JPH06346A - 複合半透膜及びスパイラル型膜分離装置 - Google Patents

複合半透膜及びスパイラル型膜分離装置

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JPH06346A
JPH06346A JP4183099A JP18309992A JPH06346A JP H06346 A JPH06346 A JP H06346A JP 4183099 A JP4183099 A JP 4183099A JP 18309992 A JP18309992 A JP 18309992A JP H06346 A JPH06346 A JP H06346A
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JP
Japan
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membrane
composite semipermeable
layer
film
semipermeable membrane
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JP4183099A
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English (en)
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Katsumori Nagura
克守 名倉
Kenichi Ikeda
健一 池田
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】膜特性を充分に保持し得、かつ逆圧に対する耐
圧性をよく保障できる複合半透膜を提供する。 【構成】織布が埋設された支持膜の表面に活性層が設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複合半透膜及びその複合
半透膜を使用したにスパイラル型膜分離装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】特定の液体の分離、混合気体からの特定
の気体の分離、液体または気体からの固形分の分離、気
体含有液体からの気体の分離等に使用する分離膜の一つ
として、不織布上に製膜液を塗布し、この塗布液を凝固
して多孔質支持膜を形成し、その多孔質支持膜表面の緻
密層上に活性層を形成する複合半透膜が知られている。
【0003】この複合半透膜を使用した膜分離装置、例
えば、スパイラル型膜分離装置の通常の運転状態におい
ては、圧力が活性層から多孔質支持膜の方向に加わり、
多孔質支持膜がその表面の緻密層で活性層を支持し、不
織布がその圧力に対する補強材として作用する。
【0004】しかしながら、膜分離装置の透過室側に透
過液が溜っている状態で原液室から原液を抜き取ると、
圧力が不織布から多孔質支持膜の方向に加わり(負圧が
作用し)、また原液を急峻に抜き取ると配管構成の如何
によっては原液室が減圧状態となることがある。従っ
て、上記通常運転時の圧力とは逆方向の圧力に対する耐
圧性の保障も必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等に
おいては、種々実験を行い、上記不織布を多孔質支持膜
内に埋入することを試みたが、膜特性、特に透過流束の
バラツキが顕著となり満足な結果は得られなかった。し
かし、不織布に代え、織布を使用すれば、膜特性を充分
に保持して上記逆圧に対する耐圧性を保障できることを
知った。
【0006】本発明の目的は、かかる実験上の知見に基
づき、膜特性を充分に保持し得、かつ逆圧に対する耐圧
性をよく保障できる複合半透膜を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の複合半透膜は織
