JPH07241444A

JPH07241444A - 外圧式中空糸膜モジュ−ル

Info

Publication number: JPH07241444A
Application number: JP5676194A
Authority: JP
Inventors: Osami Tozawa; 修美戸沢
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】中空糸膜束が折曲げられて外被筒内に収容さ
れ、外被筒内の一端部に注型樹脂隔壁が設けられ、折曲
中空糸膜の両端がその樹脂隔壁の外面に開口されてなる
中空糸膜モジュ−ルにより、高濁度の懸濁水を外圧式に
て、効率よく全量濾過できる外圧式中空糸膜モジュ−ル
を提供する。【構成】中空糸膜束２が折曲げられて外被筒１内に収容
され、外被筒内の一端部に注型樹脂隔壁４が設けられ、
折曲中空糸膜の両端がその樹脂隔壁の外面に開口され、
外被筒の他端側が原液供給口とされてなる中空糸膜モジ
ュ−ルにおいて、外被筒１内の中空糸膜束２内に、折曲
部側から樹脂隔壁に至る主通路３が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全量濾過型の外圧式中
空糸膜モジュ−ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原液を精密濾過膜や限外濾過膜等により
分離処理する場合に使用する膜モジュ−ルには、各種の
ものが知られているが、中空糸膜モジュ−ルにおいて
は、単位容積当りの膜面積を広くなし得、モジュ−ルの
小型化、高濾過流速等の面で有利である。

【０００３】かかる中空糸膜モジュ−ルの一形式とし
て、図３の（イ）並びに図３の（ロ）〔図３の（イ）に
おける右側面図〕に示すように、一束の中空糸膜２’を
折曲して外被筒１’内に収容し、外被筒内の一端部に樹
脂隔壁４’を注型し、折曲中空糸膜の両端をその樹脂隔
壁の外面に開口させ、原水を外被筒の他端側から供給
し、これを全量濾過し、濾過液を中空糸膜端開口から取
り出していくものが、所謂、全量濾過型の外圧式中空糸
膜モジュ−ルとして知られている。

【０００４】この外圧式中空糸膜モジュ−ルにおいて
は、中空糸膜内を原水側とする内圧式に較べ、懸濁液で
も、原水通路の閉塞をよく排除して処理でき、また、ク
ロスフロ−方式に較べ、モジュ−ル構造や付帯設備を簡
易化できる利点がある。上記中空糸膜モジュ−ルにおい
ては、中空糸膜が極く一部（折曲部）を除いて直線状で
あり、この部分での外被筒内断面積に対して全中空糸膜
が占める割合は、１０％〜６０％程度であり、中空糸膜
間に充分な断面積の原水流路が存在している。

【０００５】上記外圧式中空糸膜モジュ−ルにおいて、
全量濾過型内での濾過液圧力は濾過液流動圧損のため
に、濾過液出口側（中空糸膜開口端側）に至るほど低
く、中空糸膜両端の中央に至るほど高くなるから、原水
側圧力一定のもとで、中空糸膜開口端に至るほど膜間差
圧が大となって透過流速が高くなる。従って、懸濁液を
処理する場合、中空糸膜開口端側ほど懸濁物質が多く捕
捉され、この中空糸膜部分が懸濁液からの懸濁質の捕捉
・除去に効率よく寄与するものと期待される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者において、上記外圧式中空糸膜モジュ−ルを用いて高
濁度の懸濁液（濁度１０度のカオリン調製水）を全量濾
過で処理したところ、積算濾過量が予想外に小であっ
た。

【０００７】そこで、モジュ−ルを解体し、カオリン粒
子の捕捉状態を調査したところ、中空糸膜開口端側での
カオリン捕捉量が著しく少なく、本来、大なる捕捉効果
が期待される中空糸膜開口端側がその捕捉に有効に寄与
していないことを知った。その原因としては、中空糸膜
束の折曲側において、中空糸膜があたかも、多段メッシ
ュ状になって密接触しており、この部分に懸濁物質が層
状に溜って一種のフィルタ−となり、中空糸膜開口端側
への懸濁物質の供給が阻害されることが考えられる。

