JP7427190B2 - 複合半透膜 - Google Patents
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Description
本開示は、複合半透膜に関する。
従来、水道水等の浄水、海水やかん水の脱塩、工業用の超純水の製造等に複合半透膜が使用されている。この種の技術が記載されているものとして例えば特許文献１がある。特許文献１には、複数の突起を有する第１層部分と、複数の突起の少なくとも一部を覆う第２層部分とを有するポリアミド層である分離機能層を備える複合分離膜が記載されている。
ところで、水道水等を浄水する浄化システムでは、高い脱塩性とともに高い透水性を備える複合半透膜が求められている。従来の複合半透膜では透水性が低いため、浄化システムに加圧ポンプ等を設ける場合があった。特許文献１の複合分離膜は、優れた脱塩性と透水性を有するものの、低圧条件下における透水性の向上という点で更なる改善の余地があった。
本開示は上記に鑑みてなされたものであり、高い脱塩性を維持しつつ、より優れた透水性を有する複合半透膜を提供することを目的とする。
本開示は、多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に形成され、芳香族ポリアミドを含む分離機能層とを備え、前記分離機能層は、複数の中空のセルを有し、かつ、透過型電子顕微鏡を用いた倍率８０００倍での断面観察において、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２である前記セルそれぞれの面積の合計値が、２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域において合計で１．８×１０５ｎｍ２～１．０×１０７ｎｍ２である複合半透膜に関する。
また、本開示は、多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に形成され、芳香族ポリアミドを含む分離機能層とを備え、前記分離機能層は、複数の中空のセルを有し、かつ、透過型電子顕微鏡を用いた倍率８０００倍での断面観察において、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２である前記セルが２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域に合計で６０個～３５００個含まれる複合半透膜に関する。
以下、本開示の実施形態について図面を用いて詳しく説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
本実施形態に係る複合半透膜１は、被処理水から塩類等の不純物を除去する膜である。複合半透膜１は、例えば、水道水等の被処理水を浄化する浄水装置の膜エレメント２に用いられる。膜エレメント２は、浄水装置の圧力容器内に充填される。
［膜エレメント］
図１に示すように、膜エレメント２は、集水管３と、複合半透膜１と、メッシュ状のスペーサ４とを備える。膜エレメント２は、２枚のスペーサ４で挟んだ複合半透膜１を集水管３の周囲にスパイラル状に巻回して形成される。
図１に示すように、膜エレメント２は、集水管３と、複合半透膜１と、メッシュ状のスペーサ４とを備える。膜エレメント２は、２枚のスペーサ４で挟んだ複合半透膜１を集水管３の周囲にスパイラル状に巻回して形成される。
膜エレメント２の一端から供給された被処理水は、スペーサ４によって形成された流路から複合半透膜１に供給される。図１に示すように、被処理水の一部は、複合半透膜１を透過し、集水管３に集められ、膜エレメント２の他端から透過水として回収される。複合半透膜１を透過しなかった被処理水は、膜エレメント２の他端から捨て水として排出される。
［複合半透膜］
次に、本実施形態に係る複合半透膜１について、図２を参照しながら説明する。複合半透膜１は、多孔性支持層１０と、分離機能層２０と、を含む。
