JPH0523553A

JPH0523553A - 気液接触用隔膜、気液接触装置及び気体溶解液体の製造方法

Info

Publication number: JPH0523553A
Application number: JP15854191A
Authority: JP
Inventors: Takanori Anazawa; 孝典穴澤; Hideki Watanabe; 英樹渡邊
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-02-02

Abstract

(57)【要約】【構成】連通孔を有する多孔質膜の少なくとも片側表面
が親水性であり、かつ膜に存在する直径１０μｍ以下の
細孔の表面が疎水性である気液接触用隔膜、又は均質膜
もしくは独立気泡膜の少なくとも片側の表面が親水性で
ある気液接触用隔膜、及びそれらの膜を用いた膜型気液
接触装置、並びにその装置を用いた気体溶解液体の製造
方法。【効果】気体を加圧した条件で使用しても、液体側に気
泡が発生せず、気体溶解効率が増す上、溶解させる気体
のロスがなくなるので、気体溶解液体を効率よく製造す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は膜を介して液体と気体を
接触せしめ、液体中への気体の溶解、もしくは液体中に
含有される気体や揮発性物質の放出、もしくはこれらの
溶解と放出を同時に行わしめることを目的とした気液接
触用隔膜、これを用いた装置、及びこれを用いた気体溶
解液体の製造方法に関するものであり、中でも液体中へ
効率よく気体を溶解させる隔膜及び装置に関する。

【０００２】本発明は、例えば医薬品や食品産業分野で
の微生物の培養に於ける培養液への酸素供給と炭酸ガス
放出、好気性菌による排水処理における排水への酸素供
給と炭酸ガス放出、懸濁液の加圧浮上分離や浮遊選鉱に
おける懸濁液への空気溶解、化学工業や医薬品工業にお
ける空気酸化や酸素酸化、養魚や魚類の運搬における水
や海水への酸素供給、炭酸水の製造、廃ガス中のＣ
Ｏ₂、ＮＯ_x、ＳＯ_x、Ｈ₂Ｓなどの除去、発酵メタンガス
からのＣＯ₂の除去などの分野に利用できる。

【０００３】

【従来の技術】膜式気液接触法は、膜を介して液体と気
体を接触させることにより、液体への気体や蒸気の溶解
や、液体中に溶存する気体種や揮発性物質を気体側に除
去するなど、気体・液体間の物質交換を行う方法であ
る。この方法において用いる気液接触用隔膜は、気体を
通しかつ液体を通さないことが必要であり、均質膜(非
多孔質膜)ではシリコン樹脂均質膜(特公昭 49-48,635号
公報)が、疎水性の多孔質膜では、ポリプロピレン多孔
質膜、ポリエチレン多孔質膜、ポリフッ化ビニリデン多
孔質膜(特開昭55-1816号公報)、ポリ４フッ化エチレン
多孔質膜、ポリスルホン多孔質膜(H.YASUDA等，Journal
of Applied Polymer Science,16,595-601(1972))、ポ
リ４メチルペンテン１多孔質膜(特開昭 63-264,127号)
が、気体分離膜では、ポリスルホン多孔質膜上にシリコ
ン樹脂をコートした複合膜((H.YASUDA等，Journal of A
pplied Polymer Science,16,595-601(1972))、ポリ４メ
チルペンテン１不均質膜(特開昭 59-69,900号公報)など
が知られている。

【０００４】しかし、これらの中で多孔質膜は、膜の表
裏を貫通する細孔を有するため、液体が表面張力の小さ
い有機液体の場合や、膜両側の圧力差が高い場合には、
液体が膜を透過し気体側に漏出してしまい、気液接触用
隔膜として使用できない場合がある。