布が埋設された支持膜の表面に活性層が設けられている
ことを特徴とする構成である。
【0008】
【作用】逆圧が作用しても、織布と支持膜との一体化が
よく維持され、織布に補強材としての作用を良好に営ま
しめ得、膜を安全に保持できる。
【0009】
【実施例】以下、図面により本発明の複合半透膜の実施
例を示している。図1は本発明において使用する膜を示
す断面説明図である。図1において、1は支持膜、好ま
しくは多孔質支持膜であり、表面に緻密層を有し、内部
がスポンジ状組織とされている。2は支持膜1に埋入さ
れた織布であり、繊維間の間隙が多孔質支持膜のスポン
ジ状物質で充填されている。3は多孔質支持膜1の緻密
層上に形成された活性層である。
【0010】上記支持膜には、逆浸透膜、限外濾過膜、
精密濾過膜を用いることができ、活性層には、逆浸透複
合膜、ガス分離膜、パ−ベ−パレイション膜を用いるこ
とができる。
【0011】膜素材としては、製膜性のある高分子ポリ
マ−であれば、特に限定されないが、例えば、ポリスル
ホン系ポリマ−、親水性ポリオレフィン系ポリマ−、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル系ポリマ
−、酢酸セルロ−ス、ポリイミド、これらの混合物、或
いは、これらにスルホン酸基、カルボキシル基、アミノ
基等の荷電基を導入したものを使用できる。
【0012】支持膜の製膜溶液には、素材として高分子
ポリマ−を溶剤で溶解したものを用い、そのポリマ−濃
度はポリマ−の分子量や種類によって異なるが、通常5
〜40%、好ましくは、10〜30%である。
【0013】その溶剤には、高分子ポリマ−を溶解し、
かつ水と混合し得るものを使用する必要があり、N,N
−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N−メチル−2−ピロリドン,ジメチルスルホキシ
ド、アセトン、テトラヒドラフラン、ジオキサン等の非
プロトン性極性溶剤を使用できる。
【0014】支持膜の製膜溶液に加える添加剤として
は、例えば、塩化リチウム、過塩素酸マグネシウム等の
無機塩やエチレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−
ル、ポリビニルピロリドン、ホルムアミド等の有機物を
使用できる。この添加剤の濃度は、ポリマ−の種類や添
加剤の種類によって異なるが、通常、ポリマ−100重
量部に対して1〜200重量部、好ましくは、5〜15
0重量部である。
【0015】本発明において使用する織布としては、製
膜溶液の含浸が可能なものであること、引っ張り強度に
優れていること、含浸した製膜溶液が凝固液中で凝固す
る際の膜の収縮に耐え得るものであること等の要件が要
求される。
【0016】織布の繊維は、モノフィラメントの長繊維
で、線径が30〜200μmであることが好ましい。繊
維の材質は、機械的強度と製膜溶液の溶剤に対する耐性
を具備していればよく、特に、限定されない。例えば、
ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリア
ミド等を使用できる。
【0017】本発明の複合半透膜の製造には、支持膜の
製膜溶液を織布に含浸し、これをギャップを調節した2
本のロ−ルの間に通してその製膜溶液層の厚みを調整
し、製膜溶液表面からの溶剤蒸発によりスキン層を形成
し、次いで凝固液に浸漬し、膜内部の溶剤を含んだ溶液
状態の部分を凝固させてスポンジ層に相転位させる方法
を使用できる。
【0018】また、溶剤を蒸発させずに凝固液中でスキ
ン層とスポンジ層を形成する方法を使用することもでき
る。例えば、ガラス板やシ−ト状のフィルムの上に置い
た織布に製膜液を含浸させ、製膜溶液層表面からの溶剤
蒸発により片面にスキン層を形成し、次いで、これらを
一緒に凝固液に浸漬し内部の溶剤を含んだ溶液状態の部
分を凝固させてスポンジ層に相転位させる方法を使用で
