JPH03242229A - 中空糸膜モジュールの補修方法 - 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、気体又は液体の分散処理プロセスに用いる中
空糸膜を集束して構成するモジュールの補修方法に関す
るものである。更に詳しくは、接着封止した膜モジユー
ル端部において、漏洩箇所を有する中空糸膜に係る開口
部分、及びそれ以外のクラック等の原因にて起る漏洩部
分を閉塞させる方法に関するものである。

中空糸膜は、一般に平膜に比べて膜の充填密度が高く、
有効膜面積が大きい為、分離装置として小型化すること
ができる利点を有している。近年は、多数の中空糸膜を
集束して構成されるモジュール（以下、単に中空糸膜モ
ジュールという）の分離装置は、逆浸透、限外濾過ガス
分離等のプロセスにおいて、気体又は液体混合物から特
定の成分を分離する為に広く用いられてきた。

この様な中空糸膜モジュールは、集束された中空糸膜の
端部が接着固定され、気液の供給側と透過側との間が密
封され、容器に収納シュ一体化した構造である。また、
中空糸膜の集束体の端部を接着固定する接着剤として、
一般にエポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が
用いられ、これら接着剤の接着固定は通常遠心注型法に
て行われている。

〔従来技術および発明が解決しようとする問題点〕この
ような中空糸膜モジュールは、中空糸膜の製造およびモ
ジュールの製作において、それぞれ厳密な管理を行って
いるにもかかわらず、ある−定の確率で漏洩箇所の発生
が避けられない。即ち、このような中空糸膜モジュール
における漏洩箇所の大部分は、中空糸膜自体のものであ
るが、それ以外にも該中空糸膜を接着固定した端部にク
ラック等が原因で漏洩が起こる場合もある。

この様な漏洩箇所を有する中空糸膜モジュールの補修方
法としては、漏洩箇所を有する中空糸膜に係る接着固定
した端部における該中空糸膜の開口部またはクラック等
が原因で漏洩箇所の存在する接着固定した膜モジユール
端部に注射器を用いて樹脂接着剤を圧入して閉塞する方
法あるいは細い金属針を挿入して封鎖する方法等が良く
用いられている。しかし、これらの方法では、接着剤の
硬化に長時間を要したり、隣接する正常な単糸を閉塞し
たり、漏洩箇所の閉塞が不完全である等の問題がある。

ｃ問題を解決する為の手段〕 本発明者らは、上記した問題低を解決する為に、鋭意研
究した。その結果、接着剤として不飽和カルボン酸類を
共重合したポリオレフィン系樹脂を用いることにより、
中空糸膜の素材（材質）に係りなく、該中空糸膜の集束
体が良好に接着され、密封性に優れ、また有機溶媒に溶
出することなく耐久性に優れた中空糸膜モジュールが得
られるとともに、その補修方法が良好に達成されること
を見出して、本発明を提供するに至ったものである。

即ち、本発明によれば、中空糸膜集束体の端部が、不飽
和カルボン酸類を共重合したポリオレフィンを少なくと
もｌ成分とする接着性樹脂により、接着固定された中空
糸膜モジュールの端部において漏洩箇所を有する中空糸
膜に係る接着固定した膜モジユール端部（中空糸膜開口
部）またはクラック等が原因で漏洩箇所の存在する接着
固定した膜モジユール端部へ、樹脂接着剤を加熱溶融し
、漏洩に係る部分へ熱融着し、閉塞すことにより補修す
る方法が提供される。

本発明の不飽和カルボン酸類を共重合したポリオレフィ
ンをｌ成分とする接着性樹脂としては、該共重合したポ
リオレフィン単独でも良いが、−般に該共重合したポリ
オレフィンと他の（不飽和カルボン酸類を共重合してい
ない）ポリオレフィンとの混合樹脂が好ましい。この不
飽和カルボン酸類としては、例えば、アクリル酸、フマ
ル酸等の不飽和カルボン酸、又は、それらの無水物、エ
ステル、アミド、イミド金属塩、有機塩基塩等の誘導体
が挙げられ、それらの１種又は２種以上が用いられるが
、特に、無水マレイン酸が最も好ましい。またポリオレ
フィンとしては、−ｇにポリエチレン、ポリプロピレン
、エチレン−プロピレン共重合等が挙げられる。この様
な不飽和カルボン酸類を共重合したポリオレフィンは、
市販品が特に制限無く用いられ、一般に０．１〜１０重
量％、特に０．５〜５重量％の不飽和カルボン酸類が共
重合され含有するポリオレフィンである。

本発明においては、上記した如き不飽和カルボン酸類を
共重合したポリオレフィンを少なくとも１成分とする接
着性樹脂を用いることが最大の特徴であり、それを用い
て中空糸膜モジュールを補修す方法は、従来公知の手段
が特に制限なく適宜採用される。