【０００５】また、精密濾過用や限外濾過用などの疎水
性多孔質膜を親水化すると、濾過速度が向上することは
既に知られている（例えば、特開昭61-133102号公報)。
しかしながら、これらの親水化された膜は、膜の表面だ
けでなく細孔内部まで親水性にされたものであり、上述
の多孔質膜のように、水などの液体が膜を透過してしま
い、気液接触用隔膜としては実際上使用できないもので
ある。

【０００６】膜式気液接触装置としては、気体（蒸気を
含む）を液体に溶解させるもの、液体に溶解している気
体や揮発性物質を除去または回収するもの、溶解と除去
を同時に行なわしめるもの、あるガス種を選択的に溶
解、除去もしくは回収せしめるもの等がある。

【０００７】然るに、膜式気液接触装置を用いて、気体
（蒸気を含む）を液体に溶解させる場合往々にして、ま
た液体中に溶解している成分を除去もしくは回収する場
合に於いても時により、液体に接する膜表面に於て気泡
が発生することがあった。気泡の発生は、特に隔膜に疎
水性多孔質膜を使用し、かつ気体を加圧する条件で使用
する場合に著しく、例えばポリプロピレン多孔質膜の場
合、気体圧力が液体圧力より約１kgf/cm²以上高い場合
には、液体に溶解する気体量の百倍から百万倍以上にも
のぼる気体が気泡として発生するのが実状である。

【０００８】このため大容量のコンプレッサーが必要と
なり、電力比もかさむと同時に、吸収率を上げるには気
体を再循環するための機構が必要となるなどの不利益が
発生する。また、液体中に気泡が発生すると、気体抜き
の弁を設ける必要が生じたり、膜が気泡で覆われて気液
接触の有効膜面積が減じ、気体の溶解あるいは除去効率
が低下する、気泡が液体を過度に攪拌するため例えば細
胞培養液への酸素供給などの用途には適さない、などの
不都合があった。

【０００９】このため膜式気液接触装置の運転条件は、
気泡を発生させないようにするためにかなりの制約を受
け、性能も低く、用途も限られていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、膜式気液接
触法により液体に気体を溶解させる場合において、気体
圧力を高めても気体が気泡となる事なく効率的に液体に
溶解させることのできる気液接触用隔膜、および膜式気
液接触装置、および気体溶解液体の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、膜の少な
くとも片側表面が親水性であり、かつ膜に存在する細孔
の表面が疎水性であることを特徴とする気液接触用隔膜
にあり、均質膜もしくは独立気泡膜の少なくとも片側の
表面が親水性であることを特徴とする気液接触用隔膜に
あり、これらの膜を隔膜として用い、膜の親水性の面に
液体が接するべく構成された膜型気液接触装置にあり、
さらにこれらの装置を用いることによる、液体中に気泡
を実質上発生させることのない、気体溶解液体の製造方
法にある。

【００１２】本発明をさらに詳細に説明する。本発明の
膜は、その片表面若しくは両表面が親水性であり、かつ
膜に存在する細孔の表面が疎水性であれば、どのような
膜であっても用いることができる。

【００１３】まず、隔膜が膜の表裏を連通する多数の細
孔を有する、いわゆる多孔質膜である場合について説明
する。本発明の多孔質膜型気液接触用隔膜は、膜の両表
面を連通する細孔を有し、膜の片表面若しくは両表面が
親水性であり、かつ細孔の表面は疎水性であり、液体
が、細孔に入り込んだり、細孔を通って気相側に漏洩す
ることがない膜である。

【００１４】ここでいう「膜の表面」とは、マクロにみ
た膜の表あるいは裏の面のことであり、膜が中空糸状ま
たは管状の場合には外表面または内表面のことである。
また「細孔の表面」とは、膜中に存在する貫通孔の表面
のことであり、ミクロにみた表面である。「疎水性」と
は、水との前進接触角が９０度以上であることをいい、
また、「親水性」とは、水との接触角（静止角）が９０
度未満のことをいう。

