JP7351623B2 - Composite hollow fiber membrane module - Google Patents

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Description

本発明は、複合中空糸膜モジュールに関する。 The present invention relates to a composite hollow fiber membrane module.

半透膜を用いる膜分離技術が、省エネルギ、省資源、及び環境保全等の観点から、注目を集めている。この半透膜を用いる膜分離技術には、例えば、ナノフィルトレーション(Nano Filtration:NF)膜、逆浸透(Revers Osmosis:RO)膜、及び正浸透(Forward Osmosis:FO)膜等の、半透膜の機能を有する半透膜層を備える膜が用いられる。このような半透膜を用いる膜分離技術に用いられる膜としては、半透膜層だけではなく、半透膜層を支持する支持層も備えられる複合膜等が挙げられる。 Membrane separation technology using semipermeable membranes is attracting attention from the viewpoints of energy saving, resource saving, and environmental protection. Membrane separation techniques using semipermeable membranes include, for example, nanofiltration (NF) membranes, reverse osmosis (RO) membranes, and forward osmosis (FO) membranes. A membrane including a semipermeable membrane layer having the function of a permeable membrane is used. Examples of membranes used in membrane separation techniques using such semipermeable membranes include composite membranes that include not only a semipermeable membrane layer but also a support layer that supports the semipermeable membrane layer.

半透膜層と支持層とを備える複合膜としては、平膜状の複合膜だけではなく、例えば、中空糸膜状の複合膜等も挙げられる。また、複合膜等の分離膜を水処理等に用いる際、分離膜を筐体内に収容したモジュールとして用いる場合がある。このように、複合膜等の分離膜を、筐体内に収納したモジュールとして、水処理に用いる場合、平膜ではなく、中空糸膜であるほうが、設置面積あたりの膜の表面積を大きくできる。このため、中空糸膜が、より省スペースな水処理システムを提供できることから、好ましく用いられる。 Examples of the composite membrane including a semipermeable membrane layer and a support layer include not only flat membrane-shaped composite membranes but also, for example, hollow fiber membrane-shaped composite membranes. Furthermore, when a separation membrane such as a composite membrane is used for water treatment or the like, the separation membrane may be used as a module housed in a housing. As described above, when a separation membrane such as a composite membrane is used for water treatment as a module housed in a housing, the surface area of the membrane per installation area can be increased by using a hollow fiber membrane rather than a flat membrane. For this reason, hollow fiber membranes are preferably used because they can provide a water treatment system that saves more space.

このような中空糸膜を備えたモジュールとしては、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載のモジュール等が挙げられる。 Examples of modules including such hollow fiber membranes include the modules described in Patent Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1には、供給口または排出口に接続された芯管と、複数の中空糸膜からなる中空糸膜群と、前記芯管および前記中空糸膜群をそれらの両端で固定する樹脂壁とを備える中空糸膜エレメントであって、前記芯管は、前記中空糸膜群の一端である第1端の近傍のみに孔を有し、複数の前記中空糸膜は、互いに交差するように前記芯管の周りに螺旋状に巻回されており、前記中空糸膜同士の交差部であるクロスポイントを複数含むクロスポイント群を有し、少なくとも前記中空糸膜群の第1端の近傍に前記クロスポイント群が存在する中空糸膜エレメントと、該中空糸膜エレメントが少なくとも1本充填された容器とを備える中空糸膜モジュールが記載されている。 Patent Document 1 describes a core tube connected to a supply port or a discharge port, a hollow fiber membrane group consisting of a plurality of hollow fiber membranes, and a resin wall that fixes the core tube and the hollow fiber membrane group at both ends thereof. A hollow fiber membrane element comprising: the core tube having holes only in the vicinity of a first end, which is one end of the hollow fiber membrane group; and a plurality of the hollow fiber membranes intersecting with each other. It is wound spirally around the core tube, and has a cross point group including a plurality of cross points that are intersections of the hollow fiber membranes, and at least near the first end of the hollow fiber membrane group. A hollow fiber membrane module is described that includes a hollow fiber membrane element in which the cross-point group is present and a container filled with at least one hollow fiber membrane element.

特許文献2には、複数の中空糸膜で構成される中空糸糸束を有する正浸透複合中空糸膜モジュールであって、前記中空糸が、微細孔性中空糸支持膜の内表面に高分子重合体薄膜の分離活性層を設けた中空糸であり、前記中空糸糸束の膜面積が1m以上であり、そして、前記分離活性層の厚み方向の断面を撮影した走査型電子顕微鏡画像における分離活性層部分の質量を測定する方法により算出された、前記中空糸糸束の半径方向および長さ方向における分離活性層の平均厚みの変動係数が0~60%であるモジュールが記載されている。 Patent Document 2 discloses a forward osmosis composite hollow fiber membrane module having a hollow fiber bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes, in which the hollow fibers are coated with a polymer on the inner surface of a microporous hollow fiber support membrane. The hollow fiber is provided with a separation active layer made of a thin polymer film, the membrane area of the hollow fiber fiber bundle is 1 m 2 or more, and in a scanning electron microscope image taken of a cross section in the thickness direction of the separation active layer. A module is described in which the coefficient of variation of the average thickness of the separation active layer in the radial direction and length direction of the hollow fiber bundle, calculated by a method of measuring the mass of the separation active layer portion, is 0 to 60%. .

国際公開第2015/125755号International Publication No. 2015/125755 国際公開第2016/027869号International Publication No. 2016/027869

上述したように、複合膜を筐体内に収容したモジュールとして水処理等に用いる場合、複合膜の透水性が高いだけではなく、モジュール全体としての水の透過速度が高いことが求められる。しかしながら、従来の中空糸膜モジュールの場合、モジュール全体として、充分に高い、水の透過速度が得られない場合があった。 As described above, when a composite membrane is used as a module housed in a housing for water treatment or the like, it is required that not only the composite membrane has high water permeability, but also that the water permeation rate of the module as a whole is high. However, in the case of conventional hollow fiber membrane modules, there have been cases where a sufficiently high water permeation rate cannot be obtained for the module as a whole.

例えば、特許文献1によれば、中空糸膜の外側を通過する液の流速が速く、かつ、エレメント内で液の淀みが生じ難い中空糸膜モジュールを提供することができる旨が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載の中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜として、高い性能を有することが期待できる、架橋ポリアミドを含む半透膜層を備える複合中空糸膜を採用したとしても、モジュール全体として、充分に高い、水の透過速度が得られないと考えられる。特許文献1に記載の中空糸膜モジュールは、上述したように、複数の中空糸膜が、互いに交差するように芯管の周りに螺旋状に巻回されており、前記中空糸膜同士が交差する交差部を複数含む。この中空糸膜同士が交差する交差部等において、前記複合中空糸膜から前記半透膜層が剥離すると考えられる。このことから、特許文献1に記載の中空糸膜モジュールにおいて、前記複合中空糸膜を採用したとしても、モジュール全体として、充分に高い、水の透過速度が得られないと考えられる。 For example, Patent Document 1 discloses that it is possible to provide a hollow fiber membrane module in which the flow rate of liquid passing outside the hollow fiber membrane is high and in which stagnation of liquid does not easily occur within the element. . However, in the hollow fiber membrane module described in Patent Document 1, even if a composite hollow fiber membrane including a semipermeable membrane layer containing crosslinked polyamide, which is expected to have high performance as a hollow fiber membrane, is adopted, the entire module Therefore, it is considered that a sufficiently high water permeation rate cannot be obtained. As described above, in the hollow fiber membrane module described in Patent Document 1, a plurality of hollow fiber membranes are spirally wound around a core tube so as to cross each other, and the hollow fiber membranes are wound spirally around a core tube so as to cross each other. Contains multiple intersections. It is thought that the semipermeable membrane layer peels off from the composite hollow fiber membrane at intersections where the hollow fiber membranes intersect with each other. From this, it is considered that even if the composite hollow fiber membrane is employed in the hollow fiber membrane module described in Patent Document 1, a sufficiently high water permeation rate cannot be obtained as a whole module.

特許文献2によれば、半径方向および長さ方向における平均厚みのばらつきが少ない分離活性層を有し、安定した高い性能を発揮する複合中空糸膜モジュールを提供することができる旨が開示されている。特許文献2に記載の複合中空糸膜モジュールは、前記中空糸が、微細孔性中空糸支持膜の内表面に高分子重合体薄膜の分離活性層を設けている。このように、分離活性層が支持層の内表面に形成されていることから、分離活性層の面積が不充分になり、モジュール全体として、充分に高い、水の透過速度が得られないと考えられる。また、特許文献2には、微細孔性中空糸支持膜の素材として、ポリスルホンやポリエーテルスルホンが好ましいと記載されている。ポリスルホンやポリエーテルスルホンは、親水性が充分に高いものではないことから、これらを好ましく用いる特許文献2に記載の複合中空糸膜モジュールは、透水性を高めることを目的としたのではなく、透水性のばらつきを減らすことを目的としていると考えられる。 According to Patent Document 2, it is disclosed that it is possible to provide a composite hollow fiber membrane module that has a separation active layer with little variation in average thickness in the radial direction and length direction and exhibits stable and high performance. There is. In the composite hollow fiber membrane module described in Patent Document 2, the hollow fibers are provided with a separation active layer of a polymer thin film on the inner surface of a microporous hollow fiber support membrane. In this way, since the separation active layer is formed on the inner surface of the support layer, the area of the separation active layer is insufficient, and it is thought that a sufficiently high water permeation rate cannot be obtained for the module as a whole. It will be done. Furthermore, Patent Document 2 states that polysulfone and polyethersulfone are preferable as materials for the microporous hollow fiber support membrane. Since polysulfone and polyether sulfone do not have sufficiently high hydrophilicity, the composite hollow fiber membrane module described in Patent Document 2 that preferably uses these is not intended to increase water permeability, but to improve water permeability. It is thought that the purpose is to reduce gender disparity.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされた発明であって、透水性能に優れた複合中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a composite hollow fiber membrane module with excellent water permeability.

本発明者等は、種々検討した結果、以下の本発明により、上記目的は達成されることを見出した。 As a result of various studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by the present invention described below.

本発明の一態様に係る複合中空糸膜モジュールは、筐体と、前記筐体内に収容された複数の複合中空糸膜とを備え、前記複合中空糸膜が、多官能アミン化合物と多官能酸ハライド化合物とからなる架橋ポリアミドを含む半透膜層と、中空糸状の多孔質な支持層とを備え、前記半透膜層が、前記支持層の外周面に接触しており、前記筐体の内径が、10~200cmであって、前記複合中空糸膜の有効長が、0.3~3mである。 A composite hollow fiber membrane module according to one aspect of the present invention includes a housing and a plurality of composite hollow fiber membranes housed in the housing, wherein the composite hollow fiber membranes contain a polyfunctional amine compound and a polyfunctional acid. The semipermeable membrane layer includes a crosslinked polyamide made of a halide compound, and a hollow fiber-like porous support layer, the semipermeable membrane layer is in contact with the outer peripheral surface of the support layer, and the semipermeable membrane layer is in contact with the outer peripheral surface of the support layer, and The inner diameter is 10 to 200 cm, and the effective length of the composite hollow fiber membrane is 0.3 to 3 m.

このような構成によれば、透水性能に優れた複合中空糸膜モジュールを提供することができる。このことは、以下のことによると考えられる。 According to such a configuration, a composite hollow fiber membrane module with excellent water permeability can be provided. This is thought to be due to the following.

まず、複合中空糸膜モジュールに備えられる複合中空糸膜は、多官能アミン化合物と多官能酸ハライド化合物とからなる架橋ポリアミドを含む半透膜層を支持層上に備えることから、半透膜層を用いた分離を好適に行うことができると考えられる。また、前記支持層として、中空糸状の支持層を用いることによって、平膜にした場合より膜面積を広くすることができる。さらに、前記半透膜層が、前記支持層の外周面に接触していることから、前記半透膜層が、前記支持層の内周面に接触している場合より、前記半透膜層の面積を広くすることができる。これらのことから、複合中空糸膜モジュールに備えられる複合中空糸膜の面積、特に、半透膜層の面積を広くすることができる。よって、複合中空糸膜モジュールに備えられる複合中空糸膜は、半透膜層を用いた分離を好適に行うことができることから、優れた透水性を実現できると考えられる。 First, the composite hollow fiber membrane provided in the composite hollow fiber membrane module is equipped with a semipermeable membrane layer containing a crosslinked polyamide made of a polyfunctional amine compound and a polyfunctional acid halide compound on a support layer. It is considered that separation using can be suitably performed. Further, by using a hollow fiber-like support layer as the support layer, the membrane area can be made larger than when a flat membrane is used. Furthermore, since the semipermeable membrane layer is in contact with the outer peripheral surface of the support layer, the semipermeable membrane layer is in contact with the inner peripheral surface of the support layer. The area of can be increased. For these reasons, the area of the composite hollow fiber membrane provided in the composite hollow fiber membrane module, particularly the area of the semipermeable membrane layer, can be increased. Therefore, the composite hollow fiber membrane provided in the composite hollow fiber membrane module is considered to be able to achieve excellent water permeability because separation using the semipermeable membrane layer can be suitably performed.

さらに、有効長が0.3~3mである前記複合中空糸膜を、内径が10~200cmである筐体内に収容することによって得られた複合中空糸膜モジュールは、前記複合中空糸膜に備えられた半透膜層を用いた分離を好適に行うことができると考えられる。 Furthermore, a composite hollow fiber membrane module obtained by accommodating the composite hollow fiber membrane having an effective length of 0.3 to 3 m in a casing having an inner diameter of 10 to 200 cm is provided with the composite hollow fiber membrane. It is considered that separation using a semipermeable membrane layer can be suitably performed.

以上のことから、前記複合中空糸膜モジュールは、前記複合中空糸膜に備えられた半透膜層を用いた分離を好適に行うことができることから、前記複合中空糸膜の有する優れた透水性を好適に発揮することができる。よって、モジュール全体としての水の透過速度が高い、透水性能に優れた複合中空糸膜モジュールが得られると考えられる。また、前記複合中空糸膜モジュールは、例えば、正浸透法に用いた場合、溶質濃度の異なる2つの溶液を、前記複合中空糸膜を介して接触させることによって、溶質濃度差から生じる浸透圧差を駆動力として、溶質濃度の低い希薄溶液から、溶質濃度の高い濃厚溶液へと水を好適に透過させることができる。前記複合中空糸膜モジュールは、正浸透法に用いると、例えば、優れた脱塩性能を発揮することができる。 From the above, the composite hollow fiber membrane module can suitably perform separation using the semipermeable membrane layer provided in the composite hollow fiber membrane, and therefore has excellent water permeability that the composite hollow fiber membrane has. can be suitably demonstrated. Therefore, it is considered that a composite hollow fiber membrane module with excellent water permeability and a high water permeation rate as a whole module can be obtained. In addition, when the composite hollow fiber membrane module is used, for example, in a forward osmosis method, by bringing two solutions with different solute concentrations into contact through the composite hollow fiber membrane, the osmotic pressure difference resulting from the solute concentration difference is reduced. As a driving force, water can suitably permeate from a dilute solution with a low solute concentration to a concentrated solution with a high solute concentration. When the composite hollow fiber membrane module is used in forward osmosis, for example, it can exhibit excellent desalination performance.

また、前記複合中空糸膜モジュールにおいて、前記複合中空糸膜は、外径が0.1~2mmであり、内径が0.05~1.5mmであることが好ましい。 Further, in the composite hollow fiber membrane module, it is preferable that the composite hollow fiber membrane has an outer diameter of 0.1 to 2 mm and an inner diameter of 0.05 to 1.5 mm.

このような構成によれば、透水性能により優れた複合中空糸膜モジュールが得られる。このことは、前記複合中空糸膜モジュールに備えられる前記複合中空糸膜がより優れた透水性を発揮することができることによると考えられる。 According to such a configuration, a composite hollow fiber membrane module with superior water permeability can be obtained. This is considered to be because the composite hollow fiber membrane included in the composite hollow fiber membrane module can exhibit better water permeability.

また、前記複合中空糸膜モジュールにおいて、前記筐体の内部の、前記複合中空糸膜の長手方向に垂直な断面の面積に対する、前記複数の複合中空糸膜の合計断面積の比が、10~65%であることが好ましい。 Further, in the composite hollow fiber membrane module, the ratio of the total cross-sectional area of the plurality of composite hollow fiber membranes to the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the composite hollow fiber membrane inside the housing is 10 to 10. Preferably it is 65%.

このような構成によれば、透水性能により優れた複合中空糸膜モジュールが得られる。このことは、前記複合中空糸膜モジュールに備えられる前記複合中空糸膜の有する優れた透水性をより好適に発揮することができることによると考えられる。 According to such a configuration, a composite hollow fiber membrane module with superior water permeability can be obtained. This is considered to be because the excellent water permeability of the composite hollow fiber membrane provided in the composite hollow fiber membrane module can be more suitably exhibited.

また、前記複合中空糸膜モジュールは、正浸透法に用いられることが好ましい。 Further, it is preferable that the composite hollow fiber membrane module is used in a forward osmosis method.

前記複合中空糸膜モジュールは、前記複合中空糸膜に備えられた半透膜層を用いた分離を好適に行うことができることから、前記複合中空糸膜モジュールは、正浸透法に好適に用いることができる。前記複合中空糸膜モジュールは、正浸透法に用いると、例えば、優れた脱塩性能を発揮することができる。 Since the composite hollow fiber membrane module can suitably perform separation using the semipermeable membrane layer provided in the composite hollow fiber membrane, the composite hollow fiber membrane module can be suitably used in the forward osmosis method. I can do it. When the composite hollow fiber membrane module is used in forward osmosis, for example, it can exhibit excellent desalination performance.

また、前記複合中空糸膜モジュールにおいて、前記複合中空糸膜は、正浸透法において、湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率が、40~100%であることが好ましい。 Further, in the composite hollow fiber membrane module, the composite hollow fiber membrane has a ratio of water permeation rate in a dry state to a water permeation rate in a wet state of 40 to 100% in a forward osmosis method. It is preferable.

