JP6553419B2 - Separation membrane support, separation membrane structure and separation membrane structure module - Google Patents
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Description
本発明は、分離膜支持体、分離膜構造体及び分離膜構造体モジュールに関する。 The present invention relates to a separation membrane support, a separation membrane structure, and a separation membrane structure module.
固液分離、溶剤脱水等に用いられる分離膜構造体としては、例えば、分離膜と、その分離膜を支持する分離膜支持体とを備えたものがある(特許文献1参照)。分離膜支持体は、多孔質である柱状の基材と、その基材の軸方向の両端面を貫通するように基材の軸方向に沿って設けられ、被処理流体を流通させる複数のセルとを備えている。被処理流体を分離するための分離膜は、分離膜支持体のセルの内壁面に設けられる。 As a separation membrane structure used for solid-liquid separation, solvent dehydration, etc., for example, there is one provided with a separation membrane and a separation membrane support that supports the separation membrane (see Patent Document 1). The separation membrane support is a porous columnar base material and a plurality of cells that are provided along the axial direction of the base material so as to penetrate both axial end surfaces of the base material and distribute the fluid to be treated And. A separation membrane for separating the fluid to be treated is provided on the inner wall surface of the cell of the separation membrane support.
しかしながら、従来の分離膜構造体は、軸方向に直交する断面において、断面積が同じセルが例えば径方向に(中心部から外周部に向かって)等間隔に並んで配置されている。ここで、分離膜構造体において、分離膜を通過した分離処理後の流体は、基材の内部を通過し、基材の外周面から外部に取り出される。 However, in the conventional separation membrane structure, cells having the same cross-sectional area are arranged, for example, in the radial direction (from the central portion toward the outer peripheral portion) at equal intervals in a cross section orthogonal to the axial direction. Here, in the separation membrane structure, the fluid after separation processing which has passed through the separation membrane passes through the inside of the base material and is taken out from the outer peripheral surface of the base material.
そのため、基材の中心部のセルに設けた分離膜を通過した流体は、基材の外周部のセルに設けた分離膜を通過した流体に比べて、基材の内部を通過して基材の外周面に到達するまでの距離が長くなる。また、基材の中心部のセルに設けた分離膜を通過した流体が、基材の内部において、基材の外周部のセルに設けた分離膜を通過した流体と干渉することにより、基材の中心部のセルに設けた分離膜を通過する被処理流体の量が低下する。 Therefore, the fluid that has passed through the separation membrane provided in the cells in the center of the substrate passes through the inside of the substrate compared to the fluid that passes through the separation membrane provided in the cells in the outer periphery of the substrate. The distance to reach the outer peripheral surface of In addition, the fluid that has passed through the separation membrane provided in the cell at the center of the substrate interferes with the fluid that has passed through the separation membrane provided in the cell at the outer peripheral portion of the substrate. The amount of the fluid to be treated passing through the separation membrane provided in the central cell of the
これにより、基材の中心部のセルと外周部のセルとで分離膜による分離処理効率に差が生じる。さらに、基材の外周部のセルが中心部のセルよりも分離処理効率が高い(すなわち分離頻度が高い)ことにより、基材の外周部のセルにおいて、分離膜表面に固形物が付着することによる膜閉塞(ファウリング)が発生し、分離膜構造体として安定した分離処理を長時間行うことができないといった問題が生じる。 This causes a difference in the efficiency of the separation treatment with the separation membrane between the cells in the central portion and the cells in the outer peripheral portion of the base material. Furthermore, since the cell at the outer peripheral portion of the base material has a higher separation efficiency (that is, the separation frequency is higher) than the cell at the central portion, solid matter adheres to the surface of the separation membrane in the cell at the outer peripheral portion of the base material. Occurrence of membrane clogging (fouling) due to the occurrence of a problem arises that stable separation treatment cannot be performed for a long time as a separation membrane structure.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、基材における内側のセルと外側のセルとの分離膜による分離処理効率の差を小さくでき、分離処理性能を向上させることができる分離膜支持体、分離膜構造体及び分離膜構造体モジュールを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and can provide a separation membrane that can reduce the difference in separation treatment efficiency between the inner cell and the outer cell in the base material and can improve the separation treatment performance. It is an object of the present invention to provide a support, a separation membrane structure and a separation membrane structure module.
本発明の一の態様である分離膜支持体は、被処理流体を分離するための分離膜を支持する分離膜支持体であって、多孔質である柱状の基材と、該基材を軸方向に貫通して形成された複数のセルと、を備え、前記基材の軸方向に直交する断面において、前記基材の重心を基点として同心状に前記基材の外形と相似形である複数の仮想線を描いた場合、該各仮想線上に複数の前記セルが並んで配置され、同一の前記仮想線上に配置された複数の前記セルを1つのセル群とした場合、前記断面には、複数の前記セル群が設けられ、かつ、該複数のセル群のうち、前記基材の径方向に隣接して配置された2つ以上の前記セル群からなるセル群領域が設けられ、前記セル群領域において、前記基材の径方向の外側の前記セル群における前記セル同士の平均間隔は、前記基材の径方向の内側の前記セル群における前記セル同士の平均間隔よりも広い。 A separation membrane support according to one aspect of the present invention is a separation membrane support that supports a separation membrane for separating a fluid to be treated, and is a porous columnar base material, and the base material is a shaft. A plurality of cells formed so as to penetrate in a direction, and a plurality of cells that are concentrically similar to the outer shape of the base material with the center of gravity of the base material as a base point in a cross section orthogonal to the axial direction of the base material When a plurality of cells are arranged side by side on each of the virtual lines and a plurality of cells arranged on the same virtual line are taken as one cell group, the cross section A plurality of the cell groups are provided, and among the plurality of cell groups, a cell group region including two or more of the cell groups disposed adjacent to the radial direction of the base material is provided, In the group region, the planes of the cells in the cell group on the outer side in the radial direction of the base material Interval is wider than the average spacing of the cells between in the cell group of radially inward of the substrate.
前記分離膜支持体において、基材の軸方向に直交する断面には、複数のセル群が設けられ、かつ、複数のセル群のうち、基材の径方向に隣接して配置された2つ以上のセル群からなるセル群領域が設けられている。そして、セル群領域において、基材の径方向の外側のセル群におけるセル同士の平均間隔は、基材の径方向の内側のセル群におけるセル同士の平均間隔よりも広くなっている。 In the separation membrane support, a plurality of cell groups are provided in a cross section orthogonal to the axial direction of the base material, and two of the plurality of cell groups are arranged adjacent to each other in the radial direction of the base material. A cell group region composed of the above cell groups is provided. In the cell group region, the average interval between cells in the cell group on the outer side in the radial direction of the substrate is wider than the average interval between cells in the cell group on the inner side in the radial direction of the substrate.
そのため、例えば、セルの内壁面に分離膜が設けられ、分離膜を通過した分離処理後の流体が多孔質である基材の内部を通過して基材の外周面から外部に流出する構成の場合、基材の内側のセル群におけるセルの分離膜を通過した分離処理後の流体が、基材の外側のセル群におけるセルの分離膜を通過した分離処理後の流体と干渉することを抑制でき、基材の内側のセル群におけるセルの分離膜による分離処理効率(以下、適宜、単に分離処理効率という)を高めることができる。そして、基材の内側のセル(内側のセル群のセル)と基材の外側のセル(外側のセル群のセル)との分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。すなわち、基材の内側のセルと基材の外側のセルとの分離処理効率を均一化できる。 Therefore, for example, a separation membrane is provided on the inner wall surface of the cell, and the fluid after separation processing that has passed through the separation membrane passes inside the porous base material and flows out from the outer peripheral surface of the base material to the outside In this case, the fluid after the separation process that has passed through the cell separation membrane in the cell group inside the substrate is prevented from interfering with the fluid after the separation process that has passed through the cell separation membrane in the cell group outside the substrate. It is possible to increase the separation processing efficiency of the cell separation membrane in the cell group inside the substrate (hereinafter simply referred to as separation processing efficiency as appropriate). And the difference (variation) of the separation processing efficiency between the cell inside the substrate (cell in the inner cell group) and the cell outside the substrate (cell in the outer cell group) can be reduced. That is, the separation processing efficiency between the cell inside the substrate and the cell outside the substrate can be made uniform.
これは、基材の径方向の内側に配置されたセル群における隣接するセルとセルとの平均間隔よりも、基材の径方向の外側に配置されたセル群における隣接するセルとセルとの平均間隔のほうが広いことにより、基材の内側のセル群におけるセルから基材内部に侵入した分離処理後の流体の流れを基材の外側のセル群におけるセルから基材内部に侵入した分離処理後の流体が阻害しにくい構成となるからである。 This is because the adjacent cells and cells in the group of cells disposed radially outward of the substrate are larger than the average spacing between the adjacent cells and cells in the group of cells disposed radially inward of the substrate. Because the average spacing is wider, the flow of separated fluid that has penetrated from the cells in the cells inside the substrate into the interior of the substrate is separated from the cells in the cells outside the substrate. It is because it becomes a structure which the later fluid does not inhibit easily.
これにより、従来のような、特定箇所のセル(セル群)において、分離膜表面に固形物が付着することによる膜閉塞(ファウリング)が発生することを抑制できる。そして、効率の良い、安定した分離処理を長期間維持して行うことができ、分離処理性能を向上させることができる。 Thereby, it is possible to suppress the occurrence of membrane clogging (fouling) due to the solid matter adhering to the surface of the separation membrane in a cell (cell group) at a specific location as in the past. Then, efficient and stable separation processing can be performed for a long period of time, and separation processing performance can be improved.
前述のとおり、前記分離膜構造体の前記セル群領域において、前記基材の径方向の外側の前記セル群における前記セル同士の平均間隔は、前記基材の径方向の内側の前記セル群における前記セル同士の平均間隔よりも広くなっている。すなわち、例えば、セル群領域内の複数のセル群のうち、任意に選択した2つのセル群を比較した場合、内側のセル群におけるセル同士の平均間隔が外側のセル群におけるセル同士の平均間隔よりも広くなっている。 As described above, in the cell group region of the separation membrane structure, the average interval between the cells in the cell group on the outer side in the radial direction of the base material is in the cell group on the inner side in the radial direction of the base material. It is wider than the average interval between the cells. That is, for example, when comparing two arbitrarily selected cell groups among a plurality of cell groups in the cell group region, the average interval between cells in the inner cell group is the average interval between cells in the outer cell group. Is wider than.