次に、本実施形態に係る複合半透膜１について、図２を参照しながら説明する。複合半透膜１は、多孔性支持層１０と、分離機能層２０と、を含む。
多孔性支持層１０は、基材１１と、基材１１上に形成される多孔性支持体１２と、を有する。
基材１１は、不織布等のシート状の部材である。例えば、不織布の素材としては、ポリエチレン、ポリエステル等が挙げられる。基材１１の厚みは、３０μｍ～１２０μｍであることが好ましい。本実施形態では、基材１１の厚みは約９０μｍである。
多孔性支持体１２は、細孔構造を有する膜である。多孔性支持体１２の細孔のサイズは特に制限されないが、例えば、３００ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることがより好ましい。
多孔性支持体１２の厚みは、２０μｍ～１００μｍであることが好ましい。本実施形態では、多孔性支持体１２の厚みは約５０μｍである。
多孔性支持体１２の素材としては、例えばポリスルホン、ポリエーテルスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。この中では、化学的安定性や機械的安定性、熱的安定性が高いという点から特にポリスルホンが好ましい。
分離機能層２０は、多孔性支持層１０上に形成され、複数の中空のセル２１を有する層である。分離機能層２０は主に芳香族ポリアミドを含んで構成される。芳香族ポリアミドは、例えば、多官能性芳香族アミンと多官能性ハロゲン酸化物との界面重縮合反応により、合成することができる。
多官能性芳香族アミンとしては、ｍ－フェニレンジアミン（ＭＰＤ）、ｐ－フェニレンジアミン、１，３，５－トリアミノベンゼン、１，２，４－トリアミノベンゼン、３，５－ジアミノ安息香酸、２，４－ジアミノトルエン、２，４－ジアミノアニソール、アミドール、キシリレンジアミン、Ｎ－メチル－ｍ－フェニレンジアミンおよびＮ－メチル－ｐ－フェニレンジアミンからなる群から選択される少なくとも一つの多官能性芳香族アミンが好ましく、これらは単独で用いてもよく若しくは２種類以上併用してもよい。
多官能性酸ハロゲン化物としては、例えば、３官能酸ハロゲン化物として、トリメシン酸クロライド（ＴＭＣ）、１，３，５－シクロヘキサントリカルボン酸トリクロライド、１，２，４－シクロブタントリカルボン酸トリクロライド等が挙げられ、２官能酸ハロゲン化合物として、ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、テレフタル酸クロライド、ナフタレンジカルボン酸クロライド、シクロヘキサンジカルボン酸クロライド等が挙げられる。
分離機能層２０は、芳香族ポリアミドの他にセルロースナノファイバ（ＣＮＦ）を含んでもよい。分離機能層２０のＣＮＦの含有率は、芳香族ポリアミドに対して０．００１質量％～１質量％の割合であることが好ましく、０．０３質量％～０．５質量％であることがより好ましく、０．０５質量％～０．３５質量％であることがさらに好ましい。芳香族ポリアミドに対して０．０５質量％～０．３５質量％のＣＮＦを含有する分離機能層２０によって、複合半透膜１の耐塩素性及び耐ファウリング性がより向上する。ＣＮＦ含有率（Ｃ）は、膜表面のＦＴＩＲデータを用いて、１２３７ｃｍ－１付近（Ｐ１）と１４８６ｃｍ－１付近（Ｐ２）のピーク強度の比率（Ｒ＝Ｐ１／Ｐ２）および式Ｃ＝５．３－５．３４Ｒにより求める。
分離機能層２０は、中空である複数のセル２１を有する。図１に示すように、複数のセル２１が分離機能層２０の厚み方向に重なることによって、凹凸が連続的に繰り返されるひだ構造が形成される。分離機能層２０の厚みは、１００ｎｍ～２０００ｎｍであることが好ましく、５００ｎｍ～１０００ｎｍであることがより好ましい。
