JPH0411927A - 外圧型中空糸膜モジュール - Google Patents
外圧型中空糸膜モジュールInfo
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- JPH0411927A JPH0411927A JP11562290A JP11562290A JPH0411927A JP H0411927 A JPH0411927 A JP H0411927A JP 11562290 A JP11562290 A JP 11562290A JP 11562290 A JP11562290 A JP 11562290A JP H0411927 A JPH0411927 A JP H0411927A
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- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title claims abstract description 65
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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。
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〕
本発明は廃水処理や、純水、食品、培養等の製造プロセ
スにおいて原液から固形物質、特定の液体あるいは気体
を分離する場合に用いる外圧型中中糸膜モジュールに関
するものである。
スにおいて原液から固形物質、特定の液体あるいは気体
を分離する場合に用いる外圧型中中糸膜モジュールに関
するものである。
廃水処理や純水、食品、培養等の製造プロセスにおいて
、原液から固形物質、特定の液体あるいは気体を分離す
る場合、膜モジュールを使用することが多い。
、原液から固形物質、特定の液体あるいは気体を分離す
る場合、膜モジュールを使用することが多い。
膜モジユール中、中空糸膜束を用いたモジュールにおい
ては、単位容積当たりの膜面積を大きくとれるので、モ
ジュールのコンパクト化に有利である。特に、縦型中空
糸膜モジュールにおいては単位設置スペース当たりの処
理能力の向上に有利であり、例えば原子力発電所での水
処理（特にＢＷＲ型原子力発電所での復水浄化系水処理
）や半導体用の超純水製造（特に、超純水製造プロセス
におけるＲＯ処理の前処理）において重視されている。
ては、単位容積当たりの膜面積を大きくとれるので、モ
ジュールのコンパクト化に有利である。特に、縦型中空
糸膜モジュールにおいては単位設置スペース当たりの処
理能力の向上に有利であり、例えば原子力発電所での水
処理（特にＢＷＲ型原子力発電所での復水浄化系水処理
）や半導体用の超純水製造（特に、超純水製造プロセス
におけるＲＯ処理の前処理）において重視されている。
中空糸膜を用いたモジュールは、内圧型と外圧型とがあ
り、外圧型においては中空糸膜の外部を原水側とし、中
空糸膜の内部を透過水側としている。この中空糸膜モジ
ュールによって原水を処理するには、中空糸膜の外面側
に原水を加圧下で供給し、固形物質が膜で除去された水
、すなわち透過水を中空糸膜の開口より外部に取出す。
り、外圧型においては中空糸膜の外部を原水側とし、中
空糸膜の内部を透過水側としている。この中空糸膜モジ
ュールによって原水を処理するには、中空糸膜の外面側
に原水を加圧下で供給し、固形物質が膜で除去された水
、すなわち透過水を中空糸膜の開口より外部に取出す。
この場合、中空糸膜内での透過水流量は中空糸膜開口端
に至るに従って膜単位長さ当たりの透過水量の累積のた
めに大になっていき、中空糸膜内の透過水流路断面積が
一定であるので、中空糸膜開口端に至るに従って透過水
流速が大となる。（例えば、長さ２ｍの場合約４倍の差
がある）。而して、中空糸膜内の長さ方向の圧力変化が
急峻となり、例えば中空糸膜の一端を閉塞し、他端のみ
を開口したモジュールの場合、その他端の内圧が一端の
内圧に較べて著しく高くなり、透過水量が外圧（原水圧
力）と内圧との差に比例することから、通水初期におい
て、中空糸膜の他端側への負荷（原液中に含まれる固形
物質等の負荷）の顕著な偏りが避けられず、早期膜汚染
