JPH05301032A

JPH05301032A - 膜モジュール

Info

Publication number: JPH05301032A
Application number: JP10745892A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mihara; 和雄三原; Nobuyuki Nakatsuka; 修志中塚; Kazuhisa Kumami; 和久熊見; Yuji Izeki; 祐司伊関
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】温度による影響や、処理原液による膜膨潤の
影響がなく、膜のしわ発生によるモジュールリークを防
止した膜モジュールを提供する。【構成】多孔性支持体２に膜１を設置してなる膜モジ
ュールであって、膜周辺部以外の少なくとも一部３が多
孔性支持体に接合している膜モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は膜モジュールに関し、詳
しくは逆浸透膜、限外濾過膜並びに精密濾過膜等の分野
における、溶媒と溶質の分離又は浸透気化（パーベーパ
レーション）並びに蒸気透過（ベーパーパーミエーショ
ン）装置に用いられる膜モジュールに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】溶媒と
溶質の分離、パーベーパレーション、ベーパーパーミエ
ーション等の装置に用いられる膜モジュールとしては、
スパイラルモジュール、プリーツモジュール、プレート
アンドフレーム型モジュール等が知られている。これら
は多孔性支持体上に膜を設置しているが、膜と支持体を
接着しないで単に重ね合わせているだけである。即ち、
膜と多孔性支持体面との実質的な接合がなく、主に膜周
辺部がモジュール基材（膜の透過側における支持構造
体）に固定されており、膜を介して処理原液側と透過側
を隔てている。例えばプレートアンドフレーム型の膜モ
ジュールは、通常、膜がフレームのみに接着されている
か、あるいはＯ−リングのパッキン等を用いて、膜がフ
レームに固定されている。この際、膜と多孔性支持体と
の実質的な接合がない。

【０００３】このような構造の膜モジュールにおいて、
モジュールに温度をかける場合、モジュール基材と膜と
の間に膨張率の差が生じることでモジュール基材と膜と
の間に空間を生じる。空間ができると、不都合が生じ
る。つまり、このようなモジュールを用いて膜分離を行
う場合、膜に圧力がかかると、膜がモジュール基材に押
しつけられるが、モジュール基材と膜との間に空間があ
ると、膜にしわがよることになり、膜が損傷をうける。
特に膜とモジュール基材の線膨張率の差が大きい場合は
空間が広くなり、従って膜面上のしわがひどくなる。ま
た、膜とモジュール基材の線膨張率の差が小さな場合に
おいても、モジュールの加温時、冷却時に、モジュール
内での温度差ができるため、空間が生じ、上記の不都合
が生じ、モジュールリークにつながることがある。

【０００４】また、膜が、水、酸・アルカリ水溶液、有
機溶剤等にふれて膨潤する場合、膜間に圧力差がないか
又は非常に小さい状態において、膜は弛み、上記と同様
の不都合が生じる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究の結果、温度による影響や、処理原
液による膜膨潤の影響がない膜モジュールを見出し本発
明を完成するに至った。即ち、本発明は、多孔性支持体
に膜を設置してなる膜モジュールであって、膜周辺部以
外の少なくとも一部が多孔性支持体に接合していること
を特徴とする膜モジュールを提供するものである。

【０００６】本発明においては、膜の周辺部以外の少な
くとも一部を多孔性支持体に接合することで、膜と多孔
性支持体との間の空間をせまく、均一にするか、又はな
くしてしまう。それにより、膜のしわ発生によるモジュ
ールリークを防ぐことができる。また、膜の周辺部以外
の少なくとも一部が多孔性支持体に接合されていること
により、膜の熱膨張や処理原液による膨潤を抑えること
ができる。従って、支持体と膜の間に空間を設けなくと
もモジュールの稼働時に膜面にしわを生ずることがな
い。

【０００７】本発明において、多孔性支持体の形状は特
に限定されないが、平板状、円柱状等の形状があり、貫
通する孔を有する板状物又は多孔体からなる板状物が好
ましい。多孔性支持体内を気体又は液体が流れる時、圧
力損失を生じるので、多孔性支持体に貫通する孔を有す
ると、圧力損失の低減化ができ、特に好ましい。このよ
うな多孔性支持体としては、例えば、セラミック多孔
体、プラスチックス多孔体、焼結金属、焼結金網等が挙
げられる。また孔の大きさは特に限定されない。