本実施形態のセル２１は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた断面観察において、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２であるセル２１が２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域に合計で６０個～３５００個含まれる。また、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２であるセル２１それぞれの面積の合計値は、２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域において合計で１．８×１０５ｎｍ２～１．０×１０７ｎｍ２である。なお、本明細書でいう「セル２１の断面積」とは、分離機能層２０に形成される各中空部分の断面積である。
被処理水が分離機能層２０を透過することによって、被処理水に含まれる塩類等の不純物が除去される。分離機能層２０に小さいセル断面積を有するセル２１が多く存在する場合、被処理水が多くのセル２１を通過するので、脱塩性は上がるが透水性は低下する。一方、大きいセル断面積を有するセル２１が多く存在する場合、被処理水が十分な数のセル２１を通過しないので、透水性は上がるが脱塩性は低下する。
本実施形態では、分離機能層２０に含まれるセル２１の断面積及び個数を調整することによって、高い脱塩性及び透水性を両立させている。具体的には、ＴＥＭを用いた断面観察において、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２のセル２１が分離機能層２０の２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域に合計で６０個～３５００個含まれる構成とした。また、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２であるセル２１それぞれの面積の合計値は、２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域において１．８×１０５ｎｍ２～１．０×１０７ｎｍ２である構成とした。この構成により、複合半透膜１の高い脱塩性と低圧条件下での高い透水性を実現している。より高い脱塩性及び透水性を発揮させる上では、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２のセル２１が分離機能層２０の２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域に合計で７０個～１７５０個含まれる構成とすることが好ましい。また、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２のセル２１それぞれの面積の合計は、分離機能層２０の２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域において合計で２．０×１０５ｎｍ２～５．０×１０６ｎｍ２である構成とすることが好ましい。
［ＴＥＭを用いた分離機能層の測定方法］
次に、ＴＥＭを用いた分離機能層２０の測定方法の詳細について説明する。
次に、ＴＥＭを用いた分離機能層２０の測定方法の詳細について説明する。
まず、凍結超薄切片法により複合半透膜１を厚み方向に切断して薄片化する。なお、薄片化の際にはウルトラミクロトーム（ライカマイクロシステムズ社製）で厚みを４０ｎｍ～４５ｎｍに設定して切断する。そして、得られた複合半透膜１の薄片をカーボン蒸着してＴＥＭ観察用試料を調製する。
次に、調製した分離機能層２０の試料をＴＥＭで測定して画像を撮像する。ＴＥＭとしては、例えば、透過型電子顕微鏡（ＨＴ－７７００ 日立ハイテク社製）を用いることができる。ＴＥＭの測定条件は測定対象に応じて適宜定まる。例えば以下の条件を選択することができる。
分解能：０．２０４ｎｍ
加速電圧：１００ｋＶ
倍率：８０００倍
なお、ここでいう倍率は透過型電子顕微鏡の装置上で設定される倍率のことをいう（以下、同様である）。
分解能：０．２０４ｎｍ
加速電圧：１００ｋＶ
倍率：８０００倍
なお、ここでいう倍率は透過型電子顕微鏡の装置上で設定される倍率のことをいう（以下、同様である）。