また、前記基材の前記断面には、前記基材の径方向の最も内側の前記セル群を含む前記セル群領域が設けられていてもよい。この場合には、基材における内側のセルと外側のセルとの分離処理効率の差(ばらつき)を小さくするという効果を十分に発揮することができる。 Further, the cell group region including the innermost cell group in the radial direction of the base material may be provided on the cross section of the base material. In this case, the effect of reducing the difference (variation) in the separation processing efficiency between the inner cell and the outer cell in the base material can be sufficiently exhibited.
また、前記セル群領域において、前記基材の径方向に隣接する2つの前記セル群のうち、内側の前記セル群における前記セル同士の平均間隔をD1、外側の前記セル群における前記セル同士の平均間隔をD2とした場合に、D2/D1が1.5以上であってもよい。この場合には、基材における内側のセルと外側のセルとの分離処理効率の差(ばらつき)をより小さくできる。 Further, in the cell group region, of two cell groups adjacent to each other in the radial direction of the base material, an average interval between the cells in the inner cell group is D1, and the cells in the outer cell group are When the average interval is D2, D2 / D1 may be 1.5 or more. In this case, the difference (variation) in separation processing efficiency between the inner cell and the outer cell in the substrate can be further reduced.
また、前記セル群領域において、前記基材の径方向の外側の前記セル群における前記セルの平均断面積は、前記基材の径方向の内側の前記セル群における前記セルの平均断面積よりも小さくてもよい。この場合には、基材における内側のセルと外側のセルとの分離処理効率の差(ばらつき)をより小さくできる。 In the cell group region, the average cross-sectional area of the cells in the cell group on the outer side in the radial direction of the base material is larger than the average cross-sectional area of the cells in the cell group on the inner side in the radial direction of the base material. It may be small. In this case, the difference (variation) in separation processing efficiency between the inner cell and the outer cell in the substrate can be further reduced.
また、前記セル群領域において、同一の前記セル群における前記セル同士の各間隔は、略均等であってもよい。この場合には、同一のセル群におけるセル同士の分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。なお、セル同士の各間隔が略均等とは、セル同士の各間隔が均等又は均等に近いことを意味し、例えば製造上の誤差等を許容する。 In the cell group region, the intervals between the cells in the same cell group may be substantially equal. In this case, the difference (variation) in the separation processing efficiency between cells in the same cell group can be reduced. In addition, each space | interval of cells is substantially equal means that the space | interval of cells is equal or close | similar, for example, a manufacturing error etc. are accept | permitted.
また、前記セル群領域において、同一の前記セル群における前記各セルの断面積は、略同一であってもよい。この場合には、同一のセル群におけるセル同士の分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。なお、各セルの断面積が略同一とは、各セルの断面積が同一又は同一に近いことを意味し、例えば製造上の誤差等を許容する。 In the cell group region, the cross-sectional areas of the cells in the same cell group may be substantially the same. In this case, the difference (variation) in separation processing efficiency between cells in the same cell group can be reduced. In addition, that the cross-sectional area of each cell is substantially the same means that the cross-sectional area of each cell is the same or almost the same, and for example, an error or the like in manufacturing is allowed.
本発明の他の態様である分離膜構造体は、前記分離膜支持体と、該分離膜支持体の前記セルの内壁面に設けられた分離膜と、を備えている。
前記分離膜構造体は、前述した分離膜支持体を備えている。そのため、基材における内側のセル(内側のセル群のセル)と外側のセル(外側のセル群のセル)との分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。これにより、効率の良い、安定した分離処理を長期間維持して行うことができ、分離処理性能を向上させることができる。
The separation membrane structure which is another aspect of the present invention comprises the separation membrane support and the separation membrane provided on the inner wall surface of the cell of the separation membrane support.
The separation membrane structure includes the above-described separation membrane support. Therefore, the difference (variation) in separation processing efficiency between the inner cells (cells of the inner cell group) and the outer cells (cells of the outer cell group) in the base material can be reduced. Thereby, efficient and stable separation processing can be performed for a long period of time, and separation processing performance can be improved.
本発明のさらに他の態様である分離膜構造体モジュールは、前記分離膜構造体と、該分離膜構造体を内部に収容する筐体と、を備えている。
前記分離膜構造体モジュールは、前述した分離膜支持体を有する分離膜構造体を備えている。そのため、基材における内側のセル(内側のセル群のセル)と外側のセル(外側のセル群のセル)との分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。これにより、効率の良い、安定した分離処理を長期間維持して行うことができ、分離処理性能を向上させることができる。
A separation membrane structure module according to still another aspect of the present invention includes the separation membrane structure, and a housing that accommodates the separation membrane structure therein.
The separation membrane structure module includes a separation membrane structure having the above-described separation membrane support. Therefore, the difference (variation) in separation processing efficiency between the inner cells (cells of the inner cell group) and the outer cells (cells of the outer cell group) in the base material can be reduced. Thereby, efficient and stable separation processing can be performed for a long period of time, and separation processing performance can be improved.
このように、本発明によれば、基材における内側のセルと外側のセルとの分離膜による分離処理効率の差を小さくでき、分離処理性能を向上させることができる分離膜支持体、分離膜構造体及び分離膜構造体モジュールを提供することができる。 As described above, according to the present invention, the separation membrane support and the separation membrane that can reduce the difference in separation treatment efficiency between the inner cell and the outer cell of the base material due to the separation membrane and improve the separation treatment performance. A structure and separation membrane structure module can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
(実施形態1)
図1に示すように、本実施形態の分離膜構造体モジュール1は、分離膜構造体11と、分離膜構造体11を内部に収容する筐体12とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the separation membrane structure module 1 of the present embodiment includes a separation membrane structure 11 and a housing 12 that houses the separation membrane structure 11 therein.
図1、図2に示すように、分離膜構造体モジュール1における分離膜構造体11は、分離膜支持体21と、分離膜22と、第1シール層23と、第2シール層24とを備えている。分離膜支持体21は、基材31と、複数のセル32とを備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the separation membrane structure 11 in the separation membrane structure module 1 includes a separation membrane support 21, a separation membrane 22, a first seal layer 23, and a second seal layer 24. I have. The separation membrane support 21 includes a base 31 and a plurality of cells 32.
基材31は、直径30mm、全長約1000mmの円柱状に形成されたアルミナ製の多孔質体である。基材31は、円形状の第1端面311と、円形状の第2端面312と、外周面313とを有している。基材31には、複数のセル32が設けられている。各セル32は、基材31の軸方向の両端面(第1端面311、第2端面312)を貫通(連通)するように、基材31の軸方向に沿って設けられている。各セル32は、被処理流体を流通させる流路を形成している。セル32の配置については後述する。 The substrate 31 is a cylindrical porous body made of alumina and having a diameter of 30 mm and a total length of about 1000 mm. The base material 31 has a circular first end surface 311, a circular second end surface 312, and an outer peripheral surface 313. The base 31 is provided with a plurality of cells 32. Each cell 32 is provided along the axial direction of the base material 31 so as to penetrate (communicate with) both end surfaces (first end surface 311 and second end surface 312) of the base material 31 in the axial direction. Each cell 32 forms a flow path through which the fluid to be treated is circulated. The arrangement of the cells 32 will be described later.
分離膜22は、基材31よりも平均孔径が小さい微細孔を多数有するアルミナ製の多孔質膜である。分離膜22は、基材31のセル32の内壁面321に設けられている。分離膜22は、基材31のセル32内を流通する被処理流体を分離処理(ろ過)するための膜である。基材31のセル32の内壁面321と分離膜22との間には、分離膜22の下地となる中間膜(図示略)が設けられている。 The separation membrane 22 is an alumina porous membrane having many fine pores having an average pore size smaller than that of the base material 31. The separation membrane 22 is provided on the inner wall surface 321 of the cell 32 of the base 31. The separation membrane 22 is a membrane for separating and treating (filtering) the fluid to be treated flowing in the cells 32 of the base material 31. Between the inner wall surface 321 of the cell 32 of the base material 31 and the separation film 22, an intermediate film (not shown) serving as a base of the separation film 22 is provided.
第1シール層23は、基材31の第1端面311と、分離膜22の第1端面311近傍と、基材31の外周面313の第1端面311近傍とを被覆している。第1シール層23は、基材31の第1端面311から連続して、分離膜22の表面、基材31の外周面313に形成されている。 The first seal layer 23 covers the first end surface 311 of the base material 31, the vicinity of the first end surface 311 of the separation membrane 22, and the vicinity of the first end surface 311 of the outer peripheral surface 313 of the base material 31. The first seal layer 23 is formed on the surface of the separation membrane 22 and the outer peripheral surface 313 of the base material 31 continuously from the first end surface 311 of the base material 31.
第2シール層24は、基材31の第2端面312と、分離膜22の第2端面312近傍と、基材31の外周面313の第2端面312近傍とを被覆している。第2シール層24は、基材31の第2端面312から連続して、分離膜22の表面、基材31の外周面313に形成されている。 The second seal layer 24 covers the second end surface 312 of the base material 31, the vicinity of the second end surface 312 of the separation membrane 22, and the vicinity of the second end surface 312 of the outer peripheral surface 313 of the base material 31. The second seal layer 24 is formed on the surface of the separation membrane 22 and the outer peripheral surface 313 of the base 31 continuously from the second end surface 312 of the base 31.
第1シール層23及び第2シール層24を構成する材料は、被処理流体が分離膜22を通過せずに多孔質体である分離膜支持体21内を通って漏洩することを防止できれば、特に限定されない。第1シール層23及び第2シール層24は、基材31及び分離膜22の細孔内に流入しており、基材31及び分離膜22との密着性を高めている。 If the material constituting the first seal layer 23 and the second seal layer 24 can prevent the fluid to be treated from leaking through the separation membrane support 21 that is a porous body without passing through the separation membrane 22, There is no particular limitation. The first seal layer 23 and the second seal layer 24 flow into the pores of the base material 31 and the separation membrane 22 and enhance the adhesion between the base material 31 and the separation membrane 22.
図1に示すように、分離膜構造体モジュール1における筐体12は、内部に分離膜構造体11を収容する空間を有する中空の金属製容器である。筐体12は、被処理流体を導入する導入口131と、被処理液体が分離膜構造体11によって濃縮された濃縮液を排出する排出口132と、被処理流体が分離膜構造体11によってろ過されたろ過液を回収する第1回収口133及び第2回収口134とを有している。 As shown in FIG. 1, the casing 12 in the separation membrane structure module 1 is a hollow metal container having a space for accommodating the separation membrane structure 11 therein. The casing 12 has an inlet 131 for introducing the fluid to be treated, an outlet 132 for discharging the concentrated liquid in which the liquid to be treated is concentrated by the separation membrane structure 11, and the fluid to be treated is filtered by the separation membrane structure 11. It has the 1st recovery port 133 and the 2nd recovery port 134 which collect the filtrate which was carried out.