【０００８】本発明の目的は、中空糸膜束が折曲げられ
て外被筒内に収容され、外被筒内の一端部に注型樹脂隔
壁が設けられ、折曲中空糸膜の両端がその樹脂隔壁の外
面に開口されてなる中空糸膜モジュ−ルにより、高濁度
の懸濁水を外圧式にて、効率よく全量濾過できる外圧式
中空糸膜モジュ−ルを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る外圧式中空
糸膜モジュ−ルは、中空糸膜束が折曲げられて外被筒内
に収容され、外被筒内の一端部に注型樹脂隔壁が設けら
れ、折曲中空糸膜の両端がその樹脂隔壁の外面に開口さ
れ、外被筒の他端側が原液供給口とされてなる中空糸膜
モジュ−ルにおいて、外被筒内の中空糸膜束内に、折曲
部側から樹脂隔壁に至る主通路が形成されていることを
特徴とする構成であり、主通路の流路断面積は、通常５
ｍｍ²〜５０ｍｍ²とされ、中空糸膜群を中央に連通孔を
形成するように集束し、該連通孔を主通路にし、また
は、一端を注型樹脂隔壁に固定した孔開き管により主通
路を構成することもできる。

【００１０】以下、図面を参照しつつ本発明の構成を詳
細に説明する。図１の（イ）は本発明に係る外圧式中空
糸膜モジュ−ルの一例の断面図を、図１の（ロ）は図１
の（イ）の右側面図をそれぞれ示している。図１の
（イ）並びに図１の（ロ）において、１は外被筒であ
り、プラスチック筒を使用できる。２は外被筒内に収容
された中空糸膜束であり、各中空糸膜を中間で折曲し、
その両端を外被筒内の一端側に配し、内部に外被筒長手
方向に延びる主通路３を設けてある。図示の例では、各
中空糸膜の中間を折曲した中空糸膜小束２１の複数箇を
中心孔を形成するように集合し、その集合体を糸または
テ−プの巻き付け、あるいは、プラスチックネットの被
挿によりほぼ円形に成形し、中心孔を主通路に形成して
ある。４は外被筒内の一端部に硬化性樹脂（エポキシ樹
脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノ−ル樹脂
等）の注型により設けられた樹脂隔壁であり、中空糸膜
の両端が該隔壁の外面に開口されている（外被筒内の一
端部に硬化性樹脂を注入固化し、次いで外被筒の一端を
切断すれば、硬化性樹脂の切断面に中空糸膜切断端が自
ずと開口する）。

【００１１】上記の主通路３の流路断面積は、通常５ｍ
ｍ²〜５０ｍｍ²（通路断面形状がほぼ円形又は正方形の
場合）とされている（５ｍｍ²以下では、後述の作用が
満足に達成されず、５０ｍｍ²以上では、中空糸膜の収
容本数が低下し、膜面積を充分に確保し難くなる）。

【００１２】図２の（イ）は本発明に係る外圧式中空糸
膜モジュ−ルの別例の断面図を、図２の（ロ）は図２の
（イ）に対する右側面図をそれぞれ示し、上記図１の
（イ）並びに図１の（ロ）に示す例では、中空糸膜束の
集束構成自体で主通路３を構成しているのに対し、この
例では孔開き管３０の使用により主通路３を形成してい
る。

【００１３】図２の（イ）並びに図２の（ロ）におい
て、１は外被筒である。２は中間が折曲されて外被筒内
に収容された一束の中空糸膜束、３０は中空糸膜束のほ
ぼ中心に挿入された孔開き管（管壁に所定の短間隔で孔
３１を開けた管体）、４は外被筒内の一端部に硬化性樹
脂の注型により設けられた樹脂隔壁であり、中空糸膜の
両端が該隔壁の外面に開口され、孔開き管３０の一端が
該隔壁に埋入固定されている。

