JP6768889B2 - 分離膜の汚染状態分析方法及びその方法を用いるろ過対象水の水質評価方法 - Google Patents
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本発明の第1実施の形態に係る分離膜の汚染状態分析方法及び分離膜の汚染状態分析方法を行うための膜ろ過システムを、図1〜図6を参照して説明する。図1は本実施の形態に係る膜ろ過システム10を示す模式図、図2はホルダの分離膜への取付け部位の拡大図、図3は蛍光分光法及び近赤外分光法による分離膜の汚染状態分析方法のフローチャート、図4は三次元励起蛍光マトリクススペクトル(FEEM)を説明する図、図5は総ろ過水量に対する蛍光強度(積分値)の変化を示す図、及び図6は蛍光強度(算出された積分値)とFP値の相関関係から作成した検量線を示す図である。
まず、分光蛍光光度計本体30及び近赤外光分光光度計本体50の電源をそれぞれ投入し、両者を起動する。
分光スペクトル作成工程S102は、蛍光分光法においてはFEEM作成工程に対応し、近赤外分光法においては吸収スペクトル作成工程に対応する。
分光スペクトル分析工程S103は、蛍光分光法においてはFEEM分析工程に対応し、近赤外分光法においては吸収スペクトル分析工程に対応する。
まず、膜閉塞指標値が既知のろ過対象水を少なくとも3種類準備する。かかるろ過対象水としては、複数箇所の河川から採取した河川水を用いることができる。好ましくは、膜閉塞指標値が未知の測定対象となるろ過対象水と膜閉塞指標値が近いと予測されるろ過対象水を選択すべきである。
次に、膜閉塞指標値決定工程S202について説明する。本工程では、膜閉塞指標値(すなわち、FP値)が未知のろ過対象水を膜ろ過システム10を用いて上記検量線作成工程S201と同様の条件で膜ろ過し、膜ろ過に用いた分離膜14についてFEEMを作成する。
本発明の第2実施の形態に係る分離膜の汚染状態分析方法を、図8及び図9を参照して説明する。図8は蛍光分光光度計60のブロック図、及び図9は本実施の形態に係る分離膜の汚染状態分析方法を説明する図である。なお、本実施の形態において第1実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。
切除工程S301では、図9(A)に示すように、ろ過後の分離膜14の中空糸14bの一部を切除する。切除する長さは、固定ピン74で固定可能な長さであれば良い。
固定工程S302では、切除した中空糸14bの外周面を固定ピン74の凹部74aにそれぞれ当接させ、プレート上に中空糸14bを固定する。この際、図9(B)に示すように、中空糸14bが孔部72を横断するように行う(以上、固定工程S302)。
次に照射工程S303について説明する。試料挿入部62にプレート70が挿入された状態において、分光蛍光光度計60の電源を投入して起動する。これにより、分光蛍光光度計60において、制御部38は光照射部32に信号を送る。この信号により、光照射部32は、図9(B)に示すように、矢印200方向に、すなわち、中空糸14bの孔部72を横断する部位に孔部72の挿通方向に励起波長220nm〜600nmの励起光を順次照射する(以上、照射工程S303)。
本実施例における水処理は、原水を浄化して上水道水とするための水処理を想定しており、原水としては河川水を用いた。
2.蛍光分光法による分離膜の汚染状態の分析
分離膜の汚染状態の分析には、本実施の形態に係る膜ろ過システム10にも使用可能な分光蛍光光度計(日立製作所製)を用いた。
3 流路
10 膜ろ過システム
14 分離膜
20 分光蛍光光度計(分光光度計)
22 ホルダ
26 励起光伝達手段(一の光伝達手段)
28 蛍光伝達手段(他の光伝達手段)
30 分光蛍光光度計本体(分光光度計本体)
40 近赤外光分光光度計(分光光度計)
42 ホルダ
44 近赤外光伝達手段(一の光伝達手段)
46 光伝達手段(他の光伝達手段)
50 近赤外光分光光度計本体(分光光度計本体)
70 プレート
72 孔部
Claims (4)
- 水処理におけるろ過対象水の流路に分離膜が設けられ、該分離膜によりろ過対象水をろ過するろ過工程と、
蛍光分光法に用いる分光光度計からの励起光を前記分離膜に照射する光照射工程と、
前記分離膜からの蛍光を、前記分光光度計に受光させ、分光させる蛍光分光工程と、
前記励起光の波長についての情報及び分光された前記蛍光の波長についての情報に基づき、三次元励起蛍光マトリクススペクトル(FEEM)を作成するFEEM作成工程と、
前記作成されたFEEMの所定領域における蛍光強度の積分値と総ろ過水量との関係に基づき前記分離膜の汚染状態を分析するFEEM分析工程と、
を含むことを特徴とする分離膜の汚染状態分析方法。 - 前記FEEM作成工程は、励起波長Ex(Y軸)、蛍光波長Em(X軸)、蛍光強度(Z軸)で表される三次元スペクトルを蛍光強度に従って等高線図を作成したものであることを特徴とする請求項1に記載の分離膜の汚染状態分析方法。
- 前記FEEM分析工程は、前記作成されるFEEMのうち、
蛍光波長290nm〜330nm及び励起波長220nm〜240nmの範囲に区画される領域AP1、蛍光波長290nm〜320nm及び励起波長265nm〜295nmの範囲に区画される領域P1及び蛍光波長320nm〜395nm及び励起波長245nm〜295nmの範囲に区画される領域P2のうち少なくとも1個の領域の総ろ過水量に対する蛍光強度の積分値、並びに
蛍光波長395nm〜480nm及び励起波長250nm〜295nmの範囲に区画される領域H1及び蛍光波長395nm〜520nm及び励起波長300nm〜375nmの範囲に区画される領域H2のうち少なくとも1個の領域の総ろ過水量に対する蛍光強度の積分値をそれぞれ求め、
前記領域AP1、P1〜P2の積分値の増加割合に対し、前記領域H1〜H2の積分値の増加割合が大きい場合、膜のファウリングの終期にあると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の分離膜の汚染状態分析方法。 - 水処理におけるろ過対象水の水質評価方法であって、
請求項1〜3の何れか一項に記載の分離膜汚染状態分析方法におけるFEEM作成工程から、該FEEMの前記積分値と、予め既知の膜閉塞指標値との相関関係から検量線を作成する検量線作成工程と、
前記膜閉塞指標値が未知のろ過対象水について前記検量線作成工程で用いた前記分離膜の汚染状態分析方法と同じ方法により膜ろ過し該膜ろ過した分離膜のFEEMを作成し、得られたFEEMの積分値を前記作成された検量線に当てはめて膜閉塞指標値を決定する膜閉塞指標値決定工程と、を有することを特徴とするろ過対象水の水質評価方法。
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