分離膜構造体11における基材31の外周面313に設けられた第1シール層23上には、Oリング141が取り付けられている。このOリング141を介して環状の金属製の遮断部材142が分離膜構造体11の第1端面311側に嵌設されている。分離膜構造体11における基材31の外周面313に設けられた第2シール層24上には、Oリング151が取り付けられている。このOリング151を介して環状の金属製の遮断部材152が分離膜構造体11の第2端面312側に嵌設されている。分離膜構造体11は、筐体12の内壁面と金属製の遮断部材142、152との間にOリング143、153を介して、筐体12内に収容されている。 An O-ring 141 is attached on the first seal layer 23 provided on the outer peripheral surface 313 of the base material 31 in the separation membrane structure 11. An annular metal blocking member 142 is fitted to the first end face 311 side of the separation membrane structure 11 via the O-ring 141. An O-ring 151 is attached on the second seal layer 24 provided on the outer peripheral surface 313 of the base material 31 in the separation membrane structure 11. An annular metal blocking member 152 is fitted on the second end face 312 side of the separation membrane structure 11 via the O-ring 151. The separation membrane structure 11 is housed in the housing 12 via O-rings 143 and 153 between the inner wall surface of the housing 12 and the metal blocking members 142 and 152.
分離膜構造体11を内部に収容した筐体12内には、基材31の第1端面311と筐体12の内壁面とで囲まれた第1空間161と、基材31の第2端面312と筐体12の内壁面とで囲まれた第2空間162と、基材31の外周面313と筐体12の内壁面とで囲まれた第3空間163とが形成されている。第1空間161、第2空間162及び第3空間163は、それぞれ密閉性が保たれている。 The first space 161 surrounded by the first end surface 311 of the base 31 and the inner wall surface of the housing 12 and the second end surface of the base 31 in the housing 12 in which the separation membrane structure 11 is accommodated. A second space 162 surrounded by 312 and the inner wall surface of the housing 12 and a third space 163 surrounded by the outer peripheral surface 313 of the base 31 and the inner wall surface of the housing 12 are formed. The first space 161, the second space 162, and the third space 163 are each kept hermetically sealed.
筐体12の導入口131から筐体12の第1空間161に導入された被処理流体は、分離膜22構造体11のセル32内を流通しつつ、分離膜22を通過可能な成分だけが分離膜22を通過する。分離膜22を通過したろ過液は、基材31の内部を通過し、基材31の外周面313から筐体12の第3空間163に流出した後、第1回収口133及び第2回収口134から回収される。また、分離膜構造体11を通過して濃縮された濃縮液は、筐体12の第2空間162に流出した後、排出口132から排出される。 The fluid to be treated introduced from the inlet 131 of the housing 12 into the first space 161 of the housing 12 has only components that can pass through the separation membrane 22 while flowing through the cells 32 of the separation membrane 22 structure 11. It passes through the separation membrane 22. The filtrate having passed through the separation membrane 22 passes through the inside of the base material 31 and flows out from the outer peripheral surface 313 of the base material 31 to the third space 163 of the housing 12, and then the first recovery port 133 and the second recovery port 134. Further, the concentrated liquid that has passed through the separation membrane structure 11 flows into the second space 162 of the housing 12 and is then discharged from the discharge port 132.
次に、図3(A)、(B)を用いて、分離膜構造体11(分離膜支持体21)の基材31におけるセル32の配置について説明する。なお、図3(A)、(B)では、セル32の内壁面321に形成されている分離膜22の図示を省略している(後述する図4(A)、(B)〜図7(A)、(B)も同様である)。 Next, the arrangement of the cells 32 in the base 31 of the separation membrane structure 11 (separation membrane support 21) will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B). 3A and 3B, illustration of the separation film 22 formed on the inner wall surface 321 of the cell 32 is omitted (FIGS. 4A and 4B (to be described later)). The same applies to A) and (B).
図3(A)、(B)に示すように、基材31の軸方向に直交する断面314において、基材31の重心(中心40)を基点として同心状に基材31の外形と相似形である複数の仮想線41を描いた場合、各仮想線41上に複数のセル32が並んで配置されている。なお、「重心」とは、「平面図形における重心」をいう。すなわち、基材31の重心とは、基材31の断面図形における重心をいう。本実施形態では、基材31の断面314が円形状であり、基材31の重心が基材31の中心40と同じ位置である。 As shown in FIGS. 3A and 3B, in the cross section 314 orthogonal to the axial direction of the base material 31, the outer shape of the base material 31 is concentric with the center of gravity (center 40) of the base material 31 as a base point. In the case of drawing a plurality of virtual lines 41, the plurality of cells 32 are arranged side by side on each of the virtual lines 41. The “center of gravity” means “the center of gravity in a plane figure”. That is, the center of gravity of the base 31 means the center of gravity in the cross-sectional figure of the base 31. In the present embodiment, the cross section 314 of the base material 31 is circular, and the center of gravity of the base material 31 is at the same position as the center 40 of the base material 31.
本実施形態において、基材31の断面314には、径方向の内側から外側に向かって、第1仮想線41a、第2仮想線41b、第3仮想線41cの3つの仮想線41が描かれている。3つの仮想線41は、基材31の中心40を基点として、同心状に描かれている。すなわち、3つの仮想線41は、基材31の中心40からの距離がそれぞれ異なる。基材31の中心40からの距離は、第1仮想線41aが4.7mm、第2仮想線41bが9.0mm、第3仮想線41cが13.0mmである。なお、基材31の中心40から各仮想線41までの距離は、任意で設定することができる。各仮想線41の形状は、基材31の外形と相似形であり、円形状である。 In the present embodiment, three virtual lines 41 of a first virtual line 41a, a second virtual line 41b, and a third virtual line 41c are drawn on the cross section 314 of the base 31 from the inside to the outside in the radial direction. ing. The three virtual lines 41 are drawn concentrically with the center 40 of the base material 31 as a base point. That is, the three virtual lines 41 are different in distance from the center 40 of the base 31 respectively. The distance from the center 40 of the base material 31 is 4.7 mm for the first imaginary line 41 a, 9.0 mm for the second imaginary line 41 b, and 13.0 mm for the third imaginary line 41 c. In addition, the distance from the center 40 of the base material 31 to each virtual line 41 can be set arbitrarily. The shape of each imaginary line 41 is similar to the outer shape of the base 31 and is circular.
基材31の断面314において、各仮想線41上には、断面が円形状の複数のセル32が配置されている。第1仮想線41a上には、6個のセル32(直径3.6mm)が配置されている。第2仮想線41b上には、9個のセル32(直径3.2mm)が配置されている。第3仮想線41c上には、24個のセル32(直径2.4mm)が配置されている。各セル32の中心は、ほぼ仮想線41上に位置している。また、基材31の断面314において、基材31の中心40には、1個のセル32(直径4.5mm)が配置されている。このセル32の中心は、基材31の中心40に位置している。 A plurality of cells 32 having a circular cross section are disposed on the imaginary lines 41 in the cross section 314 of the base 31. Six cells 32 (diameter 3.6 mm) are disposed on the first virtual line 41 a. Nine cells 32 (diameter 3.2 mm) are disposed on the second virtual line 41 b. Twenty-four cells 32 (2.4 mm in diameter) are disposed on the third virtual line 41 c. The center of each cell 32 is located substantially on the imaginary line 41. In the cross section 314 of the base material 31, one cell 32 (diameter 4.5 mm) is arranged at the center 40 of the base material 31. The center of the cell 32 is located at the center 40 of the base 31.
同図に示すように、同一の仮想線41上に配置された複数のセル32を1つのセル群51とした場合、基材31の断面314には、複数のセル群51が設けられている。本実施形態において、基材31の断面314には、径方向の内側から外側に向かって、第1セル群51a、第2セル群52b、第3セル群51cの3つのセル群51が設けられている。第1セル群51aは、第1仮想線41a上に配置された6個のセル32からなる。第2セル群52bは、第2仮想線41b上に配置された9個のセル32からなる。第3セル群51cは、第3仮想線41c上に配置された24個のセル32からなる。 As shown in the figure, when a plurality of cells 32 arranged on the same virtual line 41 are used as one cell group 51, a plurality of cell groups 51 are provided on the cross section 314 of the base material 31. . In the present embodiment, the cross section 314 of the base material 31 is provided with three cell groups 51 of a first cell group 51a, a second cell group 52b, and a third cell group 51c from the inner side to the outer side in the radial direction. ing. The first cell group 51a includes six cells 32 arranged on the first virtual line 41a. The second cell group 52b is composed of nine cells 32 arranged on the second virtual line 41b. The third cell group 51c is composed of 24 cells 32 arranged on the third virtual line 41c.
また、基材31の断面314には、複数のセル群51のうち、基材31の径方向に隣接して配置された2つ以上のセル群51からなるセル群領域61(図3(B)の内側の点線Aと外側の点線Bとの間の領域)が設けられている。本実施形態において、基材31の断面314には、3つのセル群51のうち、径方向に隣接して配置された第1セル群51a及び第2セル群51bを含むセル群領域61が設けられている。セル群領域61は、基材31の径方向の最も内側のセル群51である第1セル群51aを含んでいる。 In addition, in the cross section 314 of the base material 31, a cell group region 61 including two or more cell groups 51 arranged adjacent to each other in the radial direction of the base material 31 among the plurality of cell groups 51 (FIG. 3B ) Between the inner dotted line A and the outer dotted line B). In the present embodiment, a cell group region 61 including a first cell group 51a and a second cell group 51b arranged adjacent to each other in the radial direction among the three cell groups 51 is provided in the cross section 314 of the base material 31. It has been. The cell group region 61 includes a first cell group 51 a that is the innermost cell group 51 in the radial direction of the base material 31.
