JPH06238140A - Filter membrane - Google Patents

Filter membrane

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Publication number
JPH06238140A
JPH06238140A JP2929593A JP2929593A JPH06238140A JP H06238140 A JPH06238140 A JP H06238140A JP 2929593 A JP2929593 A JP 2929593A JP 2929593 A JP2929593 A JP 2929593A JP H06238140 A JPH06238140 A JP H06238140A
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JP
Japan
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membrane
polymer
filtration
solution
filtration membrane
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Application number
JP2929593A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutoshi Shimizu
水 康 利 清
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
Application filed by Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
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Publication of JPH06238140A publication Critical patent/JPH06238140A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a filter membrane capable of easily removing clogging caused by filtering operation in the filter membrane to be used for solid-liquid separation of dispersion liquid containing particles and polymer component such as fungus-fermentation liquid, crushed cell liquid, biologically processed waste water, and enzym fermentation liquid. CONSTITUTION:The membrane base material of this filter membrane consists of an inorg, membrane having narrow pores. Polymers are graft-polymerized on the surface of the membrane and on the inner surface of narrow pores.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[発明の背景][Background of the Invention]

【産業上の利用分野】本発明は、限外濾過法または精密
濾過法などにおいて使用される濾過膜に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a filtration membrane used in an ultrafiltration method or a microfiltration method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、多孔性膜を用いた分離技術の発展
はめざましく、例えば、逆浸透法による溶媒とイオンの
分離技術、限外濾過法による溶媒と溶質との分離技術、
さらには精密濾過法による溶媒中の粒子成分の分離技術
として実用化されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a separation technique using a porous membrane has been remarkably developed. For example, a technique for separating a solvent and ions by a reverse osmosis method, a technique for separating a solvent and a solute by an ultrafiltration method,
Furthermore, it has been put to practical use as a technique for separating particle components in a solvent by a microfiltration method.

【0003】従来、このような分離技術に用いられる膜
素材としては、例えば、酢酸セルロース、ポリアクリル
ニトリル、ポリアミド、ポリスルフォン、ポリエチレン
のような有機素材と、酸化アルミニウム、酸化ジルコニ
ウム、酸化ケイ素などの無機素材が知られている。
Membrane materials conventionally used in such separation techniques include organic materials such as cellulose acetate, polyacrylonitrile, polyamide, polysulfone, and polyethylene, and aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, and the like. Inorganic materials are known.

【0004】有機素材による膜(有機膜)は蒸発法、コ
アセルベーション法、延伸法などによって製膜され、一
方、無機素材による膜(無機膜)は無機微粒子の焼結、
分相現象を利用した方法などによって製膜される。
A film made of an organic material (organic film) is formed by an evaporation method, a coacervation method, a stretching method or the like, while a film made of an inorganic material (an inorganic film) is formed by sintering inorganic fine particles.
The film is formed by a method utilizing the phase separation phenomenon.

【0005】これらの膜は、いわゆるバイオインダスト
リーにおける物質生産や廃水処理における固液分離、高
分子成分分離のための膜として利用されている。そのよ
うな処理において膜に供給される液中には、粒子成分、
高分子成分が多種混在しているのが一般的である。さら
に、これらの粒子成分および高分子成分は共に、大きな
粒子径分布、分子量分布をもって存在する。そのため、
膜の細孔径、あるいは膜で分離できる高分子の大きさを
示す分画分子量を分離しようとする成分の大きさに合わ
せても、液中存在する他の成分が膜に目詰まりを生じさ
せてしまう。このような膜の目詰まりは膜の濾過性能を
経時的に劣化させる。
These membranes are used as membranes for so-called bioindustry substance production, solid-liquid separation in wastewater treatment, and polymer component separation. In the liquid supplied to the membrane in such treatment, particle components,
It is general that various polymer components are mixed. Further, both the particle component and the polymer component have a large particle size distribution and a large molecular weight distribution. for that reason,
Even if the pore size of the membrane or the molecular weight cutoff that indicates the size of the polymer that can be separated by the membrane is adjusted to the size of the component to be separated, other components present in the liquid may cause clogging of the membrane. I will end up. Such clogging of the membrane deteriorates the filtration performance of the membrane over time.

