JPH01254222A - 膜分離処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種懸濁液から有価成分の回収、汚濁物質の
除去等を行うための膜分離処理方法に関する。

〔従来の技術］ 液中に含まれる有価成分の濃縮回収、工場排水・都市上
下水からの有害物質の濃縮分離等、微細な固体粒子を含
む懸濁液の濾過処理法として、精密濾過法、限外濾過法
、あるいは助剤濾過法等が広〈実施されている。

精密濾過法は０．０１〜数μｍ程度の懸濁粒子の分離に
使用される濾過法であり、限外濾過法は、懸濁粒子を分
子の大きさにより分離する圧力濾過法で、通常数千〜数
十刃の分子量を有する粒子の分画に使用されている。こ
れらの濾過処理に使用される濾材として各種の高分子膜
が知られており、近時はセラミック焼成膜も実用されつ
つある。

他方、助剤濾過法は、精密濾過法や限外濾過法と異なっ
て、金属網や布等の目の粗い膜体の表面に、その膜体の
孔径よりはるかに微細な珪藻土等の濾過助剤粒子（助剤
粒子）の堆積層（プレコート）を形成したものを濾材と
して使用する濾過法である。その濾材のプレコートは、
懸濁液の濾過処理に先立って、助剤粒子を含むスラリー
を循環させ膜体（金網、布等）の表面に助剤粒子を付着
させることにより形成される。その膜体は助剤粒子支持
体であって、それ自体は濾過機能をもたず、懸濁粒子の
分離は、専らプレコートによる粒子捕捉・吸着作用によ
って行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

精密濾過法によれば、限外濾過法に比べて高い透過流束
が得られるが、その反面色素成分等の極微細粒子の阻止
率は低い。限外濾過法は、精密濾過法を凌ぐ良好な阻止
率を有するけれども、透過流束が低く、濾過能率に劣る
。他方、助剤濾過法は、プレコートを形成する助剤粒子
の材質、粒径、およびその層厚等の選択・設計により比
較的高い阻止率を得ることができ、またプレコート内の
助剤粒子間隙および助剤粒子自身が有する空孔等の存在
により透過流束の高い濾過処理が可能であるけれども、
膜体の全体に均一に所定のプレコートが形成されている
ことの保証もなく、またそのプレコートは助剤粒子が膜
体（その透過孔径は助剤粒子径よりはるかに大きい）の
表面にブリッヂを形成して保持されているものであるた
め、濾過条件によりプレコートの一部に破損（助剤粒子
の離脱、剥離等）が生じ易い等の問題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、阻止率および透過性にすぐれた膜分離処理方法を提供
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の膜分離処理方法は、セラミックからなる精密濾
過膜に、その膜体の孔径の１０倍以上の粒径を有する濾
過助剤粒子のスラリーを接触させて該濾過助剤粒子の堆
積層を膜面に形成したのち、被処理懸濁液の濾過処理を
行うことを特徴としている。

第１図は本発明の膜分離処理過程における濾過部の状況
を模式的に示して−いる。（１０）は、多孔質基体（１
１）とその表面に形成されたセラミック　（例えば、ア
ルミナ、ジルコニア、ムライト等）からなる分離膜（１
２）との積層構造を有する精密濾過膜である。セラミッ
ク分離膜（１１）は、粒径的０．０１〜数μｍの懸濁粒
子分離能を有する膜体（透過孔径：約０．００１〜１μ
ｍ、膜厚は例えば数μｍ〜数ｍｍ）であり、多孔質基体
（１１）は、金属材料、またはセラミック成形品等であ
って、セラミック分離膜（１１）に比し、大きい透過孔
径（例えば、数μｍ〜数百μｍ）を有している。（２０
）は、精密濾過膜（１０）の膜面に形成された濾過助剤
粒子の付着堆積層（プレコート）である。（３０）はフ
ィルタケーキ層であり、被処理懸濁液（以下、「原液Ｊ
　）（Ｒ）の濾過処理過程において、液中の固体浮遊物
がプレニ−）　（２０）の助剤粒子と混じり合うことに
より形成される。なお、前記精密濾過膜（１０）が多孔
質基体（１１）とセラミック分離膜（１２）との積層体
であるのは１例であって、セラミック分離膜（１２）が
濾過処理に耐える十分な肉厚と強度を有するものである
場合は、多孔質基体（１１）が省略された単層構造であ
ってよいことは言うまでもない。