【０００８】本発明において、多孔性支持体と膜の接合
する割合は、特に制限はないが、多孔性支持体と膜が接
合している膜周辺部以外の面積が、全膜面積に対し10〜
90％である割合が好ましく、更に好ましくは40〜80％で
ある。また、膜裏面の接合部分ができるだけ平坦な方が
望ましい。接合している割合が10％未満では膜にしわが
生じる。また90％を越えると膜を介した物質の移動を大
きく阻害し、膜性能を悪くする。

【０００９】本発明の膜モジュールの形状は特に限定さ
れるものではないが、例えば、板状の多孔性支持体の両
面又は片面に膜を設置してなるものが挙げられる。特に
板状の多孔性支持体の片面に膜を設置した２個の構造体
からなり、これらの構造体を、膜を外側にして積層して
なるものが好ましく、特に、上記の２個の構造体を、膜
を外側にしてスペーサーを挟んで積層してなるものが、
圧力損失を低減化できるので好ましい。

【００１０】本発明において、構造体として用いられる
材料は、特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン
（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ四弗化エチレン
（ＰＴＦＥ）やポリ四弗化エチレン・パーフロロアルキ
ルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などの弗素系樹
脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリサル
ホン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、或いはステンレス
鋼等の金属が挙げられる。また、モジュールの周辺部を
樹脂を塗布することにより封止することが好ましい。用
いられる接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、
ウレタン系接着剤、ホットメルト接着剤、紫外線硬化樹
脂系接着剤等が挙げられ、これらの中でもエポキシ系接
着剤が収縮率が小さく耐熱性、耐溶剤性が高く使用しや
すい。

【００１１】また、構造体の周辺に剛体の枠を設けるこ
とによって封止することもできる。このような剛体の枠
を設けることによりモジュール全体の強度が向上する。
特に剛体が金属であれば、モジュール強度は更に向上す
る。また金属は線膨張率が小さいのでモジュールの加
熱、冷却時に寸法の変化が小さくて好ましい。ただ、金
属がむきだしであれば、処理液に接触し金属イオンが溶
出するので、電子工業分野へ本発明のモジュールを適用
する場合、問題となる。また、枠がプラスチックスのみ
では枠が温度変化で伸縮し、膜にダメージを与える。従
って、枠の中心部が金属で、外側がプラスチックスでコ
ーティング又はライニングされているものが好ましい。
ここで用いられる金属としては、特に限定されないが、
ステンレス鋼等が挙げられる。またプラスチックスとし
ては、特に限定されないが、好ましいものはＰＰ、Ｐ
Ｅ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどである。また、枠と膜の接触
部の封止にはパッキンを使用しないで接着することが好
ましい。パッキンで膜のスキン層を押しつけるとスキン
層が傷つくが、接着構造にすると傷つくことがない。

【００１２】本発明に用いられる膜は支持体に流延する
ことにより製造される。支持体としてはどのようなもの
でも、構造でも良い。一般には、布状のプラスチックス
体である。繊維状のプラスチックを織り込んでいても良
い（織布、不織布）。材質としてはナイロン、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＰなどが挙げられ
る。また、膜の材質は特に制限されず、例えば、ＰＥ、
ＰＰ、ＰＥＴ、ナイロン、ポリアミド、ポリアクリロニ
トリル（ＰＡＮ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
ＰＭＭＡ、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリ
イミド等が挙げられる。膜表面の孔の大きさも特に限定
されるものではない。

【００１３】本発明においては、上記のような膜モジュ
ールをエレメントとして容器に収め一体化して用いるこ
ともできる。本発明の膜モジュールは、熱や、溶剤系で
の使用に特に効果を発するため、この様な分野に用いる
のが特に好ましい。例えば、溶剤中の水分除去、有機溶
剤の分離、有機物回収、ガス分離、高温水の処理等に好
ましく用いられる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施態様を詳
細に説明する。図１は本発明の膜モジュールの一実施例
を示す図であり、(a) が平面図、（ｂ）が（ａ）のＡ
−Ａ線断面図である。本実施例のモジュールは、焼結金
属、焼結金網、セラミック多孔体、プラスチックス多孔
体等からなる平板状の多孔性支持体２の両面に膜１が設
置され、膜１と多孔性支持体２とが接着部３で接合され
ている。また膜の周辺部は接着剤４で封止されている。
５は吸引ノズルである。

【００１５】図２は本発明の膜モジュールの他の実施例
を示す図であり、(a) が一部切り欠き平面図、(b) が
(a) のＡ−Ａ線断面図である。本実施例のモジュール
は、貫通する孔を有するＦＲＰ、ステンレス鋼等からな
る平板状の多孔性支持体２の片面に膜１を設置した２個
の構造体が、膜１を外側にして、補強材兼スペーサー７
を挟んで積層されている。膜１と多孔性支持体２とは接
着部３で接合され、膜の周辺部はステンレス等からなる
枠６により封止されている。また、多孔性支持体２の凹
みを防止するために補強材兼スペーサー７の他に補強材
８が設けられている。