及びそれに伴う圧損上昇や機械的劣化等が惹起される。
に至るに従って膜単位長さ当たりの透過水量の累積のた
めに大になっていき、中空糸膜内の透過水流路断面積が
一定であるので、中空糸膜開口端に至るに従って透過水
流速が大となる。（例えば、長さ２ｍの場合約４倍の差
がある）。而して、中空糸膜内の長さ方向の圧力変化が
急峻となり、例えば中空糸膜の一端を閉塞し、他端のみ
を開口したモジュールの場合、その他端の内圧が一端の
内圧に較べて著しく高くなり、透過水量が外圧（原水圧
力）と内圧との差に比例することから、通水初期におい
て、中空糸膜の他端側への負荷（原液中に含まれる固形
物質等の負荷）の顕著な偏りが避けられず、早期膜汚染
及びそれに伴う圧損上昇や機械的劣化等が惹起される。
従来、縦型中空糸膜モジュールにおいてかかる不利を解
消するために、第４図に示すような両端集水型が知られ
ている。
消するために、第４図に示すような両端集水型が知られ
ている。
第４図において、４′は圧力容器（図示せず）内を透過
氷室５１′ と原水室５２′ とに仕切る管板である
。Ａ′は縦型中空糸膜モジュールであり、原水入口２１
′ を有する筒状ケース２°内に中空糸膜束ｌ′と連通
管６′ とを収容し、ケース内の上端並びに下端に注型
樹脂隔壁３１’、３２’をそれぞれ設け、ケース下端に
通水室７′を取付はケース２′の上端を管板４′に吊支
している。而して、原水室５２′の加圧原水が中空糸膜
ｌ′で濾過され、各中空糸膜内の透過水が中空糸膜上端
より直接、透過氷室５１°に流入すると共に、中空糸膜
下端より集水室７′並びに連通管６°を経て透過氷室５
１゛に流入する。この場合、連通管には流体流通抵抗を
無視できるような内径の充分に犬なるものを使用してお
り、流体回路的には実長りの半分の長さＬ／２の一端閉
塞他端開口の中空糸膜モジュールと等価であって、中空
糸膜内の透過水流動圧損を著しく小さくでき、透過水流
速分布を充分−様にできるので、前述した不合理を解消
できる。
氷室５１′ と原水室５２′ とに仕切る管板である
。Ａ′は縦型中空糸膜モジュールであり、原水入口２１
′ を有する筒状ケース２°内に中空糸膜束ｌ′と連通
管６′ とを収容し、ケース内の上端並びに下端に注型
樹脂隔壁３１’、３２’をそれぞれ設け、ケース下端に
通水室７′を取付はケース２′の上端を管板４′に吊支
している。而して、原水室５２′の加圧原水が中空糸膜
ｌ′で濾過され、各中空糸膜内の透過水が中空糸膜上端
より直接、透過氷室５１°に流入すると共に、中空糸膜
下端より集水室７′並びに連通管６°を経て透過氷室５
１゛に流入する。この場合、連通管には流体流通抵抗を
無視できるような内径の充分に犬なるものを使用してお
り、流体回路的には実長りの半分の長さＬ／２の一端閉
塞他端開口の中空糸膜モジュールと等価であって、中空
糸膜内の透過水流動圧損を著しく小さくでき、透過水流
速分布を充分−様にできるので、前述した不合理を解消
できる。
しかしながら、モジュール構造が複雑になり、製作コス
トの上昇、保守の困難化が避けられない、また、片端集
水型に較べ圧損上有利な長さは、２倍以内の範囲にすぎ
ない。
トの上昇、保守の困難化が避けられない、また、片端集
水型に較べ圧損上有利な長さは、２倍以内の範囲にすぎ
ない。
本発明の目的は、片端集水型でも透過水圧損を充分に小
さくでき、両端集水型とすればその透過水圧損をより一
層に小さくできる外圧型中空糸膜モジュールを提供する
ことにある。
さくでき、両端集水型とすればその透過水圧損をより一
層に小さくできる外圧型中空糸膜モジュールを提供する
ことにある。
本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールは中空糸膜の中
空部分を透過水側とする膜モジュールにおいて、中空糸
膜の透過係数を当該中空糸膜の開口端より隔たるに従っ
て大きくしたことを特徴とするには親水度を大きくすれ
ばよい。
空部分を透過水側とする膜モジュールにおいて、中空糸
膜の透過係数を当該中空糸膜の開口端より隔たるに従っ
て大きくしたことを特徴とするには親水度を大きくすれ
ばよい。
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
第１図において、Ａは片端集水型の縦型中空糸膜モジュ
