中空糸膜モジュール。
[9]前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積に対する、前記インナーパイプの前記第1側面開口部の総開口面積の割合R2が、5%以上50%以下である、[8]に記載の中空糸膜モジュール。
[10]前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積に対する、前記整流筒の前記整流孔の総開口面積の割合R3が、5%以上50%以下である、[2]〜[9]のいずれか1つに記載の中空糸膜モジュール。
[11]前記サイドノズルの内径をDとしたとき、前記整流筒は、前記第1ポッティング部の前記第2端側から長さDの範囲において、その側面に1つ以上の第1整流孔を有し、前記整流孔の総開口面積のうち、前記第1整流孔が占める総開口面積の割合R4が50%以上である、[2]〜[10]のいずれか1つに記載の中空糸膜モジュール。
<中空糸膜モジュール>
本発明の第1実施形態にかかる中空糸膜モジュールの構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態にかかる中空糸膜モジュールを示す概略縦断面図である。
中空糸膜モジュール100Aは、図2に示すように、さらに筐体2の第2端側から筐体2の第1端側へ向かって中空糸膜1の外側を流れる流体について、第1ポッティング部3の上記第2端側の径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに第1ポッティング部3の上記第2端側の径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させる整流構造を有する。
整流筒9は、筐体2の内側に配置される筒状の部材である。整流筒9は第1ポッティング部3の第2端側(下側)に配置される。整流筒9の上下は開口しており、側面には整流孔10が設けられている。整流筒9は、この整流孔10から通液することができる。
ここで、フラッシング時にインナーパイプ11の内側に原液を導くため、インナーパイプ11内側の中空糸膜の充填率A1は、インナーパイプ11外側の中空糸膜の充填率A2より小さくする必要がある。これはインナーパイプ11内側の中空糸膜の充填率A1をインナーパイプ11の外側の中空糸膜の充填率A2よりも小さくすることで通液抵抗を下げ、インナーパイプ11の内側の流速を高めるためである。
中空糸膜の充填率[%]=S2/S1×100 ・・・(2)
S2=[円周率]×[中空糸膜の外径R/2]2×[中空糸膜存在区画内の中空糸膜の本数] ・・・(3)
F=(A2−A1)×T1/T2 ・・・(1)
第1実施形態の中空糸膜モジュール100Aにおいて、インナーパイプ11の長さ(中空糸膜モジュール軸方向)は、筐体サイドノズル2cの内径D以上とすることが好ましく、1.5×D以上とすることがより好ましく、2×D以上とすることがさらに好ましい。ここでインナーパイプ11の長さとは、第1ポッティング部3の第2端側(下側)から、インナーパイプ11の第2端側(下側)までの長さである。
インナーパイプ11は、その側面に1つ以上の側面開口部12を有しているが、第1ポッティング部3の第2端側(下側)から長さD(筐体サイドノズル2cの内径)の範囲に存在する側面開口部12を第1側面開口部と呼ぶ。第1ポッティング部3の第2端側(下側)近傍での流速を向上させるには、インナーパイプ11の第1側面開口部の総開口面積の割合を大きくすることが好ましい。インナーパイプ11の側面開口部12の総開口面積のうち、第1側面開口部が占める総開口面積の割合R1(式4)は、50%以上とすることが好ましく、80%以上とすることがより好ましい。
R1[%]=[第1側面開口部の総開口面積]/[側面開口部の総開口面積]×100 ・・・(4)
R2[%]=[第1側面開口部の総開口面積]/T2×100 ・・・(5)
整流筒9はその側面に1つ以上の整流孔10を有しているが、整流孔の総開口面積の筐体2の内側断面積T2に対する割合R3(式6)は5%以上50%以下とすることが好ましく、10%以上40%以下とすることがより好ましく、15%以上30%以下とすることがさらに好ましい。R3が5%未満だと、整流孔の開口面積が小さ過ぎて、整流筒9の内側で偏流が発生し、流速の低い部位が発生する場合がある。一方、R3が50%を超えると、第1側面開口部の開口面積が大き過ぎて、第1ポッティング部3の第2端側(下側)近傍での流速が低下する場合がある。
R3[%]=[整流孔の総開口面積]/[T2]×100 ・・・(6)
R4[%]=[第1整流孔の総開口面積]/[整流孔の総開口面積]×100 ・・・(7)
中空糸膜同士を接着剤で束ねることは、ポッティングと呼ばれる。ポッティングの方法としては、遠心力を利用して液状のポッティング剤(接着剤)を中空糸膜間に浸透させてから硬化させる遠心ポッティング法と、液状のポッティング剤を定量ポンプまたはヘッドにより送液し自然に流動させることにより中空糸膜間に浸透させてから硬化させる静置ポッティング法とが代表的な方法として挙げられる。遠心ポッティング法は遠心力によりポッティング剤が中空糸膜間に浸透しやすく、高粘度のポッティング剤も使用することができる。
本実施形態の中空糸膜モジュールは、分離膜として中空糸膜を備える。中空糸膜は一般的に平膜よりも比表面積が大きく、単位時間当たりにろ過できる液量が多いため有利である。中空糸膜の構造としては全体的に孔径が一様な対称膜や、膜の厚み方向で孔径が変化する非対称膜、強度を保持するための支持層と対象物質の分離を行うための分離機能層を有する複合膜などが存在する。
次に中空糸膜モジュール100Aによるろ過方法を述べる。原液は筐体下部キャップ2bの原液流入口5より中空糸膜モジュール100A内に流入し、中空糸膜1を透過したろ過液は、筐体上部キャップ2aのろ過液出口7より中空糸膜モジュール100Aの外部に排出される。
代表膜面線速度[m/s]=[原液流量]/(T2−S2) ・・・(8)
本発明の第2実施形態にかかる中空糸膜モジュールの構成について、図面を参照しながら説明する。