【００１６】図３は本発明の膜モジュールの別の実施例
を示す図であり、(a)が平面図、(b)が(a) のＡ−Ａ線断
面図である。本実施例のモジュールは、膜１を、焼結金
属、焼結金網、セラミック多孔体、プラスチックス多孔
体等からなる平板状の多孔性支持体２の表面に直接製膜
してなり、膜の周辺部が接着剤４で封止されている。

【００１７】図４及び図５は本発明の膜モジュールの更
に別の実施例を示す図であり、それぞれ(a) が一部切り
欠き平面図、(b) が(a) のＡ−Ａ線断面図である。これ
らは補強コアーを有する枠を用いた実施例である。即
ち、ステンレス等の金属製の補強コアー９の外側をフッ
素系樹脂、ポリプロピレン等のプラスチックス10でコー
ティング又はライニングした枠６を使用している。ま
た、枠６と膜１とは接着剤４で接着されている。

【００１８】図６は複数の本発明の平膜モジュールを容
器に収納し一体化した膜モジュールの例を示す図であ
り、(a) は縦断面図、(b) は(a) のＡ−Ａ線断面図であ
る。本実施例の膜モジュールは平膜モジュール11をエレ
メントとし、これらの複数をハウジング（容器）12に収
納し一体化したものである。ここで13は処理液又は処理
蒸気入口、14は処理液又は処理蒸気出口、15は透過液又
は透過蒸気の吸引管である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膜モジュールの一実施例を示す図であ
り、(a) が平面図、(b) が(a)のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図２】本発明の膜モジュールの他の実施例を示す図で
あり、(a) が一部切り欠き平面図、(b) が(a) のＡ−Ａ
線断面図である。

【図３】本発明の膜モジュールの別の実施例を示す図で
あり、(a)が平面図、(b) が(a)のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図４】本発明の膜モジュールの更に別の実施例を示す
図であり、(a) が一部切り欠き平面図、(b) が(a) のＡ
−Ａ線断面図である。

【図５】本発明の膜モジュールの更に別の実施例を示す
図であり、(a) が一部切り欠き平面図、(b) が(a) のＡ
−Ａ線断面図である。

【図６】複数の本発明の平膜モジュールを容器に収納し
一体化した膜モジュールを示す図であり、(a) は縦断面
図、(b) は(a) のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１膜２多孔性支持体３膜と多孔性支持体との接着部４接着剤５吸引ノズル６枠７補強材兼スペーサー８補強材９補強コアー 10 プラスチックス 11 平膜モジュール 12 容器 13 処理液又は処理蒸気入口 14 処理液又は処理蒸気出口 15 処理液又は処理蒸気吸引管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔性支持体に膜を設置してなる膜モジ
ュールであって、膜周辺部以外の少なくとも一部が多孔
性支持体に接合していることを特徴とする膜モジュー
ル。
【請求項２】多孔性支持体の形状が平板状又は円柱状
である請求項１記載の膜モジュール。
【請求項３】多孔性支持体が、貫通する孔を有する板
状物又は多孔体からなる板状物である請求項１記載の膜
モジュール。
【請求項４】多孔性支持体と膜が接合している膜周辺
部以外の面積が、全膜面積に対し10〜90％である請求項
１記載の膜モジュール。
【請求項５】板状の多孔性支持体の両面又は片面に膜
を設置してなる請求項３記載の膜モジュール。
【請求項６】板状の多孔性支持体の片面に膜を設置し
た２個の構造体からなり、これらの構造体を、膜を外側
にして積層してなる請求項３記載の膜モジュール。
【請求項７】板状の多孔性支持体の片面に膜を設置し
た２個の構造体からなり、これらの構造体を、膜を外側
にしてスペーサーを挟んで積層してなる請求項３記載の
膜モジュール。
【請求項８】周辺部を、樹脂を塗布することにより封
止した請求項１〜７のいずれかに記載の膜モジュール。
【請求項９】周辺部を、剛体の枠を設けることによっ
て封止した請求項１〜７のいずれかに記載の膜モジュー
ル。
【請求項１０】枠の中心部が金属で、外側がプラスチ
ックスでコーティング又はライニングされている請求項
９記載の膜モジュール。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の膜
モジュールをエレメントとして容器に収納し一体化して
なる膜モジュール。