JPH0714444B2 - 脱ガス分離モジュールとそれを用いた脱ガス分離方法 - Google Patents

脱ガス分離モジュールとそれを用いた脱ガス分離方法

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JPH0714444B2
JPH0714444B2 JP63047710A JP4771088A JPH0714444B2 JP H0714444 B2 JPH0714444 B2 JP H0714444B2 JP 63047710 A JP63047710 A JP 63047710A JP 4771088 A JP4771088 A JP 4771088A JP H0714444 B2 JPH0714444 B2 JP H0714444B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0031Degasification of liquids by filtration

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、液体中に溶存あるいは含有される酸素、炭酸
ガス等を分離除去するに好適に用いることができる脱ガ
ス分離モジュールとそれを用いた脱ガス分離方法に関す
る。
[従来の技術] 従来、液体、特に水中に溶存するガスを分離除去するに
際しては、該液体を加熱することが一般的に行なわれて
いる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の加熱による脱ガス方法にあって
は、飽和蒸気温度まで加熱するための熱エネルギーを必
要とする点、また装置が大型化し、設置場所や経済性の
点から問題が多いことなどの欠点を有している。
[課題を解決するための手段] そこで、本発明者らは従来の脱ガス方法の問題点に鑑
み、鋭意検討を続けた結果、特異なフィブリル状態の多
孔性中空糸膜を脱ガス分離用に用いると極めて効果的で
あることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明によれば、ポリオレフィンの多孔性中
空糸膜であって、その周壁部は、該中空糸膜の長さ方向
に対し、略直角に走る比較的太いロッド群と、その各ロ
ッド間に該中空糸膜の長さ方向に走り且つ各ロッド間に
つながる微小フィブリル群とによって構成されるととも
に、各ロッド群の間に形成される微小フィブリルの平均
長の3倍以上の長さで前記ロッドは閉鎖回路を形成し、
これらのロッド群及び微小フィブリル群によって短冊状
の微小孔群を形成してなる多孔性中空糸膜を液体の脱ガ
ス分離用膜として用い、これを複数本集束し、該中空糸
膜の両端部を開口状態で高分子重合体隔壁に埋込み、該
隔壁により前記中空糸膜の両端部をハウジングに液密に
封止してなることを特徴とする脱ガス分離モジュール、
及び、該脱ガス分離モジュールに温度10℃以上の液体を
5.0l/min以下の流速で導入し、減圧度50cmHg以下の減圧
下において該液体から脱ガスすることを特徴とする脱ガ
ス分離方法、が提供される。
本発明で用いる多孔性中空糸膜の好ましい態様は、前記
ロッド群が中空糸膜の長さ方向に略直角に走り、各ロッ
ド群の間に形成される微小フィブリルの平均長()の
3倍以上の長さで前記ロッドは閉鎖回路を形成し(第1
図、第2図及び第3図参照)、好ましくは前記微小フィ
ブリルの平均長()の5倍以上、更に好ましくは10倍
以上の長さで閉鎖回路を形成することを特徴としてい
る。ここで微小フィブリルの平均長()は任意の前記
ロッド上の任意の1点をとり、その周辺の任意の微小フ
ィブリル20本の長さの平均で表わすものとする。
本発明においては種々の成形条件を綿密に検討して、比
較的太いロッド状の部分を中空糸膜の長さ方向に対し
て、略直角方向のみに形成させ、換言すればこの比較的
太いロッド状のものが、中空糸膜の長さ方向に形成する
ことのない特殊な中空糸膜を作製したものである。
このように形成させることによって同一面積当りの孔数
を20〜30%増大させ得る上、強度が保たれ、空隙率の大
幅向上を可能にすることができたのである。
又、本発明のモジュールに用いる中空糸膜として好まし
い様態は、膜厚が50〜150μm、特に50〜100μm、内径
が250〜1000μm、特に270〜400μmで、バブルポイン
ト法で孔径を測定したとき、孔径が0.005〜1.0μm、特
に0.05〜0.5μmの範囲内のものである。
このような物性の中空糸膜を液体からの脱ガス分離モジ
ュールに用いれば、液体に溶存されているガスの除去を
効率的に行なうことができる。
本発明の脱ガス分離モジュールに用いる中空糸膜におい
て、前記ロッド上の任意の1点を起点として微小フィブ
リルの平均長()(前記起点を中心に周辺の任意の微
小フィブリル20本の平均長で表わす)の3倍以上の長さ
で前記ロッドは閉鎖回路を形成するものである。これは