このような構成によれば、前記複合中空糸膜モジュールに備えられる前記複合中空糸膜が乾燥状態であっても、前記複合中空糸膜モジュールは、正浸透法に用いることができる。前記複合中空糸膜モジュールを正浸透法で用いていると、前記複合中空糸膜が湿潤状態で用いられることが多い。しかしながら、前記複合中空糸膜モジュール内に液体を満たさずに輸送した後等の場合において、前記複合中空糸膜モジュールを正浸透法に用い始めた際には、前記複合中空糸膜が乾燥状態である場合もある。そういった場合でも、前記複合中空糸膜モジュールは、正浸透法に用いることができる。このことから、前記複合中空糸膜モジュール内に液体を満たさずに輸送することも可能となる。 According to such a configuration, even if the composite hollow fiber membrane provided in the composite hollow fiber membrane module is in a dry state, the composite hollow fiber membrane module can be used for the forward osmosis method. When the composite hollow fiber membrane module is used in a forward osmosis method, the composite hollow fiber membrane is often used in a wet state. However, in cases such as after transporting the composite hollow fiber membrane module without filling it with liquid, when the composite hollow fiber membrane module is started to be used for forward osmosis, the composite hollow fiber membrane is in a dry state. In some cases. Even in such a case, the composite hollow fiber membrane module can be used in the forward osmosis method. This makes it possible to transport the composite hollow fiber membrane module without filling it with liquid.

また、前記複合中空糸膜モジュールにおいて、前記複合中空糸膜は、正浸透法において、湿潤状態での水の透過速度が、2~100LMHであることが好ましい。 Further, in the composite hollow fiber membrane module, it is preferable that the composite hollow fiber membrane has a water permeation rate of 2 to 100 LMH in a wet state in a forward osmosis method.

このような構成によれば、透水性能により優れた複合中空糸膜モジュールが得られる。このことは、前記複合中空糸膜モジュールに備えられる前記複合中空糸膜がより優れた透水性を発揮することができることによると考えられる。 According to such a configuration, a composite hollow fiber membrane module with superior water permeability can be obtained. This is considered to be because the composite hollow fiber membrane included in the composite hollow fiber membrane module can exhibit better water permeability.

また、前記複合中空糸膜モジュールにおいて、前記支持層の外周面に対する水の接触角が、90°以下であることが好ましい。 Further, in the composite hollow fiber membrane module, it is preferable that the contact angle of water with respect to the outer circumferential surface of the support layer is 90° or less.

このような構成によれば、透水性能により優れた複合中空糸膜モジュールが得られる。このことは、以下のことによると考えられる。 According to such a configuration, a composite hollow fiber membrane module with superior water permeability can be obtained. This is thought to be due to the following.

まず、親水化されている前記支持層の外周面上に、前記半透膜層が接触しているので、前記半透膜層が好適に存在することができると考えられる。また、前記支持層が好適に親水化されていると考えられる。これらのことから、前記複合中空糸膜モジュールに備えられる前記複合中空糸膜は、半透膜層を用いた分離をより好適に行うことができ、より優れた透水性を実現できると考えられる。このことから、透水性能により優れた複合中空糸膜モジュールが得られると考えられる。 First, since the semipermeable membrane layer is in contact with the outer peripheral surface of the support layer that has been made hydrophilic, it is considered that the semipermeable membrane layer can suitably exist. Moreover, it is considered that the support layer is suitably made hydrophilic. From these facts, it is considered that the composite hollow fiber membrane included in the composite hollow fiber membrane module can more appropriately perform separation using a semipermeable membrane layer, and can realize better water permeability. From this, it is thought that a composite hollow fiber membrane module with superior water permeability can be obtained.

また、外周面に対する水の接触角が、90°以下である支持層を用いて、前記複合中空糸膜を製造すると、正浸透法において、湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率が、40~100%である複合中空糸膜が製造できると考えられる。この点からも、透水性能により優れた複合中空糸膜モジュールが得られると考えられる。 Furthermore, when the composite hollow fiber membrane is manufactured using a support layer in which the contact angle of water with respect to the outer circumferential surface is 90° or less, in the forward osmosis method, the water permeation rate in the dry state is lower than that in the wet state. It is believed that a composite hollow fiber membrane having a water permeation rate ratio of 40 to 100% can be produced. From this point of view as well, it is thought that a composite hollow fiber membrane module with superior water permeability can be obtained.

また、前記複合中空糸膜モジュールにおいて、耐圧強度が、0.1~3MPaであることが好ましい。 Further, it is preferable that the composite hollow fiber membrane module has a pressure resistance of 0.1 to 3 MPa.

このような構成によれば、耐久性の高い複合中空糸膜モジュールが得られる。よって、透水性能に優れるだけではなく、耐久性にも優れる複合中空糸膜モジュールが得られる。 According to such a configuration, a highly durable composite hollow fiber membrane module can be obtained. Therefore, a composite hollow fiber membrane module that not only has excellent water permeability but also excellent durability can be obtained.

本発明によれば、透水性能に優れた複合中空糸膜モジュールを提供することができる。 According to the present invention, a composite hollow fiber membrane module with excellent water permeability can be provided.

図1は、本発明の実施形態に係る複合中空糸膜モジュールの一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a composite hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係る複合中空糸膜モジュールに備えられる複合中空糸膜の部分斜視図である。FIG. 2 is a partial perspective view of a composite hollow fiber membrane provided in a composite hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention. 図3は、図2に示す複合中空糸膜の層構造の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the layered structure of the composite hollow fiber membrane shown in FIG. 2. 図4は、図1に示す複合中空糸膜モジュールの概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the composite hollow fiber membrane module shown in FIG. 1.

以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

[中空糸膜モジュール]
本発明の実施形態に係る複合中空糸膜モジュールは、複数の複合中空糸膜が筐体内に収容された複合中空糸膜モジュールである。すなわち、前記複合中空糸膜モジュールは、前記複数の複合中空糸膜と、前記複数の複合中空糸膜を収容する筐体とを備える複合中空糸膜モジュールである。前記複合中空糸膜は、多官能アミン化合物と多官能酸ハライド化合物とからなる架橋ポリアミドを含む半透膜層と、中空糸状の多孔質な支持層とを備え、前記半透膜層が、前記支持層の外周面に接触している。このような複合中空糸膜は、半透膜層を用いた分離を好適に行うことができる、前記架橋ポリアミドを含む半透膜層を備え、この半透膜層の面積を広くすることができる。そして、前記複合中空糸膜モジュールにおいて、前記複合中空糸膜の中でも、その有効長が0.3~3mであるものを用い、さらに、内径が10~200cmである前記筐体を用いることによって、前記複合中空糸膜に備えられた半透膜層を用いた分離を好適に行うことができる。すなわち、前記複合中空糸膜モジュールは、透水性能に優れている。
[Hollow fiber membrane module]
A composite hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention is a composite hollow fiber membrane module in which a plurality of composite hollow fiber membranes are housed in a housing. That is, the composite hollow fiber membrane module is a composite hollow fiber membrane module that includes the plurality of composite hollow fiber membranes and a casing that accommodates the plurality of composite hollow fiber membranes. The composite hollow fiber membrane includes a semipermeable membrane layer containing a crosslinked polyamide made of a polyfunctional amine compound and a polyfunctional acid halide compound, and a hollow fiber-like porous support layer, and the semipermeable membrane layer includes the It is in contact with the outer peripheral surface of the support layer. Such a composite hollow fiber membrane is equipped with a semipermeable membrane layer containing the crosslinked polyamide, which enables separation using the semipermeable membrane layer, and the area of this semipermeable membrane layer can be increased. . In the composite hollow fiber membrane module, by using one of the composite hollow fiber membranes having an effective length of 0.3 to 3 m, and further using the casing having an inner diameter of 10 to 200 cm, Separation can be suitably performed using the semipermeable membrane layer provided in the composite hollow fiber membrane. That is, the composite hollow fiber membrane module has excellent water permeability.

前記複合中空糸膜モジュールとしては、具体的には、各複合中空糸膜の中空内部を開放した状態で、前記各複合中空糸膜を前記筐体に、封止剤等で封止した複合中空糸膜モジュール等が挙げられる。このような複合中空糸膜モジュールは、前記複合中空糸膜が前記筐体に封止されているので、前記複合中空糸膜が前記筐体に液密に固定されている。また、前記複合中空糸膜モジュールは、前記各複合中空糸膜と前記筐体とが封止剤によって直接接着されて封止されていてもよいし、前記各複合中空糸膜が封止剤によって筒状ケースに接着され、この筒状ケースが前記筐体に固定されることによって、前記各複合中空糸膜と前記筐体とが封止されていてもよい。また、前記複合中空糸膜モジュールは、例えば、前記複数中空糸膜を所定本数束ねて、この複合中空糸膜束を、所定長さに切断し、所定形状の筐体に収容(充填)し、その端部を、ポリウレタン樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を含む封止剤で、前記筐体に固定することによって、得られる。また、前記複合中空糸膜モジュールとしては、例えば、図1に示す複合中空糸膜モジュール1等が挙げられる。なお、図1は、本実施形態に係る複合中空糸膜モジュールの一例を示す概略図である。 Specifically, the composite hollow fiber membrane module is a composite hollow fiber membrane module in which each of the composite hollow fiber membranes is sealed in the housing with a sealant or the like, with the hollow interior of each composite hollow fiber membrane being open. Examples include thread membrane modules. In such a composite hollow fiber membrane module, the composite hollow fiber membrane is sealed in the housing, so that the composite hollow fiber membrane is fixed to the housing in a liquid-tight manner. Further, in the composite hollow fiber membrane module, each of the composite hollow fiber membranes and the casing may be directly bonded and sealed with a sealant, or each of the composite hollow fiber membranes may be sealed with a sealant. Each of the composite hollow fiber membranes and the housing may be sealed by being adhered to a cylindrical case and fixing the cylindrical case to the housing. Further, the composite hollow fiber membrane module may include, for example, bundling a predetermined number of the plurality of hollow fiber membranes, cutting the composite hollow fiber membrane bundle into a predetermined length, and housing (filling) the composite hollow fiber membrane bundle in a casing having a predetermined shape. It is obtained by fixing the end portion to the casing with a sealant containing a thermosetting resin such as polyurethane resin or epoxy resin. Furthermore, examples of the composite hollow fiber membrane module include a composite hollow fiber membrane module 1 shown in FIG. 1, for example. Note that FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a composite hollow fiber membrane module according to this embodiment.

前記複合中空糸膜モジュール1は、図1に示すように、筐体2と、複数の複合中空糸膜11と、下端部封止剤4と、上端部封止剤5とを備える。前記筐体2は、中空糸膜モジュールの筐体として用いることができるものであれば、特に限定されない。前記筐体2としては、具体的には、円筒状等の筒状体等が挙げられる。前記複数の複合中空糸膜11は、下端部及び上端部が、中空部を開口した状態で、下端部封止剤4及び上端部封止剤5によって、それぞれ前記筐体2に固定される。下端部封止剤4は、前記複数の複合中空糸膜11の下端部を前記筐体2に固定し、上端部封止剤5は、前記複数の複合中空糸膜11の上端部を前記筐体2に固定する。下端部封止剤4及び上端部封止剤5は、中空糸膜モジュールに用いられる封止剤であれば、特に限定されない。下端部封止剤4及び上端部封止剤5としては、具体的には、ポリウレタン樹脂やエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を含む封止剤等が挙げられる。前記筐体2には、シェル側導入口6と、シェル側導出口7と、ボア側導入口8と、ボア側導出口9とを備える。前記シェル側導入口6及び前記シェル側導出口7は、前記筐体2の周面に設けられる。前記シェル側導入口6から前記筐体2内に液体を供給し、前記液体を前記筐体内2を通過した後、前記シェル側導出口7から排出することによって、前記液体が、前記筐体2と前記複数の複合中空糸膜11との間、すなわち、シェル側に供給される。また、前記ボア側導入口8及び前記ボア側導出口9は、前記筐体2の下端面及び上端面にそれぞれ設けられる。前記ボア側導入口8から前記筐体2内に液体を供給し、前記液体を前記筐体内2を通過した後、前記ボア側導出口9から排出することによって、前記液体が、前記複数の複合中空糸膜11の内部、すなわち、ボア側に供給される。 As shown in FIG. 1, the composite hollow fiber membrane module 1 includes a housing 2, a plurality of composite hollow fiber membranes 11, a lower end sealant 4, and an upper end sealant 5. The housing 2 is not particularly limited as long as it can be used as a housing for a hollow fiber membrane module. Specifically, the housing 2 may be a cylindrical body or the like. The plurality of composite hollow fiber membranes 11 are each fixed to the housing 2 by the lower end sealing agent 4 and the upper end sealing agent 5, with the lower end portion and the upper end portion opening the hollow portion. The lower end sealant 4 fixes the lower ends of the plurality of composite hollow fiber membranes 11 to the housing 2, and the upper end sealant 5 fixes the upper ends of the plurality of composite hollow fiber membranes 11 to the housing 2. Fix it to body 2. The lower end sealant 4 and the upper end sealant 5 are not particularly limited as long as they are sealants used for hollow fiber membrane modules. Specifically, the lower end sealant 4 and the upper end sealant 5 include sealants containing thermosetting resins such as polyurethane resins and epoxy resins. The housing 2 includes a shell-side inlet 6, a shell-side outlet 7, a bore-side inlet 8, and a bore-side outlet 9. The shell-side inlet 6 and the shell-side outlet 7 are provided on the circumferential surface of the casing 2. By supplying liquid into the housing 2 from the shell-side inlet 6 and discharging the liquid from the shell-side outlet 7 after passing through the housing 2, the liquid flows into the housing 2. and the plurality of composite hollow fiber membranes 11, that is, the shell side. Further, the bore side inlet 8 and the bore side outlet 9 are provided on the lower end surface and the upper end surface of the housing 2, respectively. By supplying liquid into the housing 2 from the bore-side inlet 8 and discharging the liquid from the bore-side outlet 9 after passing through the housing 2, the liquid can be It is supplied to the inside of the hollow fiber membrane 11, that is, to the bore side.

前記複合中空糸膜モジュールを、例えば、FO法に用いた場合、すなわち、前記複合中空糸膜をFO膜として用いた場合で説明する。まず、シェル側に、供給溶液(Feed Solution:FS)を供給し、ボア側に、駆動溶液(Draw Solution:DS)を供給した場合、シェル側に供給された供給溶液の水は、ボア側に供給された駆動溶液によって、浸透圧差を駆動力として、ボア側に引き抜かれる。すなわち、溶質濃度の異なる、供給溶液と駆動溶液とを、複合中空糸膜を介して接触させることにより、溶質濃度差から生じる浸透圧差を駆動力として、溶質濃度の低い供給溶液から、溶質濃度の高い駆動溶液へと水を透過させる。前記供給溶液は、被処理液(原水)であり、具体的には、海水等が挙げられる。前記駆動溶液は、後述するが、具体的には、比較的高濃度の高分子水溶液等が挙げられる。また、前記複合中空糸膜モジュールは、シェル側に、駆動溶液を供給し、ボア側に、供給溶液を供給してもよい。また、前記複合中空糸膜モジュールによる膜分離(膜ろ過)は、クロスフローろ過方式であることが好ましい。このため、前記供給溶液及び前記駆動溶液は、クロスフローろ過方式となるように供給することが好ましい。 The case where the composite hollow fiber membrane module is used, for example, in the FO method, that is, the case where the composite hollow fiber membrane is used as an FO membrane will be explained. First, when a feed solution (FS) is supplied to the shell side and a driving solution (Draw Solution: DS) is supplied to the bore side, the water in the feed solution supplied to the shell side is transferred to the bore side. The supplied driving solution causes the osmotic pressure difference to be used as a driving force, and the tube is drawn toward the bore side. That is, by bringing a feed solution and a driving solution, which have different solute concentrations, into contact via a composite hollow fiber membrane, the osmotic pressure difference generated from the difference in solute concentration is used as a driving force, and the solute concentration is changed from the feed solution with a low solute concentration to the driving solution. Permeates water into the higher driving solution. The supply solution is a liquid to be treated (raw water), and specifically includes seawater and the like. The driving solution will be described later, but specific examples thereof include relatively high concentration aqueous polymer solutions. Further, in the composite hollow fiber membrane module, the driving solution may be supplied to the shell side, and the supply solution may be supplied to the bore side. Further, the membrane separation (membrane filtration) using the composite hollow fiber membrane module is preferably a cross-flow filtration method. For this reason, it is preferable that the supply solution and the driving solution are supplied in a cross-flow filtration manner.

[複合中空糸膜]
前記複合中空糸膜11は、図2に示すように、中空糸状の膜である。また、前記複合中空糸膜11は、図3に示すように、中空糸状の多孔質な支持層12と、半透膜層13とを備え、前記半透膜層13が、前記支持層12の外周面に接触している。なお、図2は、本発明の実施形態に係る複合中空糸膜モジュールに備えられる複合中空糸膜の部分斜視図である。また、図3は、図2に示す係る複合中空糸膜11の一部Aを拡大して、複合中空糸膜11の層構造を示す。なお、図3は、層の位置関係を表すものであって、層の厚みの関係を特に表してはいない概略図である。
[Composite hollow fiber membrane]
The composite hollow fiber membrane 11, as shown in FIG. 2, is a hollow fiber membrane. Further, as shown in FIG. 3, the composite hollow fiber membrane 11 includes a hollow fiber-like porous support layer 12 and a semipermeable membrane layer 13, and the semipermeable membrane layer 13 is a support layer 12 that is similar to the support layer 12. It is in contact with the outer circumferential surface. Note that FIG. 2 is a partial perspective view of a composite hollow fiber membrane provided in a composite hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 3 shows the layer structure of the composite hollow fiber membrane 11 by enlarging a part A of the composite hollow fiber membrane 11 shown in FIG. Note that FIG. 3 is a schematic diagram that represents the positional relationship of the layers, but does not particularly represent the relationship of the thicknesses of the layers.