なお、基材31の中心40に配置されたセル32は、セル群領域61外(セル群領域61の内側)に存在し、セル群領域61に含まれない。基材31の径方向の最も外側の第3セル群51c(第3セル群51cを構成するセル32)も、セル群領域61外(セル群領域61の外側)に存在し、セル群領域61に含まれない。 Note that the cell 32 arranged at the center 40 of the substrate 31 exists outside the cell group region 61 (inside the cell group region 61) and is not included in the cell group region 61. The outermost third cell group 51c in the radial direction of the base material 31 (cell 32 constituting the third cell group 51c) also exists outside the cell group region 61 (outside the cell group region 61). Not included.
同図に示すように、セル群領域61において、同一のセル群51におけるセル32同士の各間隔は、略均等である。すなわち、第1セル群51aにおけるセル32同士の各間隔は、略均等である。第2セル群51bにおけるセル32同士の各間隔は、略均等である。 As shown in the figure, in the cell group area 61, the intervals between the cells 32 in the same cell group 51 are substantially equal. That is, the intervals between the cells 32 in the first cell group 51a are substantially equal. The intervals between the cells 32 in the second cell group 51b are substantially equal.
また、セル群領域61において、基材31の径方向の外側のセル群51におけるセル32同士の平均間隔は、基材31の径方向の内側のセル群51におけるセル32同士の平均間隔よりも広くなっている。本実施形態において、セル群領域61の外側の第2セル群51bにおけるセル32同士の平均間隔は、内側の第1セル群51aにおけるセル32同士の平均間隔よりも広い。さらに、外側の第2セル群51bにおけるセル32同士の各間隔は、内側の第1セル群51aにおけるセル32同士の各間隔よりも広い。 In the cell group region 61, the average interval between the cells 32 in the cell group 51 on the outer side in the radial direction of the base material 31 is larger than the average interval between the cells 32 in the cell group 51 on the inner side in the radial direction of the base material 31. It is getting wider. In the present embodiment, the average interval between the cells 32 in the second cell group 51b outside the cell group region 61 is wider than the average interval between the cells 32 in the first cell group 51a inside. Furthermore, the intervals between the cells 32 in the outer second cell group 51b are wider than the intervals between the cells 32 in the inner first cell group 51a.
ここで、同一のセル群51におけるセル32同士の間隔とは、同一のセル群51において、隣接する2つのセル32のうち、一方のセル32の外縁と仮想線41とが交差する点(図3(A)のP1)と他方のセル32の外縁と仮想線41とが交差する点(図3(A)のP2)とを結んだ直線の距離(図3(A)のP1とP2との間の距離)をいう。同一のセル群51におけるセル32同士の平均間隔とは、同一のセル群51において、各セル32同士の間隔の平均をいう。 Here, the interval between the cells 32 in the same cell group 51 is a point at which the outer edge of one cell 32 of the two adjacent cells 32 intersects the virtual line 41 in the same cell group 51 (see FIG. 3 (A), and a point (P2 in FIG. 3A) of a straight line connecting a point (P2 in FIG. 3A) at which the outer edge of the other cell 32 and the imaginary line 41 intersect. Distance). The average interval between the cells 32 in the same cell group 51 refers to the average of the intervals between the cells 32 in the same cell group 51.
また、セル群領域61において、基材31の径方向に隣接する2つのセル群51のうち、内側のセル群51におけるセル32同士の平均間隔をD1、外側のセル群51におけるセル32同士の平均間隔をD2とした場合に、D2/D1が1.5以上である。本実施形態において、基材31の径方向に隣接する第1セル群51a及び第2セル群52bのうち、内側の第1セル群51aにおけるセル32同士の平均間隔D1が1.31mmであり、外側の第2セル群51bにおけるセル32同士の平均間隔D2が3.04mmである。D2/D1は、2.31であり、1.5以上である。 Further, in the cell group region 61, of the two cell groups 51 adjacent to each other in the radial direction of the base material 31, the average interval between the cells 32 in the inner cell group 51 is D1, and the cells 32 in the outer cell group 51 are When the average interval is D2, D2 / D1 is 1.5 or more. In the present embodiment, among the first cell group 51a and the second cell group 52b adjacent in the radial direction of the base material 31, the average interval D1 between the cells 32 in the inner first cell group 51a is 1.31 mm, The average distance D2 between the cells 32 in the outer second cell group 51b is 3.04 mm. D2 / D1 is 2.31 and is 1.5 or more.
同図に示すように、セル群領域61において、同一のセル群51における各セル32の断面積は、略同一である。すなわち、第1セル群51aにおける各セル32の断面積は、略同一である。第2セル群51bにおける各セル32の断面積は、略同一である。 As shown in the figure, in the cell group region 61, the cross-sectional areas of the cells 32 in the same cell group 51 are substantially the same. That is, the cross-sectional areas of the cells 32 in the first cell group 51a are substantially the same. The cross-sectional areas of the cells 32 in the second cell group 51b are substantially the same.
また、セル群領域61において、基材31の径方向の外側のセル群51におけるセル32の平均断面積は、基材31の径方向の内側のセル群51におけるセル32の平均断面積よりも小さくなっている。本実施形態において、セル群領域61の外側の第2セル群51bにおけるセル32の平均断面積は、内側の第1セル群51aにおけるセル32の平均断面積よりも小さい。さらに、外側の第2セル群51bにおける各セル32の断面積は、内側の第1セル群51aにおける各セル32の断面積よりも小さい。ここで、同一のセル群51におけるセル32の平均断面積とは、同一のセル群51において、各セル32の断面積の平均をいう。 In the cell group region 61, the average cross-sectional area of the cells 32 in the cell group 51 on the outer side in the radial direction of the base material 31 is larger than the average cross-sectional area of the cells 32 in the cell group 51 on the inner side in the radial direction of the base material 31. It is getting smaller. In the present embodiment, the average cross-sectional area of the cells 32 in the second cell group 51b outside the cell group region 61 is smaller than the average cross-sectional area of the cells 32 in the first cell group 51a inside. Furthermore, the cross-sectional area of each cell 32 in the outer second cell group 51b is smaller than the cross-sectional area of each cell 32 in the inner first cell group 51a. Here, the average cross-sectional area of the cells 32 in the same cell group 51 means the average cross-sectional area of each cell 32 in the same cell group 51.
同図に示すように、第3セル群51cにおけるセル32同士の各間隔は、略均等である。第3セル群51cにおけるセル32同士の平均間隔は、第3セル群51cの内側にある第2セル群51bにおけるセル32同士の平均間隔よりも狭い。第3セル群51cにおけるセル32同士の各間隔は、第3セル群51cの内側にある第2セル群51bにおけるセル32同士の各間隔よりも狭い。 As shown in the figure, the intervals between the cells 32 in the third cell group 51c are substantially equal. The average interval between the cells 32 in the third cell group 51c is narrower than the average interval between the cells 32 in the second cell group 51b inside the third cell group 51c. Each interval between the cells 32 in the third cell group 51c is narrower than each interval between the cells 32 in the second cell group 51b inside the third cell group 51c.
また、第3セル群51cにおける各セル32の断面積は、略同一である。第3セル群51cにおけるセル32の平均断面積は、第3セル群51cの内側にある第2セル群51bにおけるセル32の平均断面積よりも小さい。第3セル群51cにおける各セル32の断面積は、第3セル群51cの内側にある第2セル群51bにおける各セル32の断面積よりも小さい。 In addition, the cross-sectional areas of the cells 32 in the third cell group 51c are substantially the same. The average cross-sectional area of the cells 32 in the third cell group 51c is smaller than the average cross-sectional area of the cells 32 in the second cell group 51b located inside the third cell group 51c. The cross-sectional area of each cell 32 in the third cell group 51c is smaller than the cross-sectional area of each cell 32 in the second cell group 51b located inside the third cell group 51c.
なお、本実施形態において、最外に位置するセル群51である第3セル群51cは、前述のとおり、セル群領域61に含まれない。最外に位置するセル群51は、分離膜構造体11における基材31の外周面313に最も近く、被処理流体の分離処理量に大きく関与する。そのため、最外に位置するセル群51をセル群領域61に含み、前述したセル群領域61内の規則にしたがって、最外に位置するセル群51のセル32の径を小さくしたり、配置セル数を減らしたりすると、分離処理能力が大幅に低下する要因となり得る。よって、最外に位置するセル群51(本実施形態では第3セル群51c)は、セル群領域61に含まない。 In the present embodiment, the third cell group 51c, which is the outermost cell group 51, is not included in the cell group region 61 as described above. The outermost cell group 51 is closest to the outer peripheral surface 313 of the base 31 of the separation membrane structure 11 and largely contributes to the separation processing amount of the fluid to be treated. Therefore, the outermost cell group 51 is included in the cell group area 61, and the diameter of the cells 32 of the outermost cell group 51 is reduced according to the rule in the above-mentioned cell group area 61, or the arrangement cell If the number is reduced, the separation processing capacity can be greatly reduced. Therefore, the outermost cell group 51 (in the present embodiment, the third cell group 51 c) is not included in the cell group area 61.
次に、分離膜構造体11の製造方法について説明する。
<分離膜支持体作製工程>
この工程では、分離膜支持体21を作製した。具体的には、アルミナ100重量部、メチルセル32ロース10重量部、水25重量部、潤滑剤5重量部をミキサーで混合・混練し、押出成形用坏土を得た。そして、押出成形機を用いて、外径30mm、所定のセル32配置を有する分離膜支持体21の前駆体を成形した。その後、80℃の温風乾燥機中で12時間乾燥を行い、焼成前の成形体を得た。
Next, a method for manufacturing the separation membrane structure 11 will be described.
<Step of preparing separation membrane support>
In this step, the separation membrane support 21 was produced. Specifically, 100 parts by weight of alumina, 10 parts by weight of methyl cell 32 loin, 25 parts by weight of water, and 5 parts by weight of a lubricant were mixed and kneaded with a mixer to obtain a clay for extrusion molding. Then, using an extrusion molding machine, a precursor of the separation membrane support 21 having an outer diameter of 30 mm and a predetermined arrangement of cells 32 was molded. Then, it dried for 12 hours in a 80 degreeC warm air dryer, and obtained the molded object before baking.
次いで、焼成前の成形体を大気雰囲気下で焼成し、分離膜支持体21を得た。そして、焼成後の分離膜支持体21の両端部を切除・研磨し、全長1000mmとなるように分離膜支持体21の寸法を整えた。これにより、基材31と複数のセル32とを備えた分離膜支持体21を得た。 Subsequently, the molded body before firing was fired in the air atmosphere to obtain a separation membrane support 21. Then, both ends of the separation membrane support 21 after firing were cut and polished, and the dimensions of the separation membrane support 21 were adjusted so that the total length would be 1000 mm. Thereby, the separation membrane support 21 provided with the base material 31 and the plurality of cells 32 was obtained.