図6は、本発明の第2実施形態にかかる中空糸膜モジュール100Bを示す概略縦断面図であり、図7は、フラッシング時の中空糸膜モジュール100B内の液流を示している。図8は、本発明の第2実施形態の変形例である、中空糸膜モジュール100Cを示す概略縦断面図であり、図9は、フラッシング時の中空糸膜モジュール100C内の液流を示している。
図6に示す中空糸膜モジュール100Bには、第1実施形態のインナーパイプ11に替わり、中心空間部13が設けられている。中心空間部13は、第1ポッティング部3で中空糸膜1を接着固定する際に、中空糸膜モジュールの中心部をスペーサー等で区分けした状態で接着することにより形成させることができる。
ここで、フラッシング時に中心空間部13に原液を導くため、中心空間部13の中空糸膜の充填率A1は、中心空間部13外側の中空糸膜の充填率A2より小さくする必要がある。これは中心空間部13の中空糸膜の充填率A1を中心空間部13の外側の中空糸膜の充填率A2よりも小さくすることで通液抵抗を下げ、中心空間部13での流速を高めるためである。
中空糸膜の充填率[%]=S2/S1×100 ・・・(2)
S2=[円周率]×[中空糸膜の外径R/2]2×[中空糸膜存在区画内の中空糸膜の本数] ・・・(3)
F=(A2−A1)×T1/T2 ・・・(1)
第2実施形態の中空糸膜モジュール100Bにおいて、中心空間部13の長さ(中空糸膜モジュール軸方向)は筐体サイドノズル2cの内径D以上とすることが好ましく、1.5×D以上とすることがより好ましく、2×D以上とすることがさらに好ましい。ここで中心空間部13の長さとは、第1ポッティング部3の第2端側(下側)から、中空糸膜1が結束または固定される箇所までの長さである。中空糸膜1は結束部材や第2ポッティング部4等で結束または固定することができる。
重量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマー38質量部とγ−ブチロラクトン62質量部を混合し、160℃で溶解し高分子溶液を作製した。この高分子溶液を、85質量%γ−ブチロラクトン水溶液を中空部形成液体として随伴させながら二重管の口金から吐出し、口金の30mm下方に設置した温度20℃のγ−ブチロラクトン85質量%水溶液からなる冷却浴中で凝固させて、球状構造からなる中空糸膜を作製した。
(中空糸膜モジュール作製)
参考例1の中空糸膜を30質量%グリセリン水溶液に1時間浸漬後、風乾した。この中空糸膜の片端の中空部をシリコーン接着剤(東レ・ダウコーニング社製、SH850A/B、2剤を質量比が50:50となるように混合したもの)で目止めした。
中空糸膜モジュール100Fの排濁性は以下の方法で評価した。
ベントナイト70mg/L、ポリ塩化アルミニウム70mg/L、pH7の懸濁液を調整し、1時間以上撹拌して凝集フロックを形成させた。この供給懸濁液をろ過流束1m3/m2/dで30分間ろ過した。続いてろ過液による逆洗を行った。逆洗流束は2m3/m2/dで1分間実施した。続いて供給懸濁液を使用し、代表膜面線速度0.4m/sでフラッシングを1分間実施した。逆洗とフラッシングで中空糸膜モジュール外部に排出された排出液を回収して懸濁物質質量を測定し、式(9)により洗浄による排濁率を算出した。
排濁率[%]=[排出懸濁物質質量]/[供給懸濁物質質量]×100 ・・・(9)
懸濁液1Lを孔径1μmのガラスろ紙でろ過し、110℃で3時間乾燥させた後、質量を測定し、予め測定したガラスろ紙の質量を差し引くことで懸濁液1L当たりの懸濁物質質量を測定し、懸濁物質濃度(g/L)を求めた。
排出懸濁物質質量は式(11)に示すように、洗浄で外部に排出された排出液の懸濁物質濃度に、排出液量(逆洗液量とフラッシング液量の合計)を乗じて求めた。
供給懸濁物質質量[g]=[供給懸濁液の懸濁物質濃度]×[ろ過液量+フラッシング液量] ・・・(10)
排出懸濁物質質量[g]=[排出液の懸濁物質濃度]×[逆洗液量+フラッシング液量] ・・・(11)
インナーパイプ11の長さを表1に示すものに変更した以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。
各中空糸膜モジュール100Fの排濁率の評価結果を表1に示す。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
なお、表1中のDは、筐体サイドノズル内径を示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とし、インナーパイプ11内側の中空糸膜の充填率A1を10%とした以外は、実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は98%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11内側の中空糸膜の充填率A1を20%とした以外は、実施例9と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は98%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11内側の中空糸膜の充填率A1を30%とした以外は、実施例9と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は96%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)、内径を12mm、外径を16mm、第1側面開口部の幅を8.6mmとした以外は、実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は96%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)、内径を28mm、外径を32mm、第1側面開口部の幅を21.1mmとし、インナーパイプ11外側の中空糸膜の充填率A2を60%とした以外は、実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は99%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とし、インナーパイプ11には第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ12mm、幅14.8mm(長方形)の第1側面開口部を4箇所、周方向に均等に配置した。