【００１５】膜式気体溶解法によって液体に気体を溶解
させる場合、気体を溶解させる速度を増し、即ち気液接
触装置の処理量を増し、また、液体の溶解気体濃度を高
くするためには、気体圧力を高くすることが有利であ
る。しかしながら、例えば、液体圧力を常圧に保ち、気
体圧力を次第に上げてゆくと、最初は液体中に気泡が発
生しない状態で気体が溶解するが、気体圧力を更に上げ
ると少量の気泡が膜表面より発生し出し、さらに圧力を
上昇させると、ついには多量の気泡が発生するいわゆる
散気状態となる。散気状態など気泡の発生する条件でも
気体を溶解させることは可能であるが、実質上気泡の発
生しない状態にくらべて気体の溶解速度が低下したり、
溶解しないで廃棄される気体が発生するため好ましくな
い。

【００１６】この、少量の気泡の発生する圧力及び散気
状態となる圧力は、膜表面が疎水性の場合と親水性の場
合とで相違する。即ち膜表面が疎水性の場合には低く、
例えばポりプロピレン多孔質膜の場合、圧力差が０．１
kgf/cm²を越えると少量の気泡の発生が認められる。こ
の気泡は、液体中の気体濃度が飽和に達していない場合
でも発生することがある。そして、０．３〜０．５kgf/
cm²で散気状態となる。一方、膜表面が親水性である
と、膜表面の親水性の程度や膜表面に開口している細孔
径にもよるが、圧力差が２kgf/cm²以上まで散気状態に
ならない。さらに、散気状態になる圧力未満の圧力で発
生する少量の気泡も著しく減少する。そして、膜表面の
親水性が強い（接触角が小さい）ほど、また液体側の膜
表面に開口している細孔径が小さいほど、気体圧力と液
体圧力の差を大きくすることができるので好ましい。本
発明の膜の親水化された面と水との接触角は、９０度以
下でり、好ましくは６０度以下、更に好ましくは３０度
以下、最も好ましくはゼロである。

【００１７】また、気液接触用隔膜の細孔の表面が親水
性であると、液体が細孔内部に進入して細孔が液体で充
填され、気体交換速度が激減する。また液体側圧力が気
体圧力より高い使用条件では、液体が気体側に漏洩し、
膜が隔膜の用を成さなくなる。液体の漏洩は、気体側圧
力が液体圧力より通常は高い使用条件においても、立上
げ時などの非定常状態において発生するため、このよう
な細孔の表面が親水性の膜は実質上使用不能である。

【００１８】本発明の膜は、気体側より水側の圧力をほ
ぼ同じかやや高く（例えば0.05kgf/cm²）保った条件
で、水が細孔を透過して気体側に漏洩することがない膜
である。即ち、表面張力の知識から直ちに分かるよう
に、この膜の細孔表面の水との前進接触角が９０度を越
えるものである。

【００１９】本発明の膜素材は、まず疎水性の素材が挙
げられる。疎水性の素材は、細孔表面が通常疎水性とな
るため、本発明の膜の素材として好ましい。疎水性の素
材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、
ポリ４−メチルペンテン−１等のポリオレフィン、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリ４ーフッ化エチレン等のフッ素
樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの塩素
含有樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン、ポリフェニレ
ンスルフィドなどがあげられるが、特にポリオレフィ
ン、フッ素樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリフェニレンスルフィドが好ましい。

【００２０】また、親水性（水との接触角が９０度未
満）の素材や疎水性の弱い素材であっても、細孔表面を
疎水化（撥水処理）することにより本発明の膜として使
用可能である。素材の疎水性が強いほど（即ち、接触角
が大きいほど）、液体が細孔に進入する圧力が高くなり
使用条件の制約が少なくなるが、液体が細孔に進入する
圧力はまた細孔径にも影響され、径が小さいほど疎水性
の弱い素材でも使用できる。疎水性の弱い素材として
は、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド
等を例示することができる。また、親水性の素材として
は、アセチルセルロース、エチルセルロース、再生セル
ロース、ナイロン６６、ポリビニルアルコール、エチレ
ンーポリビニルアルコール共重合体、ポリアクリル酸、
ポリメタアクリル酸メチル等を例示することができる。