精密濾過膜（１０）の表面を被覆するプレコート（２０
）の助剤粒子は、珪藻土、ゼオライト、活性炭等の吸着
特性を有する微細粒子である。その粒径は、約５〜１０
０μｍの広範囲に亘って選択してよいが、精密濾過膜（
１０）の透過孔径との関係において、その孔径の１０倍
以上の粒径を有するものを使用することとする。助剤粒
子の粒径をこのように限定した第１の理由は、濾過処理
工程における精密濾過膜（１０）の分離膜内への助剤粒
子の侵入と透過孔の閉塞を防止するためであり、第２の
理由はプレコート（２０）内の助剤粒子間隙として形成
される水路を十分なものとし、プレコート（２０）の透
過性を高めるためである。プレコー）　（２０）の形成
は、精密濾過膜を濾過処理系内に組込んだうえ、助剤粒
子を添加したスラリーを循環させることにより行われる
。その助剤粒子の付着堆積層厚は、例えば、０．５〜０
．７５ｋｇ／ｒｒｆ程度であればよい。

上記のように精密濾過膜の表面に助剤粒子からなるプレ
コート（２０）を形成したのち、原液の濾過を行う。そ
の処理過程で透過性の良いフィルタケーキ（３０）が形
成され、精密濾過膜（１０）の背面側がら透過液（Ｐ）
が回収される。

上記原液の濾過処理は常法に従って行えばよく、特別の
条件を必要としないが、図示の例のように、原液（Ｒ）
を濾材膜面に平行な方向に流送する十字流濾過法では、
原液（Ｒ）を透過液（Ｐ）と同じ向きに供給する垂直流
濾過法と異なって、濾過処理の進行に伴い、ケーキ層の
助剤粒子が懸濁液の流れによってわずかずつであるが膜
表面から持ち去られるので、その流失量を補償するため
に、原液に連続的もしくは断続的に適量の助剤粒子を追
加投与してやれば、常時所定の助剤粒子が濾材膜面に保
持されることにより、長期に亘って安定した濾過処理を
継続することができる。

なお、一定期間の濾過処理の実施により、プレコートの
濾過性能（透過性、吸着特性等）が低下した場合は、逆
洗法等により膜面から除去し、新たなプレコートを形成
して濾過処理を再開すればよい。

〔作用〕

本発明の膜分離処理においては、 （１）精密濾過膜のセラミックからなる膜体により粒径
０．０１〜数μｍの懸濁粒子が捕捉され、その膜体が分
離し得ない色素成分等はプレコートの助剤粒子の吸着作
用により捕捉される。この精密濾過膜とプレコートの濾
過作用により、限外濾過法と同等ないしそれ以上の斉い
阻止率が得られる。

（ｉｉ　）プレコート内には、助剤粒子同士の間隙およ
び助剤粒子自身の有する空孔により形成される無数の微
細水路が存在することにより濾液のすみやかな移動が助
けられる。

（ｉｉｉ　）精密濾過膜の膜体として高分子膜を用いた
場合には、液圧・液温等の影響による膜体透過孔の変形
・拡径等の弾性変形に伴う助剤粒子の侵入・目詰り、お
よび膜体の経時変化（圧密化）等による透過性の大幅な
低下ないしは濾過不能を生じ易いが、本発明では、その
膜体がセラミックからなる剛性体であるので、上記高分
子膜と異なって助剤粒子の侵入・目詰り、および圧密化
等による透過性の低下を生じることがない。その安定し
た膜体の透過性と前記プレコートのすぐれた透過性とに
よって、長期に亘って精密濾過法と同等ないしはそれを
凌ぐ高透過流束が得られる。

（ｉｖ）助剤濾過法におけるプレコートは、粗孔を有す
る膜体（その孔径は助剤粒子径よりはるかに大きい）表
面に、助剤粒子がブリッヂを形成して堆積しているもの
であるので、プレコートの均一性や安定性に乏しいが、
本発明におけるプレコートは、精密濾過膜のセラミック
膜体（その透過孔径は助剤粒子径に比し十分に小さい）
の裏面に助剤粒子が付着保持されている構造を有するの
で、均一性が高く安定性にすぐれている。従って、助剤
濾過法のような不完全性はな（、高位安定な阻止率の濾
過処理が行われる。