(半透膜層)
前記半透膜層13は、多官能アミン化合物と多官能酸ハライド化合物とからなる架橋ポリアミド、すなわち、多官能アミン化合物と多官能酸ハライド化合物とを重合させてなる架橋ポリアミドを含んで、半透膜の機能を奏する層であれば、特に限定されない。前記半透膜層13における前記架橋ポリアミドの含有量は、90~100質量%であることが好ましく、100%であることがより好ましい。すなわち、前記半透膜層13は、前記架橋ポリアミドのみからなることが好ましい。
(semi-permeable membrane layer)
The semipermeable membrane layer 13 includes a crosslinked polyamide made of a polyfunctional amine compound and a polyfunctional acid halide compound, that is, a crosslinked polyamide made by polymerizing a polyfunctional amine compound and a polyfunctional acid halide compound. It is not particularly limited as long as it is a layer that performs the function of a membrane. The content of the crosslinked polyamide in the semipermeable membrane layer 13 is preferably 90 to 100% by mass, more preferably 100%. That is, it is preferable that the semipermeable membrane layer 13 is made of only the crosslinked polyamide.

前記多官能アミン化合物は、アミノ基を分子内に2つ以上有する化合物であれば、特に限定されない。前記多官能アミン化合物としては、例えば、芳香族多官能アミン化合物、脂肪族多官能アミン化合物、及び脂環族多官能アミン化合物等が挙げられる。また、前記芳香族多官能アミン化合物としては、例えば、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、及びo-フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン、1,3,5-トリアミノベンゼン及び1,3,4-トリアミノベンゼン等のトリアミノベンゼン、2,4-ジアミノトルエン及び2,6-ジアミノトルエン等のジアミノトルエン、3,5-ジアミノ安息香酸、キシリレンジアミン、及び2,4-ジアミノフェノール二塩酸塩(アミドール)等が挙げられる。また、前記脂肪族多官能アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロプレンジアミン、及びトリス(2-アミノエチル)アミン等が挙げられる。前記脂環族多官能アミン化合物としては、例えば、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、ピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、及び4-アミノメチルピペラジン等が挙げられる。この中でも、芳香族多官能アミン化合物が好ましく、フェニレンジアミンがより好ましい。また、前記多官能アミン化合物としては、上記例示の化合物を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The polyfunctional amine compound is not particularly limited as long as it is a compound having two or more amino groups in the molecule. Examples of the polyfunctional amine compound include aromatic polyfunctional amine compounds, aliphatic polyfunctional amine compounds, and alicyclic polyfunctional amine compounds. Further, examples of the aromatic polyfunctional amine compound include phenylene diamines such as m-phenylene diamine, p-phenylene diamine, and o-phenylene diamine, 1,3,5-triaminobenzene, and 1,3,4- Triaminobenzene such as triaminobenzene, diaminotoluene such as 2,4-diaminotoluene and 2,6-diaminotoluene, 3,5-diaminobenzoic acid, xylylenediamine, and 2,4-diaminophenol dihydrochloride ( amidol), etc. Further, examples of the aliphatic polyfunctional amine compound include ethylenediamine, propylenediamine, and tris(2-aminoethyl)amine. Examples of the alicyclic polyfunctional amine compound include 1,3-diaminocyclohexane, 1,2-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, and 4-aminomethylpiperazine. can be mentioned. Among these, aromatic polyfunctional amine compounds are preferred, and phenylenediamine is more preferred. Further, as the polyfunctional amine compound, the above-exemplified compounds may be used alone, or two or more types may be used in combination.

前記多官能酸ハライド化合物(多官能酸ハロゲン化物)は、カルボン酸等の酸を分子内に2つ以上有する多官能有機酸化合物に含まれる酸からヒドロキシル基を2つ以上除去し、ヒドロキシル基が除去された酸にハロゲンが結びついた化合物であれば、特に限定されない。前記多官能酸ハライド化合物は、2価以上であればよく、3価以上であることが好ましい。また、前記多官能酸ハライド化合物としては、例えば、多官能酸フッ化物、多官能酸塩化物、多官能酸臭化物、及び多官能酸ヨウ化物等が挙げられる。この中でも、多官能酸塩化物(多官能酸クロライド化合物)が、最も容易に得られ、反応性も高いので好ましく用いられるが、これに限らない。また、以下、多官能酸塩化物を例示するが、多官能酸塩化物以外の多官能酸ハロゲン化物としては、下記例示の塩化物を、他のハロゲン化物に変えたもの等が挙げられる。 The polyfunctional acid halide compound (polyfunctional acid halide) is produced by removing two or more hydroxyl groups from an acid contained in a polyfunctional organic acid compound having two or more acids such as carboxylic acid in the molecule. There are no particular limitations on the compound as long as it is a compound in which a halogen is bound to the removed acid. The polyfunctional acid halide compound may be divalent or more, preferably trivalent or more. Examples of the polyfunctional acid halide compound include polyfunctional acid fluorides, polyfunctional acid chlorides, polyfunctional acid bromides, and polyfunctional acid iodides. Among these, polyfunctional acid chlorides (polyfunctional acid chloride compounds) are preferably used because they are most easily obtained and have high reactivity, but are not limited thereto. In addition, polyfunctional acid chlorides are illustrated below, but examples of polyfunctional acid halides other than polyfunctional acid chlorides include those obtained by replacing the chlorides illustrated below with other halides.

前記多官能酸クロライド化合物としては、例えば、芳香族多官能酸クロライド化合物、脂肪族多官能酸クロライド化合物、及び脂環族多官能クロライド化合物等が挙げられる。前記芳香族多官能酸クロライド化合物としては、例えば、トリメシン酸トリクロライド、テレフタル酸ジクロライド、イソフタル酸ジクロライド、ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、ベンゼントリスルホン酸トリクロライド、及びベンゼンジスルホン酸ジクロライド等が挙げられる。また、前記脂肪族多官能酸クロライド化合物としては、例えば、プロパンジカルボン酸ジクロライド、ブタンジカルボン酸ジクロライド、ペンタンジカルボン酸ジクロライド、プロパントリカルボン酸トリクロライド、ブタントリカルボン酸トリクロライド、ペンタントリカルボン酸トリクロライド、グルタリルクロライド、及びアジポイルクロライド等が挙げられる。また、脂環族多官能クロライド化合物としては、例えば、シクロプロパントリカルボン酸トリクロライド、シクロブタンテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロペンタントリカルボン酸トリクロライド、シクロペンタンテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロヘキサントリカルボン酸トリクロライド、テトラハイドロフランテトラカルボン酸テトラクロライド、シクロペンタンジカルボン酸ジクロライド、シクロブタンジカルボン酸ジクロライド、シクロヘキサンジカルボン酸ジクロライド、及びテトラハイドロフランジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。この中でも、芳香族多官能酸クロライド化合物が好ましく、トリメシン酸トリクロライドがより好ましい。また、前記多官能酸ハライド化合物としては、上記例示の化合物を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the polyfunctional acid chloride compound include aromatic polyfunctional acid chloride compounds, aliphatic polyfunctional acid chloride compounds, and alicyclic polyfunctional chloride compounds. Examples of the aromatic polyfunctional acid chloride compounds include trimesic acid trichloride, terephthalic acid dichloride, isophthalic acid dichloride, biphenyldicarboxylic acid dichloride, naphthalene dicarboxylic acid dichloride, benzenetrisulfonic acid trichloride, and benzenedisulfonic acid dichloride. Can be mentioned. In addition, examples of the aliphatic polyfunctional acid chloride compounds include propanedicarboxylic acid dichloride, butanedicarboxylic acid dichloride, pentanedicarboxylic acid dichloride, propanetricarboxylic acid trichloride, butanetricarboxylic acid trichloride, pentantricarboxylic acid trichloride, and glutaryl. Examples include chloride and adipoyl chloride. Examples of the alicyclic polyfunctional chloride compounds include cyclopropanetricarboxylic acid trichloride, cyclobutanetetracarboxylic acid tetrachloride, cyclopentanetricarboxylic acid trichloride, cyclopentanetricarboxylic acid tetrachloride, cyclohexanetricarboxylic acid trichloride, and tetracarboxylic acid trichloride. Examples include hydrofuran tetracarboxylic acid tetrachloride, cyclopentanedicarboxylic acid dichloride, cyclobutanedicarboxylic acid dichloride, cyclohexanedicarboxylic acid dichloride, and tetrahydrofurandicarboxylic acid dichloride. Among these, aromatic polyfunctional acid chloride compounds are preferred, and trimesic acid trichloride is more preferred. Further, as the polyfunctional acid halide compound, the above-exemplified compounds may be used alone, or two or more types may be used in combination.

(支持層)
前記支持層12は、上述したように、中空糸状であって、多孔質であれば、特に限定されない。また、前記支持層12は、親水性樹脂を含むことによって、親水化されていてもよい。前記支持層12に含まれる親水性樹脂は、架橋されていることが好ましい。すなわち、前記支持層12は、中空糸状の多孔質な基材に、架橋された親水性樹脂を含むことが好ましい。架橋された親水性樹脂は、前記支持層12の全体に含まれていても、前記支持層12の一部に含まれていてもよいが、その場合、前記支持層12の外周面に含まれていることが好ましく、前記支持層12の外周面に含まれた上で、さらに前記支持層12の外周面以外の部分にも含まれていることがより好ましい。
(Support layer)
As described above, the support layer 12 is not particularly limited as long as it is hollow fiber-like and porous. Further, the support layer 12 may be made hydrophilic by containing a hydrophilic resin. The hydrophilic resin contained in the support layer 12 is preferably crosslinked. That is, the support layer 12 preferably includes a crosslinked hydrophilic resin in a hollow fiber-like porous base material. The crosslinked hydrophilic resin may be contained in the entire support layer 12 or in a part of the support layer 12, but in that case, the crosslinked hydrophilic resin may not be contained in the outer peripheral surface of the support layer 12. It is preferable that it is included in the outer circumferential surface of the support layer 12, and more preferably that it is also included in a portion other than the outer circumferential surface of the support layer 12.

前記中空糸状の多孔質な基材は、中空糸膜を構成することができる素材からなる基材であれば、特に限定されない。前記支持層12に含まれる成分(中空糸状の多孔質な基材を構成する成分)としては、例えば、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリクロロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリケトン、結晶性セルロース、ポリサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂、及びアクリロニトリルスチレン(AS)樹脂等が挙げられる。この中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリサルホン、及びポリエーテルサルホンが、耐圧性能に優れる観点から好ましい。また、前記持層12に含まれる成分(中空糸状の多孔質な基材を構成する成分)としては、上記例示の樹脂を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The hollow fiber-like porous base material is not particularly limited as long as it is a base material made of a material that can constitute a hollow fiber membrane. Components included in the support layer 12 (components constituting the hollow fiber porous base material) include, for example, acrylic resin, polyacrylonitrile, polystyrene, polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, Polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyetherimide, polyamideimide, polychloroethylene, polyethylene, polypropylene, polyketone, crystalline cellulose, polysulfone, polyphenylsulfone, polyethersulfone, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, and acrylonitrile styrene (AS) resin. Among these, polyvinylidene fluoride, polysulfone, and polyethersulfone are preferred from the viewpoint of excellent pressure resistance. Furthermore, as the component contained in the supporting layer 12 (component constituting the hollow fiber-like porous base material), the above-mentioned resins may be used alone or in combination of two or more. .

前記親水性樹脂は、前記中空糸状の多孔質な基材に含ませることによって、前記支持層12を親水化させることができる樹脂であれば、特に限定されない。前記親水性樹脂としては、例えば、セルロース、セルロースアセテート及びセルローストリアセテート等の酢酸セルロース系ポリマー、ポリビニルアルコール及びポリエチレンビニルアルコール等のビニルアルコール系ポリマー、ポリエチレングリコール及びポリエチレンオキサイド等のポリエチレングリコール系ポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム等のアクリル酸系ポリマー、及び、ポリビニルピロリドン等のポリビニルピロリドン系ポリマー等が挙げられる。この中でも、ビニルアルコール系ポリマーやポリビニルピロリドン系ポリマーが好ましく、ポリビニルアルコールやポリビニルピロリドンがより好ましい。また、前記親水性樹脂としては、上記例示の樹脂を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記親水性樹脂としては、グリセリン及びエチレングリコール等の親水性の単分子を含んでいてもよく、これらの重合体であってもよく、これらを上記樹脂との共重合成分として含むものであってもよい。 The hydrophilic resin is not particularly limited as long as it is a resin that can make the support layer 12 hydrophilic by being included in the hollow fiber-like porous base material. Examples of the hydrophilic resin include cellulose, cellulose acetate polymers such as cellulose acetate and cellulose triacetate, vinyl alcohol polymers such as polyvinyl alcohol and polyethylene vinyl alcohol, polyethylene glycol polymers such as polyethylene glycol and polyethylene oxide, and polyacrylics. Examples include acrylic acid-based polymers such as sodium chloride, and polyvinylpyrrolidone-based polymers such as polyvinylpyrrolidone. Among these, vinyl alcohol-based polymers and polyvinylpyrrolidone-based polymers are preferred, and polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone are more preferred. Moreover, as the hydrophilic resin, the above-mentioned exemplified resins may be used alone, or two or more types may be used in combination. Further, the hydrophilic resin may contain hydrophilic monomolecules such as glycerin and ethylene glycol, or may be a polymer thereof, and may contain these as a copolymerization component with the above resin. There may be.

前記親水性樹脂の架橋は、前記親水性樹脂が架橋されて、前記親水性樹脂の水に対する溶解性が低下していればよく、例えば、水に溶解しないように不溶化させる架橋等が挙げられる。前記親水性樹脂の架橋としては、前記親水性樹脂としてポリビニルアルコールを用いた場合、例えば、ホルムアルデヒドを用いたアセタール化反応やグルタルアルデヒドを用いたアセタール化反応等が挙げられる。また、前記親水性樹脂としてポリビニルピロリドンを用いた場合、例えば、過酸化水素水との反応等が挙げられる。前記親水性樹脂の架橋は、その架橋度が高いと、複合中空糸膜を長期間にわたって使用しても、前記複合中空糸膜からの親水性樹脂の溶出を抑制できると考えられる。このため、前記半透膜層と前記支持層との剥離等を、長期間にわたって抑制できると考えられる。 The crosslinking of the hydrophilic resin may be carried out as long as the hydrophilic resin is crosslinked and the solubility of the hydrophilic resin in water is reduced, and examples include crosslinking to make it insolubilized so that it does not dissolve in water. When polyvinyl alcohol is used as the hydrophilic resin, examples of crosslinking of the hydrophilic resin include an acetalization reaction using formaldehyde and an acetalization reaction using glutaraldehyde. Furthermore, when polyvinylpyrrolidone is used as the hydrophilic resin, for example, it may be reacted with a hydrogen peroxide solution. It is considered that when the degree of crosslinking of the hydrophilic resin is high, elution of the hydrophilic resin from the composite hollow fiber membrane can be suppressed even if the composite hollow fiber membrane is used for a long period of time. Therefore, it is considered that peeling between the semipermeable membrane layer and the support layer can be suppressed for a long period of time.

前記支持層12は、前記支持層12の気孔が、外表面から内周面に向かって漸次的に大きくなる傾斜構造、すなわち、内表面から外表面に向かって漸次的に小さくなる傾斜構造を有することが好ましい。前記支持層12の気孔が、外表面から内周面に向かって漸次的に大きくなる傾斜構造とは、外表面に存在する気孔が、内周面に存在する気孔より小さく、前記支持層12の内部の気孔は、前記外周面に存在する気孔と同等以上であって、前記内周面に存在する気孔と同等以下である構造である。 The support layer 12 has an inclined structure in which the pores of the support layer 12 gradually become larger from the outer surface toward the inner circumferential surface, that is, have an inclined structure in which the pores gradually become smaller from the inner surface toward the outer surface. It is preferable. The slanted structure in which the pores of the support layer 12 gradually become larger from the outer surface to the inner peripheral surface means that the pores existing on the outer surface are smaller than the pores existing on the inner peripheral surface, and the pores of the support layer 12 gradually increase in size from the outer surface to the inner peripheral surface. The internal pores have a structure that is equal to or larger than the pores existing on the outer circumferential surface and equal or smaller than the pores existing on the inner circumferential surface.

前記複合中空糸膜11において、前記半透膜層13が、上述したように、前記支持層12の外周面に接触して設けられている。この外周面は、いわゆる緻密面である。 In the composite hollow fiber membrane 11, the semipermeable membrane layer 13 is provided in contact with the outer peripheral surface of the support layer 12, as described above. This outer peripheral surface is a so-called dense surface.