【００２１】本発明における膜としては、多孔質膜以外
に、緻密層（非多孔層）と多孔質支持層で構成される不
均質膜や複合膜、膜中に互いにつながっていない気泡が
存在する独立気泡膜、膜中に細孔や気泡が存在しない均
質膜（非多孔質膜）などが挙げられる。膜が、不均質膜
や複合膜である場合、細孔が開口している側の膜表面に
液体を接触させる場合には、多孔質膜とまったく同様で
あるし、また、緻密層側の膜表面を液体と接触させる場
合においても、やはり多孔質膜と同様のことが云える。
即ち、多孔質膜以外の上記膜の場合においても、液体と
接する側の膜表面が親水性であることで気泡の発生が抑
えられ、且つ、多孔質支持層の細孔の表面が疎水性であ
ることで、長期の使用によっても細孔への液体の充填が
発生しない。また膜が、独立気泡膜や非多孔均質膜の場
合には、液体と接する側の膜表面が親水化されているこ
とで気泡の発生が抑えられるし、水で膨潤しない素材で
構成されていれば、長期の使用によっても液体が膜を透
過したり、膜内の独立気泡を充填することがない。ここ
で、水に膨潤しないとは、２５℃の水に２４時間浸漬後
の重量増加が１０％以下であることをいう。

【００２２】細孔の寸法は、膜の厚み方向の全体にわた
って均一であっても良いし、分布を持った、例えば非対
称膜と呼ばれる物であってもよい。本発明において、細
孔の寸法は特に制約はないが、液体に接触する側の表面
の孔径が平均直径にして１０μｍ以下の物が好ましい。
細孔の径が大きすぎると、細孔表面が疎水性であっても
細孔内に液体が進入し易くなり、本発明の効果が失われ
る。

【００２３】膜表面を親水性にする方法としては、膜の
素材として親水性材料を使用する他、膜が疎水性の素材
で構成されている場合でも、通常知られている方法、例
えば、重クロム酸カリの硫酸溶液、過マンガン酸カリの
硫酸溶液、酸性過酸化水素水、次亜塩素酸塩、過塩素酸
塩、発煙硝酸等による酸化処理、スルホン化処理、コロ
ナ放電処理、オゾン処理、フッ素処理、塩素処理、アル
カリエッチング処理、火炎処理、イオンエッチング処
理、プラズマ処理、プラズマ重合、膜表面での界面重
合、膜表面でのグラフト重合、膜表面での光重合、親水
性ポリマーのコーティング等により親水化できる。

【００２４】本発明においては、親水化処理に当り、膜
表面のみ親水化し、細孔表面まで親水化しないことが必
要である。これを実施する方法としては、例えば、疎水
性の膜の表面を親水化する場合において、酸化剤や親水
性ポリマーを含む液体状処理剤を、膜表面にのみ接触さ
せ、細孔内部にまで進入させずに表面処理を行う方法を
採ることができるし、コロナ処理、オゾン処理、プラズ
マ処理と言った気体による処理方法においては、処理の
強度や時間を調節することにより実施することができ
る。あるいはまた、細孔内に液体などの保護剤が充填さ
れた膜を親水化処理し、その後に保護剤を除去する方法
も採用できる。

【００２５】膜表面が親水化されたかどうかは、接触角
の測定により確認できる。膜が細い中空糸状などで、接
触角の測定が困難な場合には、膜と同じ素材でできたフ
ィルムを同一条件で表面処理するモデル試験で判定する
ことができる。また細孔表面が親水化されていないこと
は、水圧を気体圧力よりわずかに、例えば０．０５kgf/
cm²高く保った試験条件にて、細孔への水の充填や、水
の気体側への漏洩が生じないことで判定できる。細孔へ
の水の充填が生じたか否かは、膜重量の測定で知ること
ができるし、また水への気体溶解速度の測定から、気体
溶解速度が未処理の場合の３０％以下にまで減少したか
どうかからも知ることができる。