<中間膜成膜工程>
この工程では、分離膜支持体21のセル32の内壁面321に、分離能を有する分離膜22の下地となる中間膜を成膜した。具体的には、アルミナ粉末100重量部、分散剤1.5重量部、水200重量部を混合用ポットに投入し、回転架台上で24時間粉砕混合を行った。そして、有機バインダー30重量部を投入し、さらに6時間混合し、アルミナスラリーを得た。
<Intermediate film formation process>
In this step, on the inner wall surface 321 of the cell 32 of the separation membrane support 21, an intermediate film to be a base of the separation membrane 22 having separation ability was formed. Specifically, 100 parts by weight of alumina powder, 1.5 parts by weight of dispersant and 200 parts by weight of water were charged into a mixing pot, and pulverized and mixed for 24 hours on a rotating frame. And 30 weight part of organic binder was thrown in, and also mixed for 6 hours, and the alumina slurry was obtained.
次いで、アルミナスラリー中に分離膜支持体21を浸漬し、各セル32内にアルミナスラリーを接触させて成膜を行った。このとき、分離膜支持体21の側面にマスキングを施した。その後、アルミナスラリー中から分離膜支持体21を引き上げ、80℃の温風乾燥機中で12時間乾燥した。乾燥後の分離膜支持体21を大気雰囲気下で焼成し、中間膜の焼き付けを行った。これにより、分離膜支持体21のセル32の内壁面321に、中間膜を成膜した。 Next, the separation membrane support 21 was immersed in the alumina slurry, and the alumina slurry was brought into contact with each cell 32 to form a film. At this time, the side surface of the separation membrane support 21 was masked. Thereafter, the separation membrane support 21 was pulled up from the alumina slurry and dried in a hot air dryer at 80 ° C. for 12 hours. The dried separation membrane support 21 was fired in the air atmosphere to bake the interlayer. Thus, an intermediate film was formed on the inner wall surface 321 of the cell 32 of the separation membrane support 21.
<分離膜成膜工程>
この工程では、中間膜上に、分離能を有する分離膜22を成膜した。具体的には、アルミナ粉末100重量部、分散剤2.5重量部、水200重量部を混合用ポットに投入し、回転架台上で24時間粉砕混合を行った。そして、有機バインダー30重量部を投入し、さらに6時間混合し、アルミナスラリーを得た。
<Separation membrane deposition process>
In this step, the separation film 22 having separation ability was formed on the intermediate film. Specifically, 100 parts by weight of alumina powder, 2.5 parts by weight of dispersant, and 200 parts by weight of water were charged into a mixing pot, and pulverized and mixed for 24 hours on a rotating frame. And 30 weight part of organic binder was thrown in, and also mixed for 6 hours, and the alumina slurry was obtained.
次いで、アルミナスラリー中に中間膜を形成した分離膜支持体21を浸漬し、各セル32内にアルミナスラリーを接触させて成膜を行った。このとき、分離膜支持体21の側面にマスキングを施した。その後、アルミナスラリー中から分離膜支持体21を引き上げ、80℃の温風乾燥機中で12時間乾燥した。乾燥後の分離膜支持体21を大気雰囲気下で焼成し、分離膜22の焼き付けを行った。これにより、中間膜上に、分離膜22を成膜した。 Next, the separation membrane support 21 having an intermediate membrane formed therein was immersed in the alumina slurry, and the alumina slurry was brought into contact with each cell 32 to form a film. At this time, the side surfaces of the separation membrane support 21 were masked. Thereafter, the separation membrane support 21 was pulled up from the alumina slurry and dried in a hot air dryer at 80 ° C. for 12 hours. The dried separation membrane support 21 was fired in the air atmosphere to bake the separation membrane 22. Thereby, the separation film 22 was formed on the intermediate film.
<端面シール工程>
この工程では、分離膜支持体21の基材31の両端面(第1端面311、第2端面312)及びその近傍に、第1シール層23及び第2シール層24を形成した。具体的には、分離膜22を形成した分離膜支持体21の両端部15mmを除いた外周部をマスキングし、分離膜支持体21の両端部15mmの範囲をガラス釉薬スラリー中に浸漬し、分離膜支持体21(基材31)の両端面及びその近傍をコーティングした。そして、80℃温風乾燥機内で1時間乾燥した。その後、大気雰囲気下で釉薬部の焼き付けを行った。これにより、分離膜支持体21の基材31の両端面及びその近傍に、第1シール層23及び第2シール層24を形成した。
<End face sealing process>
In this step, the first seal layer 23 and the second seal layer 24 were formed on both end surfaces (first end surface 311 and second end surface 312) of the base material 31 of the separation membrane support 21 and in the vicinity thereof. Specifically, the outer peripheral portion excluding 15 mm at both ends of the separation membrane support 21 on which the separation membrane 22 is formed is masked, and the range of both ends 15 mm of the separation membrane support 21 is immersed in a glass glaze slurry for separation. Both end surfaces of the membrane support 21 (base 31) and the vicinity thereof were coated. And it dried for 1 hour in an 80 degreeC warm air dryer. Thereafter, the glaze portion was baked in the atmosphere. Thereby, the first seal layer 23 and the second seal layer 24 were formed on both end surfaces of the base 31 of the separation membrane support 21 and in the vicinity thereof.
以上により、前述の図1〜図3(A)、(B)に示すような、分離膜支持体21(基材31、セル32)と、中間膜と、分離膜22と、第1シール層23と、第2シール層24とを備えた分離膜構造体11を得た。 As described above, the separation membrane support 21 (base material 31, cell 32), intermediate membrane, separation membrane 22, and first seal layer as shown in FIGS. 23 and the separation membrane structure 11 provided with the second seal layer 24 were obtained.
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の分離膜構造体11(分離膜支持体21)において、基材31の軸方向に直交する断面314には、複数のセル群51(第1セル群51a〜第3セル群51c)が設けられ、かつ、複数のセル群51のうち、基材31の径方向に隣接して配置された2つ以上のセル群51(第1セル群51a、第2セル群51b)からなるセル群領域61が設けられている。そして、セル群領域61において、基材31の径方向の外側のセル群51(第2セル群51b)におけるセル32同士の平均間隔は、基材31の径方向の内側のセル群51(第1セル群51a)におけるセル32同士の平均間隔よりも広くなっている。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the separation membrane structure 11 (separation membrane support 21) of the present embodiment, a plurality of cell groups 51 (first cell group 51a to third cell group 51c) are present in a cross section 314 orthogonal to the axial direction of the base material 31. And a cell composed of two or more cell groups 51 (a first cell group 51a and a second cell group 51b) arranged adjacent to each other in the radial direction of the base material 31 among the plurality of cell groups 51. A group area 61 is provided. Then, in the cell group region 61, the average distance between the cells 32 in the cell group 51 (second cell group 51b) on the outer side in the radial direction of the base material 31 is the cell group 51 on the inner side in the radial direction The average interval between cells 32 in one cell group 51a) is wider.
そのため、本実施形態のように、セル32の内壁面321に分離膜22が設けられ、分離膜22を通過した分離処理後の流体(ろ過液)が多孔質である基材31の内部を通過して基材31の外周面313から外部に流出する構成の場合、基材31の内側のセル群51(第1セル群51a)におけるセル32の分離膜22を通過したろ過液が、基材31の外側のセル群51(第2セル群51b)におけるセル32の分離膜22を通過したろ過液と干渉することを抑制でき、基材31の内側のセル群51におけるセル32の分離膜22による分離処理効率を高めることができる。 Therefore, as in the present embodiment, the separation membrane 22 is provided on the inner wall surface 321 of the cell 32, and the fluid (filtrate) after the separation treatment that has passed through the separation membrane 22 passes through the inside of the substrate 31 that is porous. In the case of a structure that flows out from the outer peripheral surface 313 of the base material 31, the filtrate that has passed through the separation membrane 22 of the cell 32 in the cell group 51 (first cell group 51 a) inside the base material 31 is the base material. In the cell group 51 (second cell group 51b) outside the cell 31, interference with the filtrate passing through the separation membrane 22 of the cell 32 can be suppressed, and the separation membrane 22 of the cell 32 in the cell group 51 inside the base 31 Separation processing efficiency due to can be increased.
そして、基材31の内側のセル32(第1セル群51aのセル32)と基材の外側のセル32(第2セル群51bのセル32)との分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。すなわち、基材31の内側のセル32(第1セル群51aのセル32)と基材31の外側のセル32(第2セル群51bのセル32)との分離処理効率を均一化できる。 And the difference (variation) in the separation processing efficiency between the cell 32 inside the base material 31 (cell 32 of the first cell group 51a) and the cell 32 outside the base material (cell 32 of the second cell group 51b) is reduced. it can. That is, the separation efficiency of the cells 32 inside the base material 31 (cells 32 of the first cell group 51a) and the cells 32 outside the base material 31 (cells 32 of the second cell group 51b) can be made uniform.
これにより、従来のような、特定箇所のセル32(セル群51)において、分離膜22表面に固形物が付着することによる膜閉塞(ファウリング)が発生することを抑制できる。そして、効率の良い、安定した分離処理(ろ過)を長期間維持して行うことができ、分離処理性能(ろ過性能)を向上させることができる。 Thereby, in the cell 32 (cell group 51) of the specific location like the past, it can suppress that the membrane | film | block obstruction | occlusion (fouling) by solid substance adhering to the surface of the separation membrane 22 generate | occur | produces. And an efficient and stable separation process (filtration) can be performed for a long time, and the separation processing performance (filtration performance) can be improved.
また、本実施形態の分離膜構造体11(分離膜支持体21)において、基材31の断面314には、基材31の径方向の最も内側のセル群51(第1セル群51a)を含むセル群領域61が設けられている。そのため、基材31における内側のセル32(第1セル群51aのセル32)と外側のセル32(第2セル群51のセル32)との分離処理効率の差(ばらつき)を小さくするという効果を十分に発揮することができる。 Further, in the separation membrane structure 11 (separation membrane support 21) of the present embodiment, the innermost cell group 51 (first cell group 51a) in the radial direction of the base material 31 is formed on the cross section 314 of the base material 31. A cell group region 61 is provided. Therefore, an effect of reducing the difference (variation) in separation processing efficiency between the inner cell 32 (cell 32 of the first cell group 51a) and the outer cell 32 (cell 32 of the second cell group 51) in the base material 31. Can be fully demonstrated.