ールであり、中空糸膜を縦型筒状ケース２内に収容し、
ケース２内の上端並びに下端にそれぞれ注型樹脂隔壁３
１．３２を設け、中空糸膜１０の上端■１を上部隔壁３
１の上面に開口し、中空糸膜１０の下端１２を下部隔壁
３２内に埋入しである。２■は原水入口である。
ールであり、中空糸膜を縦型筒状ケース２内に収容し、
ケース２内の上端並びに下端にそれぞれ注型樹脂隔壁３
１．３２を設け、中空糸膜１０の上端■１を上部隔壁３
１の上面に開口し、中空糸膜１０の下端１２を下部隔壁
３２内に埋入しである。２■は原水入口である。
上記中空糸膜１０の透過係数は、中空糸膜ｌの上端開口
１１から隔たった位置に至る程大きくしである。
１１から隔たった位置に至る程大きくしである。
この中空糸膜における長さ方向への透過係数の変化は疎
水性中空糸膜の親水度を長さ方向に親水性材料の塗布濃
度、架橋温度または架橋時間を変えるだけで、容易に行
い得る。この場合、連続的に変化させること、所定長さ
ごとに段階的に変化させることの何れによってもよい。
水性中空糸膜の親水度を長さ方向に親水性材料の塗布濃
度、架橋温度または架橋時間を変えるだけで、容易に行
い得る。この場合、連続的に変化させること、所定長さ
ごとに段階的に変化させることの何れによってもよい。
第２図において曲線イは本発明モジュールにおける中空
糸膜内での透過水量を示し、曲線口は従来モジュールに
おける中空糸膜内での透過水流量を示している。
糸膜内での透過水量を示し、曲線口は従来モジュールに
おける中空糸膜内での透過水流量を示している。
原水圧力をＰ。、中空糸膜の上端開口からＸにおける位
置での中空糸膜内の圧力をＰ、その位置での透過係数を
Ａ （Ｘ）とすれば、その位置での単位長さ当りの膜に
より得られる透過水ｑ （ｘ）はｑ＝（Ｐｏ Ｐ）Ａ
（ｘ）であり、従って位置Ｘでの杢糸膜内での流量Ｑ
（ｘ）は Ｑ（ｘ）＝ Ｊ）Ｌ ｑ（ｘ）ｄｘ＝ 、Ｊ”、（Ｐ
ｏ −Ｐ）Ａ（Ｘ）ｄｘ−（Ｄで与えられる。
置での中空糸膜内の圧力をＰ、その位置での透過係数を
Ａ （Ｘ）とすれば、その位置での単位長さ当りの膜に
より得られる透過水ｑ （ｘ）はｑ＝（Ｐｏ Ｐ）Ａ
（ｘ）であり、従って位置Ｘでの杢糸膜内での流量Ｑ
（ｘ）は Ｑ（ｘ）＝ Ｊ）Ｌ ｑ（ｘ）ｄｘ＝ 、Ｊ”、（Ｐ
ｏ −Ｐ）Ａ（Ｘ）ｄｘ−（Ｄで与えられる。
而るに、本発明モジュールにおいては、中空糸膜下端の
閉塞端（ｘ＝Ｌ）側に至るほど透過係数を大きくしてい
るから、第２図の曲線口で示す従来モジュールの透過水
量に較べ曲線イで示すように、曲線の接線の勾配（膜単
位長さ当りにより得られる透過水量ｑ （ｘ）に一致）
を下端側（ｘ＝Ｌ）では大きくでき、上端側（開口端（
ｘ＝０）側）では小さくできる。而して、中空糸膜の中
空路断面積Ｓは一定であり透過水流速Ｖ （ｘ）はＶ（
ｘ） ＝Ｑ（ｘ）／Ｓであるから、本発明によれば中空
糸膜内での透過水流速分布を従来よりも一様にできる。
閉塞端（ｘ＝Ｌ）側に至るほど透過係数を大きくしてい
るから、第２図の曲線口で示す従来モジュールの透過水
量に較べ曲線イで示すように、曲線の接線の勾配（膜単
位長さ当りにより得られる透過水量ｑ （ｘ）に一致）
を下端側（ｘ＝Ｌ）では大きくでき、上端側（開口端（
ｘ＝０）側）では小さくできる。而して、中空糸膜の中
空路断面積Ｓは一定であり透過水流速Ｖ （ｘ）はＶ（
ｘ） ＝Ｑ（ｘ）／Ｓであるから、本発明によれば中空
糸膜内での透過水流速分布を従来よりも一様にできる。
中空糸膜内流速分布が不均一であると初期濾過差圧が増
大する。また、中空糸膜内流速分布が不均一であると中
空糸膜開口端側の負荷が大きくなって、この部分が早期
に目づまりを起こし、時間の経過につれて中空糸膜の膜
面積が実質上減少して濾過差圧が上昇する。しかし、本
発明によれば初期濾過差圧並びに濾過差圧の経時上昇を
充分小さくできる。
大する。また、中空糸膜内流速分布が不均一であると中
空糸膜開口端側の負荷が大きくなって、この部分が早期
に目づまりを起こし、時間の経過につれて中空糸膜の膜
面積が実質上減少して濾過差圧が上昇する。しかし、本
発明によれば初期濾過差圧並びに濾過差圧の経時上昇を
充分小さくできる。
このことは、次の実験結果からも明らかである。
使用した外圧型中空糸膜モジュールは、片端集水形であ
り、中空糸膜は長さ２０００ｍｍ、外径φ１．４ｍｍ、