【0006】目詰まりを起こした膜は、逆圧洗浄、フラ
ッシュ洗浄、スポンジボール洗浄、薬品洗浄などの洗浄
操作によって膜性能の回復が図られる。ここで、逆圧洗
浄とは膜透過液を透過液側から膜供給液側へ圧送して膜
の目詰まり層を取り除く方法であり、フラッシュ洗浄と
は膜供給液を一時的に高速流で膜面に流し膜面を洗浄す
る方法であり、またスポンジボール洗浄とはスポンジの
小粒子を膜供給液と共に膜面に流し膜面を洗浄する方法
である。これらの物理的洗浄法は、簡便であり、また薬
品を用いないため洗浄にともなう異物混入の恐れがな
い。そのため、洗浄操作を濾過運転操作中に組み込み、
実質的に濾過運転を中止することなく膜性能の回復を図
ることができる。
The clogged membrane can be recovered in membrane performance by washing operations such as back pressure washing, flush washing, sponge ball washing and chemical washing. Here, the back pressure cleaning is a method of removing the clogging layer of the membrane by pumping the membrane permeate from the permeate side to the membrane feed side, and the flush cleaning is a method in which the membrane feed solution is temporarily moved at a high speed. Surface cleaning method, and the sponge ball cleaning method is a method in which small particles of sponge are poured onto the film surface together with the film supply solution to clean the film surface. These physical cleaning methods are simple and do not use chemicals, so there is no risk of contamination by foreign substances during cleaning. Therefore, the washing operation is incorporated into the filtering operation,
It is possible to recover the membrane performance without substantially stopping the filtration operation.

【0007】しかしながら、これらの物理的洗浄法では
膜性能が十分に回復しない場合がある。そのような場合
は、濾過操作を中止して、酸、アルカリ、酸化剤などで
膜を洗浄する薬品洗浄が必要となる。薬品洗浄は、膜の
濾過性能の回復性(洗浄回復性)が高い点優れた方法で
あるが、実質的に濾過操作を中止する必要があるほか、
洗浄薬品の後処理など繁雑である。
However, the membrane performance may not be sufficiently recovered by these physical cleaning methods. In such a case, it is necessary to stop the filtration operation and clean the membrane with an acid, an alkali, an oxidizing agent or the like. Chemical washing is an excellent method in that the recovery performance (cleaning recovery) of the filtration performance of the membrane is high, but it is necessary to substantially stop the filtration operation,
Post-processing of cleaning chemicals is complicated.

【0008】従来知られた膜の多くは、物理的洗浄によ
っては効率よく膜性能を回復させることができなかった
ため、薬品洗浄が多用されていた。
[0008] Many of the conventionally known membranes have not been able to efficiently recover the membrane performance by physical cleaning, so chemical cleaning has been frequently used.

【0009】[発明の概要][Outline of the Invention]

【発明が解決しようとする課題】そこで、物理的洗浄に
よって効率よくその膜性能の回復が可能な濾過膜につい
て検討を行ったところ、膜表面および細孔内表面に高分
子をグラフトすることが膜の洗浄回復性の改善に有効で
あることを見出した。
Therefore, when a filter membrane capable of efficiently recovering its membrane performance by physical washing was studied, it was found that a polymer could be grafted on the membrane surface and the pore inner surface. It has been found that it is effective for improving the wash recoverability of.

【0010】本発明は、上記知見に基づくものであり、
物理的洗浄によって容易に膜の濾過性能の回復を図るこ
とができる、すなわち洗浄回復性の高い濾過膜を提供す
ることを目的としている。
The present invention is based on the above findings,
It is an object of the present invention to provide a filtration membrane which can easily recover the filtration performance of the membrane by physical washing, that is, which has a high wash recovery property.

【0011】本発明は、とりわけ菌体発酵液、細胞破砕
液、生物処理廃水、酵素発酵液などのような粒子と高分
子成分とを含む分散液の固液分離に利用される濾過膜で
あって、濾過運転による目詰まりを容易に除去可能な濾
過膜を提供することを目的としている。
The present invention is a filtration membrane used for solid-liquid separation of a dispersion liquid containing particles and a polymer component, such as a bacterial cell fermentation liquid, a cell lysate, a biological treatment wastewater, and an enzyme fermentation liquid. It is therefore an object of the present invention to provide a filtration membrane capable of easily removing clogging due to filtration operation.

【0012】また本発明は、前記濾過膜の効率のよい物
理的洗浄法を提供することを目的としている。
Another object of the present invention is to provide an efficient physical cleaning method for the filtration membrane.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による濾過膜は、
細孔を有した無機材料からなる膜を膜基材とする濾過膜
であって、その表面および細孔内表面に高分子がグラフ
トされてなるもの、である。
The filtration membrane according to the present invention comprises:
A filtration membrane having a membrane base material made of an inorganic material having pores, in which a polymer is grafted on the surface and the inner surface of the pores.