【００１４】上記の孔開き管３０の流路断面積は、通常
５ｍｍ²〜５０ｍｍ²とされている。本発明に係る外圧式
中空糸膜モジュ−ルにおいて、中空糸膜直線部での、外
被筒内断面積に対して全中空糸膜が占める割合は、通常
１０％〜８０％とされている。

【００１５】また、中空糸膜には、外径０．４ｍｍ〜
０．６ｍｍ、厚み０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの多孔質合
成樹脂管、例えば、ポリスルホンやポリアミドの多孔質
管が使用される。

【００１６】本発明に係る外圧式中空糸膜モジュ−ルに
おいては、液体処理装置や配管の所定部位に着脱自在に
組み込まれて全量濾過方式で使用され、膜面での溶質の
捕捉が進行して濾過流速が低下すると新品に交換される
（すなわち、カ−トリッジ方式で使用される）。

【００１７】

【作用】被処理液が外被筒内に圧入・供給され、溶媒が
中空糸膜の膜壁を通過し、この濾過液が中空糸膜内の中
空通路を経て中空糸膜開口端から外部に流出されてい
く。この場合、中空糸膜内の濾過液の圧力は、流動圧損
のために中空糸膜開口端に至るほど低く、従って、中空
糸膜開口端に至るほど膜間差圧が大となって、中空糸膜
開口端に至るほど不純物混入物に対する捕捉作用が効果
的に行われる。

【００１８】而るに、被処理液が高濁度の懸濁液であっ
て、多段メッシュ状の中空糸膜束の折曲部分に懸濁物質
が溜り、この箇所が懸濁物質に対しフィルタ−として作
用しても、主通路を経て中空糸膜開口端に向け懸濁物質
がよく供給されるから（主通路の径が大きく、懸濁物質
の堆積付着を排除できる）、中空糸膜開口端側での懸濁
物質に対する効果的捕捉を満足に達成できる。従って、
高濁度の懸濁液を高積算濾過量のもとで、すなわち、高
濾過能力で処理することができる。

【００１９】

【実施例】

実施例１中空糸膜モジュ−ルの構成は、図１の（イ）並びに図１
の（ロ）に示した通りである。中空糸膜には内径０．３
ｍｍ，外径０．５ｍｍ，公称孔径０．１５μｍの精密濾
過用中空糸膜１２００本を使用し、外被筒には内径３４
ｍｍ、長さ９０ｍｍのプラスチック筒を使用した。樹脂
隔壁をウレタン樹脂により注型し、その隔壁の厚みを１
０ｍｍとするように切断し、中空糸膜の有効膜面積を
０．２９ｍ ²とし、また、主通路の流路断面積を１０ｍ
ｍ²とした（外被筒内断面積約９００ｍｍ²の約１％に相
当）。この中空糸膜モジュ−ルの純水に対する温度２５
℃、圧力０．２ｋｇｆ／ｃｍ²のもとでの外圧式全量濾
過による透過流速は４．９リットル／分であった。

【００２０】この実施例モジュ−ルの高濁度懸濁水に対
する濾過能力を試験するために、濁度１０度のカオリン
懸濁水を調製し、これを３リットル／分の定流量で送液
し、モジュ−ル入口圧力が２．０ｋｇｆ／ｃｍ²に到達
するまでのその入口圧力とカオリン懸濁水の積算濾過量
との関係を測定したところ、図４の曲線イの通りであっ
た。