きる。
【0019】また、溶剤を蒸発させずに凝固液中でスキ
ン層とスポンジ層を形成する方法を使用することもでき
る。
【0020】上記の凝固液は、水を主成分とするが、ボ
ウ硝等の無機塩、アルコ−ル等の水溶性有機溶剤、界面
活性剤を含んでいてもよい。
【0021】上記のようにして得る支持膜においては、
片面にスキン層を有する非対称膜であるが、両面にスキ
ン層を非対称または対称に有するものを使用することも
できる。
【0022】上記のようにして得た微多孔性基材から支
持膜状に活性層を形成し複合半透膜とするが、本発明に
おける活性層とは、実質的に選択分離機能を有する薄膜
層である。活性層の素材は選択分離性を有していれば、
特に、限定されないが、カルボン酸、スルホン酸、リン
酸、硫酸等の基を有する重合体を主成分とするものであ
り、例えば、スルホン化ポリアリ−ルエ−テルスルホ
ン、スルホン化ポリアリ−ルエ−テルケトン等を薄膜化
したものを挙げることができる。
【0023】また、界面重合をさせる場合は、例えば、
アミン官能性基を有する単量体の脂肪族または芳香族ポ
リアミン反応体と、多官能性アシルハライドから成る単
量体の脂肪族または芳香族アミン反応性の反応体とを界
面重縮合によって得られる架橋ポリアミド系重合体等を
挙げることができる。
【0024】活性層の形成には、上記の活性層素材を支
持膜上に薄く塗布し、界面縮合反応を行うものにおいて
は架橋剤と接触させる方法、界面縮合反応を行わないも
のにおいてはそのまま乾燥させる方法を使用でき、活性
層形成後、加熱,薬品処理等を行うこともある。
【0025】本発明の複合半透膜は通常、平膜の形態で
使用され、特にスパイラル型膜分離装置に好適に使用さ
れる。このスパイラル型膜分離装置を組み立てるには、
当該複合半透膜を活性層を表面側にして封筒状に形成す
ると共にその封筒内に透過液通路部材を納め、この膜封
筒を単葉または複数葉使用し、各膜封筒の開口端を透過
液集水管に連通し、同膜封筒を原液通路部材と共に透過
液集水管の周囲に巻回し、その巻回体の両端に変形防止
用の端板を装着し、同巻回体の外周にFRP層等の補強
層を設けて膜エレメントを作成し、一端に原液入口を、
他端に原液出口をそれぞれ有する筒状ケ−ス内に前記膜
エレメントを収容すればよく、集水管には、例えば、塩
化ビニル,FRP,ステンレス等の孔開け管を使用で
き、透過液通路部材には、例えば、プラスチックを含浸
したトリコット織繊維を使用でき、原液通路部材には、
例えば、ネット状の編目構造体,波付板等を使用でき
る。
【0026】本発明の複合半透膜は従来の複合半透膜に
較べ優れた逆耐圧性を有し、膜性能については従来の複
合半透膜に匹敵する。このことは、次ぎの実施例と比較
例との対比から明らかである。
【0027】実施例1 ポリスルホン18重量%を含むようにN−メチル−2−
ピロリドンに溶解し、支持膜の製膜溶液として調整し
た。厚み50μmのポリエステルフィルム上に繊維直径
71μm,110メッシュのポリエステル織布を置き、
その上に前記製膜液を注ぎ、含浸させた。これをフィル
ムを付けたままでギャップが250μmの2本のロ−ル
の間に垂直に通し、水に浸漬して凝固させ厚み150μ
mの半透膜を得た。この半透膜は限外濾過膜としての性
能を呈し、表面並びに裏面側(ポリエステルフィルムに
接触していた側)のポリエチレングリコ−ル20,00
0の阻止率〔阻止率=(1−透過液溶質濃度/原液溶質
濃度)×100〕はそれぞれ71%,5%であった。
【0028】この支持膜の表面に2重量%m−フェニレ
ンジアミン水溶液を薄膜に塗布し、而るのち、トリメソ
イルクロライド0.1%重量/容積を1,1,2トリク
ロロ1,2,2トリフロオロエタンに溶解した液と接触
させ、これを乾燥空気中で乾燥して複合半透膜を得た。
【0029】この複合半透膜を2000ppmの塩化ナ
トリウム水溶液,圧力15kg/cm2,温度25℃で
透過試験を行ったところ、阻止率99%,透過流束0.