【0014】また、本発明による濾過膜の洗浄法は、前
記濾過膜の透過側から高塩濃度の溶液は尿素またはグラ
フトされた高分子の等電点pHの溶液を圧送させること
を含んでなるもの、である。
Further, the method for cleaning a filtration membrane according to the present invention comprises pumping a solution having a high salt concentration from the permeate side of the filtration membrane with a solution of urea or a grafted polymer having an isoelectric point pH. The one.

【0015】[発明の具体的説明]本発明による濾過膜
は、無機材料からなる膜を膜基材としてなる。この膜基
材は膜を透過させたい成分の大きさと、透過させたくな
い成分の大きさの間に設定された細孔を有する。例え
ば、微生物の大きさは1/10μm〜10μm程度の大
きさであり、また微生物の培養物を破砕した溶液中の破
砕物粒子の大きさは10nm以上である。一方、微生物
によって産生される高分子成分は一般に大きさが数〜数
十nm程度、分子量が10〜10程度である。従っ
て、平均細孔または分画分子量が、微生物によって産生
される高分子成分に合わせて設定された膜を用いた濾過
によって、微生物の培養物はまたはその破砕物から、目
的の高分子成分を分離することができる。すなわち、こ
のような微生物の培養物はまたはその破砕物から目的の
高分子成分を分離するためには、平均細孔径が5nm以
上50μm以下の細孔、好ましくは50nm以上5μm
以下の細孔、または、分画分子量が1×10以上1×
10以下、好ましくは1×10以上1×10
下、で表される細孔を有した膜を用いればよい。
[Detailed Description of the Invention] The filtration membrane according to the present invention uses a membrane made of an inorganic material as a membrane substrate. This membrane substrate has pores set between the size of the component that is desired to pass through the membrane and the size of the component that is not desired to pass through. For example, the size of the microorganism is about 1/10 μm to 10 μm, and the size of the crushed material particles in the solution obtained by crushing the culture of the microorganism is 10 nm or more. On the other hand, a polymer component produced by a microorganism generally has a size of about several to several tens of nm and a molecular weight of about 10 3 to 10 5 . Therefore, the desired polymer component is separated from the culture of the microorganism or its crushed product by filtration using a membrane in which the average pore size or the molecular weight cut-off is set according to the polymer component produced by the microorganism. can do. That is, in order to separate a target polymer component from such a culture of microorganisms or a crushed product thereof, pores having an average pore diameter of 5 nm to 50 μm, preferably 50 nm to 5 μm.
The following pores, or the molecular weight cutoff is 1 × 10 3 or more 1 ×
A film having pores represented by 10 8 or less, preferably 1 × 10 4 or more and 1 × 10 8 or less may be used.

【0016】この膜基材は、その強度の点から無機材料
によって構成されるのが好ましい。好ましい無機材料の
具体例としては、アルミニウム、ジルコニウム、鉄、ケ
イ素、スズ、チタン、ニッケル、コバルト、炭素、酸化
アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化ス
ズ、酸化チタン、炭化ケイ素、炭化アルミニウム、窒化
ケイ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ニ
ッケル、及びこれらの複合酸化物などが挙げられる。特
に、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ
素、酸化スズ、酸化チタンとこれらの複合酸化物、炭
素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムが好ましい。
The membrane substrate is preferably made of an inorganic material from the viewpoint of its strength. Specific examples of preferable inorganic materials include aluminum, zirconium, iron, silicon, tin, titanium, nickel, cobalt, carbon, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, tin oxide, titanium oxide, silicon carbide, aluminum carbide, silicon nitride. , Aluminum nitride, magnesium oxide, nickel oxide, and composite oxides thereof. In particular, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, tin oxide, titanium oxide and composite oxides thereof, carbon, silicon carbide and aluminum nitride are preferable.

【0017】また、この膜基材は無機材料からのみなる
ものだけでなく、無機材料を基本とし、有機材料との複
合体として構成されていてもよい。例えば、無機材料か
らなる濾過膜の表面に有機材料からなる薄膜が形成され
たものが挙げられる。具体的には、酸化アルミニウムの
膜の表面に酢酸セルロース溶液を塗布し、水中浸漬し
て、酢酸セルロース溶液中でJPセルベーション反応を
起こさせ構成した複合膜が挙げられる。
Further, the film base material is not limited to the one made of only the inorganic material, but may be made of the inorganic material as a base and formed as a composite with the organic material. For example, there is one in which a thin film made of an organic material is formed on the surface of a filtration film made of an inorganic material. A specific example is a composite membrane formed by coating a surface of an aluminum oxide film with a cellulose acetate solution, immersing it in water, and causing a JP cervation reaction in the cellulose acetate solution.