例えば、中空糸膜モジユール漏洩箇所は、該モジュール
全体を水中に浸漬して、該モジュール内の窒素ガスなど
の気体を圧入して、端部における気泡の発生（有無）を
確認し、漏洩箇所を検出する。このような中空糸膜モジ
ュールの端部における漏洩箇所としては、中空糸膜自体
の漏洩箇所に係る開口（孔）部または／および中空糸膜
の集束体を端部で接着固定した接着性樹脂自体のクラッ
クなどにより生じた漏洩箇所である。

先ず中空糸膜モジュールの端部において検出された漏洩
箇所は、補修に用いる接着性樹脂の埋込みを容易にする
ために、予め所定の大きさ、あるいは楔形（Ｖ字形）な
ど所望の形状に処理を施すことが好ましい。次いでそれ
ぞれ漏洩箇所の大きさ、形状に合せて、接着性樹脂を粒
状、ペレ、７ト状、粉粒状などの形態で該漏洩箇所に埋
込みをする。その後、漏洩箇所に埋込んだ接着性樹脂を
ハンダ鏝などを用いて加熱溶融し、周辺の接着性樹脂と
熱融着により該漏洩箇所を閉塞して補修する態様が代表
的な方法である。そのほか、加熱溶融した接着性樹脂を
直接漏洩箇所に注入し冷却固化して、閉塞する方法でも
よい。

〔効果〕

本発明の中空糸膜モジュールの補修方法は、該モジュー
ルの端部と同一成分の接着性樹脂を用いて、熱融着する
ので、短時間で、しかも正確な補修が可能となり、接着
性にも優れている。したがって、補修後中空糸膜モジュ
ールは、膜分離性能に何ら悪影響が及ばず、さらに耐薬
品性を有し、耐久性に優れている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

なお、実施例および比較例に示した透過流束および分離
係数（α）は、下記のように測定した。

透過流束は透過側ガスをドライアイス−メタノールトラ
ップで捕集し、単位膜面積、単位時間当りの透過液の重
量で表したものである。分離係数αは、水−エタノール
混合液においては ｘ　Ｈ２０／Ｘ’　ＥｔＯＨ で定義されるものである。式中のＸＨ２ＯとＸ　ＥｔＯ
Ｈは供給液の水の重量分率とエタノールの重量分率を、
Ｙ　１（２０とＹ　ＥｔＯＨは、透過液の水の重量分率
とエタノール重量分率をそれぞれ示すものであり、ガス
クロマトグラフでそれぞれ定量した。

実施例１ 中空糸膜として、ポリイミド系樹脂からなる外径１．６
鶴、内径０．６　ｍである中空糸膜を用いた。

また、接着性樹脂として無水マレイン酸２〜３重量％を
共重合したポリエチレン、高分子量（約１５．０００）
ポリエチレンおよび低分子量（約１０００）のポリエチ
レンを３：３：４　（重量比）の割合で配合した混合樹
脂を用いた。加熱溶融した上記の混合樹脂に、上記の中
空糸膜を均一に集束して、先端孔を密封した状態で、両
端部をそれぞれ挿入した後、混合樹脂を冷却固化した。

両末端部を切断することにより、固定された両端部に気
液の給排口を有する有効膜長が１５Ｃ１１である中空糸
膜の集束体を得た。次いで、得られた中空糸膜の集束を
気液の給排口を有する外筒ケースに収納して、両端部を
Ｏ−リングを介してシールすることにより、気液分離用
の中空糸膜モジュールを製作した。

この中空糸膜モジュールを水を満たしたタンクにモジュ
ール全体が水中へつかる様に浸漬し排液口からモジュー
ル内へ０．５ｋｇ／ａｄの窒素ガスを圧入し、モジュー
ルの給排口部から気泡が発注するかどうか確認して、漏
洩箇所を検出した。この漏洩箇所を有するモジュールの
端部において、その漏洩箇所又は漏洩を有する中空糸膜
の開口部に、該モジュール端部を接着固定した接着性樹
脂と同一成分の樹脂ペレットを、あらかじめ作った溝の
上部へ埋込んだ後、ハンダ鏝を用いて約４００℃で樹脂
ベレットを加熱溶融して熱融着により閉塞した。

この中空糸膜モジュールを用いて、イソプロピルアルコ
ール／水＝８５／１５（重量％）の混合液から、パーベ
イパーレーション法により脱水実験を行った。供給液の
温度６０℃、透過側の真空度１０　Ｔｏｒｒの条件でパ
ーベイバーレーション法を実施した結果、透過流束は１
５００ｇ／Ｈｒ−ｍ”、透過液イソプロパツールの濃度
は２重量％、分離係数（α）が２８０であり、この分離
性能は６ケ月間はとんど変化なかった。また、補修部分
において、熱融着した樹脂のはく離及び、外観変化も見
られず、良好な接着性が認められる。