分画分子量１５．０００のＵＦ膜でありケースの内径は
１００ｍｍφであった。本発明により、中空糸膜の透過
係数を長さ方向に親水性の調整により変化させたモジュ
ールと、何らの処理も施していない従来モジュールのそ
れぞれにつき、酸化鉄含有水（濃度３０ｐｐｂａｓＦｅ
）を平均濾過流速ｏ、３ｍ／ｈで全量定速濾過し、濾
過差圧の経時的変化を測定した。その測定結果は第３図
の通りであり、曲線Ｉは本発明モジュールについての測
定結果を、曲線■は従来のモジュール（片端集水型）の
測定結果をそれぞれ示している。なお、曲線■は両端集
水型モジュールについての濾過差圧の経時的変化を示し
ている。
り、中空糸膜は長さ２０００ｍｍ、外径φ１．４ｍｍ、
分画分子量１５．０００のＵＦ膜でありケースの内径は
１００ｍｍφであった。本発明により、中空糸膜の透過
係数を長さ方向に親水性の調整により変化させたモジュ
ールと、何らの処理も施していない従来モジュールのそ
れぞれにつき、酸化鉄含有水（濃度３０ｐｐｂａｓＦｅ
）を平均濾過流速ｏ、３ｍ／ｈで全量定速濾過し、濾
過差圧の経時的変化を測定した。その測定結果は第３図
の通りであり、曲線Ｉは本発明モジュールについての測
定結果を、曲線■は従来のモジュール（片端集水型）の
測定結果をそれぞれ示している。なお、曲線■は両端集
水型モジュールについての濾過差圧の経時的変化を示し
ている。
これらの測定結果から明らかな通り、本発明によれば片
端集水型でも初期の濾過差圧を充分に小さくでき、しか
も運転後においても濾過差圧を充分低く保持でき、それ
らの特性は従来の両端集水型モジュールに匹敵する。
端集水型でも初期の濾過差圧を充分に小さくでき、しか
も運転後においても濾過差圧を充分低く保持でき、それ
らの特性は従来の両端集水型モジュールに匹敵する。
なお、本発明は第４図に示す両端集水型に適用すること
も可能であり、この場合両端集水の効果と中空糸膜内で
の透過水流速分布の均一化との作用を達成できる。
も可能であり、この場合両端集水の効果と中空糸膜内で
の透過水流速分布の均一化との作用を達成できる。
本発明に係る外圧型中空糸膜モジュールは、上述した通
りの構成であり、中空糸膜内の透過水流速分布を従来モ
ジュールに較べて一様化でき、膜にかかる負荷をよく均
一化できるから、膜の局部的汚染をよく回避でき、膜の
早期損傷を防止できる。また、長さ方向に中空糸膜の親
水度を変えるだけでよく、モジュールの構成も簡単であ
る。
りの構成であり、中空糸膜内の透過水流速分布を従来モ
ジュールに較べて一様化でき、膜にかかる負荷をよく均
一化できるから、膜の局部的汚染をよく回避でき、膜の
早期損傷を防止できる。また、長さ方向に中空糸膜の親
水度を変えるだけでよく、モジュールの構成も簡単であ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図並びに
第３図はそれぞれ本発明モジュールの透過流量特性並び
に濾過差圧特性を示す説明図、第４図は従来例を示す説
明図である。 １０−一中空糸膜
第３図はそれぞれ本発明モジュールの透過流量特性並び
に濾過差圧特性を示す説明図、第４図は従来例を示す説
明図である。 １０−一中空糸膜
Claims (2)
- （１）中空糸膜の中空部内を透過水側とする膜モジュー
ルにおいて、中空糸膜の透過係数を当該中空糸膜の開口
端より隔たるに従って大きくしたことを特徴とする外圧
型中空糸膜モジュール。 - （２）中空糸膜の中空部内を透過水側とする膜モジュー
ルにおいて、中空糸膜の親水度を当該中空糸膜の開口端
より隔たるに従って大きくしたことを特徴とする外圧型
中空糸膜モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11562290A JP2852957B2 (ja) | 1990-05-01 | 1990-05-01 | 外圧型中空糸膜モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11562290A JP2852957B2 (ja) | 1990-05-01 | 1990-05-01 | 外圧型中空糸膜モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0411927A true JPH0411927A (ja) | 1992-01-16 |