【0018】このような膜基材は細孔が所定の範囲に設
定されるよう調整されながら、公知の方法またはそれに
類似する方法によって製造することができる。例えば、
無機材料の粒子をバインダーとともに成形後、焼成する
ことによって多孔質を得て、これを膜基材とすることが
できる。この場合、細孔径または分画分子量は、出発材
料である無機材料の粒子の大きさを適宜選択することに
よって決定することができる。具体的な製造は、例えば
特開昭59−48646号、特開平3−143535号
および特開平4−100505号などに記載の方法に従
って行うことができる。
Such a membrane substrate can be manufactured by a known method or a method similar thereto while adjusting the pores to be set in a predetermined range. For example,
The inorganic material particles are molded with a binder and then fired to obtain porosity, which can be used as a membrane substrate. In this case, the pore diameter or the molecular weight cutoff can be determined by appropriately selecting the size of the particles of the inorganic material that is the starting material. Specific production can be carried out according to the methods described in, for example, JP-A-59-48646, JP-A-3-143535, and JP-A-4-100505.

【0019】本発明による濾過膜は、上記のような膜基
材の膜表面および膜の細孔内表面に高分子鎖をグラフト
してなる。
The filtration membrane according to the present invention is formed by grafting a polymer chain on the membrane surface of the membrane base material and the pore inner surface of the membrane as described above.

【0020】膜基材の表面および細孔内表面にグラフト
される高分子の具体例としては、例えば、メタクリル酸
メチル、スチレン、メタクリル酸エチル、アクリル酸、
酢酸ビニル、ビニルアルコール、塩化ビニル、ブタジエ
ン、セルロース、アクリロニトリル、アクリロアミド、
メタクリルニトリル等のモノマーの重合体が挙げられ
る。すなわち、グラフトされる高分子は、ホモポリマー
であってもコポリマーであってもよい。また、コポリマ
ーである場合、そのブロック重合体であってもランダム
重合体であってもよい。また、グラフトされる高分子は
直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
Specific examples of the polymer grafted on the surface of the membrane substrate and the surface inside the pores include, for example, methyl methacrylate, styrene, ethyl methacrylate, acrylic acid,
Vinyl acetate, vinyl alcohol, vinyl chloride, butadiene, cellulose, acrylonitrile, acryloamide,
Examples thereof include polymers of monomers such as methacrylonitrile. That is, the polymer to be grafted may be a homopolymer or a copolymer. When it is a copolymer, it may be a block polymer or a random polymer thereof. The polymer to be grafted may be linear or branched.

【0021】好ましい高分子の具体例としては、ポリメ
タクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリメチルメタクリ
レート、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ
スチレンなどが挙げられる。
Specific examples of preferable polymers include polymethylmethacrylate, polystyrene, polymethylmethacrylate, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polystyrene and the like.

【0022】これらの高分子を膜素材の表面に存在する
官能基と反応させて高分子からなるグラフト膜を形成す
る。グラフトされる高分子は、膜素材の表面に存在する
官能基と反応させられる際、既に高分子としてグラフト
されてもよく、また、モノマーとして膜素材表面の官能
基と接触させられ、グラフトと同時にモノマーが重合反
応することによって高分子とされてもよい。
These polymers are reacted with the functional groups present on the surface of the membrane material to form a graft membrane made of the polymer. The polymer to be grafted may be already grafted as a polymer when reacted with a functional group present on the surface of the membrane material, or may be brought into contact with a functional group on the surface of the membrane material as a monomer to simultaneously graft. The monomer may be polymerized by a polymerization reaction.

【0023】例えば、膜とモノマーを接触させ、その後
重合開始剤によって重合を開始させる。この重合反応
は、モノマーおよび膜表面の官能基の種類、形成しよう
とするグラフト膜の厚さなどを考慮して、開始剤、その
反応条件などを適宜決定することができる。具体的な反
応は、例えばS.YamashitaらのJ.App
l.Polymer Sci.,17,2935(19
73)などの記載に基づいて行うことができる。
For example, the film is brought into contact with the monomer, and then the polymerization is initiated by the polymerization initiator. In this polymerization reaction, the initiator, the reaction conditions therefor, and the like can be appropriately determined in consideration of the types of monomers and functional groups on the film surface, the thickness of the graft film to be formed, and the like. A specific reaction is, for example, S. Yamashita et al. App
l. Polymer Sci. , 17, 2935 (19
73) and the like.

