JPH05146645A - クロスフロー濾過方法 - Google Patents

クロスフロー濾過方法

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JPH05146645A
JPH05146645A JP3339824A JP33982491A JPH05146645A JP H05146645 A JPH05146645 A JP H05146645A JP 3339824 A JP3339824 A JP 3339824A JP 33982491 A JP33982491 A JP 33982491A JP H05146645 A JPH05146645 A JP H05146645A
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filtration
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Miki Ishikawa
幹 石川
Ichiro Kawamoto
一郎 河本
Yoshihiro Inaba
義弘 稲葉
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NGK Insulators Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】有価固形分を含有する被処理液をクロスフロー
濾過する方法において、有価固形分の破壊、表面損傷等
の破損を抑制する。 【構成】クロスフロー濾過における循環ポンプの揚程を
被処理液を循環するのに必要な圧力損失に相当する値に
設定し、かつ濾過に必要な圧力を被処理液側に対する系
外からの加圧または透過液側に対する減圧により補足す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はクロスフロー濾過方法に
関し、特に被処理液として有価固形分を含有する被処理
液を採用したクロスフロー濾過方法に関する。
【0002】
【従来の技術】クロスフロー濾過方法の一形式として図
3に示すように、原液タンク30内に収容したー定量の
被処理液を循環ポンプ31により濾過器32内へ循環供
給して濾過器32内に収容したフィルタ33の濾過膜の
ー側に沿って流動させ、この間前記被処理液をフィルタ
33の濾過膜の両側の圧力差により濾過膜のー側から他
側へ透過させて濾過するクロスフロー濾過方法がある。
当該濾過方法においては、濾過器32と原液タンク30
の管路に圧力調整バルブ34が介装されており、循環ポ
ンプ31の揚程が被処理液を循環するのに必要な圧力損
失に相当する値と被処理液の濾過に必要な濾過圧力に相
当する値以上に設定されていて、圧力調整バルブ34に
よる調整により必要な被処理液の循環流速と濾過圧力と
を得ている。なお、図3に示す符号P1,P2は濾過器3
2の入口および出口の圧力を示す圧力計であり、また符
号Fは流量計である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種形式
のクロスフロー濾過方法において被処理液として有価固
形分を含有する被処理液を採用する場合には、有価固形
分の破壊および表面の損傷等破損を避ける必要がある
が、上記したごとく循環ポンプ31の揚程を高い値に設
定するとともに圧力調整バルブ34により管路を循環す
る被処理液の流動を絞って圧力調整を行う場合には、こ
の絞り込みによってバルブ34内を流動する被処理液の
流速が大きくなり、被処理液が含有する有価固形分に大
きな剪断力が作用し、さらに循環ポンプ31の駆動速度
が非常に高いために有価固形分に対して剪断力が作用す
る。これらの剪断力は有価固形分を破壊し、および/ま
たは有価固形分の表面を損傷させるおそれがある。特
に、有価固形分がコアに液体を封入したマイクロカプセ
ルの様な破壊されやすい粒子の場合には、濾過工程にお
ける有価固形分の破損量が増加して好ましくない。従っ
て、本発明の目的は、この種形式のクロスフロー濾過方
法における被処理液として有価固形分を含有する被処理
液を採用した場合の、有価固形分の破壊、損傷等の発生
を抑制することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記形式のクロ
スフロー濾過方法において、前記被処理液として有価固
形分を含有する被処理液を採用するとともに、前記循環
ポンプの揚程を前記被処理液を循環するのに必要な圧力
損失に相当する値に設定し、かつ前記濾過に必要な圧力
を被処理液側に対する系外からの加圧または透過液側に
対する減圧により補足することを特徴とするものであ
る。
【0005】
【発明の作用・効果】本発明に係るクロスフロー濾過方
法においては、循環に必要な圧力損失分のみを循環ポン
プの吐出能力で賄えばよいとともに、被処理液側に対す
る加圧または濾過液側に対する減圧によってフィルタの
濾過膜の両側面の差圧を得ることができるため、循環ポ
ンプの回転数を従来のこの種クロスフロー濾過の場合に
比較して大きく低下させて、被処理液に対する剪断力を
小さくすることができる。また、当該濾過方法において
は、従来のこの種の濾過方法で用いられていた圧力調整
バルブの使用を必要としないため、圧力調整バルブによ
る圧力調整に起因する被処理液に対する剪断力が発生す
ることがない。このため、循環する被処理液中の有価固
形分の破壊、表面損傷等破損を大きく抑制するこどがで
きる。なお、本発明においては補足的に圧力調整バルブ
を採用することは何等問題はないが、この場合には圧力
調整バルブによる剪断力がほとんどかからないように、
濾過圧力に対しての寄与として、従来に比較して低い0.