前記支持層12は、前記外周面(緻密面)に対する水の接触角が、90°以下であることが好ましく、65°以下であることがより好ましく、10~65°であることがさらに好ましい。前記支持層12の外周面に対する水の接触角を調整することによって、前記複合中空糸膜11の透水性能、特に乾燥状態における透水性能を調整することができる。外周面に対する水の接触角が、90°以下である支持層を用いて、前記複合中空糸膜を製造すると、正浸透法において、湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率が、40~100%である複合中空糸膜が製造できると考えられる。この点からも、透水性能により優れた複合中空糸膜モジュールが得られると考えられる。また、前記接触角が大きすぎると、前記支持層の親水化が不充分であり、前記支持層上に、前記半透膜層を好適に形成できない傾向がある。これは、以下のことによると考えられる。前記半透膜層を形成する際、まず、前記支持層の前記緻密面側に、前記半透膜層を構成する架橋ポリアミド重合体の原料である多官能アミン化合物の水溶液を接触させる。このとき、前記外周面(緻密面)に対する水の接触角が、90°以下であれば、前記支持層の前記緻密面側に、前記多官能アミン化合物の水溶液が充分にしみ込む。この状態で、前記支持層の前記緻密面側に、前記架橋ポリアミド重合体の原料である多官能酸ハライド化合物の有機溶媒を接触させた後、乾燥させると、前記多官能アミン化合物と前記多官能酸ハライド化合物とが界面重合して、前記支持層の前記緻密面に接触するように、前記架橋ポリアミド重合体を含む半透膜層が形成される。その一方で、前記外周面(緻密面)に対する水の接触角が大きすぎると、前記多官能アミン化合物の水溶液が、前記支持層の前記緻密面側に充分にしみ込めず、上記界面重合を好適に行うことができない傾向がある。このため、前記支持層上に、前記半透膜層を好適に形成できない傾向がある。また、このような、前記外周面(緻密面)に対する水の接触角が大きすぎる場合、前記半透膜層が形成されても、その半透膜層は、前記支持層からの剥離が発生しやすい傾向もある。 The supporting layer 12 preferably has a contact angle of water with respect to the outer circumferential surface (dense surface) of 90° or less, more preferably 65° or less, and even more preferably 10 to 65°. By adjusting the contact angle of water with respect to the outer peripheral surface of the support layer 12, the water permeability of the composite hollow fiber membrane 11, particularly the water permeability in a dry state, can be adjusted. When the composite hollow fiber membrane is manufactured using a support layer in which the contact angle of water with respect to the outer peripheral surface is 90° or less, in the forward osmosis method, the water permeation rate in the wet state is lower than that in the dry state. It is believed that a composite hollow fiber membrane with a permeation rate ratio of 40 to 100% can be produced. From this point of view as well, it is thought that a composite hollow fiber membrane module with superior water permeability can be obtained. Furthermore, if the contact angle is too large, the support layer will not be sufficiently hydrophilized, and the semipermeable membrane layer will tend not to be suitably formed on the support layer. This is thought to be due to the following. When forming the semipermeable membrane layer, first, the dense surface side of the support layer is brought into contact with an aqueous solution of a polyfunctional amine compound, which is a raw material for the crosslinked polyamide polymer constituting the semipermeable membrane layer. At this time, if the contact angle of water with respect to the outer circumferential surface (dense surface) is 90° or less, the aqueous solution of the polyfunctional amine compound sufficiently permeates into the dense surface side of the support layer. In this state, the dense surface side of the support layer is brought into contact with an organic solvent of a polyfunctional acid halide compound, which is a raw material for the crosslinked polyamide polymer, and then dried. A semipermeable membrane layer containing the crosslinked polyamide polymer is formed so as to be in contact with the dense surface of the support layer through interfacial polymerization with the acid halide compound. On the other hand, if the contact angle of water with respect to the outer circumferential surface (dense surface) is too large, the aqueous solution of the polyfunctional amine compound will not be able to sufficiently penetrate into the dense surface side of the support layer, making it difficult to carry out the interfacial polymerization. tend not to be able to do so. For this reason, there is a tendency that the semipermeable membrane layer cannot be suitably formed on the support layer. Furthermore, if the contact angle of water with respect to the outer circumferential surface (dense surface) is too large, even if the semipermeable membrane layer is formed, the semipermeable membrane layer may peel off from the support layer. There is also a tendency to be easy.

前記支持層12は、前記外周面に対する水の接触角が、上述したように、90°以下になるように親水化されていることが好ましいが、前記支持層12は、全体が親水化されていることがより好ましい。 The support layer 12 is preferably made hydrophilic so that the contact angle of water with respect to the outer peripheral surface is 90° or less, as described above, but the support layer 12 is preferably made hydrophilic as a whole so that the contact angle of water with respect to the outer peripheral surface is 90° or less. It is more preferable to be present.

なお、前記支持層が親水化されているか否かは、支持層をIR(Infrared Spectroscopy)分析及びXPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)分析等をすることによって、判断することができる。例えば、前記支持層の内表面、外表面、及び前記支持層を切り出した内部の面のそれぞれに対して、上記分析を行うことによって、それぞれの位置に親水性樹脂が存在するか否かがわかる。そして、支持層の全体にわたって、親水性樹脂が存在するようであれば、支持層の全体が親水化されていることがわかる。すなわち、前記支持層の内表面、外表面、及び内部の全てに、親水性樹脂の存在が確認できれば、支持層の全体が親水化されていることがわかる。 Note that whether or not the support layer is made hydrophilic can be determined by subjecting the support layer to IR (Infrared Spectroscopy) analysis, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) analysis, and the like. For example, by performing the above analysis on each of the inner surface, outer surface, and inner surface of the support layer, it can be determined whether or not the hydrophilic resin is present at each position. . If the hydrophilic resin is present throughout the support layer, it can be seen that the entire support layer has been made hydrophilic. That is, if the presence of the hydrophilic resin can be confirmed on all of the inner surface, outer surface, and inside of the support layer, it can be seen that the entire support layer has been made hydrophilic.

前記支持層12は、その分画粒子径が、0.001~0.3μmであることが好ましく、0.001~0.2μmであることがより好ましく、0.001~0.1μmであることがさらに好ましい。すなわち、前記外周面(緻密面)に存在する気孔は、前記支持層の分画粒子径が上記範囲内になる気孔であることが好ましい。前記分画粒子径が大きすぎると、前記緻密面に存在する気孔が大きく、前記緻密面上に前記半透膜層を好適に形成できない傾向がある。すなわち、前記緻密面全体を、前記半透膜層で覆うことができず、半透膜層による分離を好適に行うことができない傾向がある。前記複合中空糸膜を、例えば、正浸透(FO)膜として用いると、充分な脱塩性能を得られにくい傾向がある。一方で、前記分画粒子径が小さすぎると、半透膜層による分離を好適に行うことができ、例えば、脱塩性能を充分に発揮できるものの、透過流束が低下する傾向がある。よって、前記分画粒子径が上記範囲内であると、半透膜層による分離と透過性とを両立できる。なお、分画粒子径は、支持層の通過を阻止できる最小粒子の粒子径のことをいい、具体的には、例えば、支持層によって透過を阻止する割合(支持層による阻止率)が90%となるときの粒子の径等が挙げられる。 The support layer 12 preferably has a fractional particle diameter of 0.001 to 0.3 μm, more preferably 0.001 to 0.2 μm, and more preferably 0.001 to 0.1 μm. is even more preferable. That is, it is preferable that the pores existing on the outer circumferential surface (dense surface) are such that the fractional particle diameter of the support layer is within the above range. If the fractional particle size is too large, the pores present on the dense surface will be large, and the semipermeable membrane layer will tend not to be suitably formed on the dense surface. That is, the entire dense surface cannot be covered with the semipermeable membrane layer, and there is a tendency that separation by the semipermeable membrane layer cannot be performed appropriately. When the composite hollow fiber membrane is used, for example, as a forward osmosis (FO) membrane, it tends to be difficult to obtain sufficient desalination performance. On the other hand, if the fractional particle size is too small, separation using a semipermeable membrane layer can be performed appropriately and, for example, desalination performance can be sufficiently exhibited, but the permeation flux tends to decrease. Therefore, when the fractional particle diameter is within the above range, separation by the semipermeable membrane layer and permeability can be achieved at the same time. Note that the fractional particle size refers to the particle size of the smallest particle that can prevent passage through the support layer, and specifically, for example, when the rate at which permeation is blocked by the support layer (blocking rate by the support layer) is 90%. Examples include the diameter of the particles when .

前記支持層12は、前記内周面に形成されている気孔の平均径が、1~50μmであることが好ましく、1~30μmであることがより好ましく、1~20μmであることがさらに好ましい。この平均径が小さすぎると、前記支持層の傾斜構造における、前記支持層の気孔が、外周面から内周面に向かって大きくなる度合が低すぎて、透過性が不充分になる傾向がある。また、この平均径が大きすぎると、前記支持層の強度が不充分になる傾向がある。 In the support layer 12, the average diameter of pores formed on the inner peripheral surface is preferably 1 to 50 μm, more preferably 1 to 30 μm, and even more preferably 1 to 20 μm. If this average diameter is too small, the degree of enlargement of the pores of the support layer from the outer peripheral surface toward the inner peripheral surface in the inclined structure of the support layer will be too low, and the permeability will tend to be insufficient. . Moreover, if this average diameter is too large, the strength of the support layer tends to be insufficient.

前記支持層12は、耐圧強度が0.3MPa以上5MPa未満であることが好ましく、0.3MPa以上4MPa未満であることがより好ましく、0.3MPa以上3MPa未満であることがさらに好ましい。この耐圧強度は、支持層の外側から圧力をかけたときに支持層の形状を維持できる最大圧力及び支持層の内側から圧力をかけたときに支持層の形状を維持できる最大圧力のうちの、低い方の圧力である。なお、支持層の外側から圧力をかけたときに支持層の形状を維持できる最大圧力とは、例えば、支持層の外側から圧力をかけていき、支持層が潰れたときの圧力である。また、支持層の内側から圧力をかけたときに支持層の形状を維持できる最大圧力とは、例えば、支持層の内側から圧力をかけていき、支持層が破裂したときの圧力である。前記耐圧強度が低すぎると、複合中空糸膜を用いた実用運転において、複合中空糸膜の耐久性が不充分になる傾向がある。前記耐圧強度は、高いほど好ましいが、高すぎる耐圧強度は、実用上、不要である場合がある。 The support layer 12 preferably has a compressive strength of 0.3 MPa or more and less than 5 MPa, more preferably 0.3 MPa or more and less than 4 MPa, and even more preferably 0.3 MPa or more and less than 3 MPa. This compressive strength is the maximum pressure that can maintain the shape of the support layer when pressure is applied from the outside of the support layer, and the maximum pressure that can maintain the shape of the support layer when pressure is applied from the inside of the support layer. This is the lower pressure. Note that the maximum pressure at which the shape of the support layer can be maintained when pressure is applied from the outside of the support layer is, for example, the pressure at which the support layer collapses when pressure is applied from the outside of the support layer. Further, the maximum pressure at which the shape of the support layer can be maintained when pressure is applied from inside the support layer is, for example, the pressure at which the support layer ruptures when pressure is applied from the inside of the support layer. If the compressive strength is too low, the durability of the composite hollow fiber membrane tends to be insufficient in practical operation using the composite hollow fiber membrane. The higher the pressure resistance is, the more preferable it is, but an excessively high pressure resistance may be unnecessary in practice.

なお、前記支持層12の製造方法は、上記のような構成の中空糸膜を製造することができれば、特に限定されない。前記中空糸膜の製造方法としては、多孔性の中空糸膜を製造する方法等が挙げられる。このような多孔性の中空糸膜の製造方法としては、相分離を利用する方法が知られている。この相分離を利用する中空糸膜の製造方法としては、例えば、非溶剤誘起相分離法(Nonsolvent Induced Phase Separation:NIPS法)や、熱誘起相分離法(Thermally Induced Phase Separation:TIPS法)等が挙げられる。 Note that the method for manufacturing the support layer 12 is not particularly limited as long as a hollow fiber membrane having the above structure can be manufactured. Examples of the method for manufacturing the hollow fiber membrane include a method for manufacturing a porous hollow fiber membrane. As a method for manufacturing such a porous hollow fiber membrane, a method using phase separation is known. Examples of methods for manufacturing hollow fiber membranes that utilize this phase separation include nonsolvent induced phase separation (NIPS method) and thermally induced phase separation (TIPS method). Can be mentioned.

NIPS法とは、ポリマーを溶剤に溶解させた均一なポリマー原液を、ポリマーを溶解させない非溶剤と接触させることで、ポリマー原液と非溶剤との濃度差を駆動力とした、ポリマー原液の溶剤と非溶剤との置換により、相分離現象を起こさせる方法である。NIPS法は、一般的に、溶剤交換速度によって、形成される細孔の孔径が変化する。具体的には、溶剤交換速度が遅いほど、細孔が粗大化する傾向がある。また、溶剤交換速度は、中空糸膜の製造においては、非溶剤との接触面が最も速く、膜内部に向かうにしたがって、遅くなる。このため、NIPS法で製造した中空糸膜は、非溶剤との接触面付近は緻密であって、膜内部に向かって、徐々に細孔を粗大化した非対称構造を有するものが得られる。 The NIPS method is a method in which a uniform polymer stock solution in which a polymer is dissolved in a solvent is brought into contact with a non-solvent that does not dissolve the polymer. This is a method of causing a phase separation phenomenon by replacing the solvent with a non-solvent. In the NIPS method, the diameter of the pores formed generally changes depending on the solvent exchange rate. Specifically, the slower the solvent exchange rate, the larger the pores tend to become. Furthermore, in the production of hollow fiber membranes, the solvent exchange rate is fastest at the contact surface with the non-solvent, and becomes slower toward the inside of the membrane. Therefore, the hollow fiber membrane produced by the NIPS method has an asymmetric structure in which the vicinity of the contact surface with the non-solvent is dense and the pores gradually become coarser toward the inside of the membrane.

また、TIPS法とは、ポリマーを、高温下では溶解させることができるが、温度が低下すると溶解できなくなる貧溶剤に、高温下で溶解させ、その溶液を冷却することにより、相分離現象を起こさせる方法である。熱交換速度は、一般的に、NIPS法における溶剤交換速度より速く、速度の制御が困難であるため、TIPS法は、膜厚方向に対して、均一な細孔が形成されやすい。 In addition, the TIPS method involves dissolving polymers at high temperatures in a poor solvent that can dissolve them at high temperatures but not when the temperature drops, and by cooling the solution, a phase separation phenomenon occurs. This is the way to do it. The heat exchange rate is generally faster than the solvent exchange rate in the NIPS method, and it is difficult to control the rate. Therefore, in the TIPS method, uniform pores are likely to be formed in the film thickness direction.

また、前記中空糸膜(前記支持層)の製造方法としては、前記中空糸膜を製造することができれば、特に限定されない。具体的には、この製造方法としては、以下のような製造方法が挙げられる。この製造方法としては、中空糸膜を構成する樹脂と溶剤とを含む製膜原液を調製する工程(調製工程)と、前記製膜原液を中空糸状に押し出す工程(押出工程)と、押し出された中空糸状の製膜原液を凝固させて、中空糸膜を形成する工程(形成工程)とを備える方法等が挙げられる。 Moreover, the method for manufacturing the hollow fiber membrane (the support layer) is not particularly limited as long as the hollow fiber membrane can be manufactured. Specifically, examples of this manufacturing method include the following manufacturing methods. This manufacturing method includes a step of preparing a membrane-forming stock solution containing a resin and a solvent constituting the hollow fiber membrane (preparation step), a step of extruding the membrane-forming stock solution into a hollow fiber shape (extrusion step), and a step of extruding the membrane-forming stock solution into a hollow fiber shape. Examples include a method comprising a step of solidifying a hollow fiber membrane forming stock solution to form a hollow fiber membrane (forming step).

(複合中空糸膜)
前記複合中空糸膜は、前記複合中空糸膜に備えられる支持層が、前記半透膜層を支持し、さらに、この半透膜層による分離を阻害しないようにする上記支持層であれば、特に限定されない。すなわち、前記複合中空糸膜は、多官能アミン化合物と多官能酸ハライド化合物とからなる架橋ポリアミドを含む半透膜層と支持層とを備え、前記支持層が、半透膜層の機能を好適に奏するような支持層であればよい。また、前記支持層としては、下記実施例に記載の架橋ポリアミドを含む半透膜層でなくても、それぞれの半透膜層の機能を好適に奏するような支持層であればよい。
(Composite hollow fiber membrane)
The composite hollow fiber membrane has a support layer that supports the semipermeable membrane layer and does not inhibit separation by the semipermeable membrane layer, Not particularly limited. That is, the composite hollow fiber membrane includes a semipermeable membrane layer containing a crosslinked polyamide made of a polyfunctional amine compound and a polyfunctional acid halide compound, and a support layer, and the support layer has a function suitable for the semipermeable membrane layer. Any support layer may be used as long as it provides the desired effect. Further, the support layer does not have to be a semipermeable membrane layer containing crosslinked polyamide described in the following examples, but may be any support layer that suitably performs the function of each semipermeable membrane layer.

前記複合中空糸膜の外径R1は、0.1~2mmであることが好ましく、0.2~1.5mmであることがより好ましく、0.3~1.5mmであることがさらに好ましい。前記外径が小さすぎると、前記複合中空糸膜の内径も小さくなりすぎる場合があり、この場合、中空部分の通液抵抗が大きくなり、充分な流量を確保できなくなる傾向がある。そして、前記複合中空糸膜を正浸透膜等として用いた場合は、充分な流量で駆動溶液を流すことができなくなる傾向がある。また、前記外径が小さすぎると、外側にかかる圧力に対する耐圧強度が低下する傾向もある。さらに、前記外径が小さすぎると、前記複合中空糸膜の膜厚が薄くなりすぎる場合があり、この場合、複合中空糸膜の強度が不充分になる傾向がある。すなわち、好適な耐圧強度を実現できない傾向がある。また、前記外径が大きすぎると、複数の複合中空糸膜を筐体に収容した中空糸膜モジュールを構成した際、筐体に収容する中空糸膜の本数が少なくなるので、中空糸膜の膜面積が減少し、中空糸膜モジュールとして、実用上、充分な流量を確保することができない傾向がある。前記外径が大きすぎると、内側からかかる圧力に対する耐圧強度が低下する傾向がある。よって、前記複合中空糸膜の外径が上記範囲内であれば、複合中空糸膜が充分な強度を有しつつ、透過性に優れた、半透膜による分離を好適に行うことができる。 The outer diameter R1 of the composite hollow fiber membrane is preferably 0.1 to 2 mm, more preferably 0.2 to 1.5 mm, and even more preferably 0.3 to 1.5 mm. If the outer diameter is too small, the inner diameter of the composite hollow fiber membrane may also be too small, and in this case, the liquid passage resistance in the hollow portion becomes large and there is a tendency that a sufficient flow rate cannot be secured. When the composite hollow fiber membrane is used as a forward osmosis membrane or the like, there is a tendency that the driving solution cannot flow at a sufficient flow rate. Furthermore, if the outer diameter is too small, the pressure resistance against pressure applied to the outside tends to decrease. Furthermore, if the outer diameter is too small, the thickness of the composite hollow fiber membrane may become too thin, and in this case, the strength of the composite hollow fiber membrane tends to be insufficient. That is, there is a tendency that suitable compressive strength cannot be achieved. Furthermore, if the outer diameter is too large, when a hollow fiber membrane module is constructed in which a plurality of composite hollow fiber membranes are housed in a housing, the number of hollow fiber membranes housed in the housing will be reduced. The membrane area decreases, and there is a tendency that a sufficient flow rate cannot be secured for practical use as a hollow fiber membrane module. If the outer diameter is too large, the pressure resistance against pressure applied from the inside tends to decrease. Therefore, if the outer diameter of the composite hollow fiber membrane is within the above range, the composite hollow fiber membrane has sufficient strength and can suitably perform separation using a semipermeable membrane with excellent permeability.