【００２６】膜の細孔表面を疎水化する方法としては、
膜の細孔表面に撥水剤を付着させ、撥水処理を施すこと
によりなされる。撥水剤としては、シリコン系、フッ素
系などの撥水剤が使用することができる。

【００２７】本発明で用いられる膜の厚さは、気液接触
用隔膜として使用可能であれば特に制限はないが、好ま
しくは５〜１０００μｍである。膜が、基体、例えばセ
ラミック、不織布等とポリマー成分が複合されたもので
ある場合には、これにさらに基体部分の厚さが加わる。
また、本発明の膜の形状は特に制約はない。即ち、例え
ば平膜、中空糸膜、管状膜などが使用できる。特に中空
糸膜の場合には、好ましくは直径３ｍｍ以下のものが用
いられる。

【００２８】本発明の膜の製造方法についても何等制約
はない。例えば、多孔質膜については、湿式法、乾式
法、溶融法、焼結法、可溶物ブレンド・抽出法、ブレン
ド・延伸法、電子線硬化法、放射線硬化法、紫外線硬化
法、放射線照射・エッチング法、ＰＴＦＥ延伸法など
を、不均質膜については、湿式法、溶融法、多孔質膜の
熱処理法などを、複合膜については、コーテイング法、
液面展開法、ラミネート法、共押出し法、界面重合法、
光重合法、プラズマ重合法などを、独立気泡膜について
は、発泡法、溶融法、焼結法、ブレンド・延伸法などを
挙げることができる。本発明の気液接触装置は、本発
明の気液接触用隔膜を、親水性の膜表面に液体が接する
べく構成し、使用に供する形状にしたものを云い、通常
は膜をハウジングに組み込んだ膜モジュールおよび液体
や気体の導入口、排出口、及びそれらを接続する配管か
らなる。しかし、膜モジュールがハウジングを持たず、
膜が直接反応槽等に浸漬されている形状のものであって
もよい。

【００２９】本発明の気液接触装置における膜モジュー
ルの形態は特に制約はない。例えば、平膜にあっては積
層型、スパイラル型、プリ−ツ型等、中空糸膜または管
状膜にあっては外部灌流型、内部灌流型等のモジュール
が使用できる。

【００３０】本発明の気液接触装置では、気液接触用隔
膜の親水性の面に液体、例えば水、有機物の水溶液、無
機物の水溶液又は水分散液等を接触せしめ、膜の他の面
に気体、例えば空気、酸素、窒素、炭酸ガス、廃ガス等
を接触せしめて、液側及び／又は気体側を常圧若しくは
加圧することにより気体溶解液体を製造することができ
る。この際、気体圧力を０．５ kgf/cm²G以上にして
も、実質上気泡の発生がなく気体溶解液体を製造するこ
とができる。本発明においては、気体圧力条件は特に制
約はないが２００kg/cm²以下が好ましい。

【００３１】

【実施例】以下、実施例にて本発明を更に具体的に説明
するが、これらの例により本発明が限定されるものでは
ない。

【００３２】［実施例１］ヘキスト・セラニーズ社製ポ
リプロピレン多孔質中空糸膜（外径４００μm、内径３
３０μm、孔径０．４×０．０４μm（カタログ値））
を、重クロム酸カリの濃硫酸飽和溶液中に１２時間浸漬
して、中空糸外表面の親水化処理を行った。この時、処
理液は中空糸膜の外表面のみに接しており、細孔を通っ
て中空糸内側に入り込むことはなかった。同じ条件で酸
化処理を行ったポリプロピレンフィルムの、水との接触
角（静止角）は、処理前が９５度、処理後が７５度であ
った。ついでこの中空糸膜約５０００本をハウジングに
組込み、図１に示したような、中空糸外表面基準の膜面
積が約１m²の膜モジュールを作製し、図２のような気液
接触装置に組み立てた。