さらにインナーパイプ11の第2端側から第1端側に向かって5mmから8mmの範囲に、高さ3mm、幅14.8mm(長方形)の側面開口部12を4箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は98%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とし、インナーパイプ11には第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ12mm、幅14.8mm(長方形)の第1側面開口部を4箇所、周方向に均等に配置した。さらにインナーパイプ11の第2端側から第1端側に向かって5mmから17mmの範囲に、高さ12mm、幅14.8mm(長方形)の側面開口部12を4箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は97%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とし、インナーパイプ11には第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ12mm、幅14.8mm(長方形)の第1側面開口部を4箇所、周方向に均等に配置した。さらにインナーパイプ11の第2端側から第1端側に向かって5mmから17mmの範囲に、高さ12mm、幅14.8mm(長方形)の側面開口部12を4箇所、周方向に均等に配置し、インナーパイプ11の第2端側から第1端側に向かって25mmから37mmの範囲に、高さ12mm、幅14.8mm(長方形)の側面開口部12を4箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は94%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とし、第1側面開口部の高さを24mmとした以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は99%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とし、第1側面開口部の高さを4mmとした以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は99%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とした。また整流筒9には第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ10mm、幅8mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって28mmから36mmの範囲に、高さ8mm、幅12mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置し、第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって40mmから48mmの範囲に、高さ8mm、幅12mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は94%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とした。また整流筒9には第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ8mm、幅10mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置し、さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって12mmから20mmの範囲に、高さ8mm、幅10mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は97%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とした。また整流筒9には第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ6mm、幅6mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は98%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とした。また整流筒9には第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ5mm、幅8mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって30mmから35mmの範囲に、高さ5mm、幅8mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は98%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11の長さを72mm(3×D)とした。また整流筒9には第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって30mmから35mmの範囲に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置し、さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって40mmから45mmの範囲に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Fを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Fの排濁率を評価した結果、排濁率は94%だった。