【0024】グラフトは、膜表面が本来有している官能
基を利用して行われてもよいが、膜表面の官能基を他の
官能基と置換して、膜表面を改質してもよい。そのよう
な改質法としては、トリメチルクロロシラン、オクタデ
シルジメチルクロロシランなどのシランカップリング剤
を用い、表面にアルキルシラン基を設ける方法、ジメチ
ルフェニルクロロシランを用いてフェニル基を設ける方
法、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを用いてア
ミノ基を設ける方法などが挙げられる。
The grafting may be carried out by utilizing the functional group originally possessed by the membrane surface, but the functional group on the membrane surface may be replaced with another functional group to modify the membrane surface. Good. As such a modification method, a silane coupling agent such as trimethylchlorosilane or octadecyldimethylchlorosilane is used to provide an alkylsilane group on the surface, a method for providing a phenyl group using dimethylphenylchlorosilane, and γ-aminopropyltrisilane. Examples thereof include a method of providing an amino group using ethoxysilane.

【0025】このグラフトされる高分子の厚さは、膜基
材の表面において500μm以下が好ましく、より好ま
しくは1nm以上100μm以下、最も好ましくは20
nm以上100μm以下である。また、グラフト膜は膜
の細孔内表面にも形成され、その厚さは細孔径の1/2
程度とされるのが好ましく、より好ましくはグラフト膜
厚は細孔径の1/3〜2/3の範囲にあるのがよい。
The thickness of the polymer to be grafted is preferably 500 μm or less, more preferably 1 nm or more and 100 μm or less, and most preferably 20 on the surface of the membrane substrate.
It is not less than nm and not more than 100 μm. The graft membrane is also formed on the inner surface of the pores of the membrane, and its thickness is 1/2 of the pore diameter.
The thickness of the graft film is preferably in the range of 1/3 to 2/3 of the pore diameter.

【0026】本発明の濾過膜による濾過は従来の濾過膜
と同様に実施されてよい。すなわち、クロスフロー濾過
法、全濾過法などの濾過法における濾過膜として利用す
ることが出来る。また、その濾過条件もその濾過法、被
濾過物によって適宜決定されてよい。
Filtration with the filtration membrane of the present invention may be carried out in the same manner as conventional filtration membranes. That is, it can be used as a filtration membrane in a filtration method such as a cross-flow filtration method or a total filtration method. Also, the filtration conditions may be appropriately determined depending on the filtration method and the substance to be filtered.

【0027】そして、本発明による濾過膜にあっては、
従来の物理的洗浄、すなわち逆圧洗浄、フラッシュ洗
浄、スポンジボール洗浄、逆流洗浄、膜供給液の流れの
パルス化による洗浄、膜透過液バルブを定期的に開閉す
る方法などによって極めて効率よくその濾過性能の回復
を図ることができる。特に、逆圧洗浄が好ましい。
And, in the filtration membrane according to the present invention,
Extremely efficient filtration by conventional physical cleaning, namely back pressure cleaning, flush cleaning, sponge ball cleaning, backflow cleaning, cleaning by pulsing the flow of the membrane feed solution, and method of periodically opening and closing the membrane permeate valve. It is possible to recover the performance. Back pressure washing is particularly preferable.

【0028】この本発明による濾過膜の優れた洗浄回復
性は、次のような理由によるものと推定される。一般
に、濾過膜の細孔を目詰まりさせる物質は細孔径と同等
からその約1/10程度の大きさのものといわれてい
る。膜および細孔内の表面に形成されたグラフト膜は、
溶媒の膜浸透の妨げにはならず、一方で前記したような
細孔の目詰まりの原因と目される粒子をそのくし状の高
分子鎖の上部に補足する。このように補足された粒子は
グラフト高分子に物理的に補足されているだけであり、
またこのくし状のグラフト高分子は一定の柔軟性を有し
ていることから、逆圧洗浄などの物理的な力が加えられ
ることで、容易に脱離する。これによって、膜は容易に
その濾過性能を回復すると考えられる。
The excellent washing recovery property of the filtration membrane according to the present invention is presumed to be due to the following reasons. It is generally said that the substance that clogs the pores of the filtration membrane has a size equal to the pore size and about 1/10 of the size. The membrane and the graft membrane formed on the surface inside the pores are
It does not prevent the solvent from penetrating the membrane, and on the other hand, it traps the particles, which are said to be the cause of the clogging of the pores, on the upper part of the comb-like polymer chain. The particles thus supplemented are only physically supplemented by the graft polymer,
Further, since the comb-shaped graft polymer has a certain flexibility, it is easily desorbed by applying a physical force such as back pressure washing. It is believed that this allows the membrane to easily restore its filtration performance.