また、セル群領域61において、基材31の径方向に隣接する2つのセル群51(第1セル群51a、第2セル群51b)のうち、内側のセル群(第1セル群51a)におけるセル32同士の平均間隔をD1、外側のセル群51(第2セル群51b)におけるセル32同士の平均間隔をD2とした場合に、D2/D1が1.5以上である。そのため、基材31における内側のセル32(第1セル群51aのセル32)と外側のセル32(第2セル群51bのセル32)との分離処理効率の差(ばらつき)をより小さくできる。 Moreover, in the cell group area | region 61, in two cell groups 51 (1st cell group 51a, 2nd cell group 51b) adjacent to the radial direction of the base material 31, in an inner cell group (1st cell group 51a). When the average interval between the cells 32 is D1, and the average interval between the cells 32 in the outer cell group 51 (second cell group 51b) is D2, D2 / D1 is 1.5 or more. Therefore, the difference (variation) in separation processing efficiency between the inner cell 32 (cell 32 of the first cell group 51a) and the outer cell 32 (cell 32 of the second cell group 51b) in the base material 31 can be further reduced.
また、セル群領域61において、基材31の径方向の外側のセル群51(第2セル群51b)におけるセル32の平均断面積は、基材31の径方向の内側のセル群51(第1セル群51a)におけるセル32の平均断面積よりも小さくなっている。そのため、基材31における内側のセル32(第1セル群51aのセル32)と外側のセル32(第2セル群51bのセル32)との分離処理効率の差(ばらつき)をより小さくできる。 In the cell group region 61, the average cross-sectional area of the cells 32 in the cell group 51 (second cell group 51 b) on the outer side in the radial direction of the base material 31 is the cell group 51 (first in the radial direction on the base material 31). It is smaller than the average cross-sectional area of the cell 32 in the one cell group 51a). Therefore, the difference (variation) in separation processing efficiency between the inner cell 32 (cell 32 of the first cell group 51a) and the outer cell 32 (cell 32 of the second cell group 51b) in the base material 31 can be further reduced.
また、セル群領域61において、同一のセル群51におけるセル32同士の各間隔は、略均等である。そのため、同一のセル群51におけるセル32同士の分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。 Further, in the cell group region 61, the intervals between the cells 32 in the same cell group 51 are substantially equal. Therefore, the difference (variation) in the separation processing efficiency between the cells 32 in the same cell group 51 can be reduced.
また、セル群領域61において、同一のセル群51における各セル32の断面積は、略同一である。そのため、同一のセル群51におけるセル32同士の分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。 In the cell group region 61, the cross-sectional areas of the cells 32 in the same cell group 51 are substantially the same. Therefore, the difference (variation) in the separation processing efficiency between the cells 32 in the same cell group 51 can be reduced.
また、基材31の径方向の最も外側のセル群51、すなわち基材31の外周面313に最も近いセル群51(第3セル群51c)は、その内側のセル群51(第2セル群51b)よりもセル32同士の各間隔及びセル32同士の平均間隔が狭く、各セル32の断面積及びセル32の平均断面積が小さい。そのため、本実施形態のように、分離膜22を通過した分離処理後の流体(ろ過液)が基材31の内部を通過して基材31の外周面313から外部に流出する構成の場合、分離膜構造体11全体としての分離処理効率を高めることができる。 Further, the outermost cell group 51 in the radial direction of the base material 31, that is, the cell group 51 (third cell group 51 c) closest to the outer peripheral surface 313 of the base material 31 is the inner cell group 51 (second cell group). The intervals between the cells 32 and the average spacing between the cells 32 are narrower than 51 b), and the cross-sectional area of each cell 32 and the average cross-sectional area of the cells 32 are smaller. Therefore, as in the present embodiment, in the case of a configuration in which the fluid (filtrate) after the separation process that has passed through the separation membrane 22 passes through the inside of the base material 31 and flows out from the outer peripheral surface 313 of the base material 31, The separation processing efficiency of the separation membrane structure 11 as a whole can be enhanced.
また、基材31の径方向の最も外側のセル群51、すなわち基材31の外周面313に最も近いセル群51(第3セル群51c)におけるセル32同士の各間隔は、略均等であり、各セル32の断面積は、略同一である。そのため、分離膜構造体11全体としての分離処理効率をさらに高めることができる。 The intervals between the cells 32 in the outermost cell group 51 in the radial direction of the substrate 31, that is, the cell group 51 (third cell group 51 c) closest to the outer peripheral surface 313 of the substrate 31 are substantially equal. The cross-sectional areas of the cells 32 are substantially the same. Therefore, the separation processing efficiency of the separation membrane structure 11 as a whole can be further increased.
また、本実施形態の分離膜構造体モジュール1は、前述した分離膜支持体21を有する分離膜構造体11を備えている。そのため、基材31における内側のセル32(第1セル群51aのセル32)と外側のセル32(第2セル群51bのセル32)との分離処理効率の差(ばらつき)を小さくできる。これにより、効率の良い、安定した分離処理を長期間維持して行うことができ、分離処理性能を向上させることができる。 Further, the separation membrane structure module 1 of the present embodiment includes the separation membrane structure 11 having the separation membrane support 21 described above. Therefore, the difference (variation) in separation processing efficiency between the inner cell 32 (cell 32 of the first cell group 51a) and the outer cell 32 (cell 32 of the second cell group 51b) in the base material 31 can be reduced. Thereby, efficient and stable separation processing can be performed for a long period of time, and separation processing performance can be improved.
このように、本実施形態によれば、基材31における内側のセル32と外側のセル32との分離膜22による分離処理効率の差を小さくでき、分離処理性能を向上さセル32ことができる分離膜22支持体21、分離膜22構造体11及び分離膜22構造体11モジュール1を提供することができる。 Thus, according to the present embodiment, the difference in separation processing efficiency by the separation membrane 22 between the inner cell 32 and the outer cell 32 in the substrate 31 can be reduced, and the separation processing performance can be improved. The separation membrane 22 support 21, the separation membrane 22 structure 11, and the separation membrane 22 structure 11 module 1 can be provided.
(実施形態2)
本実施形態は、図4(A)、(B)に示すように、分離膜構造体11(分離膜支持体21)の基材31におけるセル32の配置を変更した例である。なお、実施形態1と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。
Second Embodiment
The present embodiment is an example in which the arrangement of the cells 32 in the base 31 of the separation membrane structure 11 (separation membrane support 21) is changed as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). In addition, description is abbreviate | omitted about the structure and effect similar to Embodiment 1. FIG.
同図に示すように、基材31の断面314において、基材31の中心40からの距離は、第1仮想線41aが4.8mm、第2仮想線41bが9.0mm、第3仮想線41cが12.7mmである。第1仮想線41a上には、5個のセル32(直径3.6mm)が配置されている。第2仮想線41b上には、10個のセル32(直径3.2mm)が配置されている。第3仮想線41c上には、20個のセル32(直径2.4mm)が配置されている。基材31の中心40には、1個のセル32(直径4.5mm)が配置されている。 As shown in the figure, in the cross section 314 of the base material 31, the distance from the center 40 of the base material 31 is 4.8 mm for the first virtual line 41a, 9.0 mm for the second virtual line 41 b, and the third virtual line 41c is 12.7 mm. Five cells 32 (diameter 3.6 mm) are disposed on the first virtual line 41 a. Ten cells 32 (diameter 3.2 mm) are disposed on the second virtual line 41 b. Twenty cells 32 (2.4 mm in diameter) are disposed on the third virtual line 41 c. One cell 32 (4.5 mm in diameter) is arranged at the center 40 of the substrate 31.
また、セル群領域61において、内側の第1セル群51aにおけるセル32同士の平均間隔D1が2.41mmであり、外側の第2セル群51bにおけるセル32同士の平均間隔D2が2.49mmである。D2/D1は、1.03である。したがって、実施形態1とは異なり、D2/D1が1.5未満である。 Further, in the cell group region 61, the average distance D1 between the cells 32 in the inner first cell group 51a is 2.41 mm, and the average distance D2 between the cells 32 in the outer second cell group 51b is 2.49 mm. is there. D2 / D1 is 1.03. Therefore, unlike Embodiment 1, D2 / D1 is less than 1.5.
(実施形態3)
本実施形態は、図5(A)、(B)に示すように、分離膜構造体11(分離膜支持体21)の基材31におけるセル32の配置を変更した例である。なお、実施形態1と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。
(Embodiment 3)
This embodiment is an example in which the arrangement of the cells 32 in the base 31 of the separation membrane structure 11 (separation membrane support 21) is changed as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). Description of the same configuration and effects as those of the first embodiment will be omitted.
同図に示すように、基材31の断面314において、基材31の中心40からの距離は、第1仮想線41aが4.6mm、第2仮想線41bが9.2mm、第3仮想線41cが12.9mmである。第1仮想線41a上には、5個のセル32(直径4.5mm)が配置されている。第2仮想線41b上には、10個のセル32(直径3.6mm)が配置されている。第3仮想線41c上には、20個のセル32(直径2.6mm)が配置されている。また、実施形態1とは異なり、基材31の中心40には、セル32が配置されていない。また、セル群領域61は、図5(B)の点線Bより内側の領域である。 As shown in the figure, in the cross section 314 of the base material 31, the distance from the center 40 of the base material 31 is 4.6 mm for the first virtual line 41a, 9.2 mm for the second virtual line 41 b, and the third virtual line 41c is 12.9 mm. Five cells 32 (diameter 4.5 mm) are disposed on the first virtual line 41 a. Ten cells 32 (diameter 3.6 mm) are arranged on the second virtual line 41 b. Twenty cells 32 (diameter 2.6 mm) are arranged on the third virtual line 41 c. Further, unlike the first embodiment, the cell 32 is not disposed at the center 40 of the base 31. Further, the cell group region 61 is a region inside the dotted line B in FIG.
また、セル群領域61において、内側の第1セル群51aにおけるセル32同士の平均間隔D1が1.13mmであり、外側の第2セル群51bにおけるセル32同士の平均間隔D2が2.18mmである。D2/D1は、1.93であり、1.5以上である。 In the cell group region 61, the average interval D1 between the cells 32 in the first inner cell group 51a is 1.13 mm, and the average interval D2 between the cells 32 in the second outer cell group 51b is 2.18 mm. is there. D2 / D1 is 1.93 and is 1.5 or more.