【００３３】膜モジュールのハウジング２には透明なポ
リカーボネート樹脂を使用し、内部が観察できるように
した。この気液接触装置の液体入口４に２５℃の原水１
２を導入し、まず、０．０５kgf/cm²Gの水圧をかけた測
定を行ったが、水の漏洩は認められなかった。次いで、
処理水１３の液体出口５における圧力が２．０kgf/cm²G
となるように圧力調節弁１０を調節し、流量調節弁９に
て流量を５．０／minに調節した。一方、気体入口６に
４．０kgf/cm²Gの圧縮空気14を導入し、気体出口７に接
続したリーク弁１１は約０．１ l／minリークする程度
に開いた。

【００３４】酸素濃度計を用いて原水及び処理水の溶存
酸素濃度を測定したところ、原水は８．１ppm、処理水
は１５．１ppmであった。この時、膜モジュール内部に
は気泡の発生は認められず、流出する処理水に含まれる
僅かな気泡は減圧弁１０を通過後に発生したものであっ
た。

【００３５】［比較例１］中空糸膜の親水化処理を行わ
ないこと以外は実施例１と同じ装置を作製し、実施例１
と同条件で実験を行ったところ、中空糸膜から盛んに気
泡が発生している様子が観察され、処理水と共に、体積
比で処理水の１０倍以上の多量の空気が流出した。又、
水圧を一定にすることが困難であり、処理水の溶存酸素
濃度も８．４ppmに過ぎなかった。処理水中の多量の気
体が発生しなくなるまで供給空気圧を下げて行くと、空
気圧は２．２kgf/cm²Gとなり、この時の処理水の溶存酸
素濃度は１１．９ppmであった。さらに、空気圧を同じ
２．２kgf/cm²Gに保ったまま、処理水の溶存酸素濃度が
１５．１ppmになるよう流量を調節したところ、処理水
流量は２．２ l／minであった。

【００３６】［比較例２］中空糸膜をエタノールに浸漬
した後、水、濃硫酸、続いて重クロム酸カリの濃硫酸飽
和溶液で置換し酸化処理を行ったこと以外は実施例１と
同じ実験を行った。

【００３７】これらの浸漬操作により、処理液は中空糸
膜を透過するようになり、また、白色を呈していた中空
糸膜が処理液に浸漬した状態で半透明となることから、
処理液が膜の細孔内に充填した状態で酸化処理が行われ
たことが分かる。またモデル実験として同じ方法で処理
したポリプロピレンフィルムの接触角を測定すると、処
理前が９５度、処理後が７５度であり、処理液と接触し
た表面が親水化されることが分かる。

【００３８】得られた膜は、空気側が常圧、水圧が０．
０５kgf/cm²Gの条件で、水が空気側に漏れ出した。即
ち、細孔表面まで親水化処理された膜は気液接触隔膜と
しての用を成さないことが分かる。

【００３９】［実施例２］メルトインデックス２６のポ
リ（４−メチルペンテン−１）を用いて、紡糸温度２９
０℃、ドラフト３００で溶融紡糸を行い、得られた中空
糸状の中間体を温度２１０℃延伸倍率（ＤＲ）１．０
５、処理時間５秒の熱処理、温度２５℃、ＤＲ＝１．２
の冷延伸、温度１５０℃、ＤＲ＝１．３の熱延伸、およ
び温度２００℃、ＤＲ＝０．９の熱固定を行うことによ
り、外径３００μｍ、内径２４０μｍの中空糸膜を得
た。この膜を走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭという）で
観察したところ、中空糸膜の内表面には直径約０．０５
μmの細孔が多数開孔しており、外表面には孔径０．１
μm程度の細孔が疎らに開孔しているのが観察された。
この膜の酸素透過速度はμm程度の細孔が疎らに開孔し
ているのが観察された。また膜断面をＳＥＭ観察する
と、この中空糸膜は、外表面の緻密層と孔径約０．０５
μｍの多孔質支持層とからなる不均質構造を有してい
た。この膜の酸素透過速度は０．８７×１０^-4(STP)/
cm².sec.cmHg、窒素透過速度は０．７８×１０^-4(STP)/
cm².sec.cmHg、酸素／窒素の分離係数１．１２であっ
た。