5kg/cm2 以下の圧力であることが好ましい。
【0006】
【実施例】
(実施例1) (1)濾過装置1 本発明の実施例1に使用した濾過装置を図1に示す。こ
の濾過装置は原液タンク10、循環ポンプ11および濾
過器12を主要構成部材とするもので、原液タンク1
0、循環ポンプ11および濾過器12を直列に接続して
なる循環経路を構成している。原液タンク10は気密
で、内蔵された原液の液面が加圧されるように空気圧管
路14から加圧用空気が原液タンク10内に付与される
ように構成されている。また、濾過器12内にはフィル
タ13が配設されている。循環ポンプ11としては、イ
ンバータ制御により回転数を適宜変更し得る回転型のポ
ンプが採用されている。
【0007】フィルタ13はセラミック質のモノリス形
フィルタであり、同フィルタ13は多数の貫通孔を有す
るー層構造の公知のものである。かかるフィルタ13に
おいては、循環液は各貫通孔の内周壁(濾過膜のー側に
相当)に沿って流動する。この間、循環液のー部が内周
壁の両側の圧力差により同内周壁を透過してフィルタ1
3の壁部内を流動して透過液(処理済液)として濾過器
12外へ流出する。フィルタ13における濾過速度は濾
過圧力、即ちフィルタ13の内周壁の両側面の差圧によ
って決まり、従ってこの濾過圧力と比例する濾過器12
への入口側における圧力p1(入口側圧力計P1により測
定)と濾過器12の出口側における圧力p2(出口側圧
力計P2により測定)との差圧(p1−p2)が大きいほ
ど循環速度は高まる。
【0008】(2)濾過方法1(濾過装置1を使用) 被処理液:コアにポリマー溶液を封入したマイクロカプ
セル(平均粒径15μm)を有価固形分とする、同マイクロ
カプセルのスラリー濃度5%の水懸濁液100lを下記の条
件の下で25lに濃縮する。 フィルタ13:セラミック質のモノリス形フィルタで直
径4mmの 貫通孔を19本有する単層構造のもので、細孔
径10μm、長さ1000mm、濾過面積0.24m2 のもの。 循環流速(フィルタ表面における流速):v=3m/s
ec。 濾過圧力:p=1kg/cm2。 空気加圧力:0.8kg/cm2。 以上の条件のもと、濾過器12の入口側と出口側の差圧
(p1−p2)が 0.4kg/cm2 となるように循環ポン
プ11の吐出能力をインバータにて低回転で設定した
(ポンプ回転数800rpm)。
【0009】(実施例2) (1)濾過装置2 本発明の実施例2に使用した濾過装置を図2に示す。こ
の濾過装置も前記濾過装置1と同様に原液タンク20、
循環ポンプ21および濾過器22を主要構成部材とし、
それぞれの部材が直列接続されて循環経路が構成され、
かつ濾過器22には透過液が流出する流出管路に密閉さ
れた透過液の貯溜タンク24が連結されている。この貯
溜タンク24には図示しない真空ポンプが接続されてい
て、当該真空ポンプの駆動により貯溜タンク24内が減
圧される構成になっていて、これによりフィルタ23の
両側面の差圧が大きくなるように構成されている。な
お、濾過器22の構成は濾過装置1に記載したものと同
様である。また、濾過器22の入口側及び出口側に圧力
計(P1、P2)を設ける点も、前記濾過装置1と同様で
ある。
【0010】(2)濾過方法2(濾過装置2を使用) 被処理液:コアにポリマー溶液を封入したマイクロカプ
セル(平均粒径15μm)を有価固形分とする、同マイク
ロカプセルのスラリー濃度5%の水懸濁液100lを下記の
条件の下で100lを25lに濃縮する。 フィルタ13:セラミック質のモノリス形フィルタで直
径4mm の貫通孔を19本有する単層構造のもので、細孔
径10μm、長さ1000mm、濾過面積0.24m2 のもの。 循環流速(フィルタ表面における流速):v=3m/s
ec。 濾過圧力:p=1kg/cm2。 減圧圧力:0.8kg/cm2。 以上の条件のもと、濾過器22の入口側と出口側の差圧
(p1−p2)が 0.4kg/cm2 となるように循環ポン
プ21の吐出能力をインバータにて低回転速度で設定し
た(ポンプ回転数800rpm)。
【0011】(比較例) (1)濾過装置3 比較例に使用した濾過装置は図3に示した従来のクロス
フロー濾過方法の実施に使用されている濾過装置であ
る。この濾過装置も原液タンク30、循環ポンプ31お
よび濾過器32を主要構成部材とするもので、原液タン
ク30、循環ポンプ31および濾過器32を直列的に接
続してなる循環経路を構成している。濾過器32内には
フィルタ33が配設されていて、濾過器32の入口側お
よび出口側には入口側圧力計P1および出口側圧力計P2
が、濾過器32の出口側圧力計P2よりも下流側の循環
経路には圧力調整バルブ34が設けられて、入口側圧力
計P1および出口側圧力計P2の測定値p1、p2に基づ
き、濾過に必要な圧力を充分に得られるように圧力調整
バルブ34が適宜調節できるようになっている。
【0012】(2)濾過方法3(濾過装置3を使用) 濾過器32の入口側と出口側の差圧(p1−p2)が0.4
kg/cm2となるように圧力調整バルブ34を調整す
る点を除き、被処理液、フィルタ、循環流速、濾過圧力
をインバータによる回転数の調整を行なわず、60HZ,4P
/1750rpmの状態にて実施例1および実施例2と同一の条