前記複合中空糸膜の内径R2は、0.05~1.5mmであることが好ましく、0.1~1mmであることが好ましく、0.2~1mmであることがさらに好ましい。前記内径が小さすぎると、中空部分の通液抵抗が大きくなり、充分な流量を確保できなくなる傾向がある。そして、前記複合中空糸膜を正浸透膜等として用いた場合は、充分な流量で駆動溶液を流すことができなくなる傾向がある。また、前記内径が小さすぎると、前記複合中空糸膜の外径も小さくなりすぎる場合があり、この場合、外側にかかる圧力に対する耐圧強度が低下する傾向がある。また、前記内径が大きすぎると、前記複合中空糸膜の外径も大きくなりすぎる場合があり、この場合、複数の複合中空糸膜を筐体に収容した中空糸膜モジュールを構成した際、筐体に収容する中空糸膜の本数が少なくなくので、中空糸膜の膜面積が減少し、中空糸膜モジュールとして、実用上、充分な流量を確保することができない傾向がある。そして、前記内径が大きすぎと、前記複合中空糸膜の外径も大きくなりすぎる場合があり、この場合、内側からかかる圧力に対する耐圧強度が低下する傾向がある。また、前記内径が大きすぎると、前記複合中空糸膜の膜厚が薄くなりすぎる場合があり、この場合、複合中空糸膜の強度が不充分になる傾向がある。すなわち、好適な耐圧強度を実現できない傾向がある。よって、前記複合中空糸膜の内径が上記範囲内であれば、複合中空糸膜が充分な強度を有しつつ、透過性に優れた、半透膜による分離を好適に行うことができる。 The inner diameter R2 of the composite hollow fiber membrane is preferably 0.05 to 1.5 mm, preferably 0.1 to 1 mm, and more preferably 0.2 to 1 mm. If the inner diameter is too small, the liquid passage resistance in the hollow portion becomes large, and there is a tendency that a sufficient flow rate cannot be secured. When the composite hollow fiber membrane is used as a forward osmosis membrane or the like, there is a tendency that the driving solution cannot flow at a sufficient flow rate. Furthermore, if the inner diameter is too small, the outer diameter of the composite hollow fiber membrane may also be too small, and in this case, the pressure resistance strength against pressure applied to the outside tends to decrease. Furthermore, if the inner diameter is too large, the outer diameter of the composite hollow fiber membrane may also become too large. Since the number of hollow fiber membranes accommodated in the body is not small, the membrane area of the hollow fiber membranes decreases, and there is a tendency that a sufficient flow rate cannot be ensured for practical use as a hollow fiber membrane module. If the inner diameter is too large, the outer diameter of the composite hollow fiber membrane may also become too large, and in this case, the pressure resistance against pressure applied from the inside tends to decrease. Furthermore, if the inner diameter is too large, the thickness of the composite hollow fiber membrane may become too thin, and in this case, the strength of the composite hollow fiber membrane tends to be insufficient. That is, there is a tendency that suitable compressive strength cannot be achieved. Therefore, if the inner diameter of the composite hollow fiber membrane is within the above range, the composite hollow fiber membrane has sufficient strength and can suitably perform separation using a semipermeable membrane with excellent permeability.

また、前記複合中空糸膜の膜厚Tは、0.02~0.3mmであることが好ましく、0.05~0.3mmであることがより好ましく、0.05~0.25mmであることがさらに好ましい。前記膜厚が薄すぎると、複合中空糸膜の強度が不充分になる傾向がある。すなわち、好適な耐圧強度を実現できない傾向がある。また、前記膜厚が厚すぎると、透過性が低下する傾向がある。また、前記膜厚が厚すぎると、支持層における内部濃度分極が起こりやすくなり、半透膜による分離を阻害する傾向もある。すなわち、前記複合中空糸膜を正浸透膜等として用いた場合は、駆動溶液と供給溶液との接触抵抗が増大するため、透過性が低下する傾向がある。よって、前記複合中空糸膜の膜厚が上記範囲内であれば、複合中空糸膜が充分な強度を有しつつ、透過性に優れ、半透膜による分離も好適に行うことができる。 Further, the membrane thickness T of the composite hollow fiber membrane is preferably 0.02 to 0.3 mm, more preferably 0.05 to 0.3 mm, and more preferably 0.05 to 0.25 mm. is even more preferable. If the membrane thickness is too thin, the composite hollow fiber membrane tends to have insufficient strength. That is, there is a tendency that suitable compressive strength cannot be achieved. Moreover, if the film thickness is too thick, the permeability tends to decrease. Furthermore, if the membrane thickness is too thick, internal concentration polarization in the support layer tends to occur, which tends to inhibit separation by the semipermeable membrane. That is, when the composite hollow fiber membrane is used as a forward osmosis membrane or the like, the contact resistance between the driving solution and the supply solution increases, so that the permeability tends to decrease. Therefore, if the membrane thickness of the composite hollow fiber membrane is within the above range, the composite hollow fiber membrane has sufficient strength, has excellent permeability, and can suitably perform separation using a semipermeable membrane.

前記半透膜層13の膜厚は、下記界面重合で形成される厚みである。具体的には、前記半透膜層の膜厚は、1~10000nmであり、1~5000nmであることがより好ましく、1~3000nmであることがさらに好ましい。前記膜厚が薄すぎると、半透膜層による分離を好適に行うことができない傾向がある。前記複合中空糸膜を正浸透膜等として用いた場合は、充分な脱塩性能を発揮できず、塩逆流速度が上昇する等のように、半透膜層による分離を好適に行うことができない傾向がある。このことは、半透膜層が薄すぎて、半透膜層の機能を充分に奏することができなかったり、半透膜層が支持層上を充分に覆うことができないこと等によると考えられる。また、前記膜厚が厚すぎると、透過性が低下する傾向がある。このことは、半透膜層が厚すぎて、透水抵抗が大きくなるため、水が透過しにくくなることによると考えられる。 The thickness of the semipermeable membrane layer 13 is the thickness formed by interfacial polymerization described below. Specifically, the thickness of the semipermeable membrane layer is 1 to 10,000 nm, more preferably 1 to 5,000 nm, and even more preferably 1 to 3,000 nm. If the membrane thickness is too thin, there is a tendency that separation by the semipermeable membrane layer cannot be performed appropriately. When the composite hollow fiber membrane is used as a forward osmosis membrane, etc., sufficient desalination performance cannot be exhibited, and separation by the semipermeable membrane layer cannot be performed properly, such as an increase in the salt backflow rate. Tend. This is thought to be due to the fact that the semipermeable membrane layer is too thin and cannot fully perform its function, or that the semipermeable membrane layer cannot sufficiently cover the support layer. . Moreover, if the film thickness is too thick, the permeability tends to decrease. This is thought to be because the semipermeable membrane layer is too thick and has a high water permeation resistance, making it difficult for water to permeate.

前記支持層12の膜厚は、前記複合中空糸膜の膜厚と前記半透膜層13の膜厚との差分であり、具体的には、0.02~0.3mmであり、0.05~0.3mmであることがより好ましく、0.05~0.25mmであることがさらに好ましい。なお、支持層の膜厚は、半透膜層が、支持層と比較して非常に薄いため、複合中空糸膜の膜厚とほぼ同じである。前記膜厚が薄すぎると、複合中空糸膜の強度が不充分になる傾向がある。すなわち、好適な耐圧強度を実現できない傾向がある。また、前記膜厚が厚すぎると、透過性が低下する傾向がある。また、前記膜厚が厚すぎると、支持層における内部濃度分極が起こりやすくなり、半透膜による分離を阻害する傾向もある。すなわち、前記複合中空糸膜を正浸透膜等として用いた場合は、駆動溶液と供給溶液との接触抵抗が増大するため、透過性が低下する傾向がある。よって、前記複合中空糸膜の膜厚が上記範囲内であれば、複合中空糸膜が充分な強度を有しつつ、透過性に優れ、半透膜による分離も好適に行うことができる。 The thickness of the support layer 12 is the difference between the thickness of the composite hollow fiber membrane and the thickness of the semipermeable membrane layer 13, and specifically, it is 0.02 to 0.3 mm, and 0.02 to 0.3 mm. It is more preferably 0.05 to 0.3 mm, and even more preferably 0.05 to 0.25 mm. The thickness of the support layer is approximately the same as the thickness of the composite hollow fiber membrane because the semipermeable membrane layer is very thin compared to the support layer. If the membrane thickness is too thin, the composite hollow fiber membrane tends to have insufficient strength. That is, there is a tendency that suitable compressive strength cannot be achieved. Moreover, if the film thickness is too thick, the permeability tends to decrease. Furthermore, if the membrane thickness is too thick, internal concentration polarization in the support layer tends to occur, which tends to inhibit separation by the semipermeable membrane. That is, when the composite hollow fiber membrane is used as a forward osmosis membrane or the like, the contact resistance between the driving solution and the supply solution increases, so that the permeability tends to decrease. Therefore, if the membrane thickness of the composite hollow fiber membrane is within the above range, the composite hollow fiber membrane has sufficient strength, has excellent permeability, and can suitably perform separation using a semipermeable membrane.

前記複合中空糸膜は、半透膜を用いる膜分離技術に適用可能である。すなわち、前記複合中空糸膜は、例えば、NF膜、RO膜、及びFO膜等として用いることができる。この中でも、前記複合中空糸膜は、FO法に用いられるFO膜であることが好ましい。 The composite hollow fiber membrane is applicable to membrane separation technology using semipermeable membranes. That is, the composite hollow fiber membrane can be used as, for example, an NF membrane, an RO membrane, an FO membrane, and the like. Among these, it is preferable that the composite hollow fiber membrane is an FO membrane used in the FO method.

前記複合中空糸膜は、正浸透法において、湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率が、高いことがこのましい。この比率が、具体的には、40%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、60%以上であることがさらに好ましい。この比率は、高ければ高いほどよいが、基本的には、誤差を除けば、100%が上限である。すなわち、前記比率は、40~100%であることが好ましく、50~100%であることがより好ましく、60~100%であることがさらに好ましい。前記比率が低すぎると、前記複合中空糸膜の疎水性が比較的高いことを示し、正浸透法において、透水性能が低くなる傾向がある。このことは、供給溶液(FS)及び駆動溶液(DS)の少なくとも一方が、前記支持層との親和性が低く、前記半透膜層まで浸透しにくいためであると考えられる。さらに、このことから、複合中空糸膜モジュールを製造する際や運搬する際も、複合中空糸膜を乾燥させないほうがよく、すなわち、前記複合中空糸膜を湿潤状態にしておくほうがよく、例えば、複合中空糸膜モジュール内に液体を満たすことが求められる。このため、輸送コストが増大する。前記複合中空糸膜モジュールに備えられる前記複合中空糸膜の前記比率が上記範囲内であれば、乾燥状態であっても、前記複合中空糸膜モジュールは、正浸透法に用いることができる。前記複合中空糸膜モジュールを正浸透法で用いていると、前記複合中空糸膜が湿潤状態で用いられることが多い。しかしながら、前記複合中空糸膜モジュール内に液体を満たさずに輸送した後等の場合において、前記複合中空糸膜モジュールを正浸透法に用い始めた際には、前記複合中空糸膜が乾燥状態である場合もある。そういった場合でも、前記複合中空糸膜モジュールは、正浸透法に用いることができる。このことから、前記複合中空糸膜モジュール内に液体を満たさずに輸送することも可能となる。 In the forward osmosis method, the composite hollow fiber membrane preferably has a high ratio of the water permeation rate in a dry state to the water permeation rate in a wet state. Specifically, this ratio is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and even more preferably 60% or more. The higher the ratio, the better, but basically, the upper limit is 100%, excluding errors. That is, the ratio is preferably 40 to 100%, more preferably 50 to 100%, and even more preferably 60 to 100%. If the ratio is too low, it indicates that the hydrophobicity of the composite hollow fiber membrane is relatively high, and the water permeation performance tends to be low in the forward osmosis method. This is considered to be because at least one of the feed solution (FS) and the driving solution (DS) has low affinity with the support layer and is difficult to penetrate to the semipermeable membrane layer. Furthermore, from this, when manufacturing or transporting a composite hollow fiber membrane module, it is better not to dry the composite hollow fiber membrane, that is, it is better to keep the composite hollow fiber membrane in a moist state. It is required to fill the hollow fiber membrane module with liquid. This increases transportation costs. As long as the ratio of the composite hollow fiber membranes included in the composite hollow fiber membrane module is within the above range, the composite hollow fiber membrane module can be used in a forward osmosis method even in a dry state. When the composite hollow fiber membrane module is used in a forward osmosis method, the composite hollow fiber membrane is often used in a wet state. However, in cases such as after transporting the composite hollow fiber membrane module without filling it with liquid, when the composite hollow fiber membrane module is started to be used for forward osmosis, the composite hollow fiber membrane is in a dry state. In some cases. Even in such a case, the composite hollow fiber membrane module can be used in the forward osmosis method. This makes it possible to transport the composite hollow fiber membrane module without filling it with liquid.

前記比率は、種々の方法で調整することができ、例えば、前記複合中空糸膜モジュールに備えられる支持層の外周面に対する水の接触角を90°以下となるように、前記支持層を親水化させる方法等が挙げられる。 The ratio can be adjusted in various ways, for example, by making the support layer hydrophilic so that the contact angle of water with the outer peripheral surface of the support layer provided in the composite hollow fiber membrane module is 90° or less. For example, the method of

なお、正浸透法における、湿潤状態での水の透過速度及び乾燥状態での水の透過速度としては、25℃における水の透過速度等が挙げられる。 In the forward osmosis method, the water permeation rate in a wet state and the water permeation rate in a dry state include the water permeation rate at 25°C.

乾燥状態での水の透過速度としては、例えば、以下の方法により測定される透過速度等が挙げられる。まず、測定対象物である複合中空糸膜を乾燥させる。この乾燥は、複合中空糸膜を乾燥できれば、特に限定されないが、例えば、60℃の送風定温乾燥器での24時間以上の乾燥等が挙げられる。この乾燥状態の複合中空糸膜を用い、正浸透法を用いて、複合中空糸膜を1分間に透過した透水量を測定する。例えば、複合中空糸膜を介して、一方に、供給溶液(FS)として、イオン交換水を、他方に、駆動溶液(DS)として、0.6MのNaCl水溶液を配置し、ろ過を行い、複合中空糸膜を1分間に透過した透水量を測定する。この測定した透水量から、単位膜面積、単位時間、及び単位圧力当たりの透水量に換算して、水の透過速度(L/m/時:LMH)を得る。 Examples of the water permeation rate in a dry state include the permeation rate measured by the following method. First, the composite hollow fiber membrane that is the object to be measured is dried. This drying is not particularly limited as long as the composite hollow fiber membrane can be dried, but examples include drying in a constant temperature air blower dryer at 60° C. for 24 hours or more. Using this dry composite hollow fiber membrane, the amount of water that permeates through the composite hollow fiber membrane per minute is measured using a forward osmosis method. For example, through a composite hollow fiber membrane, ion-exchanged water is placed on one side as a feed solution (FS) and 0.6M NaCl aqueous solution is placed on the other side as a driving solution (DS), and filtration is performed. The amount of water that permeates through the hollow fiber membrane per minute is measured. From this measured water permeation amount, the water permeation rate (L/m 2 /hour: LMH) is obtained by converting the water permeation amount per unit membrane area, unit time, and unit pressure.

湿潤状態での水の透過速度としては、例えば、以下の方法により測定される透過速度等が挙げられる。まず、測定対象物である複合中空糸膜を湿潤状態にする。この湿潤状態にする処理(湿潤処理)は、複合中空糸膜を好適に湿潤状態にすることができれば、特に限定されない。具体的には、複合中空糸膜を、エタノール50質量%水溶液に20分間浸漬させ、その後、20分間純水で洗浄するといった湿潤処理を施す。この湿潤状態にした中空糸膜を、乾燥状態の中空糸膜の代わりに用いること以外、上記乾燥状態での水の透過速度の測定方法と同様の方法により、湿潤状態での水の透過速度(L/m/時:LMH)を得る。 Examples of the water permeation rate in a wet state include the permeation rate measured by the following method. First, the composite hollow fiber membrane to be measured is brought into a wet state. This wet state treatment (wet treatment) is not particularly limited as long as it can suitably bring the composite hollow fiber membrane into a wet state. Specifically, the composite hollow fiber membrane is subjected to a wet treatment of being immersed in a 50% by mass ethanol aqueous solution for 20 minutes, and then washed with pure water for 20 minutes. The water permeation rate in the wet state ( L/m 2 /hour: LMH) is obtained.

前記複合中空糸膜は、正浸透法において、湿潤状態での水の透過速度が、2~100LMHであることが好ましく、3~100LMHであることがより好ましく、3~80LMHであることがさらに好ましい。前記透過速度が低すぎると、前記複合中空糸膜を用いて複合中空糸膜モジュールにしたとき、モジュールとしての透水性能が不充分になる傾向がある。一方で、前記透過速度が高すぎると、半透膜層による分離が不充分となり、例えば、脱塩性能が不充分となる傾向がある。 In the forward osmosis method, the composite hollow fiber membrane preferably has a water permeation rate in a wet state of 2 to 100 LMH, more preferably 3 to 100 LMH, and even more preferably 3 to 80 LMH. . If the permeation rate is too low, when the composite hollow fiber membrane is used to form a composite hollow fiber membrane module, the water permeation performance as a module tends to be insufficient. On the other hand, if the permeation rate is too high, separation by the semipermeable membrane layer will be insufficient, and for example, desalination performance will tend to be insufficient.