【００４０】この中空糸膜を、コロナ処理装置に５０m/
minの速度で通すことにより、１２．５w・min/m²の処理
条件で処理した後、実施例１と同様の、図１に示したよ
うな、中空糸外表面基準の膜面積が約１m²の膜モジュー
ルを作製し、図２のような気液接触装置に組み立てた。
この装置を用いて、モジュールに０．０５kgf/cm²Gの水
圧をかけた漏洩測定を行ったが、水の漏洩は認められな
かった。さらに、この装置を用いて実施例１と同様の実
験を行ったところ、処理水の溶存酸素濃度が１５．１pp
mとなる流量は５．２ l/minであった。なお、同じ条件
でコロナ処理を行ったポリ４メチルペンテン１フィルム
の、水との接触角（静止角）は、処理前が１０５度、処
理後が８５度であった。

【００４１】［比較例３］中空糸膜のコロナ処理を行わ
ないこと以外は実施例２と同じ装置を作製し、実施例２
と同条件で実験を行ったところ、中空糸膜から盛んに気
泡が発生している様子が観察され、処理水と共に、体積
比で処理水とほぼ同量の空気が流出した。又、水圧を一
定にすることが困難であり、処理水の溶存酸素濃度も
９．９ppmに過ぎなかった。気泡が発生しなくなるまで
供給空気圧を下げて行くと、空気圧は２．３kgf/cm²Gと
なり、流量を５．２ l/minとした時の処理水の溶存酸素
濃度は１２．４ppmであった。さらに、空気圧を同じ
２．３kgf/cm²Gに保ったまま、処理水の溶存酸素濃度が
１５．１ppmになるよう流量を調節したところ、処理水
流量は２．４ l/minであった。

【００４２】［比較例４］中空糸膜のコロナ処理を８．
３m/min、７５w・min/m²の条件で行ったこと以外は、実
施例２と同じ実験を行った。得られた膜は、空気側が常
圧、水圧が０．０５kgf/cm²Gの条件で、水が空気側に漏
れ出した。この親水化条件では、膜の表面だけでなく、
細孔表面まで親水化されることおよび、細孔表面まで親
水化された膜は気液接触隔膜としての用を成さないこと
が分かる。

【００４３】［実施例３］熱処理の延伸倍率を１．６と
したこと以外は実施例２と同条件で中空糸膜を作成し
た。得られた膜のＳＥＭによる観察では、中空糸膜の表
裏ともに細孔は観察されなかったが、断面をイオンエッ
チングしＳＥＭ観察すると、膜全面にわたり孔径約０．
０５μｍの空隙セルが認められた。この膜の酸素透過速
度は５．５０×１０^-6cm³(STP)/cm².sec.cmHg、窒素透
過速度は１．２８×１０^-6cm(STP)/cm².sec.cmHgであ
り、酸素／窒素の分離係数は４．３となる。これらのこ
とから、この膜は独立気泡膜と判定できる。この膜を実
施例２と同様の親水化処理を行い、同様のモジュールと
して同様の実験を行った。０．０５kgf/cm²Gの水圧をか
けた漏洩測定では水の漏洩は認めらず、処理水の溶存酸
素濃度が１５．１ppmとなる流量は４．９ l/minであっ
た。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、液体側の気泡による膜の閉塞
が無くなり接触効率が増し、しかも気体側の圧力を上げ
て気体の溶解速度を増すことができる気液接触用隔膜、
及び該膜を用いることにより液体中に気泡の発生を無く
すことが出来るため、液体側の気体抜き弁が不要にな
り、溶解させる気体のロスがなくなり、気泡による液体
側の攪拌が無くなり、運転の許容圧力範囲が広くなりコ
ントロールが容易になる、等のメリットを有する気液接
触装置をもたらし、この気液接触装置を用いることによ
り液体中に気泡を発生させることなく、気体溶解液体を
効率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で使用する膜モジュールの部
分縦断面正面図。