換言すれば上記の範囲に亘って微小フィブリルの長さは
略一定であることを意味する。
尚、本発明でいう「ロッド」は、中空糸膜の外壁面にお
いて呈される形態(第1図及び第2図参照)を意味して
おり、特に「棒状」を意味するものではなく、中空糸膜
の横断面においては、第3図(第3図は、中空糸膜の一
部をその切断面と共に示す電子顕微鏡写真で、詳しく
は、同図に示される中空糸膜の上方部は中空糸膜の横断
面を示し、同図に示される中空糸膜の下半部の右方部は
中空糸膜の縦断面を示し、同図に示される中空糸膜の下
半部の左方部は中空糸膜の内壁面を示す)に示される中
空糸膜の上方部に示される如き形態をしている。従っ
て、本発明でいう「ロッドの太さ」も中空糸膜の外壁面
において呈される「太さ」(厚み)を意味する。前記
「ロッド」は、第3図から明らかなように、中空糸膜の
内壁面及び縦断面においても外壁面におけると同様な形
態を呈する。
又、微小フィブリル(微網フィブリル)の密度は、本発
明の中空糸膜周壁の外面又は内面においてロッド上の任
意の一点を起点としてロッド状にフィブリルの平均長
()の巾をとるとそのロッド上のdの範囲内の微小フ
ィブリルは3本以上30本以内で存在するようにすると好
ましい。
第3図に示すように、多孔性中空糸膜の周壁を構成する
壁部は略平行状に走るロッド間に見事な微小フィブリル
が走っている。即ち、第3図ではロッドは微小フィブリ
ルの平均長()に対して50d以上にわたって閉鎖回路
を形成していない。これは空隙率が飛躍的に向上してい
ることを示し、換言すれば同一膜面積の性能が飛躍的に
向上することを示している。
このような多孔性中空糸膜は、上記したような低温下に
おいて公知の延伸手段を用いることにより製造すること
ができる。
また、上記した多孔性中空糸膜を液体からの脱ガス分離
用膜として用いる本発明の脱ガス分離モジュールは、多
孔性中空糸膜を複数本集束し、この中空糸膜の両端部を
開口状態で高分子重合体(いわゆるポッティング材)隔
壁に埋込み、隔壁により多孔性中空糸膜の両端部をハウ
ジングに液密に封止して構成される。なお、隔壁を構成
するポッティング材としては、ポリウレタン樹脂等が一
般に用いられる。
本発明における多孔性中空糸膜を製造するに当って用い
られるポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ−4−メチルペンテン−1のような結晶
性ポリオレフィンが用いられ、殊にポリエチレン、ポリ
プロピレンが好適に用いられる。また、特に耐熱性を要
する場合にはポリプロピレンが好ましい。
次に、本発明の脱ガス分離モジュールを用いて液体から
溶存ガスを分離する場合の一例を第4図に基いて説明す
る。
第4図において、外筒10内には多数の多孔性中空糸膜11
が配設されており、該中空糸膜11の両端部はポッティン
グ材12により液密に支持されている。また、中空糸膜11
の両端部には、酸素ガス等の溶存ガスを含む原水の導入
口13と溶存ガスが除去された処理水の出口14が設けられ
ている。さらに外筒10には、外筒10の内部を減圧するた
めの減圧ライン接続口15及び安全弁16が設けられてい
る。
上記の構成において、原水は原水導入口13より中空糸膜
11の中空部に導入される。中空糸膜11の外側部は減圧さ
れており、中空糸膜11の中空部に導入された原水は、中
空糸膜11の中空部を通る間に原水中の溶存ガスは中空糸
膜11の周壁部を介して中空糸膜11の外側部に出、減圧ラ
イン接続口15を経て排出される。そして、溶存ガスが除
去された処理水は処理水出口14から取り出される。
また、本発明においては、上記脱ガス分離モジュールを
用いる脱ガス分離方法は、液体温度10℃以上にて行なう
ことが好ましく、25〜50℃が特に好ましい。液体温度が
10℃より低いと、多少脱ガス効率が低下する。
さらに減圧度は50cmHg以下であり、好ましくは70cmHg以
下にて操作する。減圧度が50cmHgより小さい場合には脱
ガスが効果的に行なわれない。
又、脱ガス分離モジュール内に配設される多孔性中空糸
膜の中空部内を流す液体の流速は、モジュールの膜面積
と相関関係にあり、膜面積が0.1m2以上の場合、液体の
流速は5.0l/min以下が好ましく、好ましい膜面積である
0.2〜0.8m2の場合には、液体の流速は0.1〜0.5l/minが
好ましい。液体の流速が5.0l/minを超えると脱ガス効率
が悪化する。
また、本発明の脱ガス分離モジュールはエアリングする
ことにより乾燥し、再生できる構造であるため、使用に
際して極めて便利でしかも経済的なものである。
尚、バブルポイント法による孔径の測定方法について次
に説明する。
バブルポイント法は、A.S.T.M.(American Standard Te
st Method)に記載され、細孔性材料(この場合、中空
糸膜)の最大孔径を求めるものである。
すなわち、溶媒に濡らした中空糸膜の中空糸内側に空気
による圧力を徐々にかけてゆき、中空糸の外側に気泡が