【００２１】実施例２中空糸膜モジュ−ルの構成は、図２の（イ）並びに図２
の（ロ）に示した通りである。孔開き管には、内径３ｍ
ｍ，外径４ｍｍ，長さ８３ｍｍのプラスチック管の管壁
に孔径１ｍｍの小孔を多数箇穿設したものを使用した。
使用した中空糸膜とその本数、外被筒並びに樹脂隔壁と
その厚みは実施例１に同じとし、孔開き管の樹脂隔壁へ
の埋入深さは３ｍｍとした。この実施例モジュ−ルの中
空糸膜の有効膜面積はほぼ０．２９ｍ²であった。この
中空糸膜モジュ−ルの純水に対する温度２５℃、圧力
０．２ｋｇｆ／ｃｍ²のもとでの外圧式全量濾過による
透過流速は４．８リットル／分であった。

【００２２】この実施例２について、実施例１と同様に
してモジュ−ル入口圧力とカオリン懸濁水の積算濾過量
との関係を測定したところ、図４の曲線ロの通りであっ
た。

【００２３】比較例中空糸膜モジュ−ルの構成は、図３の（イ）並びに図３
の（ロ）に示した通りであり、実施例１とは異なり中空
糸膜の複数箇の小束の集合ではなく、一箇の大束を折曲
して外被筒内に収容してあり、主通路が存在しない。使
用した中空糸膜とその本数、外被筒並びに樹脂隔壁とそ
の厚みは実施例１に同じとした。中空糸膜の有効膜面積
はほぼ０．２９ｍ²であった。この中空糸膜モジュ−ル
の純水に対する温度２５℃、圧力０．２ｋｇｆ／ｃｍ²
のもとでの外圧式全量濾過による透過流速は４．８リッ
トル／分であった。

【００２４】この比較例について、実施例１と同様にし
てモジュ−ル入口圧力とカオリン懸濁水の積算濾過量と
の関係を測定したところ、図４の曲線ハの通りであっ
た。

【００２５】図４の曲線イ〜ハの比較から明らかな通
り、本発明の外圧式中空糸膜モジュ−ルにおいては、比
較例に較べ、積算濾過量が大であり、懸濁物質の捕捉が
膜全体で充分一様に行われ、膜全体が有効に利用されて
いることが明らかである。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、全量濾過型の外圧式中
空糸膜モジュ−ルでも、高濁度の懸濁水を効率よく濾過
でき、当該外圧式中空糸膜モジュ−ルの利用分野を、高
濁度の懸濁水の濾過処理に拡張できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（イ）は請求項３記載の発明に係る中空
糸膜モジュ−ルの一例を示す断面図、図１の（ロ）は図
１の（イ）における右側面図である。

【図２】図２の（イ）は請求項４記載の発明に係る中空
糸膜モジュ−ルの一例を示す断面図、図２の（ロ）は図
２の（イ）における右側面図である。

【図３】図３の（イ）は従来の外圧式中空糸膜モジュ−
ルの一例を示す断面図、図３の（ロ）は図３の（イ）に
おける右側面図である。

【図４】本発明の実施例と比較例との濾過能力を示す図
表である。

【符号の説明】

１外被筒２中空糸膜束３主通路３０孔開き管４樹脂隔壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空糸膜束が折曲げられて外被筒内に収容
され、外被筒内の一端部に注型樹脂隔壁が設けられ、折
曲中空糸膜の両端がその樹脂隔壁の外面に開口され、外
被筒の他端側が原液供給口とされてなる中空糸膜モジュ
−ルにおいて、外被筒内の中空糸膜束内に、折曲部側か
ら樹脂隔壁に至る主通路が形成されていることを特徴と
する外圧式中空糸膜モジュ−ル。
【請求項２】主通路の流路断面積が５ｍｍ²〜５０ｍｍ²
である請求項１記載の外圧式中空糸膜モジュ−ル。
【請求項３】中空糸膜群が中央に連通孔を形成するよう
に集束され、該連通孔が主通路とされている請求項１又
は２記載の外圧式中空糸膜モジュ−ル。
【請求項４】一端が注型樹脂隔壁に固定された孔開き管
により主通路が構成されている請求項１又は２記載の外
圧式中空糸膜モジュ−ル。