【0029】また、本発明による濾過膜はその膜素材が
無機材料からなることから、その機械的強度に優れる。
よって、逆圧洗浄する場合、より高い圧力、例えば50
0KPa以上の圧力で、浸透側から溶液を圧送すること
ができる。これにより、より効率的な逆圧洗浄を行うこ
とができる。
The filtration membrane according to the present invention is excellent in mechanical strength because the membrane material is made of an inorganic material.
Therefore, when backwashing, a higher pressure, for example 50
The solution can be pressure-fed from the permeation side at a pressure of 0 KPa or higher. Thereby, more efficient back pressure cleaning can be performed.

【0030】さらに驚くべきことには、透過側から圧送
される溶液として、高塩濃度溶液、尿素またはグラフト
された高分子の等電点pHの溶液を用いると、より効率
のよい逆圧洗浄が行えることが見出だされた。以下の理
論に拘束されるわけではないが、このような逆圧洗浄が
有利であるのは次のような理由からと考えられる。すな
わち、膜および膜細孔内のグラフト高分子鎖は、高塩濃
度溶液またはグラフトされた高分子の等電点pHの溶液
と接触すると、高分子鎖同士の静電的な反発力が低下し
て、高分子鎖が収縮する。その結果、この高分子鎖に補
足されていた粒子が脱離しやくすなり、より効率のよい
逆圧洗浄が行われるものと推定される。
Even more surprisingly, the use of a high salt concentration solution, a solution of urea or a grafted polymer at the isoelectric point pH as the solution pumped from the permeate side results in more efficient back pressure washing. It was found that it could be done. Although not restricted by the following theory, it is considered that such back pressure cleaning is advantageous for the following reason. That is, when the grafted polymer chains in the membrane and the membrane pores come into contact with a high salt concentration solution or a solution of the grafted polymer at the isoelectric point pH, the electrostatic repulsion between the polymer chains decreases. As a result, the polymer chain contracts. As a result, it is presumed that the particles trapped in the polymer chains will be easily detached and the backwashing will be performed more efficiently.

【0031】高塩濃度溶液の具体例としては、リチウ
ム、ナトリウム、カリウム、アンモニウムおよびグアニ
ジンから選ばれる陽イオンと、塩素、硫酸およびタンニ
ン酸から選ばれる陰イオンとの組合せより成る塩の水溶
液が挙げられ、より好ましい例としては塩化ナトリウム
溶液、硫酸アンモニウム溶液、塩酸グアニジン、タンニ
ン酸塩などが挙げられる。その濃度は10mmol/l 以上
が好ましく、より好ましくは100m〜10mol/l の範
囲である。また、グラフトされた高分子の等電点pHの
溶液の組成は特に限定されないが、膜素材およびグラフ
ト高分子に影響を与えないものであるのが好ましい。
Specific examples of the high-salt-concentration solution include an aqueous solution of a salt composed of a combination of a cation selected from lithium, sodium, potassium, ammonium and guanidine and an anion selected from chlorine, sulfuric acid and tannic acid. However, more preferable examples include sodium chloride solution, ammonium sulfate solution, guanidine hydrochloride, tannate and the like. The concentration is preferably 10 mmol / l or more, more preferably 100 m to 10 mol / l. The composition of the solution of the grafted polymer at the isoelectric point pH is not particularly limited, but it is preferable that it does not affect the membrane material and the graft polymer.

【0032】高塩濃度溶液、尿素またはグラフトされた
高分子の等電点pHの溶液を用いた逆圧洗浄の場合、そ
れらの逆圧洗浄溶液と被濾過液との容量比を十分に小さ
くすれば、再度の濾過運転への影響はほどんどない点で
も有利であるといえる。
In the case of back pressure washing using a high salt concentration solution, urea or a solution of a grafted polymer having an isoelectric point pH, the volume ratio of the back pressure washing solution and the liquid to be filtered should be sufficiently small. Therefore, it can be said that there is little effect on the filtering operation again, which is advantageous.