次に、ＴＥＭを用いた測定によって得られた画像をＷｉｎＲＯＯＦ（三谷商事株式会社製）を用いて画像解析する。そして、画像の解析範囲を２．８μｍ×２．８μｍの領域に設定し、所定のパラメータを測定する。このとき、所定のパラメータは、画像内の分離機能層２０の延びる方向と解析範囲を決定する四辺のうち少なくとも１辺が略平行であり、かつ少なくとも多孔性支持層１０と分離機能層２０の界面から分離機能層２０の最表面までが解析範囲に収まる状態で測定される。そして、異なる２箇所の領域の所定のパラメータを測定し、その合計値を評価する。
パラメータとしては、分離機能層２０に含まれる各セル２１の断面積やセル２１の総数、セル２１の断面積の総和等が挙げられる。各セル２１の断面積やセル２１の総数、セル２１の断面積の総和を測定する場合は、断面積が１００ｎｍ２未満のセル２１及び１００００ｎｍ２を超えるセル２１を測定データから削除する。
［複合半透膜の製造方法］
次に、本開示の複合半透膜１の製造方法について図３を用いて説明する。以下の説明では、基材１１としてポリエチレン製の不織布、多孔性支持体１２の素材としてポリスルホン、芳香族ポリアミドの原料として多官能性芳香族アミンであるＭＰＤを含むＭＰＤ溶液を用いた複合半透膜１の製造方法の一例について説明する。本実施形態に係る製造方法は、多孔性支持層作製工程と、浸漬工程と、重合工程と、後処理工程と、を含む。
次に、本開示の複合半透膜１の製造方法について図３を用いて説明する。以下の説明では、基材１１としてポリエチレン製の不織布、多孔性支持体１２の素材としてポリスルホン、芳香族ポリアミドの原料として多官能性芳香族アミンであるＭＰＤを含むＭＰＤ溶液を用いた複合半透膜１の製造方法の一例について説明する。本実施形態に係る製造方法は、多孔性支持層作製工程と、浸漬工程と、重合工程と、後処理工程と、を含む。
まず、多孔性支持層作製工程にて、ポリエチレン製の不織布の表面にポリスルホンを塗布し、厚さ約５０μｍの多孔性支持体１２を含む多孔性支持層１０を作製する。
次に、浸漬工程にて、所定の量の多官能性芳香族アミンと添加剤とを含むＭＰＤ溶液をポリスルホンの多孔性支持体１２に浸漬させる。ＭＰＤ溶液は、溶媒としての蒸留水と、０．５質量％～２．０質量％のＭＰＤと、０．１５質量％のラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）と、０．５質量％～２．０質量％のトリエチルアミン（ＴＥＡ）と、１．０質量％～４．０質量％のカンファースルホン酸（ＣＳＡ）と、添加剤としての６．０質量％～１５質量％のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）とを含む水溶液である。ＩＰＡ以外の添加剤としては、ＣＮＦが挙げられる。浸漬工程では、ＭＰＤ溶液を多孔性支持体１２のスキン層に浸漬させて１秒～６０秒間放置する。そして、多孔性支持体１２の表面に過剰に塗布されたＭＰＤ溶液を除去し、エアーナイフやスキージ等を使用して表面からＭＰＤ溶液の液滴を除去し、１０秒～６０秒間放置する。
次に、重合工程にて、ＭＰＤ溶液で被覆された多孔性支持体１２の表面に多官能性酸ハロゲン化物溶液を浸漬させて、１２０秒間放置し、界面重縮合反応を促進させる。多官能性酸ハロゲン化物溶液としては、例えば、イソパラフィン系炭化水素に適量の酢酸エチル等の両親媒性溶媒とともにＴＭＣを溶解させてＴＭＣ濃度を０．０５質量％～０．１質量％としたＴＭＣ溶液が挙げられる。
最後に、後処理工程にて、ＴＭＣ溶液を除去し、１２０℃の乾燥炉で３分間乾燥させた後に、水中で洗浄することで分離機能層２０を有する複合半透膜１が形成される。
次に、本開示の実施例について説明する。本開示はこれら実施例に限定されるものではない。
［複合半透膜の製造方法］
＜実施例１＞