| JP2852957B2 JP2852957B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=14667214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11562290A Expired - Fee Related JP2852957B2 (ja) | 1990-05-01 | 1990-05-01 | 外圧型中空糸膜モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2852957B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017521230A (ja) * | 2014-05-01 | 2017-08-03 | サビック グローバル テクノロジーズ ベスローテン フェンノートシャップ | ポリ（フェニレンエーテル）コポリマー非対称膜、その分離モジュール；および製造方法 |
| US10080996B2 (en) | 2014-05-01 | 2018-09-25 | Sabic Global Technologies B.V. | Skinned, asymmetric poly(phenylene ether) co-polymer membrane; gas separation unit, and preparation method thereof |
| US10207230B2 (en) | 2014-05-01 | 2019-02-19 | Sabic Global Technologies B.V. | Composite membrane with support comprising poly(phenylene ether) and amphilphilic polymer; method of making; and separation module thereof |
| US10252221B2 (en) | 2014-05-01 | 2019-04-09 | Sabic Global Technologies B.V. | Porous asymmetric polyphenylene ether membranes and associated separation modules and methods |
| US10307717B2 (en) | 2016-03-29 | 2019-06-04 | Sabic Global Technologies B.V. | Porous membranes and associated separation modules and methods |
| US10358517B2 (en) | 2014-05-01 | 2019-07-23 | Sabic Global Technologies B.V. | Amphiphilic block copolymer; composition, membrane, and separation module thereof; and methods of making same |
| US10421046B2 (en) | 2015-05-01 | 2019-09-24 | Sabic Global Technologies B.V. | Method for making porous asymmetric membranes and associated membranes and separation modules |
| JP2020151704A (ja) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 東レ株式会社 | 中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法 |
-
1990
- 1990-05-01 JP JP11562290A patent/JP2852957B2/ja not_active Expired - Fee Related
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