(実施形態4)
本実施形態は、図6(A)、(B)に示すように、分離膜構造体11(分離膜支持体21)の基材31の形状及びセル32の配置を変更した例である。なお、実施形態1と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。
(Embodiment 4)
The present embodiment is an example in which the shape of the base 31 of the separation membrane structure 11 (separation membrane support 21) and the arrangement of the cells 32 are changed as shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B). In addition, description is abbreviate | omitted about the structure and effect similar to Embodiment 1. FIG.
同図に示すように、基材31は、六角柱状に形成されている。基材31の断面314において、各仮想線41の形状は、基材31の外形と相似形であり、六角形状である。第1仮想線上には、6個のセル32(直径3.6mm)が配置されている。第2仮想線上には、12個のセル32(直径3.2mm)が配置されている。第3仮想線上には、24個のセル32(直径2.4mm)が配置されている。基材31の重心400には、1個のセル32(直径4.5mm)が配置されている。 As shown in the figure, the base material 31 is formed in a hexagonal column shape. In the cross section 314 of the base material 31, the shape of each virtual line 41 is similar to the external shape of the base material 31, and is a hexagonal shape. Six cells 32 (diameter 3.6 mm) are arranged on the first imaginary line. Twelve cells 32 (diameter 3.2 mm) are arranged on the second imaginary line. On the third imaginary line, 24 cells 32 (diameter 2.4 mm) are arranged. At the center of gravity 400 of the base material 31, one cell 32 (diameter 4.5 mm) is disposed.
また、セル群領域61において、外側の第2セル群51bにおけるセル32同士の平均間隔D2は、内側の第1セル群51aにおけるセル32同士の平均間隔D1よりも広い。D2/D1は、1.5以上である。 In the cell group region 61, the average distance D2 between the cells 32 in the outer second cell group 51b is wider than the average distance D1 between the cells 32 in the inner first cell group 51a. D2 / D1 is 1.5 or more.
(実験例)
本実験例では、複数の分離膜構造体を準備した。そして、各分離膜構造体に対して、モデル液ろ過テストを行い、各分離膜構造体の分離処理性能(ろ過性能)を比較した。
(Experimental example)
In this experimental example, a plurality of separation membrane structures were prepared. Then, a model liquid filtration test was performed on each separation membrane structure to compare the separation processing performance (filtration performance) of each separation membrane structure.
分離膜構造体としては、本発明の実施例である実施形態1の分離膜構造体11(図1〜図3(A)、(B))、実施形態2の分離膜構造体11(図4(A)、(B))、実施形態3の分離膜構造体11(図5(A)、(B))を準備した。また、比較例の分離膜構造体911(後述する図7)も準備した。以下、図7を用いて、比較例の分離膜構造体911について説明する。なお、実施形態1〜3の分離膜構造体11(図1〜図5(A)、(B))と同様の構成については説明を省略する。 As the separation membrane structure, the separation membrane structure 11 of the first embodiment (FIGS. 1 to 3A, 3B), which is an example of the present invention, and the separation membrane structure 11 of the second embodiment (FIG. 4). (A), (B), the separation membrane structure 11 (FIG. 5 (A), (B)) of Embodiment 3 was prepared. Moreover, the separation membrane structure 911 (FIG. 7 mentioned later) of a comparative example was also prepared. Hereinafter, the separation membrane structure 911 of the comparative example will be described with reference to FIG. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure similar to the separation-membrane structure 11 (FIG. 1-5 (A), (B)) of Embodiment 1-3.
図7に示すように、基材31の断面314において、基材31の中心40からの距離は、第1仮想線41aが4.1mm、第2仮想線41bが8.2mm、第3仮想線41cが12.3mmである。3つの仮想線41は、基材31の径方向において等間隔である。 As shown in FIG. 7, in the cross section 314 of the base 31, the distance from the center 40 of the base 31 is 4.1 mm for the first virtual line 41 a, 8.2 mm for the second virtual line 41 b, and the third virtual line 41c is 12.3 mm. The three virtual lines 41 are equally spaced in the radial direction of the base material 31.
基材31の断面314において、第1仮想線41a上には、6個のセル32が配置されている。第2仮想線41b上には、12個のセル32が配置されている。第3仮想線41c上には、18個のセル32が配置されている。基材31の中心40には、1個のセル32が配置されている。セル32は、すべて同じ大きさであり、直径が3.0mmである。 In the cross section 314 of the base material 31, six cells 32 are arranged on the first virtual line 41a. Twelve cells 32 are arranged on the second virtual line 41 b. Eighteen cells 32 are arranged on the third virtual line 41c. One cell 32 is arranged at the center 40 of the substrate 31. The cells 32 are all the same size and 3.0 mm in diameter.
第1セル群51aにおけるセル32同士の平均間隔d1が1.39mmであり、第2セル群51bにおけるセル32同士の平均間隔d2が1.30mmである。d2/d1は、0.94である。同一のセル群51におけるセル32同士の各間隔は、略均等である。すなわち、第1セル群51a、第2セル群51b、第3セル群51cにおけるセル32同士の各間隔は、略均等である。 The average interval d1 between the cells 32 in the first cell group 51a is 1.39 mm, and the average interval d2 between the cells 32 in the second cell group 51b is 1.30 mm. d2 / d1 is 0.94. The intervals between the cells 32 in the same cell group 51 are substantially equal. That is, the intervals between the cells 32 in the first cell group 51a, the second cell group 51b, and the third cell group 51c are substantially equal.
なお、基材のセルの内表面に形成した分離膜の表面積(膜面積)は、本発明の実施例である実施形態1の分離膜構造体が0.345m2、実施形態2の分離膜構造体が0.352m2、実施形態3の分離膜構造体が0.349m2、比較例の分離膜構造体が0.349m2である。 The surface area (membrane area) of the separation membrane formed on the inner surface of the cell of the base material is 0.345 m 2 in the separation membrane structure of Embodiment 1 which is an example of the present invention, and the separation membrane structure of Embodiment 2. body 0.352m 2, the separation membrane structure of the third embodiment is 0.349m 2, separating membrane structure of Comparative example is 0.349m 2.
次いで、準備した各分離膜構造体に対して、モデル液を用いたろ過テストを実施した。具体的には、分離膜構造体に対して、供給タンクからモデル液を供給し、クロスフローろ過方式でろ過を行った。なお、分離膜構造体(分離膜)を通過した濃縮液及びろ過液は、再び供給タンクに戻る配管系とし、供給タンクから供給されるモデル液(被処理流体)の濃度は、常に一定となるようにした。モデル液としては、脱脂粉乳粉末を水で溶解した液を用いた。ろ過条件は、膜間差圧を0.2MPa、モデル液を循環させる線速を2.3m/秒、モデル液の液温25℃とした。 Next, a filtration test using a model solution was performed on each prepared separation membrane structure. Specifically, for the separation membrane structure, a model liquid was supplied from a supply tank, and filtration was performed by a cross flow filtration method. Note that the concentrated solution and filtrate that have passed through the separation membrane structure (separation membrane) are made into a piping system that returns to the supply tank again, and the concentration of the model liquid (processed fluid) supplied from the supply tank is always constant. I did it. As a model solution, a solution obtained by dissolving skim milk powder with water was used. The filtration conditions were such that the transmembrane pressure difference was 0.2 MPa, the linear velocity for circulating the model liquid was 2.3 m / sec, and the liquid temperature of the model liquid was 25 ° C.
そして、分離膜構造体の透水量を測定し、所定時間後の透水量の低下率を求めた。透水量とは、単位時間において、単位面積当たりの分離膜を通過したモデル液の量である。透水量の低下率とは、ろ過開始時点の透水量に対して、所定時間(30分間)ろ過運転後の透水量がどれくらい低下したか、その低下した割合を示す。 Then, the water permeability of the separation membrane structure was measured, and the reduction rate of the water permeability after a predetermined time was determined. The water permeability is the amount of model liquid that has passed through the separation membrane per unit area per unit time. The reduction rate of the water permeability indicates the rate of reduction of the water permeability after the filtration operation for a predetermined time (30 minutes) with respect to the water permeability at the start of filtration.
本発明の実施例である実施形態1の分離膜構造体は、ろ過開始時点の透水量が34L/m2・hrであり、所定時間ろ過運転後の透水量の低下率が4%であった。また、実施形態2の分離膜構造体は、ろ過開始時点の透水量が32L/m2・hrであり、所定時間ろ過運転後の透水量の低下率が4%であった。また、実施形態3の分離膜構造体は、ろ過開始時点の透水量が30L/m2・hrであり、所定時間ろ過運転後の透水量の低下率が3%であった。一方、比較例の分離膜構造体は、ろ過開始時点の透水量が30L/m2・hrであり、所定時間ろ過運転後の透水量の低下率が6%であった。 The separation membrane structure of Embodiment 1, which is an example of the present invention, had a water permeability of 34 L / m 2 · hr at the start of filtration, and a reduction rate of the water permeability after a predetermined time filtration operation was 4%. . Moreover, the separation membrane structure of Embodiment 2 had a water permeability of 32 L / m 2 · hr at the start of filtration, and the rate of reduction of the water permeability after a predetermined time filtration operation was 4%. In addition, the separation membrane structure of Embodiment 3 had a water permeability of 30 L / m 2 · hr at the start of filtration, and the rate of decrease in the water permeability after a predetermined time filtration operation was 3%. On the other hand, the separation membrane structure of the comparative example had a water permeability of 30 L / m 2 · hr at the start of filtration, and the rate of decrease in the water permeability after a predetermined time filtration operation was 6%.
以上の結果から、本発明の実施例である分離膜構造体(分離膜支持体)は、基材における内側のセルと外側のセルとの分離膜による分離処理効率(ろ過効率)の差を小さくでき、分離処理性能の低下を抑制でき、安定した分離処理ができることがわかった。 From the above results, in the separation membrane structure (separation membrane support) according to the embodiment of the present invention, the difference in separation treatment efficiency (filtration efficiency) by the separation membrane between the inner cell and the outer cell in the base material is small It has been found that the separation processing performance can be suppressed and the stable separation processing can be performed.
(その他の実施形態)
本発明は、前述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
(Other embodiments)
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment at all, and can be implemented in various modes without departing from the present invention.
(1)前述の実施形態では、基材31の断面314におけるセル群51の数は3つであるが、これに限定されるものではなく、4つ以上であってもよい。また、前述の実施形態では、セル群領域61に含まれるセル群51の数は2つであるが、これに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。 (1) In the above-described embodiment, the number of cell groups 51 in the cross section 314 of the base material 31 is three, but is not limited to this, and may be four or more. In the above-described embodiment, the number of cell groups 51 included in the cell group region 61 is two, but is not limited to this and may be three or more.