実施例１では、多孔性支持層１０として、ポリエチレン製の不織布の上に厚さ約５０ｎｍのポリスルホンの多孔性支持体１２が形成された層を用いた。まず、ＭＰＤ溶液を、四辺を囲んだポリスルホンの多孔性支持体１２の表面に注ぎ込み、１０秒間放置した。ＭＰＤ溶液としては、溶媒である蒸留水に０．８質量％のＭＰＤと、０．１５質量％ＳＬＳと、０．８質量％のＴＥＡと、１．６質量％のＣＳＡと、１０質量％ＩＰＡを含むものを用いた。その後、多孔性支持体１２の表面に過剰に塗布されたＭＰＤ水溶液を除去し、膜に付着するＭＰＤ溶液をスキージにより取り除き、６０秒間放置した。そして、ＭＰＤ溶液で被覆された多孔性支持体１２の表面にＴＭＣ溶液を注ぎ込み、１２０秒間放置した。ＴＭＣ溶液としては、イソパラフィン系炭化水素であるＩＰソルベント１０１６に、０．１質量％のＴＭＣと２質量％の酢酸エチルが溶解された溶液を用いた。その後、ＴＭＣ溶液を液切し、１２０℃の乾燥炉で３分間乾燥させた。そして、乾燥炉から取り出した後、水中で洗浄した。
＜実施例１＞
実施例１では、多孔性支持層１０として、ポリエチレン製の不織布の上に厚さ約５０ｎｍのポリスルホンの多孔性支持体１２が形成された層を用いた。まず、ＭＰＤ溶液を、四辺を囲んだポリスルホンの多孔性支持体１２の表面に注ぎ込み、１０秒間放置した。ＭＰＤ溶液としては、溶媒である蒸留水に０．８質量％のＭＰＤと、０．１５質量％ＳＬＳと、０．８質量％のＴＥＡと、１．６質量％のＣＳＡと、１０質量％ＩＰＡを含むものを用いた。その後、多孔性支持体１２の表面に過剰に塗布されたＭＰＤ水溶液を除去し、膜に付着するＭＰＤ溶液をスキージにより取り除き、６０秒間放置した。そして、ＭＰＤ溶液で被覆された多孔性支持体１２の表面にＴＭＣ溶液を注ぎ込み、１２０秒間放置した。ＴＭＣ溶液としては、イソパラフィン系炭化水素であるＩＰソルベント１０１６に、０．１質量％のＴＭＣと２質量％の酢酸エチルが溶解された溶液を用いた。その後、ＴＭＣ溶液を液切し、１２０℃の乾燥炉で３分間乾燥させた。そして、乾燥炉から取り出した後、水中で洗浄した。
＜実施例２＞
実施例２では、ＭＰＤ溶液の組成以外は実施例１と同様の方法で複合半透膜を作製した。実施例２のＭＰＤ溶液は、溶媒である蒸留水と、０．７５質量％のＭＰＤと、０．１５質量％のＳＬＳと、１．５質量％のＣＳＡと、０．７５質量％のＴＥＡと、６質量％のＩＰＡと、０．０３質量％のＣＮＦと、を含む組成とした。ＣＮＦ含有率は、芳香族ポリアミドに対して０．１２質量％であった。実施例１と実施例２のＭＰＤ溶液を比較すると、実施例２では添加剤としてＩＰＡとともにＣＮＦを用いた点が主に異なる。
実施例２では、ＭＰＤ溶液の組成以外は実施例１と同様の方法で複合半透膜を作製した。実施例２のＭＰＤ溶液は、溶媒である蒸留水と、０．７５質量％のＭＰＤと、０．１５質量％のＳＬＳと、１．５質量％のＣＳＡと、０．７５質量％のＴＥＡと、６質量％のＩＰＡと、０．０３質量％のＣＮＦと、を含む組成とした。ＣＮＦ含有率は、芳香族ポリアミドに対して０．１２質量％であった。実施例１と実施例２のＭＰＤ溶液を比較すると、実施例２では添加剤としてＩＰＡとともにＣＮＦを用いた点が主に異なる。
＜比較例１＞
比較例１では、ＩＰＡを用いずに複合半透膜を作製した。比較例１の複合半透膜の製造方法は、ＭＰＤ溶液にＩＰＡが含有されていない点以外、実施例１の方法と全て同じ条件である。
比較例１では、ＩＰＡを用いずに複合半透膜を作製した。比較例１の複合半透膜の製造方法は、ＭＰＤ溶液にＩＰＡが含有されていない点以外、実施例１の方法と全て同じ条件である。
［評価］
＜断面形状の測定＞
実施例１、実施例２、及び比較例１の複合半透膜につき、凍結超薄切片法により複合半透膜を薄片化し、ＴＥＭを用いて断面形状を測定した。複合半透膜の断面形状の測定は、倍率を変更した以外は上述の測定条件によって実施した。測定倍率は、２０００倍、８０００倍、２００００倍である。
＜断面形状の測定＞
実施例１、実施例２、及び比較例１の複合半透膜につき、凍結超薄切片法により複合半透膜を薄片化し、ＴＥＭを用いて断面形状を測定した。複合半透膜の断面形状の測定は、倍率を変更した以外は上述の測定条件によって実施した。測定倍率は、２０００倍、８０００倍、２００００倍である。