最初に出てくるときの圧力から、下記式により最大孔径
を求めるものである。
r=2σ/p ここで、rは最大孔径の半径(cm)、pは圧力(dyne/c
m)、σは表面張力(dyne/cm)である。
尚、本発明でいう孔径とは、最大孔径ではなく、一斉に
気泡が出る圧力より孔径を求めたものである。
[実施例] 以下、本発明を実施例に基き更に詳細に説明するが、本
発明がこれら実施例に限られないことは明らかであろ
う。
(実施例1) ポリプロピレン(商品名:UBE−PP−J109G 宇部興産
(株)製、MFI=9g/10分)を直径30mmの円形スリットノ
ズルを用いて、常法によって溶融、紡糸し、巻取速度11
6m/分で中空糸膜を紡糸した。
この中空糸膜を、160℃で5分間、熱処理した後、−196
℃の低温浴(液体窒素)中に導き、15%延伸し、これを
引き続いて温度150℃で45秒間処理して熱固定を行い、
更に135℃の加熱媒体中で300%の延伸を行いフィブリル
化を行った後、同じ温度で80%収縮(300%延伸する前
のものを基準として)させて熱処理を行った。
得られた中空糸膜の外壁面の電子顕微鏡写真を第1図に
示す。
この中空糸膜は、内径が320μm、膜厚が55μm、孔径
が0.25μm(ボブルポイント法による測定)であり、こ
の中空糸膜を用いて表−1に示す各種仕様の脱ガス分離
モジュールを作製し、表−1に示す条件下、第5図に示
す概略フローに従って水中に溶存する酸素の脱酸素性能
試験を行なった。
第5図において、原水は脱ガス分離モジュール17に入
り、脱ガスされて処理水槽18に貯えられ、溶存酸素(D
O)メーター19によって溶存酸素量を測定した。なお、2
0はニードルバルブを示す。
その結果を表−1に示す。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の脱ガス分離モジュールと
それを用いた脱ガス分離方法によれば、上記した特定の
構造を有する多孔性中空糸膜を用いているため、液体か
らの脱ガス分離を効率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の脱ガス分離モジュールに用いる多孔
性中空糸膜の外壁面の一部の繊維の形状を示す電子顕微
鏡写真、第2図は、多孔性中空糸膜の外壁面の一部の繊
維の形状を更に拡大して示す電子顕微鏡写真、第3図
は、多孔性中空糸膜の一部の繊維の形状をその切断面と
共に示す電子顕微鏡写真である。第4図は本発明の脱ガ
ス分離モジュールの一例を示す概略図、第5図は脱ガス
分離モジュールを用いて脱ガスする場合の一例を示す概
略フロー図である。 10……外筒、11……多孔性中空糸膜、12……ポッティン
グ材、13……原水導入口、14……処理水出口、15……減
圧ライン接続口。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリオレフィンの多孔性中空糸膜であっ
    て、その周壁部は、該中空糸膜の長さ方向に対し、略直
    角に走る比較的太いロッド群と、その各ロッド間に該中
    空糸膜の長さ方向に走り且つ各ロッド間につながる微小
    フィブリル群とによって構成されるとともに、各ロッド
    群の間に形成される微小フィブリルの平均長の3倍以上
    の長さで前記ロッドは閉鎖回路を形成し、これらのロッ
    ド群及び微小フィブリル群によって短冊状の微小孔群を
    形成してなる多孔性中空糸膜を液体の脱ガス分離用膜と
    して用い、これを複数本集束し、該中空糸膜の両端部を
    開口状態で高分子重合体隔壁に埋込み、該隔壁により前
    記中空糸膜の両端部をハウジングに液密に封止してなる
    ことを特徴とする脱ガス分離モジュール。
  2. 【請求項2】ポリオレフィンの多孔性中空糸膜であっ
    て、その周壁部は、該中空糸膜の長さ方向に対し、略直
    角に走る比較的太いロッド群と、その各ロッド間に該中
    空糸膜の長さ方向に走り且つ各ロッド間につながる微小
    フィブリル群とによって構成されるとともに、各ロッド
    群の間に形成される微小フィブリルの平均長の3倍以上
    の長さで前記ロッドは閉鎖回路を形成し、これらのロッ
    ド群及び微小フィブリル群によって短冊状の微小孔群を
    形成してなる多孔性中空糸膜を液体の脱ガス分離用膜と
    して用い、これを複数本集束し、該中空糸膜の両端部を
    開口状態で高分子重合体隔壁に埋込み、該隔壁により前
    記中空糸膜の両端部をハウジングに液密に封止してなる
    脱ガス分離モジュールに、温度10℃以上の液体を5.0l/m
    in以下の流速で導入し、減圧度50cmHg以下の減圧下にお
    いて該液体から脱ガスすることを特徴とする脱ガス分離
    方法。
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