【0033】[0033]

【実施例】本発明を以下の実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
The present invention will be explained in more detail by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0034】実施例1 濾過膜の製造 内径7mm、外径10mm、長さ200mm、細孔径0.2μ
mまたは0.5μmの管状内圧型アルミナセラミック膜
を特開平3−143535号および特開平4−1005
05号の記載に従って製造した。この膜を、500℃で
加熱脱水した後、トリメチルクロロシランの5%トルエ
ン溶液中で8時間還流し、アルミナ膜表面の水酸基をト
リメチルシランと置換した。次に、過酸化ベンゾイルを
重合開始剤として、膜表面のトリメチルシランのメチル
基にメタクリル酸メチルを50℃でグラフト重合させ
た。反応時間を管理することで、下記の第1表に記載の
ような0.1μmから500μmの厚さでポリメタクリ
ル酸メチルがグラフトされた濾過膜を得た。
Example 1 Production of filtration membrane Inner diameter 7 mm, outer diameter 10 mm, length 200 mm, pore diameter 0.2 μ
m or 0.5 μm tubular internal pressure type alumina ceramic membrane is disclosed in JP-A-3-143535 and JP-A-4-1005.
Prepared as described in No. 05. The film was dehydrated by heating at 500 ° C. and then refluxed in a 5% toluene solution of trimethylchlorosilane for 8 hours to replace the hydroxyl group on the alumina film surface with trimethylsilane. Next, using benzoyl peroxide as a polymerization initiator, methyl methacrylate was graft-polymerized at 50 ° C. on the methyl group of trimethylsilane on the film surface. By controlling the reaction time, a filtration membrane grafted with poly (methyl methacrylate) having a thickness of 0.1 μm to 500 μm as shown in Table 1 below was obtained.

【0035】実施例2 濾過膜の製造 モノマーとして、メタクリル酸メチルに代えてスチレン
を用いた以外は、実施例1と同様にして、下記の第1表
に記載のような0.1μmから500μmの厚さでポリ
スチレンがグラフトされた濾過膜を得た。
Example 2 Production of Filtration Membrane In the same manner as in Example 1 except that styrene was used in place of methyl methacrylate as a monomer, a particle size of 0.1 μm to 500 μm as shown in Table 1 below was used. A polystyrene-grafted filtration membrane having a thickness was obtained.

【0036】実施例3 洗浄回復性の評価 実施例1で製造した濾過膜の洗浄回復性を、発酵液の固
液濾過と洗浄を繰り返すことで評価した。なお、比較の
ため、表面をグラフト処理していない管状内圧型アルミ
ナセラミック膜の洗浄回復性も同様に評価した。
Example 3 Evaluation of Wash Recovery Property The wash recovery property of the filtration membrane produced in Example 1 was evaluated by repeating solid-liquid filtration and washing of the fermentation broth. For comparison, the cleaning recovery of the tubular internal pressure type alumina ceramic membrane whose surface was not graft-treated was also evaluated in the same manner.

【0037】発酵液として、β−ガラクシターゼを体外
に分泌するBacillus macerans (IFO−3940)の
発酵液を、Miyazakiらの報告(Agric. Biol. Chem., 5
2, 625(1988) )に基づいて調製した。
As a fermentation broth, a fermentation broth of Bacillus macerans (IFO-3940) which secretes β-galactosidase outside the body was reported by Miyazaki et al. (Agric. Biol. Chem., 5
2, 625 (1988)).

【0038】濾過操作は次のように行った。すなわち、
発酵液を膜面流速1.0m・s-1、濾過圧力50kPa
のクロスフロー条件下で30分間濾過し、その後透過液
を200kPaで60秒間返送する逆圧洗浄を行った。
この濾過−逆圧洗浄操作のサイクルを10回繰り返し
た。
The filtration operation was performed as follows. That is,
Fermentation liquid with a membrane surface velocity of 1.0 m · s −1 and filtration pressure of 50 kPa
Was filtered for 30 minutes under the cross-flow conditions, and then the permeated liquid was back-pressure washed at 200 kPa for 60 seconds.
This cycle of filtration-backwashing operation was repeated 10 times.

【0039】濾過−逆圧洗浄操作を10回繰り返した後
の膜透過流速を測定し、逆圧洗浄による透過液の損失分
を補正して、平均膜透過流速とした。また、濾過膜の初
期の膜透過流速(Jφ)と、濾過−逆圧洗浄操作を10
回繰り返した後の膜透過流速(J10)を比較した。それ
らの結果は次の表に示される通りである。
The membrane permeation flow rate after repeating the filtration-back pressure washing operation 10 times was measured, and the loss of permeate due to back pressure washing was corrected to obtain the average membrane permeation flow rate. In addition, the initial membrane permeation flow rate (Jφ) of the filtration membrane and the filtration-back pressure washing operation were performed at 10
Membrane permeation flow rates (J 10 ) after repetition were compared. The results are shown in the following table.