(複合中空糸膜の製造方法)
前記複合中空糸膜の製造方法は、上述の複合中空糸膜を製造することができれば、特に限定されない。前記製造方法としては、例えば、以下のような製造方法が挙げられる。前記製造方法としては、前記支持層の外周面(緻密面)側に、前記多官能アミン化合物の水溶液を接触させる工程(第1接触工程)と、前記多官能アミン化合物の水溶液を接触させた前記支持層の外周面(緻密面)側に、前記多官能酸ハライド化合物の有機溶媒溶液をさらに接触させる工程(第2接触工程)と、前記多官能アミン化合物の水溶液及び前記多官能酸ハライド化合物の有機溶媒溶液を接触させた前記支持層を乾燥させる工程(乾燥工程)とを備える。
(Method for manufacturing composite hollow fiber membrane)
The method for producing the composite hollow fiber membrane is not particularly limited as long as the composite hollow fiber membrane described above can be produced. Examples of the manufacturing method include the following manufacturing methods. The manufacturing method includes a step (first contact step) of bringing an aqueous solution of the polyfunctional amine compound into contact with the outer peripheral surface (dense surface) side of the support layer; A step of further contacting the outer peripheral surface (dense surface) side of the support layer with an organic solvent solution of the polyfunctional acid halide compound (second contact step), and a step of contacting the aqueous solution of the polyfunctional amine compound and the polyfunctional acid halide compound. and a step of drying the support layer that has been brought into contact with the organic solvent solution (drying step).

前記第1接触工程は、前記支持層の外周面(緻密面)側に、前記多官能アミン化合物の水溶液を接触させる。そうすることによって、前記多官能アミン化合物の水溶液が、前記支持層に外周面(緻密面)側からしみ込む。 In the first contact step, the aqueous solution of the polyfunctional amine compound is brought into contact with the outer peripheral surface (dense surface) side of the support layer. By doing so, the aqueous solution of the polyfunctional amine compound permeates into the support layer from the outer peripheral surface (dense surface) side.

前記多官能アミン化合物の水溶液は、前記多官能アミン化合物の濃度が、0.1~5質量%であることが好ましく、0.1質量%以上3質量%未満であることがより好ましい。前記多官能アミン化合物の濃度が低すぎると、形成された半透膜層にピンホールが形成される等、好適な半透膜層が形成されない傾向がある。このため、半透膜層による分離が不充分になる傾向がある。また、前記多官能アミン化合物の濃度が高すぎると、前記半透膜層が厚くなりすぎる傾向がある。そして、前記半透膜層が厚くなりすぎると、得られた複合中空糸膜の透過性が低下する傾向がある。 In the aqueous solution of the polyfunctional amine compound, the concentration of the polyfunctional amine compound is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.1% by mass or more and less than 3% by mass. If the concentration of the polyfunctional amine compound is too low, a suitable semipermeable membrane layer tends to not be formed, such as pinholes being formed in the formed semipermeable membrane layer. For this reason, separation by the semipermeable membrane layer tends to be insufficient. Furthermore, if the concentration of the polyfunctional amine compound is too high, the semipermeable membrane layer tends to become too thick. If the semipermeable membrane layer becomes too thick, the permeability of the resulting composite hollow fiber membrane tends to decrease.

前記多官能アミン化合物の水溶液は、前記多官能アミン化合物を水に溶解させた溶液であり、必要に応じて、塩類、界面活性剤、及びポリマー等の添加剤を加えてもよい。 The aqueous solution of the polyfunctional amine compound is a solution in which the polyfunctional amine compound is dissolved in water, and additives such as salts, surfactants, and polymers may be added as necessary.

前記第2接触工程は、前記多官能アミン化合物の水溶液を接触させた前記支持層の外周面(緻密面)側に、前記多官能酸ハライド化合物の有機溶媒溶液をさらに接触させる。そうすることによって、前記支持層に外周面(緻密面)側にしみ込まれた前記多官能アミン化合物の水溶液と前記多官能酸ハライド化合物の有機溶媒溶液との界面が形成される。そして、前記界面において、前記多官能アミン化合物と前記多官能酸ハライド化合物との反応が進行する。すなわち、前記多官能アミン化合物と前記多官能酸ハライド化合物との界面重合が起こる。この界面重合によって、架橋ポリアミドが形成される。 In the second contact step, an organic solvent solution of the polyfunctional acid halide compound is further brought into contact with the outer peripheral surface (dense surface) side of the support layer that has been contacted with the aqueous solution of the polyfunctional amine compound. By doing so, an interface is formed between the aqueous solution of the polyfunctional amine compound infiltrated into the outer peripheral surface (dense surface) of the support layer and the organic solvent solution of the polyfunctional acid halide compound. Then, at the interface, the reaction between the polyfunctional amine compound and the polyfunctional acid halide compound proceeds. That is, interfacial polymerization between the polyfunctional amine compound and the polyfunctional acid halide compound occurs. This interfacial polymerization forms a crosslinked polyamide.

前記多官能酸ハライド化合物の有機溶剤溶液は、前記多官能酸ハライド化合物の濃度が、0.01~5質量%であることが好ましく、0.01~3質量%であることがより好ましい。前記多官能酸ハライド化合物の濃度が低すぎると、形成された半透膜層にピンホールが形成される等、好適な半透膜層が形成されない傾向がある。このため、半透膜層による分離、例えば、脱塩性能が不充分になる傾向がある。また、前記多官能酸ハライド化合物の濃度が高すぎると、前記半透膜層が厚くなりすぎる傾向がある。そして、前記半透膜層が厚くなりすぎると、得られた複合中空糸膜の透過性が低下する傾向がある。 The organic solvent solution of the polyfunctional acid halide compound preferably has a concentration of 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.01 to 3% by mass. If the concentration of the polyfunctional acid halide compound is too low, a suitable semipermeable membrane layer tends to not be formed, such as pinholes being formed in the formed semipermeable membrane layer. For this reason, separation by the semipermeable membrane layer, such as desalting performance, tends to be insufficient. Furthermore, if the concentration of the polyfunctional acid halide compound is too high, the semipermeable membrane layer tends to become too thick. If the semipermeable membrane layer becomes too thick, the permeability of the resulting composite hollow fiber membrane tends to decrease.

前記多官能酸ハライド化合物の有機溶媒溶液は、前記多官能酸ハライド化合物を有機溶媒に溶解させた溶液である。前記有機溶媒としては、前記多官能酸ハライド化合物を溶解し、水に溶解しない溶媒であれば、特に限定されない。前記有機溶媒としては、例えば、n-ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、及びドデカン等のアルカン系飽和炭化水素等が挙げられる。前記有機溶媒としては、上記例示の溶媒を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。前記有機溶媒としては、1種単独で用いる場合は、例えば、n-ヘキサン等が挙げられ、2種以上を組み合わせて用いる場合、例えば、ノナン、デカン、及びドデカンの混合溶剤等が挙げられる。前記有機溶媒には、必要に応じて、塩類、界面活性剤、及びポリマー等の添加剤を加えてもよい。 The organic solvent solution of the polyfunctional acid halide compound is a solution in which the polyfunctional acid halide compound is dissolved in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the polyfunctional acid halide compound and does not dissolve in water. Examples of the organic solvent include alkane-based saturated hydrocarbons such as n-hexane, cyclohexane, heptane, octane, nonane, decane, and dodecane. As the organic solvent, the above-mentioned exemplified solvents may be used alone, or two or more types may be used in combination. As the organic solvent, when used alone, examples include n-hexane, and when used in combination of two or more types, examples include a mixed solvent of nonane, decane, and dodecane. Additives such as salts, surfactants, and polymers may be added to the organic solvent as necessary.

前記乾燥工程は、前記多官能アミン化合物の水溶液及び前記多官能酸ハライド化合物の有機溶媒溶液を接触させた前記支持層を乾燥させる。前記第2接触工程において、前記多官能アミン化合物の水溶液と前記多官能酸ハライド化合物の有機溶媒溶液との接触による界面重合により得られた架橋ポリアミド重合体が、前記支持層の前記緻密面上を覆うように形成されている。この支持層を乾燥させることにより、形成された架橋ポリアミド重合体が乾燥され、架橋ポリアミド重合体を含む半透膜層が形成される。 In the drying step, the support layer that has been brought into contact with the aqueous solution of the polyfunctional amine compound and the organic solvent solution of the polyfunctional acid halide compound is dried. In the second contacting step, the crosslinked polyamide polymer obtained by interfacial polymerization by contacting the aqueous solution of the polyfunctional amine compound with the organic solvent solution of the polyfunctional acid halide compound spreads over the dense surface of the support layer. It is formed to cover. By drying this support layer, the formed crosslinked polyamide polymer is dried, and a semipermeable membrane layer containing the crosslinked polyamide polymer is formed.

前記乾燥は、形成された架橋ポリアミド重合体が乾燥されれば、その温度等は特に限定されない。乾燥温度としては、例えば、50~150℃であることが好ましく、80~130℃であることが好ましい。前記乾燥温度が低すぎると、乾燥が不充分になる傾向があるだけではなく、乾燥時間が長くなりすぎ、生産効率が低下する傾向がある。また、前記乾燥温度が高すぎると、形成された半透膜層が熱劣化し、半透膜による分離を好適には行いにくくなる傾向がある。例えば、脱塩性能が低下したり、透水性が低下する傾向がある。また、乾燥時間としては、例えば、1~30分間であることが好ましく、1~20分間であることがより好ましい。前記乾燥時間が短すぎると、乾燥が不充分になる傾向がある。また、前記乾燥時間が長すぎると、生産効率が低下する傾向がある。また、形成された半透膜層が熱劣化し、半透膜による分離を好適には行いにくくなる傾向もある。例えば、脱塩性能が低下したり、透水性が低下する傾向がある。 The drying temperature is not particularly limited as long as the formed crosslinked polyamide polymer is dried. The drying temperature is, for example, preferably 50 to 150°C, more preferably 80 to 130°C. If the drying temperature is too low, not only will drying tend to be insufficient, but the drying time will also tend to be too long, leading to a decrease in production efficiency. Furthermore, if the drying temperature is too high, the formed semipermeable membrane layer tends to be thermally degraded, making it difficult to perform separation using the semipermeable membrane. For example, there is a tendency for desalination performance to decrease or water permeability to decrease. Further, the drying time is preferably, for example, 1 to 30 minutes, more preferably 1 to 20 minutes. If the drying time is too short, drying tends to be insufficient. Furthermore, if the drying time is too long, production efficiency tends to decrease. In addition, the formed semipermeable membrane layer tends to deteriorate due to heat, making it difficult to perform separation using the semipermeable membrane. For example, there is a tendency for desalination performance to decrease or water permeability to decrease.

上記のような製造方法によれば、半透膜層による分離を好適に行うことができ、さらに、耐久性に優れた複合中空糸膜を好適に製造することができる。 According to the manufacturing method described above, separation using the semipermeable membrane layer can be suitably performed, and furthermore, a composite hollow fiber membrane with excellent durability can be suitably produced.

(筐体)
前記筐体は、中空糸膜モジュールの筐体として用いることができるものであれば、特に限定されない。また、前記筐体の内径は、10~200cmであることが好ましく、10~100cmであることがより好ましく、10~50cmであることがさらに好ましい。また、前記筐体の高さは、0.3~3mであることが好ましく、0.3~2mであることがより好ましく、0.5~1.5mであることがさらに好ましい。この筐体が大きすぎる場合、取扱性が悪く、メンテナンス時にかかるコストが大きくなる傾向がある。さらに、前記筐体が大きすぎると、駆動溶液(DS)の滞留時間が長くなるため、供給溶液(FS)から透過された水により、駆動溶液(DS)が薄まり、透水性能が低下する傾向がある。また、前記筐体が小さすぎる場合、実用上、充分な流量を確保することができず、結果として、中空糸膜モジュールを多数用意することになり、設備上でも運転上でもかかるコストが大きくなる傾向がある。また、前記筐体に収容する前記複合中空糸膜の有効長は、0.3~3mであることが好ましく、0.3~2mであることがより好ましく、0.5~1.5mであることがさらに好ましい。
(Case)
The housing is not particularly limited as long as it can be used as a housing for a hollow fiber membrane module. Further, the inner diameter of the housing is preferably 10 to 200 cm, more preferably 10 to 100 cm, and even more preferably 10 to 50 cm. Further, the height of the casing is preferably 0.3 to 3 m, more preferably 0.3 to 2 m, and even more preferably 0.5 to 1.5 m. If this casing is too large, it tends to be difficult to handle and increase maintenance costs. Furthermore, if the housing is too large, the residence time of the driving solution (DS) becomes long, and the driving solution (DS) tends to be diluted by water permeated from the feed solution (FS), resulting in a decrease in water permeability. be. Furthermore, if the casing is too small, it will not be possible to ensure a sufficient flow rate for practical purposes, and as a result, a large number of hollow fiber membrane modules will have to be prepared, resulting in increased equipment and operational costs. Tend. Further, the effective length of the composite hollow fiber membrane accommodated in the housing is preferably 0.3 to 3 m, more preferably 0.3 to 2 m, and more preferably 0.5 to 1.5 m. It is even more preferable.

前記複合中空糸膜モジュールは、前記複合中空糸膜の充填率が、10~65%であることが好ましく、10~60%であることがより好ましく、20~55%であることがさらに好ましい。前記充填率が低すぎると、複合中空糸膜モジュールの透水性能が充分に得られない傾向がある。一方で、前記充填率が高すぎると、複合中空糸膜モジュールの優れた透水性能が長期間にわたって維持されにくい傾向がある。このことは、運転中に、前記複合中空糸膜同士の接触が増えるため、前記複合中空糸膜の外周面側に備えられている半透膜層が損傷してしまうことによると考えられる。よって、前記充填率が上記範囲内であると、複合中空糸膜モジュールの透水性能が優れ、この優れた透水性能を長期間にわたって維持できる。 In the composite hollow fiber membrane module, the filling rate of the composite hollow fiber membrane is preferably 10 to 65%, more preferably 10 to 60%, and even more preferably 20 to 55%. If the filling rate is too low, the composite hollow fiber membrane module tends to have insufficient water permeability. On the other hand, if the filling rate is too high, the excellent water permeability of the composite hollow fiber membrane module tends to be difficult to maintain over a long period of time. This is considered to be because the contact between the composite hollow fiber membranes increases during operation, which damages the semipermeable membrane layer provided on the outer peripheral surface of the composite hollow fiber membrane. Therefore, when the filling rate is within the above range, the composite hollow fiber membrane module has excellent water permeability, and this excellent water permeability can be maintained for a long period of time.

前記複合中空糸膜の充填率は、筐体内部の、複合中空糸膜の長手方向(繊維方向)に垂直な断面の面積に対する、複数の複合中空糸膜の合計断面積の比である。具体的には、図4に示すように、前記筐体2の中空部分の、複合中空糸膜11の長手方向(繊維方向)に垂直な断面の面積に対する、複数の複合中空糸膜11の合計断面積の比である。なお、複合中空糸膜11の断面積は、中空部分の断面積だけではなく、膜自体を含めた断面積であり、複合中空糸膜11の外径から算出される断面積である。そして、前記充填率の算出方法は、例えば、前記筐体2に収容されている複合中空糸膜の本数(本)と1本の前記複合中空糸膜11の断面積(m/本)との積、すなわち、前記筐体2内で前記中空糸膜11が占有している面積を、前記筐体2の内径から算出した面積、すなわち、前記筐体2の内面積で除することによって、前記充填率を算出することができる。なお、図4は、図1に示す中空糸膜モジュールの概略断面図である。 The filling rate of the composite hollow fiber membrane is the ratio of the total cross-sectional area of the plurality of composite hollow fiber membranes to the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction (fiber direction) of the composite hollow fiber membrane inside the casing. Specifically, as shown in FIG. 4, the total area of the plurality of composite hollow fiber membranes 11 with respect to the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction (fiber direction) of the composite hollow fiber membranes 11 in the hollow portion of the casing 2 It is the ratio of cross-sectional areas. Note that the cross-sectional area of the composite hollow fiber membrane 11 is a cross-sectional area including not only the cross-sectional area of the hollow portion but also the membrane itself, and is a cross-sectional area calculated from the outer diameter of the composite hollow fiber membrane 11. The filling rate can be calculated using, for example, the number of composite hollow fiber membranes housed in the housing 2 (pieces) and the cross-sectional area (m 2 /piece) of one composite hollow fiber membrane 11. By dividing the product of , that is, the area occupied by the hollow fiber membrane 11 in the casing 2 by the area calculated from the inner diameter of the casing 2, that is, the inner area of the casing 2, The filling rate can be calculated. Note that FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the hollow fiber membrane module shown in FIG. 1.