流動パラメータF、割合R1、割合R2、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表1に示す。
インナーパイプ11に替わり、長さが、第1ポッティング部3の第2端側(下側)から第2ポッティング部4の第1端側(上側)までの長さN(74×D)である中心空間部13を設けた中空糸膜モジュール100G(図17)を作製した。中心空間部13は中空糸膜モジュールの第2端側に向かって縮径する円錐形状とし、第1ポッティング部3の第2端側での中心空間部13の直径は20mmとし、第2ポッティング部4の第1端側では中心空間部13を設けず、中空糸膜1を略均等に配置した。また中心空間部13での中空糸膜の充填率A1は0%とし、中心空間部13の外側の中空糸膜の充填率A2は35%とした。上記以外は実施例1と同様の方法で中空糸膜モジュール100Gを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Gの排濁率を評価した結果、排濁率は94%だった。
流動パラメータF、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
中心空間部13の外側の中空糸膜の充填率A2を50%とした以外は実施例24と同様の方法で中空糸膜モジュール100Gを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Gの排濁率を評価した結果、排濁率は91%だった。
流動パラメータF、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
整流筒9の第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ8mm、幅8mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって30mmから34mmの範囲に、高さ4mm、幅4mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例25と同様の方法で中空糸膜モジュール100Gを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Gの排濁率を評価した結果、排濁率は90%だった。
流動パラメータF、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
整流筒9の第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって30mmから35mmの範囲に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置し、第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって40mmから45mmの範囲に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例25と同様の方法で中空糸膜モジュール100Gを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Gの排濁率を評価した結果、排濁率は86%だった。
流動パラメータF、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
円柱状の中心空間部13を設けた中空糸膜モジュール100H(図18)を作製した。第1ポッティング部3の第2端側での中心空間部13の直径は20mmとし、第2ポッティング部4の第1端側での中心空間部13の直径も20mmとした。上記以外は実施例24と同様の方法で中空糸膜モジュール100Hを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Hの排濁率を評価した結果、排濁率は94%だった。
流動パラメータF、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
中心空間部13の外側の中空糸膜の充填率A2を50%とした以外は実施例28と同様の方法で中空糸膜モジュール100Hを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Hの排濁率を評価した結果、排濁率は92%だった。
流動パラメータF、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
整流筒9の第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ8mm、幅8mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって30mmから34mmの範囲に、高さ4mm、幅4mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例29と同様の方法で中空糸膜モジュール100Hを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Hの排濁率を評価した結果、排濁率は90%だった。
流動パラメータF、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
整流筒9の第1ポッティング部3の第2端側に接する位置に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の第1整流孔を12箇所、周方向に均等に配置した。さらに第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって30mmから35mmの範囲に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置し、第1ポッティング部3の第2端側から中空糸膜モジュールの第2端側に向かって40mmから45mmの範囲に、高さ5mm、幅5mm(長方形)の整流孔10を12箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例29と同様の方法で中空糸膜モジュール100Hを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Hの排濁率を評価した結果、排濁率は87%だった。