〔実施例］ ムライトからなる多孔質円筒状焼成品（平均孔径：３μ
ｍ）を基体とし、その内側表面にアルミナ粒子（平均粒
径：０．２μｍ）からなる分離膜（平均孔径：０．１μ
ｍ）を製膜して精密濾過膜を得、これを濾過処理系内の
濾過部に設置し、濾過助剤粒子として珪藻±（平均粒径
：１２μｍ）を含むスラリーを循環させることより、膜
表面に珪藻土からなるプレコート（付着量：　０．５　
ｋｇ／ｒｒｒ）を形成した。

ついで、原液を十字流濾過法により処理した。原液には
適時、珪藻土を追加投与し、膜面からの珪藻土の流失量
を補給した。

なお、原液は、濾紙（Ｎα５Ｃ）で濾過された活性汚泥
混合液（ＭＬＳＳ濃度：　１０１００００ｐｐである。

また、比較例として次の条件のもとに実施例と同じ原液
の濾過処理を行った。

止較桝土 濾材：実施例と同じ（セラミック分離膜の孔径０．１μ
ｍ） プレコート：なし 此Ｍａｔ生先 濾材：ポリオレフィン中空糸膜（精密濾過膜）。透過孔
径は実施例の濾材と同じ（０，１μｍ）プレコート：゛
なし 此ｌｉｄ生よ 濾材：上記比較例２と同じ プレコート：実施例と同じ珪藻土によるプレコートを形
成 ル較■土 濾材：ポリアクリルニトリル膜（限外濾過膜）、分画分
子量２００００ プレコート：なし 上記各濾過処理試験におけるそれぞれの透過流速（ボ／
ボｄａｙ）、および透過液の汚濁物質濃度を測定した。

測定結果を原液の汚濁物質濃度と併せて第１表に示す。

第１表に示したように、本発明の実施例における透過液
の汚濁物質濃度は、比較例２（孔径０．１μｍの高分子
濾過膜使用、プレコートなし）に比し十分に低く、比較
例４（分画分子１２００００の高分子濾過膜使用）と同
等もしくはそれ以上の阻止率を示している。また、比較
例３（比較例２と同じ高分子濾過膜使用、プレコートあ
り）では、濾過助剤粒子の膜体透過孔への侵入、膜体の
圧密化等による目詰りが生じたのに対し、発明例ではそ
のようなトラブルはなく、しかもその透過流速は、比較
例４のほぼ２倍と、高い透過能を有している。

すなわち、発明例は、精密濾過と同等以上の高い透過能
と限外濾過に匹敵する高位の阻止率を併せて有している
。なお、発明例と同じ濾材を使用（但し、濾過助剤は省
略）した比較例１の透過流速および阻止率は比較例２と
同程度のレベルにとどまっている。これらのことから、
発明例の高透過能・高阻止率は、膜体がセラミックであ
ることと濾過助剤を使用することとの複合効果として達
成されたものであることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、限外濾過に匹敵する高阻止率と精密濾
過を凌ぐ固い透過能が得られる。従って、例えばワイン
・ビール・清酒等の濾液からの有価成分の濃縮回収、チ
ーズホエーからの蛋白の回収、ビル・団地・事業所等か
ら排出される下水、し尿等からの汚濁物質の濃縮除去、
電着塗装の水洗工程からの塗料回収、医薬品の精製、そ
の他各種の懸濁液の膜分離処理の効率改善に大きな効果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による膜分離処理における濾過部の状況
を模式的に示す断面図である。 １０：精密濾過膜、２０ニブレコード、３０：ケーキ層
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セラミックからなる精密濾過膜に、その膜体の透過
   孔径の１０倍以上の粒径を有する濾過助剤粒子のスラリ
   ーを接触させて該濾過助剤粒子の堆積層を膜面に形成し
   たのち、被処理懸濁液の濾過処理を行うことを特徴とす
   る高透過流束・高阻止率の膜分離処理方法。２、濾過処
   理過程における膜体表面の濾過助剤粒子の流失分を補償
   するための追加の濾過助剤粒子を被処理懸濁液に投与し
   て被処理懸濁液の濾過処理を行うことを特徴とする請求
   項１に記載の高透過流束・高阻止率の膜分離処理方法。