前記複合中空糸膜モジュールは、耐圧強度が、0.1~3MPaであることが好ましく、0.1~2.5MPaであることがより好ましく、0.1~2.3MPaであることがさらに好ましい。この耐圧強度は、複合中空糸膜モジュールの外部又は内部から圧力をかけたときに、運転が維持できる最大圧力である。例えば、複合中空糸膜の外側から圧力をかけたときに複合中空糸膜の形状を維持できる最大圧力及び複合中空糸膜の内側から圧力をかけたときに複合中空糸膜の形状を維持できる最大圧力のうちの、低い方の圧力である。なお、複合中空糸膜の外側から圧力をかけたときに複合中空糸膜の形状を維持できる最大圧力とは、例えば、複合中空糸膜の外側から圧力をかけていき、複合中空糸膜が潰れたときの圧力である。また、複合中空糸膜の内側から圧力をかけたときに複合中空糸膜の形状を維持できる最大圧力とは、例えば、複合中空糸膜の内側から圧力をかけていき、複合中空糸膜が破裂したときの圧力である。前記耐圧強度が低すぎると、供給溶液(FS)及び駆動溶液(DS)を循環したときに、複合中空糸膜モジュールに備えられる筐体又は複合中空糸膜が破損しやすい傾向がある。高すぎる耐圧強度は、実用上、不要である場合がある。また、前記耐圧強度は、高すぎると、過剰な耐圧強度を満たすためにコストが増大するだけではなく、耐圧性能を優先しすぎて、透水性能が低下する傾向がある。 The composite hollow fiber membrane module preferably has a pressure strength of 0.1 to 3 MPa, more preferably 0.1 to 2.5 MPa, and even more preferably 0.1 to 2.3 MPa. . This pressure resistance is the maximum pressure that can maintain operation when pressure is applied from the outside or inside of the composite hollow fiber membrane module. For example, the maximum pressure that can maintain the shape of a composite hollow fiber membrane when pressure is applied from the outside of the composite hollow fiber membrane, and the maximum pressure that can maintain the shape of the composite hollow fiber membrane when pressure is applied from the inside of the composite hollow fiber membrane. This is the lower of the pressures. Note that the maximum pressure at which the shape of the composite hollow fiber membrane can be maintained when pressure is applied from the outside of the composite hollow fiber membrane is, for example, the maximum pressure that can maintain the shape of the composite hollow fiber membrane when pressure is applied from the outside of the composite hollow fiber membrane. This is the pressure when Also, the maximum pressure that can maintain the shape of a composite hollow fiber membrane when pressure is applied from the inside of the composite hollow fiber membrane is, for example, when pressure is applied from the inside of the composite hollow fiber membrane, the composite hollow fiber membrane ruptures. This is the pressure when If the pressure resistance strength is too low, the housing or composite hollow fiber membrane provided in the composite hollow fiber membrane module tends to be easily damaged when the feed solution (FS) and driving solution (DS) are circulated. A compressive strength that is too high may be unnecessary in practice. Furthermore, if the pressure resistance is too high, not only will the cost increase due to the excessive pressure resistance, but also the pressure resistance will be given too much priority and the water permeability will tend to decrease.

前記複合中空糸膜モジュールは、半透膜を用いる膜分離技術に適用可能である。すなわち、前記複合中空糸膜モジュールは、例えば、NF法、RO法、及びFO法等に用いることができる。この中でも、前記複合中空糸膜モジュールは、FO法に用いられることが好ましい。前記複合中空糸膜モジュールをFO法に用いた際の供給溶液(FS)及び駆動溶液(DS)としては、例えば、以下のような溶液が挙げられる。 The composite hollow fiber membrane module is applicable to membrane separation technology using semipermeable membranes. That is, the composite hollow fiber membrane module can be used in, for example, the NF method, the RO method, the FO method, and the like. Among these, the composite hollow fiber membrane module is preferably used for the FO method. Examples of the feed solution (FS) and driving solution (DS) when the composite hollow fiber membrane module is used in the FO method include the following solutions.

供給溶液(FS)は、正浸透法に用いられる供給溶液であれば、特に限定されない。供給溶液(FS)は、具体的には、駆動溶液(DS)の浸透圧より、浸透圧の低い希薄溶液等が挙げられる。より具体的には、水、塩化ナトリウム、炭酸アンモニウム、及び炭酸カルシウム等の塩類を溶解させた溶液、スクロース及びデキストロース等の糖類を溶解させた溶液、及び、ポリプロピレングリコール及びポリエチレングリコール等の高分子化合物を溶解させた溶液等が挙げられる。より実用的な観点では、供給溶液(FS)としては、例えば、海水、産業排水、下水道水、食品としての液体等が挙げられ、これらを供給溶液(FS)として使用し、水を引き抜くことが考えられる。 The feed solution (FS) is not particularly limited as long as it is a feed solution used for forward osmosis. Specifically, the feed solution (FS) includes a dilute solution having an osmotic pressure lower than that of the driving solution (DS). More specifically, water, solutions in which salts such as sodium chloride, ammonium carbonate, and calcium carbonate are dissolved, solutions in which sugars such as sucrose and dextrose are dissolved, and polymeric compounds such as polypropylene glycol and polyethylene glycol. Examples include solutions in which . From a more practical point of view, feed solutions (FS) include, for example, seawater, industrial wastewater, sewage water, food liquids, etc., which can be used as feed solutions (FS) and water extracted from them. Conceivable.

駆動溶液(DS)は、正浸透法に用いられる駆動溶液であれば、特に限定されない。駆動溶液(DS)は、具体的には、供給溶液(FS)の浸透圧より、浸透圧の高い濃厚溶液等が挙げられる。駆動溶液(DS)としては、より具体的には、塩化ナトリウム、炭酸アンモニウム、及び炭酸カルシウム等の塩類を溶解させた溶液、スクロース及びデキストロース等の糖類を溶解させた溶液、及びポリプロピレングリコール及びポリエチレングリコール等の高分子化合物を溶解させた溶液、磁性を有する分散液体、及びイオン液体等が挙げられる。この中でも、本実施形態に係る複合中空糸膜モジュールに使用する駆動溶液(DS)は、親水性が高く(水との相溶性が高く)、かつ、何かしらの外部刺激によって、水との相溶性が低下し、分離する性質を有するものが好ましい。この外部刺激とは、具体的には、温度、pH、磁力、及び光等が挙げられる。この中でも、温度による、水との相溶性の変化がある駆動溶液が好ましい。 The driving solution (DS) is not particularly limited as long as it is a driving solution used for forward osmosis. Specifically, the driving solution (DS) includes a concentrated solution having a higher osmotic pressure than that of the feed solution (FS). More specifically, the driving solution (DS) includes a solution in which salts such as sodium chloride, ammonium carbonate, and calcium carbonate are dissolved, a solution in which sugars such as sucrose and dextrose are dissolved, and polypropylene glycol and polyethylene glycol. Examples include solutions in which polymeric compounds such as the like are dissolved, magnetic dispersion liquids, and ionic liquids. Among these, the driving solution (DS) used in the composite hollow fiber membrane module according to the present embodiment has high hydrophilicity (high compatibility with water), and has a high compatibility with water due to some external stimulus. It is preferable to use a material that has the property of decreasing and separating. Specific examples of this external stimulus include temperature, pH, magnetic force, and light. Among these, a driving solution whose compatibility with water changes depending on temperature is preferred.

前記複合中空糸膜モジュールは、上述したように、正浸透法に用いることができ、具体的には、造水処理方法及びエネルギー製造方法等に用いることができる。 As described above, the composite hollow fiber membrane module can be used in the forward osmosis method, and specifically, can be used in water generation treatment methods, energy production methods, and the like.

前記造水方法としては、例えば、前記駆動溶液を用いて、前記供給溶液から前記駆動溶液に水を引き抜く工程と、前記駆動溶液と引き抜いた水とを分離・再生工程とを含む。これらの工程から、前記供給溶液から前記駆動溶液に引き抜いた水を、前記駆動溶液と分離することによって、水が得られる。また、その際、駆動溶液として、上述したような、外部刺激によって水との相溶性が低下する駆動溶液を用いることによって、前記分離・再生工程での、水の分離が容易になる。また、駆動溶液として、温度によって水との相溶性が低下する駆動溶液を用いることによって、前記分離・再生工程での、水の分離がより容易になる。 The water generation method includes, for example, a step of drawing water from the supply solution to the driving solution using the driving solution, and a step of separating and regenerating the driving solution and the drawn water. Water is obtained from these steps by separating the water drawn from the feed solution into the driving solution from the driving solution. Further, in this case, by using the above-mentioned driving solution whose compatibility with water decreases due to external stimulation, separation of water in the separation/regeneration step is facilitated. Furthermore, by using a driving solution whose compatibility with water decreases depending on temperature, separation of water in the separation/regeneration step becomes easier.

前記エネルギー製造方法としては、例えば、前記駆動溶液を加圧した空間で、前記供給溶液から前記駆動溶液に水を引き抜き、前記駆動溶液側において、引き抜いた水による体積増加させる工程と、前記体積増加分によりタービンを回転させてエネルギーを取り出す工程とを含む。 The energy production method includes, for example, a step of drawing water from the supply solution to the driving solution in a space where the driving solution is pressurized, and increasing the volume by the drawn water on the driving solution side; and extracting energy by rotating a turbine in minutes.

以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[実施例1]
(複合中空糸膜の作製)
複合中空糸膜の支持層として、外圧式中空糸膜モジュール(株式会社クラレ製のピューリアGS)に備えられている中空糸膜を用いた。
[Example 1]
(Preparation of composite hollow fiber membrane)
As the support layer of the composite hollow fiber membrane, a hollow fiber membrane provided in an external pressure hollow fiber membrane module (Puria GS manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was used.

なお、この支持層の外周面に対する水の接触角は、以下のようにして測定した。 Note that the contact angle of water with respect to the outer peripheral surface of this support layer was measured as follows.

支持層の外周面に水滴を滴下し、その瞬間の画像を撮影した。そして、水滴表面が外周面に接する場所における、水滴表面と外周面とのなす角を測定した。この角が、水の接触角である。測定装置としては、協和界面科学株式会社製のDrop Master 700を用いた。上記測定方法により得られた、外周面に対する水の接触角は、45°であった。 A water droplet was dropped on the outer peripheral surface of the support layer, and an image was taken at that moment. Then, the angle between the water droplet surface and the outer circumferential surface was measured at a location where the water droplet surface touched the outer circumferential surface. This angle is the contact angle of water. As a measuring device, Drop Master 700 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. was used. The contact angle of water with respect to the outer peripheral surface obtained by the above measurement method was 45°.

前記支持層の外表面側に、半透膜層を形成した。 A semipermeable membrane layer was formed on the outer surface side of the support layer.

具体的には、まず、前記支持層を、エタノール50質量%水溶液に20分間浸漬させ、その後、30分間純水に浸漬させることによって、湿潤処理を施した。この湿潤処理を施した湿潤状態の支持層を、他の支持層と接触しないように、枠に固定した。そして、この支持層を、芳香族多官能アミン化合物であるm-フェニレンジアミンの2質量%水溶液が支持層の外周面側に接触するように、m-フェニレンジアミンの2質量%水溶液に2分間浸漬させた。そうすることによって、支持層の外周面側から、m-フェニレンジアミンの2質量%水溶液をしみ込ませた。その後、支持層にしみ込まなかった余分なm-フェニレンジアミンの2質量%水溶液を除去した。 Specifically, the support layer was first immersed in a 50% by mass ethanol aqueous solution for 20 minutes, and then immersed in pure water for 30 minutes to perform the wet treatment. The wet support layer subjected to this wet treatment was fixed to a frame so as not to come into contact with other support layers. Then, this support layer is immersed for 2 minutes in a 2% by mass aqueous solution of m-phenylenediamine, which is an aromatic polyfunctional amine compound, so that the 2% by mass aqueous solution of m-phenylenediamine contacts the outer peripheral surface side of the support layer. I let it happen. By doing so, a 2% by mass aqueous solution of m-phenylenediamine was impregnated from the outer peripheral surface side of the support layer. Thereafter, the excess 2% by mass aqueous solution of m-phenylenediamine that did not penetrate into the support layer was removed.

そして、この支持層を、芳香族酸ハライド化合物であるトリメシン酸トリクロライドの0.2質量%ヘキサン溶液が支持層の外周面側に接触するように、トリメシン酸トリクロライドの0.2質量%ヘキサン溶液に1分間浸漬させた。そうすることによって、前記支持層の外周面側にしみ込まれたm-フェニレンジアミン水溶液と、トリメシン酸トリクロライドのヘキサン溶液との界面が形成される。そして、この界面において、m-フェニレンジアミンとトリメシン酸トリクロライドとの界面重合が進行し、架橋ポリアミドが形成される。 Then, this support layer was heated in a 0.2% by mass hexane solution of trimesic acid trichloride, which is an aromatic acid halide compound, so that a 0.2% by mass hexane solution of trimesic acid trichloride, which is an aromatic acid halide compound, came into contact with the outer peripheral surface side of the support layer. It was immersed in the solution for 1 minute. By doing so, an interface is formed between the aqueous m-phenylenediamine solution that has soaked into the outer peripheral surface of the support layer and the hexane solution of trimesic acid trichloride. At this interface, interfacial polymerization between m-phenylenediamine and trimesic acid trichloride proceeds to form a crosslinked polyamide.

その後、架橋ポリアミドが形成させた支持層を、90℃の乾燥機にて10分間乾燥させた。そうすることによって、前記支持層の外周面側に、前記外周面に接触するように半透膜層が形成された。この半透膜層が形成されていることは、走査型電子顕微鏡の観察からもわかった。具体的には、前記支持層に半透膜層が形成された複合中空糸膜の外表面を、走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製のS-3000N)を用いて観察した。この得られた画像から、前記複合中空糸膜の外表面側に、半透膜層が好適に形成されていることがわかった。なお、形成された半透膜層は、厚みが300nmであった。また、支持層の厚みが0.2mmであった。 Thereafter, the support layer formed of crosslinked polyamide was dried for 10 minutes in a dryer at 90°C. By doing so, a semipermeable membrane layer was formed on the outer peripheral surface side of the support layer so as to be in contact with the outer peripheral surface. The formation of this semipermeable membrane layer was also confirmed by observation with a scanning electron microscope. Specifically, the outer surface of the composite hollow fiber membrane in which the semipermeable membrane layer was formed on the support layer was observed using a scanning electron microscope (S-3000N manufactured by Hitachi, Ltd.). The obtained image revealed that a semipermeable membrane layer was suitably formed on the outer surface side of the composite hollow fiber membrane. Note that the formed semipermeable membrane layer had a thickness of 300 nm. Further, the thickness of the support layer was 0.2 mm.

(複合中空糸膜)
上記の製造方法により、支持層と半透膜層とを備えた複合中空糸膜が得られた。この複合中空糸膜は、外径が1.0mmであり、内径が0.6mmであり、膜厚が0.2mmであった。なお、複合中空糸膜の膜厚と支持層の膜厚とは、ほぼ同じである。これは、半透膜層が、支持層と比較して非常に薄いため、その厚みは誤差範囲内になることによる。
(Composite hollow fiber membrane)
By the above manufacturing method, a composite hollow fiber membrane including a support layer and a semipermeable membrane layer was obtained. This composite hollow fiber membrane had an outer diameter of 1.0 mm, an inner diameter of 0.6 mm, and a membrane thickness of 0.2 mm. Note that the thickness of the composite hollow fiber membrane and the thickness of the support layer are approximately the same. This is because the semipermeable membrane layer is very thin compared to the support layer, so its thickness is within the error range.

[評価]
上記のように得られた複合中空糸膜を、以下に示す方法により、評価を行った。
[evaluation]
The composite hollow fiber membrane obtained as described above was evaluated by the method shown below.

(乾燥状態の複合中空糸膜の透水性:乾燥状態での水の透過速度)
得られた複合中空糸膜を、60℃の温風乾燥機にて、24時間乾燥し、複合中空糸膜内部の水分を完全に乾燥させた。
(Water permeability of composite hollow fiber membrane in dry state: water permeation rate in dry state)
The obtained composite hollow fiber membrane was dried in a hot air dryer at 60° C. for 24 hours to completely dry the moisture inside the composite hollow fiber membrane.

その後、この乾燥状態の複合中空糸膜を正浸透(FO)法に用い、水の透過速度を測定した。具体的には、得られた乾燥状態の複合中空糸膜を介して、模擬駆動溶液(模擬DS)としての0.6MのNaCl水溶液と、模擬供給溶液(模擬FS)としてのイオン交換水とを配置して、ろ過を行った。そのとき、複合中空糸膜の半透膜層側に模擬DSを、複合中空糸膜の支持層側に模擬FSを流した。模擬FSから模擬DSへの透水量は、模擬FSと模擬DSとのそれぞれの重量変化から算出した。そして、この算出した透水量から、単位膜面積、単位時間、及び単位圧力当たりの透水量に換算して、水の透過速度(JwFOdry)(L/m/時:LMH)を得た。この透過速度を、乾燥状態の複合中空糸膜の透水性として評価した。 Thereafter, this dry composite hollow fiber membrane was used in a forward osmosis (FO) method to measure the water permeation rate. Specifically, a 0.6M NaCl aqueous solution as a simulated driving solution (simulated DS) and ion-exchanged water as a simulated feed solution (simulated FS) were introduced through the obtained dry composite hollow fiber membrane. and filtered. At that time, the simulated DS was flowed on the semipermeable membrane layer side of the composite hollow fiber membrane, and the simulated FS was flowed on the support layer side of the composite hollow fiber membrane. The amount of water permeation from the simulated FS to the simulated DS was calculated from the weight changes of the simulated FS and the simulated DS. Then, from the calculated water permeation amount, the water permeation rate (JwFOdry) (L/m 2 /hour: LMH) was obtained by converting the water permeation amount per unit membrane area, unit time, and unit pressure. This permeation rate was evaluated as the water permeability of the composite hollow fiber membrane in a dry state.

(湿潤状態の複合中空糸膜の透水性:湿潤状態での純水の透過速度)
得られた複合中空糸膜を、エタノール50質量%水溶液に1分間浸漬し、その後、純水に30分間浸漬させた。この膨潤状態の複合中空糸膜を正浸透(FO)法に用いて、上記乾燥状態での水の透過速度と同様の方法により、湿潤状態での純水の透過速度(JwFOwet)(L/m/時:LMH)を測定した。この透過速度を、湿潤状態の複合中空糸膜の透水性として評価した。
(Water permeability of composite hollow fiber membrane in wet state: permeation rate of pure water in wet state)
The obtained composite hollow fiber membrane was immersed in a 50% by mass ethanol aqueous solution for 1 minute, and then in pure water for 30 minutes. Using this swollen composite hollow fiber membrane in the forward osmosis (FO) method, the pure water permeation rate in the wet state (JwFOwet) (L/m 2 /hour: LMH) was measured. This permeation rate was evaluated as the water permeability of the composite hollow fiber membrane in a wet state.