実施例２ 実施例１において、接着剤として、無水マレイン酸−ア
クリル酸エステル−エチレンの３元共重合体であるボン
ダインＴＸ８０３０（住人化学社製）を用いた以外は、
同様にして中空糸膜モジュールを製作した。この中空糸
膜モジュールを用いて、実施例１と同一の方法で、漏洩
箇所の検出後、漏洩箇所及び漏洩を有する中空糸膜の開
口部へ上記接着剤と同一成分の接着性樹脂（ペレット）
を埋め込み、熱融着して閉塞した。

この中空糸膜モジュールを用いて実施例１と同一の条件
にて、パーベイバーレーション法により、イソプロピル
アルコール／水の混合液を脱水実験した。その結果、透
過流束が１，５００ｇ／Ｈｒ−ｍ２、分離係数（α）が
約２８０であり、その分離性能は約６ケ月間はとんど変
化しなかった。また、モジュール端部における補修部分
の樹脂の劣化もみられず、接着性も良好であった。

実施例３ 実施例１において、接着剤としてメタクリル酸エステル
３重量％を共重合したポリエチレンと低分子量ポリエチ
レンとを６：４　（重量比）の割合で配合した混合樹脂
を用いた以外は、同様にして中空糸膜モジュールを製作
した。この中空糸膜モジュールを用いて、実施例−１と
同一の方法で、漏洩箇所の検出後、漏洩箇所及び漏洩を
有する中空糸膜の開口部へ上記接着剤と同一成分の接着
性樹脂を埋め込み、熱融着して閉塞した。

この中空糸膜モジュールを用いて実施例１と同一条件で
、パーベイパーレーション法により、イソプロピルアル
コール／水の混合液を脱水実験した。

その結果、透過流束が約１，５００ｇ／Ｈｒ−ｍ”、分
離係数（α）が約２８０の分離性能は約６ケ月間はとん
ど変化しなかった。また、モジュール端部における補修
部分の樹脂の劣化もみられず、接着性も良好であった。

実施例４ 実施例１において、接着剤として、無水マレイン酸２重
量％を共重合したポリプロピレン、高分子量ポリプロピ
レン及び、低分子量ポリプロピレンを２：４：４　（重
量比）の割合で配合した混合樹脂を用いた以外は、同様
にして中空糸膜モジュールを製作した。この中空糸膜モ
ジュールを用いて、実施例１と同一の条件で、漏洩箇所
の検出後、漏洩箇所及び漏洩を有する中空糸膜の開口部
へ上記接着剤と同一成分の接着性樹脂を埋込み、熱融着
して閉塞した。

この中空糸膜モジュールを用いて実施例−１と同一の条
件で、パーへイバーレーション法により、イソプロピル
アルコール／水の混合液を脱水実験した。

その結果、透過流束が約１，５００ｇ／Ｈｒ−＋ｗ”、
分離係数（α）が約２８０であり、その分離性能は約６
ケ月間はとんど変化しなかった。また、モジュール端部
における補修部分の樹脂の劣化もみられず、接着性も良
好であった。

比較例１ 実施例１において、接着剤としてエポキシ樹脂を用いた
以外は、同様に中空糸膜モジュールを製作した。この中
空糸膜モジュールを用いて、実施例１と同一の方法で、
漏洩箇所の検出後、漏洩箇所及び漏洩を有する中空糸膜
の開口部上記接着剤と同一成分の接着性樹脂を流し込み
、硬化して閉塞した。

この中空糸膜モジュールを用いて実施例１と同一の条件
で、パーへイバーレーションによりイソプロピルアルコ
ール／水の混合液を脱水実験した。

その結果、約１ケ月を経過した時点で、排出液が褐色に
着色し、モジュールの両端部（樹脂）の浸蝕が認められ
、中空糸膜とエポキシ樹脂との接着にクラソラが生じ、
また補修部分においては接着性が悪く剥離を生じ、漏洩
を確認した。

比較例２ 実施例１において、接着剤として、ウレタン系樹脂を用
いた以外は、同様にして中空糸膜モジュールを製作した
。この中空糸膜モジュールを用いて、実施例１と同一の
方法で、漏洩箇所の検出後、漏洩箇所及び漏洩を有する
中空糸膜の開口部へ上記接着剤と同一成分の接着性樹脂
を流し込み、硬化して閉塞した。

この中空糸膜モジュールを用いて実施例１と同一の条件
で、パーへイパーレーション法によりイソプロビルアル
コール／水の混合液を脱水実験した。その結果、約１日
を経過した時点で、モジュール端部の樹脂に膨潤クラノ
ラが発生し、透過側の真空度が低下した。また補修部分
においては接着性が悪く、剥離を生じ漏洩を確認した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中空糸膜の集束体の端部が、不飽和カルボン酸類を共重
   合したポリオレフィンを少なくとも１成分とする接着性
   樹脂により、接着固定された中空糸膜モジュールの端部
   において、気液の漏洩箇所を上記と同一成分の接着性樹
   脂により熱融着して閉塞することを特徴とする中空糸膜
   モジュールの補修方法。