流動パラメータF、割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
図19に示す中空糸膜モジュール100Iを製作した。インナーパイプ及び中心空間部は設けず、整流筒9の内側の中空糸膜の充填率は50%とした。上記以外は実施例31と同様の方法で中空糸膜モジュール100Iを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Iの排濁率を評価した結果、排濁率は78%だった。
割合R3及び割合R4を算出した。結果を表2に示す。
図20に示す中空糸膜モジュール100Jを製作した。整流筒は設けず、インナーパイプ11内側の中空糸膜の充填率A1は0%とし、インナーパイプ外側の中空糸膜の充填率A2は50%とした。上記以外は実施例5と同様の方法で中空糸膜モジュール100Jを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール100Jの排濁率を評価した結果、排濁率は78%だった。
流動パラメータF、割合R1及び割合R2を算出した。結果を表2に示す。
100B 中空糸膜モジュール
100C 中空糸膜モジュール
100D 中空糸膜モジュール
100E 中空糸膜モジュール
100F 中空糸膜モジュール
100G 中空糸膜モジュール
100H 中空糸膜モジュール
100I 中空糸膜モジュール
100J 中空糸膜モジュール
1 中空糸膜
2 筐体
2a 筐体上部キャップ
2b 筐体下部キャップ
2c 筐体サイドノズル
3 第1ポッティング部
4 第2ポッティング部
5 原液流入口
6 原液出口
7 ろ過液出口
8 貫通孔
9 整流筒
10 整流孔
11 インナーパイプ
12 側面開口部
13 中心空間部
14 ピン
15 第1ポッティングキャップ
16 第2ポッティングキャップ
17 ポッティング剤投入器
Claims (7)
- 軸方向における第1端と第2端とを有する筒状の筐体と、
前記筐体内に収容される複数の中空糸膜と、
前記筐体の前記第1端側に位置する複数の中空糸膜の端部を開口した状態で接着する第1ポッティング部と、
前記筐体の前記第2端側に位置する複数の中空糸膜の端部を接着する第2ポッティング部とを備え、
さらに前記第2端側から前記第1端側へ向かって前記中空糸膜の外側を流れる流体について、前記第1ポッティング部の前記第2端側の径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに前記第1ポッティング部の前記第2端側の径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させる整流構造を有し、
前記整流構造が、前記第1ポッティング部の前記第2端側に設けられたインナーパイプと整流筒を備え、
前記インナーパイプは前記筐体の径方向中心部に設けられ、
前記インナーパイプは前記第1ポッティング部の前記第2端側の近傍においてその側面に1つ以上の側面開口部を有し、
前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率は、前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率より小さく、
前記整流筒は前記中空糸膜と前記筐体の間に設けられ、
前記整流筒はその側面に1つ以上の整流孔を有し、
前記筐体はその側面にサイドノズルを有する、中空糸膜モジュール。 - 前記サイドノズルの内径をDとし、前記第1ポッティング部の前記第2端側から前記筐体の第2端までの長さをLとしたとき、前記インナーパイプの長さがD以上L以下である、請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率をA1、
前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率をA2、
前記インナーパイプの軸方向に垂直な断面の断面積をT1、
前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積をT2としたとき、
下記式(1)の流動パラメータFが1.0以上8.0以下である、請求項1又は2に記載の中空糸膜モジュール。
F=(A2−A1)×T1/T2 ・・・(1) - 前記インナーパイプは、その側面に1つ以上の側面開口部を有し、
前記サイドノズルの内径をDとしたとき、前記インナーパイプは、前記第1ポッティング部の前記第2端側から長さDの範囲において、その側面に1つ以上の第1側面開口部を有し、
前記側面開口部の総開口面積のうち、前記第1側面開口部が占める総開口面積の割合R1が50%以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール。 - 前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積に対する、前記インナーパイプの前記第1側面開口部の総開口面積の割合R2が、5%以上50%以下である、請求項4に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積に対する、前記整流筒の前記整流孔の総開口面積の割合R3が、5%以上50%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記サイドノズルの内径をDとしたとき、前記整流筒は、前記第1ポッティング部の前記第2端側から長さDの範囲において、その側面に1つ以上の第1整流孔を有し、
前記整流孔の総開口面積のうち、前記第1整流孔が占める総開口面積の割合R4が50%以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール。
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