３つの複合半透膜の全てにおいて、多孔性支持層上に複数のセルを有するひだ構造の分離機能層が形成されていることが確認できた。また、比較例１ではセルが厚み方向に重なった部分が分離機能層の一部のみに形成されているのに対して、実施例１及び２では分離機能層の表面全体に亘って複数のセルが厚み方向に重なった多層のひだ構造が形成されていた。また、実施例１及び実施例２のセルの断面積は、比較例１の断面積に比べて大きく形成されていた。これらの傾向は、異なる２つの測定領域で同様である。以上のことから、ＭＰＤ溶液に対して１０質量％のＩＰＡや０．０３質量％のＣＮＦを添加して作製した分離機能層の方が、添加剤を加えていない分離機能層よりもセルの断面積が大きく、表面全体に亘って多層のひだ構造が形成されていることが確認できる。
＜セルの断面積の分布＞
実施例１、実施例２、及び比較例１の複合半透膜につき、ＴＥＭを用いて上述した実施形態の測定条件で測定した画像を上述した実施形態の方法で画像解析した。図４～図６は、３つの複合半透膜の分離機能層に形成されたセルの断面積の分布を示している。なお、図４～図６の縦軸は、２．８μｍ×２．８μｍの異なる２箇所の領域でのセルの総数や総面積の合計値を示している。図４の横軸は１セルあたりの断面積を示しており、縦軸は横軸に示された断面積よりも小さいセルの累積の断面積を示している。図４に示すように、８０００ｎｍ２以下のセルの累積の断面積を求めた場合、実施例１及び実施例２の分離機能層のセルの断面積の方が、比較例１の分離機能層のセルの断面積よりも２倍程度大きいことが確認できる。
実施例１、実施例２、及び比較例１の複合半透膜につき、ＴＥＭを用いて上述した実施形態の測定条件で測定した画像を上述した実施形態の方法で画像解析した。図４～図６は、３つの複合半透膜の分離機能層に形成されたセルの断面積の分布を示している。なお、図４～図６の縦軸は、２．８μｍ×２．８μｍの異なる２箇所の領域でのセルの総数や総面積の合計値を示している。図４の横軸は１セルあたりの断面積を示しており、縦軸は横軸に示された断面積よりも小さいセルの累積の断面積を示している。図４に示すように、８０００ｎｍ２以下のセルの累積の断面積を求めた場合、実施例１及び実施例２の分離機能層のセルの断面積の方が、比較例１の分離機能層のセルの断面積よりも２倍程度大きいことが確認できる。
図５の横軸は１セルあたりの断面積の範囲を示しており、縦軸は断面積が横軸に示す範囲内の全てのセルの断面積の総和を示している。図６の横軸は１セルあたりの断面積の範囲を示しており、縦軸は断面積が横軸に示す範囲内の全てのセルの総数を示している。図５及び図６に示すように、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２の範囲で、実施例１及び実施例２の分離機能層のセルの方が、比較例１の分離機能層のセルよりもその総数が多く、総面積も大きいことが確認できる。具体的には、実施例１では断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２であるセルの総数が約８０個であり、当該セルの総面積が約２．４７×１０５ｎｍ２であった。実施例２では断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２であるセルの総数が約７９個であり、当該セルの総面積が約２．１５×１０５ｎｍ２であった。比較例１では断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２であるセルの総数が約４１個であり、当該セルの総面積が１．０２×１０５ｎｍ２であった。
＜脱塩性及び透水性の測定＞
実施例１、実施例２、及び比較例１の複合半透膜につき、脱塩率及び透水性を以下の方法により測定した。
実施例１、実施例２、及び比較例１の複合半透膜につき、脱塩率及び透水性を以下の方法により測定した。
＜脱塩性＞
クロスフロー装置を用いて流量３００ｍｌ／ｍｉｎ、操作圧力０．７５ＭＰａで温度２５℃、濃度０．０５％のＮａＣｌ水溶液を複合半透膜に供給した。脱塩性は、ＮａＣｌ水溶液の供給を開始してから２時間後の供給溶液と透過溶液の塩濃度を測定し、以下の式を用いて脱塩率として求めた。