(2)前述の実施形態では、セル群領域61は、基材31の径方向の最も内側のセル群(第1セル群51a)を含んでいるが、これに限定されるものではなく、基材31の径方向の最も内側のセル群51を含んでいない構成としてもよい。 (2) In the above embodiment, the cell group region 61 includes the innermost cell group (first cell group 51a) in the radial direction of the base material 31, but the invention is not limited to this. It may be configured not to include the radially innermost cell group 51 of the material 31.
(3)前述の実施形態では、基材31の断面314において、基材31の径方向の最も外側のセル群51(第3セル群51c)は、セル群領域61に含まれていないが、これに限定されるものではない。例えば、セル群領域61に、基材31の断面314におけるすべてのセル群51が含まれている構成としてもよい。 (3) In the embodiment described above, the outermost cell group 51 (third cell group 51 c) in the radial direction of the base material 31 is not included in the cell group region 61 in the cross section 314 of the base material 31. It is not limited to this. For example, the cell group region 61 may include all the cell groups 51 in the cross section 314 of the base material 31.
(4)前述の実施形態(実施形態1、3、4)では、セル群領域61において、基材31の径方向に隣接する2つのセル群51のうち、内側のセル群51におけるセル32同士の平均間隔をD1、外側のセル群51におけるセル32同士の平均間隔をD2とした場合に、D2/D1が1.5以上であるが、これに限定されるものではなく、例えば、実施形態2のように、D2/D1が1.5未満であってもよい。 (4) In the above-described embodiments (Embodiments 1, 3, and 4), in the cell group region 61, the cells 32 in the inner cell group 51 among the two cell groups 51 adjacent in the radial direction of the base material 31 D1 / D1 is 1.5 or more, where D1 is an average interval between the cells 32 in the outer cell group 51 and D2 is an average interval between the cells 32 in the outer cell group 51. For example, the embodiment is not limited thereto. 2, D2 / D1 may be less than 1.5.
(5)前述の実施形態では、セル群領域61において、基材31の径方向の外側のセル群51におけるセル32の平均断面積は、基材31の径方向の内側のセル群51におけるセル32の平均断面積よりも小さくなっているが、このような構成に限定されるものではない。 (5) In the above-described embodiment, in the cell group region 61, the average cross-sectional area of the cell 32 in the cell group 51 on the outer side in the radial direction of the base material 31 is the cell in the cell group 51 on the inner side in the radial direction of the base material 31. Although it is smaller than the average cross-sectional area of 32, it is not limited to such a configuration.
(6)前述の実施形態では、セル群領域61において、同一のセル群51におけるセル32同士の各間隔が略均等であるが、これに限定されるものではなく、同一のセル群51におけるセル32同士の各間隔が異なっていてもよい。 (6) In the above-described embodiment, in the cell group region 61, the intervals between the cells 32 in the same cell group 51 are substantially equal, but the present invention is not limited to this, and cells in the same cell group 51 Each interval between 32 may be different.
(7)前述の実施形態では、セル群領域61において、同一のセル群51における各セル32の断面積が略同一であるが、これに限定されるものではなく、同一のセル群51における各セル32の断面積が異なっていてもよい。 (7) In the above-described embodiment, in the cell group region 61, the cross-sectional areas of the cells 32 in the same cell group 51 are substantially the same, but the present invention is not limited to this. The cross-sectional areas of the cells 32 may be different.
(8)前述の実施形態では、基材31の断面314において、セル群領域61の外側に1つのセル群51(第3セル群51c)が配置されているが、セル群領域61の外側に2つ以上のセル群51が配置されていてもよい。 (8) In the above-described embodiment, one cell group 51 (third cell group 51 c) is arranged outside the cell group region 61 in the cross section 314 of the base material 31, but outside the cell group region 61. Two or more cell groups 51 may be arranged.
(9)前述の実施形態1〜3では、基材31の断面形状が円形状であり、前述の実施形態4では、基材31の断面形状が六角形状であるが、基材31の断面形状はこれに限定されるものではなく、例えば、楕円形状、その他の多角形状(三角形状、四角形状、五角形状等)等であってもよい。 (9) In the first to third embodiments described above, the cross-sectional shape of the base material 31 is a circular shape, and in the above-described fourth embodiment, the cross-sectional shape of the base material 31 is a hexagonal shape. Is not limited to this, and may be, for example, an elliptical shape, other polygonal shapes (triangular, quadrangular, pentagonal, etc.).
(10)前述の実施形態では、セル32の断面形状が円形状であるが、セル32の断面形状はこれに限定されるものではなく、例えば、楕円形状、多角形状(三角形状、四角形状、五角形状、六角形状等)等であってもよい。 (10) In the above-described embodiment, the cross-sectional shape of the cell 32 is a circular shape, but the cross-sectional shape of the cell 32 is not limited to this. It may be a pentagonal shape, a hexagonal shape, or the like.
(11)前述の実施形態では、基材31としてアルミナ製の多孔質体を用いたが、基材31を構成する材料はこれに限定されるものではない。基材31としては、例えば、ムライト、チタニア、ジルコニア等のセラミックを用いてもよいし、ステンレス、チタン等の金属材料を用いてもよい。 (11) In the above-described embodiment, the porous body made of alumina is used as the base material 31, but the material constituting the base material 31 is not limited to this. As the base material 31, for example, a ceramic such as mullite, titania, zirconia, or a metal material such as stainless steel or titanium may be used.
(12)前述の実施形態では、分離膜22としてアルミナ製の多孔質膜を用いたが、分離膜22を構成する材料はこれに限定されるものではない。分離膜22としては、例えば、ムライト、チタニア、ジルコニア、ゼオライト、パラジウム、カーボン、アモルファスシリカ、MOF(金属有機構造体)等からなる固液分離膜(精密ろ過膜(MF)、ナノろ過膜(NF)、限外ろ過膜(UF)、逆浸透ろ過膜(RO))、分子レベルでの分離が可能な分離膜等を用いてもよい。 (12) In the above-described embodiment, the porous membrane made of alumina is used as the separation membrane 22, but the material constituting the separation membrane 22 is not limited to this. The separation membrane 22 is, for example, a solid-liquid separation membrane (microfiltration membrane (MF), nanofiltration membrane (NF, etc.) composed of mullite, titania, zirconia, zeolite, palladium, carbon, amorphous silica, MOF (metal organic structure), etc. ), Ultrafiltration membrane (UF), reverse osmosis filtration membrane (RO)), a separation membrane capable of separation at the molecular level, and the like may be used.
(13)前述の実施形態では、基材31のセル32の内壁面321と分離膜22との間に、分離膜22の下地となる中間膜を設けたが、このような中間膜を設けない構成としてもよい。 (13) In the above-described embodiment, the intermediate film serving as the base of the separation film 22 is provided between the inner wall surface 321 of the cell 32 of the base material 31 and the separation film 22, but such an intermediate film is not provided. It is good also as a structure.
1…分離膜構造体モジュール
11…分離膜構造体
21…分離膜支持体
31…基材
314…断面
32…セル
40…中心(重心)
400…重心
41…仮想線
51…セル群
61…セル群領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Separation membrane structure module 11 ... Separation membrane structure 21 ... Separation membrane support 31 ... Base material 314 ... Cross section 32 ... Cell 40 ... Center (center of gravity)
400 ... center of gravity 41 ... virtual line 51 ... cell group 61 ... cell group region
Claims (8)
多孔質である柱状の基材と、
該基材を軸方向に貫通して形成された複数のセルと、を備え、
前記基材の軸方向に直交する断面において、前記基材の重心を基点として同心状に前記基材の外形と相似形である複数の仮想線を描いた場合、該各仮想線上に複数の前記セルが並んで配置され、
同一の前記仮想線上に配置された複数の前記セルを1つのセル群とした場合、前記断面には、複数の前記セル群が設けられ、かつ、該複数のセル群のうち、前記基材の径方向に隣接して配置された2つ以上の前記セル群からなるセル群領域が設けられ、
前記セル群領域において、前記基材の径方向の外側の前記セル群における前記セル同士の平均間隔は、前記基材の径方向の内側の前記セル群における前記セル同士の平均間隔よりも広く、
前記複数のセル群のうち最外に位置する最外セル群は、前記セル群領域に含まれず、
前記最外セル群における前記セル同士の平均間隔は、前記セル群領域に含まれる前記セル群における前記セル同士の平均間隔よりも狭く、
前記分離膜を通過した分離処理後の前記被処理流体が前記基材の内部を通過して前記基材の外周面から外部に流出する構成であること、を特徴とする分離膜支持体。 A separation membrane support for supporting a separation membrane for separating a fluid to be treated, comprising:
A porous columnar substrate;
And a plurality of cells formed axially penetrating the substrate.
In a cross section orthogonal to the axial direction of the base material, when a plurality of imaginary lines that are similar to the outer shape of the base material are drawn concentrically with the center of gravity of the base material as a base point, a plurality of the imaginary lines on each imaginary line Cells are arranged side by side,
When the plurality of cells arranged on the same virtual line are set as one cell group, a plurality of the cell groups are provided in the cross section, and of the plurality of cell groups, the base material A cell group region composed of two or more cell groups disposed adjacent to each other in the radial direction is provided;
In the cell group region, the average distance between the cells in the cell group outside the base in the radial direction is wider than the average distance between the cells in the cell group inside the base in the radial direction ,
Outermost cell group located outermost among the plurality of cell groups is not included in the cell group region,
An average interval between the cells in the outermost cell group is narrower than an average interval between the cells in the cell group included in the cell group region,
A separation membrane support characterized in that the fluid to be treated after separation processing which has passed through the separation membrane passes through the inside of the base material and flows out from the outer peripheral surface of the base material to the outside .
該分離膜支持体の前記セルの内壁面に設けられた分離膜と、を備えていることを特徴とする分離膜構造体。 The separation membrane support according to any one of claims 1 to 6,
What is claimed is: 1. A separation membrane structure comprising: a separation membrane provided on an inner wall surface of the cell of the separation membrane support.
該分離膜構造体を内部に収容する筐体と、を備えていることを特徴とする分離膜構造体モジュール。 The separation membrane structure according to claim 7,
A separation membrane structure module comprising: a housing for accommodating the separation membrane structure therein.
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