【0040】[0040]

【表1】 実施例4 高塩濃度溶液による逆圧洗浄 透過液を反送する逆圧洗浄に代えて、0.2mol/l のN
aCl水溶液を透過側から圧送する逆圧洗浄を行った以
外は、実施例3と同様にして、膜の洗浄回復性を評価し
た。その結果は次の表に示される通りである。
[Table 1] Example 4 Back Pressure Washing with High Salt Concentration Solution Instead of back pressure washing to repel permeate, 0.2 mol / l N 2 was used.
The washing recoverability of the membrane was evaluated in the same manner as in Example 3 except that back pressure washing was performed in which the aCl aqueous solution was pressure-fed from the permeate side. The results are shown in the table below.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば膜表面および細孔内表面
に高分子をグラフトすることにより洗浄回復性の高い濾
過膜を得ることができる。また透過側から圧送される溶
液として、高塩濃度溶液または尿素またはグラフトされ
た高分子の等電点pHの溶液を用いることにより、効率
のよい逆圧洗浄を行うことができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a filtration membrane having a high wash recovery property can be obtained by grafting a polymer on the membrane surface and the pore inner surface. Also, by using a high salt concentration solution or a solution of urea or a grafted polymer having an isoelectric point pH as the solution pumped from the permeate side, efficient back pressure washing can be performed.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 71/38 9153−4D 71/40 9153−4D 71/42 9153−4D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location B01D 71/38 9153-4D 71/40 9153-4D 71/42 9153-4D

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】細孔を有した無機材料からなる膜を膜基材
とする濾過膜であって、その表面および細孔内表面に高
分子がグラフトされてなる、濾過膜。
1. A filtration membrane having a membrane base material of a membrane made of an inorganic material having pores, wherein the surface and inner surfaces of the pores are grafted with a polymer.
【請求項2】膜基材が、平均細孔径5nm以上50μm
以下の細孔または分画分子量1×10以上1×10
以下で表される細孔を有するものである、請求項1記載
の濾過膜。
2. The membrane substrate has an average pore diameter of 5 nm or more and 50 μm.
Pore or molecular weight cut off below 1 × 10 3 or more 1 × 10 8
The filtration membrane according to claim 1, which has pores represented below.
【請求項3】グラフトされた高分子の厚さが500μm
以下である、請求項1記載の濾過膜。
3. The thickness of the grafted polymer is 500 μm
The filtration membrane according to claim 1, wherein:
【請求項4】高分子がメタクリル酸メチル、スチレン、
メタクリル酸エチル、アクリル酸、酢酸ビニル、ビニル
アルコール、塩化ビニル、ブタジエン、セルロース、ア
クリロニトリル、アクリロアミド、メタクリルニトリル
から選択される一以上のモノマーの重合体または共重合
体である、請求項1記載の濾過膜。
4. The polymer is methyl methacrylate, styrene,
The filtration according to claim 1, which is a polymer or copolymer of one or more monomers selected from ethyl methacrylate, acrylic acid, vinyl acetate, vinyl alcohol, vinyl chloride, butadiene, cellulose, acrylonitrile, acryloamide, and methacrylonitrile. film.
【請求項5】膜基材が無機材料と有機材料との複合物よ
りなるものである、請求項1記載の濾過膜。
5. The filtration membrane according to claim 1, wherein the membrane substrate is made of a composite of an inorganic material and an organic material.
【請求項6】請求項1〜5のいずれか一項記載の濾過膜
の洗浄法であって、透過側から高塩濃度の溶液、尿素ま
たはグラフトされた高分子の等電点pHの溶液を圧送す
ることを含んでなる、方法。
6. The method for cleaning a filtration membrane according to claim 1, wherein a solution having a high salt concentration, a solution of urea or a grafted polymer having an isoelectric point pH is used from the permeation side. A method comprising pumping.
【請求項7】高塩濃度の溶液がリチウム、ナトリウム、
カリウム、アンモニウムおよびグアニジンから選ばれる
陽イオンと、塩素、硫酸およびタンニン酸から選ばれる
陰イオンとの組合せより成る塩の水溶液であって、その
濃度が10mmol/l 以上である、請求項6記載の濾過膜
の洗浄法。
7. A solution having a high salt concentration is lithium, sodium,
7. An aqueous solution of a salt comprising a combination of a cation selected from potassium, ammonium and guanidine and an anion selected from chlorine, sulfuric acid and tannic acid, the concentration of which is 10 mmol / l or more. How to wash the filtration membrane.
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