(複合中空糸膜における湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率:乾燥状態での水の透過速度/湿潤状態での水の透過速度)
上記にようにして算出された、乾燥状態での水の透過速度を、湿潤状態での水の透過速度で除することによって、湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率(乾燥状態での水の透過速度/湿潤状態での水の透過速度:JwFOdry/JwFOwet)を算出した。
(Ratio of water permeation rate in dry state to water permeation rate in wet state in composite hollow fiber membrane: water permeation rate in dry state/water permeation rate in wet state)
By dividing the water permeation rate in the dry state calculated as above by the water permeation rate in the wet state, the water permeation rate in the dry state is compared to the water permeation rate in the wet state. The rate ratio (water permeation rate in dry state/water permeation rate in wet state: JwFOdry/JwFOwet) was calculated.

(複合中空糸膜モジュールの作製)
前記複合中空糸膜を用いて、図1に示す複合中空糸膜モジュールを作製した。複合中空糸膜モジュールに備えられる複合中空糸膜は、その上端部と下端部の中空部分が開口されたものであって、上部、下部ともに中空糸開口部分以外は、エポキシ系樹脂で封止した。中空糸膜は、有効長1mであった。また、中空糸膜モジュールの筐体は、その内径が20cmであった。そして、この中空糸膜は、中空糸膜モジュールの筐体に、充填率が40%となるように収容した。
(Production of composite hollow fiber membrane module)
A composite hollow fiber membrane module shown in FIG. 1 was produced using the composite hollow fiber membrane. The composite hollow fiber membrane provided in the composite hollow fiber membrane module has hollow portions at its upper and lower ends opened, and both the upper and lower portions other than the hollow fiber openings are sealed with epoxy resin. . The hollow fiber membrane had an effective length of 1 m. Further, the inner diameter of the casing of the hollow fiber membrane module was 20 cm. Then, this hollow fiber membrane was housed in the casing of the hollow fiber membrane module so that the filling rate was 40%.

[評価]
(複合中空糸膜モジュールの耐圧強度)
得られた複合中空糸膜モジュールに対して、筐体内の圧力が0.1MPaずつ上昇するように、ボア側及びシェア側に交互に加水し、その加水を、複合中空糸膜モジュールの筐体の破損による水漏れ、又は、複合中空糸膜の破損によるシェル-ボア間の水漏れが発生するまで続けた。これらの水漏れが発生する直前の圧力を、複合中空糸膜モジュールの耐圧強度とした。
[evaluation]
(Pressure strength of composite hollow fiber membrane module)
To the obtained composite hollow fiber membrane module, water was added alternately to the bore side and the share side so that the pressure inside the housing increased by 0.1 MPa, and the water was added to the housing of the composite hollow fiber membrane module. This was continued until water leakage occurred due to breakage or water leakage between shell and bore occurred due to breakage of the composite hollow fiber membrane. The pressure immediately before these water leaks occurred was defined as the pressure strength of the composite hollow fiber membrane module.

(乾燥状態の複合中空糸膜モジュールの透水性:乾燥状態での水の透過速度)
得られた複合中空糸膜モジュールを、60℃の温風乾燥機にて、24時間乾燥し、複合中空糸膜内部の水分を完全に乾燥させた。
(Water permeability of composite hollow fiber membrane module in dry state: Water permeation rate in dry state)
The obtained composite hollow fiber membrane module was dried in a hot air dryer at 60° C. for 24 hours to completely dry the moisture inside the composite hollow fiber membrane.

その後、この乾燥状態の複合中空糸膜モジュールを正浸透(FO)法に用い、水の透過速度を測定した。具体的には、得られた乾燥状態の複合中空糸膜を介して、模擬駆動溶液(模擬DS)としての0.6MのNaCl水溶液と、模擬供給溶液(模擬FS)としてのイオン交換水とを配置して、ろ過を行った。そのとき、複合中空糸膜モジュールのシェア側に模擬DSを、複合中空糸膜モジュールのボア側に模擬FSを流した。模擬FSから模擬DSへの透水量は、模擬FSと模擬DSとのそれぞれの重量変化から算出した。そして、この算出した透水量から、単位膜面積、単位時間、及び単位圧力当たりの透水量に換算して、水の透過速度(JwmodFOdry)(L/m/時:LMH)を得た。この透過速度を、乾燥状態の複合中空糸膜モジュールの透水性として評価した。 Thereafter, this dry composite hollow fiber membrane module was used in a forward osmosis (FO) method to measure the water permeation rate. Specifically, a 0.6M NaCl aqueous solution as a simulated driving solution (simulated DS) and ion-exchanged water as a simulated feed solution (simulated FS) were introduced through the obtained dry composite hollow fiber membrane. and filtered. At that time, the simulated DS was flowed on the share side of the composite hollow fiber membrane module, and the simulated FS was flowed on the bore side of the composite hollow fiber membrane module. The amount of water permeation from the simulated FS to the simulated DS was calculated from the weight changes of the simulated FS and the simulated DS. Then, from the calculated water permeation amount, the water permeation rate (JwmodFOdry) (L/m 2 /hour: LMH) was obtained by converting the water permeation amount per unit membrane area, unit time, and unit pressure. This permeation rate was evaluated as the water permeability of the composite hollow fiber membrane module in a dry state.

(湿潤状態の複合中空糸膜モジュールの透水性:湿潤状態での純水の透過速度)
得られた複合中空糸膜を、エタノール50質量%水溶液に1分間浸漬し、その後、純水に30分間浸漬させた。この膨潤状態の複合中空糸膜を正浸透(FO)法に用いて、上記乾燥状態での水の透過速度と同様の方法により、湿潤状態での純水の透過速度(JwmodFOwet)(L/m/時:LMH)を測定した。この透過速度を、湿潤状態の複合中空糸膜モジュールの透水性として評価した。
(Water permeability of composite hollow fiber membrane module in wet state: permeation rate of pure water in wet state)
The obtained composite hollow fiber membrane was immersed in a 50% by mass ethanol aqueous solution for 1 minute, and then in pure water for 30 minutes. Using this swollen composite hollow fiber membrane in the forward osmosis (FO) method, the pure water permeation rate in the wet state (JwmodFOwet) (L/m 2 /hour: LMH) was measured. This permeation rate was evaluated as the water permeability of the composite hollow fiber membrane module in a wet state.

(複合中空糸膜モジュールにおける湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率:乾燥状態での水の透過速度/湿潤状態での水の透過速度)
上記にようにして算出された、乾燥状態での水の透過速度を、湿潤状態での水の透過速度で除することによって、湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率(乾燥状態での水の透過速度/湿潤状態での水の透過速度:JwmodFOdry/JwmodFOwet)を算出した。
(Ratio of water permeation rate in a dry state to water permeation rate in a wet state in a composite hollow fiber membrane module: water permeation rate in a dry state/water permeation rate in a wet state)
By dividing the water permeation rate in the dry state calculated as above by the water permeation rate in the wet state, the water permeation rate in the dry state is compared to the water permeation rate in the wet state. The rate ratio (water permeation rate in dry state/water permeation rate in wet state: JwmodFOdry/JwmodFOwet) was calculated.

評価結果等は、表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.

[実施例2]
複合中空糸膜の支持層として、外圧式中空糸膜モジュール(株式会社クラレ製のピューリアGS)に備えられている中空糸膜の代わりに、外圧式中空糸膜モジュール(株式会社クラレ製のピューリアGL)に備えられている中空糸膜を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複合中空糸膜モジュールを得た。
[Example 2]
As a support layer for the composite hollow fiber membrane, an external pressure hollow fiber membrane module (Puria GL manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was used instead of the hollow fiber membrane provided in the external pressure hollow fiber membrane module (Puria GS manufactured by Kuraray Co., Ltd.). A composite hollow fiber membrane module was obtained in the same manner as in Example 1 except that the hollow fiber membrane provided in ) was used.

なお、この支持層の外周面に対する水の接触角は、45°であった。また、形成された半透膜層は、厚みが280nmであった。また、支持層の厚みが0.25mmであった。また、得られた複合中空糸膜は、外径が1.25mmであり、内径が0.75mmであり、膜厚が0.25mmであった。なお、複合中空糸膜の膜厚と支持層の膜厚とは、ほぼ同じである。これは、半透膜層が、支持層と比較して非常に薄いため、その厚みは誤差範囲内になることによる。 Note that the contact angle of water with respect to the outer peripheral surface of this support layer was 45°. Further, the formed semipermeable membrane layer had a thickness of 280 nm. Further, the thickness of the support layer was 0.25 mm. Moreover, the obtained composite hollow fiber membrane had an outer diameter of 1.25 mm, an inner diameter of 0.75 mm, and a membrane thickness of 0.25 mm. Note that the thickness of the composite hollow fiber membrane and the thickness of the support layer are approximately the same. This is because the semipermeable membrane layer is very thin compared to the support layer, so its thickness is within the error range.

評価結果等は、表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.

[実施例3]
複合中空糸モジュールの筐体の内径を28cm、複合中空糸膜の有効長を0.6m、充填率を25%にした以外は、実施例1と同様にして、複合中空糸膜モジュールを得た。
[Example 3]
A composite hollow fiber membrane module was obtained in the same manner as in Example 1, except that the inner diameter of the housing of the composite hollow fiber module was 28 cm, the effective length of the composite hollow fiber membrane was 0.6 m, and the filling rate was 25%. .

評価結果等は、表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.

[実施例4]
複合中空糸モジュールの筐体の内径を18cm、複合中空糸膜の有効長を1.8m、充填率を49%にした以外は、実施例1と同様にして、複合中空糸膜モジュールを得た。
[Example 4]
A composite hollow fiber membrane module was obtained in the same manner as in Example 1, except that the inner diameter of the housing of the composite hollow fiber module was 18 cm, the effective length of the composite hollow fiber membrane was 1.8 m, and the filling rate was 49%. .

評価結果等は、表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.

[比較例1]
半透膜層を形成させる面を、支持層の外表面から支持層の内表面に変更した複合中空糸膜を用いた以外、実施例1と同様にして、複合中空糸膜モジュールを得た。
[Comparative example 1]
A composite hollow fiber membrane module was obtained in the same manner as in Example 1, except that a composite hollow fiber membrane was used in which the surface on which the semipermeable membrane layer was formed was changed from the outer surface of the support layer to the inner surface of the support layer.

評価結果等は、表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.

[比較例2]
複合中空糸モジュールの内径を9cm、複合中空糸膜の有効長を3.3mにした以外は、実施例1と同様にして、複合中空糸膜モジュールを得た。
[Comparative example 2]
A composite hollow fiber membrane module was obtained in the same manner as in Example 1, except that the inner diameter of the composite hollow fiber module was 9 cm and the effective length of the composite hollow fiber membrane was 3.3 m.

評価結果等は、表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.

表1から、多官能アミン化合物と多官能酸ハライド化合物とからなる架橋ポリアミドを含む半透膜層を、中空糸状の多孔質な支持層の外周面に接触するように備えた複合中空糸膜を、有効長が0.3~3mとなるように、内径が10~200cmの筐体に収容した複合中空糸膜モジュールの場合(実施例1~4)は、このような複合中空糸膜モジュール以外の場合(比較例1,2)と比較して、モジュールとしての湿潤状態における水の透過速度が高かった。また、モジュールとしての膨潤状態における水の透過速度に対する、乾燥状態における水の透過速度の比率が、比較例1,2と比較して、特に低くはなかったことから、モジュールとしての乾燥状態における水の透過速度も高いことがわかった。すなわち、実施例1~4に係る複合中空糸膜モジュールは、乾燥状態でも、高い透水速度(水の透過速度)を維持できることがわかった。 Table 1 shows that a composite hollow fiber membrane is provided with a semipermeable membrane layer containing a crosslinked polyamide made of a polyfunctional amine compound and a polyfunctional acid halide compound so as to be in contact with the outer peripheral surface of a hollow fiber-shaped porous support layer. In the case of a composite hollow fiber membrane module housed in a case with an inner diameter of 10 to 200 cm so that the effective length is 0.3 to 3 m (Examples 1 to 4), other than such composite hollow fiber membrane module Compared to the case of (Comparative Examples 1 and 2), the water permeation rate in the wet state of the module was high. In addition, the ratio of the water permeation rate in the dry state to the water permeation rate in the swollen state of the module was not particularly low compared to Comparative Examples 1 and 2. The permeation rate was also found to be high. That is, it was found that the composite hollow fiber membrane modules according to Examples 1 to 4 were able to maintain a high water permeation rate (water permeation rate) even in a dry state.

以上のことから、実施例1~4に係る複合中空糸膜モジュールは、透水性能に優れた複合中空糸膜モジュールであることがわかった。 From the above, it was found that the composite hollow fiber membrane modules according to Examples 1 to 4 were composite hollow fiber membrane modules with excellent water permeability.

これに対して、半透膜層を支持層の内周面に接触するように備えた複合中空糸膜を用いた場合(比較例1)、モジュールとしての湿潤状態における水の透過速度を充分に高めることができなかった。 On the other hand, when using a composite hollow fiber membrane in which the semipermeable membrane layer is in contact with the inner circumferential surface of the support layer (Comparative Example 1), the water permeation rate in the wet state as a module is sufficiently reduced. I couldn't raise it.

また、内径が10cm以下の細い筐体を用いた場合、複合中空糸膜の有効長を3.3mと長くして、充填率を40%にしても(比較例2)、モジュールとしての湿潤状態における水の透過速度を充分に高めることができなかった。 In addition, when using a narrow housing with an inner diameter of 10 cm or less, even if the effective length of the composite hollow fiber membrane is increased to 3.3 m and the filling rate is set to 40% (Comparative Example 2), the wet state as a module is It was not possible to sufficiently increase the water permeation rate.

1 複合中空糸膜モジュール
2 筐体
4 下端部封止剤
5 上端部封止剤
6 シェル側導入口
7 シェル側導出口
8 ボア側導入口
9 ボア側導出口
11 複合中空糸膜
12 支持層
13 半透膜層
1 Composite hollow fiber membrane module 2 Housing 4 Lower end sealant 5 Upper end sealant 6 Shell side inlet 7 Shell side outlet 8 Bore side inlet 9 Bore side outlet 11 Composite hollow fiber membrane 12 Support layer 13 semipermeable membrane layer

Claims (8)

筐体と、前記筐体内に収容された複数の複合中空糸膜とを備え、
前記複合中空糸膜が、
多官能アミン化合物と多官能酸ハライド化合物とからなる架橋ポリアミドを含む半透膜層と、中空糸状の多孔質な支持層とを備え、
前記半透膜層が、前記支持層の外周面に接触しており、
前記多官能アミン化合物が、フェニレンジアミンであり、
前記多官能酸ハライド化合物が、トリメシン酸トリクロライドであり、
前記支持層が、ポリフッ化ビニリデンと親水性樹脂とを含み、
前記筐体の内径が、18~50cmであって、
前記複合中空糸膜の有効長が、~2mであることを特徴とする複合中空糸膜モジュール。
comprising a housing and a plurality of composite hollow fiber membranes housed within the housing,
The composite hollow fiber membrane is
A semipermeable membrane layer containing a crosslinked polyamide made of a polyfunctional amine compound and a polyfunctional acid halide compound, and a hollow fiber-like porous support layer,
the semipermeable membrane layer is in contact with the outer peripheral surface of the support layer,
the polyfunctional amine compound is phenylenediamine,
The polyfunctional acid halide compound is trimesic acid trichloride,
The support layer contains polyvinylidene fluoride and a hydrophilic resin,
The inner diameter of the housing is 18 to 50 cm,
A composite hollow fiber membrane module characterized in that the effective length of the composite hollow fiber membrane is 1 to 2 m.
前記複合中空糸膜は、外径が0.1~2mmであり、内径が0.05~1.5mmである請求項1に記載の複合中空糸膜モジュール。 The composite hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the composite hollow fiber membrane has an outer diameter of 0.1 to 2 mm and an inner diameter of 0.05 to 1.5 mm. 前記筐体の内部の、前記複合中空糸膜の長手方向に垂直な断面の面積に対する、前記複数の複合中空糸膜の合計断面積の比が、10~65%である請求項1又は請求項2に記載の複合中空糸膜モジュール。 1 or 2, wherein the ratio of the total cross-sectional area of the plurality of composite hollow fiber membranes to the cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction of the composite hollow fiber membranes inside the housing is 10 to 65%. 2. The composite hollow fiber membrane module according to 2. 正浸透法に用いられる請求項1~3のいずれか1項に記載の複合中空糸膜モジュール。 The composite hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 3, which is used in a forward osmosis method. 前記複合中空糸膜は、正浸透法において、湿潤状態での水の透過速度に対する、乾燥状態での水の透過速度の比率が、40~100%である請求項4に記載の複合中空糸膜モジュール。 The composite hollow fiber membrane according to claim 4, wherein the composite hollow fiber membrane has a ratio of water permeation rate in a dry state to a water permeation rate in a wet state of 40 to 100% in a forward osmosis method. module. 前記複合中空糸膜は、正浸透法において、湿潤状態での水の透過速度が、2~100LMHである請求項4又は請求項5に記載の複合中空糸膜モジュール。 6. The composite hollow fiber membrane module according to claim 4, wherein the composite hollow fiber membrane has a water permeation rate of 2 to 100 LMH in a wet state in a forward osmosis method. 前記支持層の外周面に対する水の接触角が、90°以下である請求項1~6のいずれか1項に記載の複合中空糸膜モジュール。 The composite hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 6, wherein the contact angle of water with respect to the outer peripheral surface of the support layer is 90° or less. 耐圧強度が、0.1~3MPaである請求項1~7のいずれか1項に記載の複合中空糸膜モジュール。 The composite hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 7, having a compressive strength of 0.1 to 3 MPa.
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