件でクロスフロー濾過を実施した。
【0013】(各実施例および比較例の結果)上記実施
例1、実施例2および比較例の濾過方法によりマイクロ
カプセルを含有する水懸濁液を濃縮した場合のマイクロ
カプセルの破壊度を以下に示す方法で測定し、それぞれ
の方法を評価した。すなわち、各クロスフロー濾過にお
ける透過液量が15l、30l、45l、60l、75lになった
時点で各原液タンク10,20,30から被処理液を採
取して、採取した各被処理液から有価固形分を100g 含
むカプセルのスラリーを試料として採取し、各試料を目
開き75μmのふるいに通してふるい上に残った凝集体の
重量を測定することにより、カプセルの破壊の程度を定
量した。
【0014】各実施例1、実施例2および比較例で採用
した被処理液においては、コアにポリマーを封入した有
価固形分であるマイクロカプセルが破壊すると内部のポ
リマー溶液が流出して接着作用を呈することにより、他
のマイクロカプセルとともに接着凝集体を形成するため
この凝集体がふるい上に残り、この残った凝集体の重量
の測定値をマイクロカプセルの破壊の程度の目安とする
ことができる。図4には、この測定方法により各透過液
量における接着凝集体の重量を測定した結果をグラフと
して示している。
【0015】各グラフからも明らかなように、比較例の
濾過方法においては濾過が進行するにつれて凝集体の重
量が著しく増加してマイクロカプセルの破壊が進んでい
ることが認められるが、実施例1および実施例2の濾過
方法においては濾過が進行して透過液量が増加しても凝
集体の重量はほとんど増加せず、濾過によるマイクロカ
プセルの破壊は極めて少ないことが認められる。なお、
実施例1および実施例2の濾過方法においては透過液量
にかかわらず100gに対して1.0g程度の固形分が認めら
れるが、かかる固形分は濾過の進行によりマイクロカプ
セルが破壊して凝集体となったものではなく、当初の被
処理液中に含まれる所定の大きさより小さなマイクロカ
プセルか、または濾過処理以前にすでに破壊されたマイ
クロカプセルであるものと理解される。
【0016】以上の各実施例および比較例においては有
価固形分がコアにポリマーを封入したマイクロカプセル
であるため、このような凝集体の発生重量の測定でマイ
クロカプセルの破壊度が推定できたが、有価固形分がこ
のようなポリマーを含有しない単なる球状微粒子や鱗片
状微粒子、針状微粒子、顆粒状微粒子等の微粒子である
場合では、原液タンク中に残る被処理液を単位重量採取
して、走査型電子顕微鏡で微粒子の形状を観察しながら
形状が変化した微粒子の割合を確認することにより、そ
れらの微粒子の破壊度の測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るクロスフロー濾過方法の実施に使
用した濾過装置を示す概略構成図である。
【図2】本発明に係る他のクロスフロー濾過方法の実施
に使用した濾過装置を示す概略構成図である。
【図3】従来のクロスフロー濾過方法の実施に使用して
いる濾過装置を示す概略構成図である。
【図4】各実施例および比較例のクロスフロー濾過方法
におれる各透過液量と接着凝集体の重量との関係を示す
グラフである。
【符号の説明】
10,20,30…原液タンク、11,21,31…循
環ポンプ、12,22,32…濾過器、13,23,3
3…フィルタ、14…空気圧管路、24…貯溜タンク、
34…圧力調整バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 義弘 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ツクス株式会社竹松事業所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原液タンク内に収容したー定量の被処理液
    を循環ポンプにより濾過器内へ循環供給して同濾過器内
    に収容したフィルタの濾過膜のー側に沿って流動させ、
    この間前記被処理液を同濾過膜の両側の圧力差により同
    濾過膜のー側から他側へ透過させて濾過するクロスフロ
    ー濾過方法において、前記被処理液として有価固形分を
    含有する被処理液を採用するとともに、前記循環ポンプ
    の揚程を前記被処理液を循環するのに必要な圧力損失に
    相当する値に設定し、かつ前記濾過に必要な圧力を被処
    理液側に対する系外からの加圧または透過液側に対する
    減圧により補足することを特徴とするクロスフロー濾過
    方法。
JP3339824A 1991-11-28 1991-11-28 クロスフロー濾過方法 Expired - Fee Related JPH0716585B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015206081A (ja) * 2014-04-21 2015-11-19 昭和電工株式会社 金属ナノワイヤ分散液の濃縮方法および金属ナノワイヤインクの製造方法

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