5m3/m2・dayであった。
【0030】比較例1 実施例1に対し、織布に替え厚さ100μmのポリエス
テル不織布を用い、またポリエステルフィルムは使用せ
ず、他は実施例1と同様にして複合半透膜を得た。
【0031】この複合半透膜を2000ppmの塩化ナ
トリウム水溶液,圧力15kg/cm2,温度25℃で
透過試験を行ったところ、阻止率,99%,透過流束
0.5m3/m2・dayであり、これらの膜特性については
実施例1と比較例との間に、差異は認められなかった。
【0032】しかし、これらの複合半透膜に対し、活性
層と反対側から圧力を加えて負圧試験を行ったところ、
比較例1では圧力2.2kg/cm2で不織布と支持膜
との界面で剥離が生じたが、実施例1では、圧力5.0
kg/cm2でも剥離は観られなかった。
【0033】また、上記の各複合半透膜を用いてスパイ
ラル型膜分離モジュ−ルを組立て、水道水を使用し、原
液側3kg/cm2,1分、透過側3kg/cm2,1分
の透過、背圧の繰返しを1時間行い、而るのち、モジュ
−ルを分解して膜損傷を調べたところ、実施例1の複合
半透膜を用いたモジュ−ルにおいては何らの異常も観ら
れなかったが、比較例1の複合半透膜を用いたモジュ−
ルにおいては、支持膜と不織布との剥離が数箇所におい
て生じていた。
【0034】実施例2 実施例1と同じ支持膜を使用し、ポリビニ−ルアルコ−
ル0.25重量%、N,N−ジメチルエチレンジアミン
0.2重量%、水酸化ナトリウム0.5重量%の水溶液
を支持膜上に薄膜に塗布し、トリメシン酸クロライド1
重量%n−ヘキサン溶液に接触させ、110℃の乾燥機
中で10分間乾燥して複合半透膜を得た。
【0035】この複合半透膜を2000ppmの硫酸マ
グネシウム水溶液,圧力20kg/cm2,温度25℃
で透過試験を行ったところ、阻止率98%,透過流束
1.9m3/m2・dayであった。
【0036】実施例3 ポリスルホン60gを1,2−ジクロルエタン300m
Lに溶解してポリスルホン溶液を調整した。別に活栓付
き三角フラスコにリン酸トルエチル11.5mL(0.0
7モル)と1,2−ジクロルエタン83mLを入れ、氷
浴による冷却下、撹拌しながら三酸化イオウ6mL
(0.16モル)を加えて三酸化イオウ溶液を調整し
た。撹拌機と2箇の滴下漏斗と塩化カルシウム管を備え
たフラスコに1,2−ジクロルエタン120mLを入
れ、撹拌しながら一方の滴下漏斗から上記のポリスルホ
ン溶液を、他方の滴下漏斗から上記の三酸化イオウ溶液
を徐々に滴下し、室温にて2時間撹拌した。
【0037】その後、イソプロピルアルコ−ルで洗浄
し、次いで純水で洗浄した後、90℃で13時間乾燥し
てスルホン化ポリスルホンを得た。このスルホン化ポリ
スルホンをエチレングリコ−ルモノメチルエ−テルに溶
解し、さらに、グリセリンを添加して、スルホン化ポリ
スルホン0.9重量%,グリセリン10重量%を含有す
る活性層溶液を調整した。
【0038】次いで、実施例1の支持膜を60℃乾燥機
で5分間乾燥し、その支持膜上にこの活性層溶液を薄層
に塗布し、その後、60℃で5分間加熱して複合半透膜
を得た。
【0039】この複合半透膜を2000ppmの塩化ナ
トリウム水溶液,圧力15kg/cm2,温度25℃で
透過試験を行ったところ、阻止率34%,透過流束4.
6m3/m2・dayであった。
【0040】比較例2並びに3 比較例1と同様にして支持膜を製作し、実施例2または
3と同様にして活性層を形成して複合半透膜を得た。実
施例2と比較例2とに対し、また実施例3と比較例3と
に対し、上記した負圧試験を行ったところ、比較例2,
3では圧力2.2〜2.5kg/cm2で不織布と支持
膜との界面で剥離が生じたが、実施例2,3では、圧力
5.0kg/cm2でも剥離は観られなかった。
【0041】
【発明の効果】本発明の複合半透膜及びはスパイラル型
膜分離装置は上述した通りの構成であり、複合半透膜に
5.0kg/cm2といった高背圧が作用しても安全に
保持でき、しかも阻止率,透過流束をよく保持でき、複
合半透膜使用による流体処理を背圧が作用する条件下で
も安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において使用する膜の一例を示す断面説
明図である。
【符号の説明】
1 支持膜 2 織布 3 活性層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】織布が埋設された支持膜の表面に活性層が
    設けられていることを特徴とする複合半透膜。
  2. 【請求項2】請求項1記載の複合半透膜を使用したスパ
    イラル型膜分離装置。
JP4183099A 1992-06-17 1992-06-17 複合半透膜及びスパイラル型膜分離装置 Pending JPH06346A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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