脱塩率（％）＝（１－透過溶液の塩濃度／供給溶液の塩濃度）×１００
クロスフロー装置を用いて流量３００ｍｌ／ｍｉｎ、操作圧力０．７５ＭＰａで温度２５℃、濃度０．０５％のＮａＣｌ水溶液を複合半透膜に供給した。脱塩性は、ＮａＣｌ水溶液の供給を開始してから２時間後の供給溶液と透過溶液の塩濃度を測定し、以下の式を用いて脱塩率として求めた。
脱塩率（％）＝（１－透過溶液の塩濃度／供給溶液の塩濃度）×１００
＜透水性＞
透水性は、ＮａＣｌ水溶液の供給を開始してから１時間３０分後から２時間後までの３０分間の透水量を測定し、以下の式を用いて透過流束として求めた。
透過流束（ｍ３／ｍ２／ｄ）＝（３０分間の透水量（ｍ３）／３０）×６０×２４）／膜有効面積（ｍ２）
透水性は、ＮａＣｌ水溶液の供給を開始してから１時間３０分後から２時間後までの３０分間の透水量を測定し、以下の式を用いて透過流束として求めた。
透過流束（ｍ３／ｍ２／ｄ）＝（３０分間の透水量（ｍ３）／３０）×６０×２４）／膜有効面積（ｍ２）
表１に示すように、比較例１では脱塩率が９８％を超えた。透過流束が約１．２ｍ３／ｍ２／ｄ未満であった。これに対して、ＭＰＤ溶液に対するＩＰＡの含有率が１０質量％である実施例１では、脱塩率が９６％以上を維持し、透過流束が比較例１の約２倍であった。ＭＰＤ溶液に対するＣＮＦの含有率が０．０３質量％である実施例２では、脱塩率が９８％を超え、透過流束も実施例１と同様に比較例１の約２倍であった。この結果から、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２のセル２１が２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域に約８０個（総面積は約２．４７×１０５ｎｍ２）含まれる実施例１及び約７９個（総面積は約２．１５×１０５ｎｍ２）含まれる実施例２の複合半透膜１では、断面積が２０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２のセル２１が２．８μｍ×２．８μｍの領域に約４１個（総面積は約１．０２×１０５ｎｍ２）含まれる比較例に比べて透水性が約２倍高くなることが確認された。
１ 複合半透膜
１０ 多孔性支持層
２０ 分離機能層
２１ セル
１０ 多孔性支持層
２０ 分離機能層
２１ セル
Claims (3)
- 多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に形成され、芳香族ポリアミドを含む分離機能層とを備え、
前記分離機能層は、複数の中空のセルを有し、かつ、透過型電子顕微鏡を用いた倍率８０００倍での断面観察において、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２である前記セルそれぞれの面積の合計値が、２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域において合計で１．８×１０５ｎｍ２～１．０×１０７ｎｍ２であり、
前記分離機能層の厚みは、１００ｎｍ～２０００ｎｍである複合半透膜。 - 多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に形成され、芳香族ポリアミドを含む分離機能層とを備え、
前記分離機能層は、複数の中空のセルを有し、かつ、透過型電子顕微鏡を用いた倍率８０００倍での断面観察において、断面積が１０００ｎｍ２～８０００ｎｍ２である前記セルが２．８μｍ×２．８μｍの異なる２つの領域に合計で６０個～３５００個含まれ、
前記分離機能層の厚みは、１００ｎｍ～２０００ｎｍである複合半透膜。 - 前記分離機能層は、芳香族ポリアミドに対して０．００１質量％～１質量％のセルロースナノファイバを含む請求項１又は２に記載の複合半透膜。
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