【図２】本発明の実施例で使用する気液接触装置の構
成を示す概念図。

【符号の説明】

１中空糸膜２ハウジング３樹脂封止部４液体入口５液体出口６気体入口７気体出口８膜モジュール９流量調節弁１０圧力調節弁１１流量調節弁１２原水１３処理水１４圧縮空気１５排気

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜の少なくとも片側表面が親水性であり、
かつ膜に存在する細孔の表面が疎水性であることを特徴
とする気液接触用隔膜。
【請求項２】膜が連通孔を有する多孔質膜である請求項
１記載の気液接触用隔膜。
【請求項３】膜が疎水性の素材からなり、該膜の表面を
親水性化し、かつ細孔の表面を親水性化しないことを特
徴とする請求項１又は２記載の気液接触用隔膜。
【請求項４】疎水性の素材が、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリ４ーメチルペンテンー１、ポリフッ化ビニ
リデン、ポリ４ーフッ化エチレン、ポリスルホン、ポリ
エーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィドから選ば
れる１種である請求項３記載の気液接触用隔膜。
【請求項５】膜に存在する細孔の直径が１０μｍ以下で
ある請求項１〜４のいずれか１項記載の気液接触用隔
膜。
【請求項６】均質膜もしくは独立気泡膜の少なくとも片
側の表面が親水性であることを特徴とする気液接触用隔
膜。
【請求項７】膜の厚さが５〜１０００μｍであることを
特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の気液接触
用隔膜。
【請求項８】膜の少なくとも片側表面が親水性であり、
かつ膜に存在する細孔の表面が疎水性である膜を隔膜と
して用い、該膜の親水性の面に液体が接するべく構成さ
れた膜型気液接触装置。
【請求項９】膜が連通孔を有する多孔質膜である請求項
６記載の膜型気液接触装置。
【請求項１０】膜が疎水性の素材からなり、該膜の表面
を親水性化し、かつ細孔の表面を親水性化しないことを
特徴とする請求項８又は９記載の膜型気液接触装置。
【請求項１１】疎水性の素材が、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリ４ーメチルペンテンー１、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリ４ーフッ化エチレン、ポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィドから選
ばれる１種である請求項１０記載の膜型気液接触装置。
【請求項１２】膜に存在する細孔の直径が１０μｍ以下
である請求項８〜１１のいずれか１項記載の膜型気液接
触装置。
【請求項１３】均質膜もしくは独立気泡膜の少なくとも
片側の表面が親水性である膜を隔膜として用い、該膜の
親水性の面に液体が接するべく構成された膜型気液接触
装置。
【請求項１４】膜の厚さが５μ〜１ｍｍであることを特
徴とする請求項８〜１３のいずれか１項記載の膜型気液
接触装置。
【請求項１５】請求項１〜７のいずれか１項に記載の膜
の少なくとも片側の表面が親水性であり、かつ該膜に存
在する細孔の表面が疎水性である気液接触用隔膜の親水
性の側に液体を導き、該気液接触用隔膜の他の側に気体
を導くことによる、気体溶解液体の製造方法。
【請求項１６】気体が０．５kgf/cm²G以上の加圧気体で
ある請求項１５記載の気体溶解液体の製造方法。