JPH07710A - 脱気膜モジュールの運転方法 - Google Patents

脱気膜モジュールの運転方法

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JPH07710A
JPH07710A JP14468993A JP14468993A JPH07710A JP H07710 A JPH07710 A JP H07710A JP 14468993 A JP14468993 A JP 14468993A JP 14468993 A JP14468993 A JP 14468993A JP H07710 A JPH07710 A JP H07710A
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JP
Japan
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hollow fiber
deaeration
raw water
membrane
membrane module
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JP14468993A
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Masahide Taniguchi
雅英 谷口
Takashi Seki
隆志 関
Hiroyuki Yamamura
弘之 山村
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明においては、脱気膜モジュールの脱気効
率を向上させることを目的とする。 【構成】中空糸疎水性気体透過膜の間にスペーサーを配
した脱気膜モジュールを用いて、該中空糸膜の内側に原
水を流しつつ、外側を減圧することによって、原水中の
溶存気体を除去することを特徴とする脱気膜モジュール
の運転方法。 【効果】本発明において、中空糸脱気膜モジュールの中
空糸膜の外側にスペーサーを配することにより、減圧側
の空間を均等にし、透過気体や搬送気体の流れを改善す
ることにより、脱気効率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、疎水性気体透過膜を使
用して、膜の一方に原水を流しつつ、他方を減圧するこ
とによって、原水中の溶存気体を除去する脱気膜モジュ
ールに関するものであり、詳しくは中空糸型である脱気
膜モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、疎水性気体分離膜を使用して、水
中に溶存している酸素,窒素,二酸化炭素などの気体を
除去する、いわゆる脱気処理が最近実用化され始めてい
る。(実開昭57- 35795 ,特開昭62-273095 )この方法
は、シリコーン等を素材とする、気体の透過機能を有
し、水を透過させない性質を持った膜の表面または裏面
に原水を流し、反対面を減圧状態にすることにより、原
水中の溶存気体のみを膜透過除去し、脱気するというも
のである。水中の溶存気体を除去することによって、例
えば、水の循環ラインにおける溶存酸素による配管接液
内面の腐食、二酸化炭素による超純水の水質低下を防ぐ
ことができる。本方式では、従来の薬品添加法にみられ
た薬品残存成分のような問題もなく、真空脱気法等と比
較しても装置が簡単となり、運転コストも軽減されると
いう長所が認められている。
【0003】現在、一般的に用いられている脱気膜モジ
ュールにはスパイラル型と中空糸型がある。中空糸型
は、中空糸膜の内側に原水を流し、外側を減圧すること
で中空糸内部を流れる原水中の溶存気体を除去する方式
のものである。中空糸型の場合、モジュール体積あたり
の膜面積を大きくとることが可能であるため、小型モジ
ュールで溶存気体濃度を十分に下げることができ、高効
率の脱気処理が可能となるという特長を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする問題】しかしながら、これま
での中空糸内側に原水を流し外側を減圧する方式では、
原水流において生じる濃度境膜発達を抑制しやすく、高
効率の脱気が可能であった反面、とくに、中空糸膜のモ
ジュール充填率を高くした場合、中空糸膜の配置にわず
かな偏りがあると、透過側すなわち中空糸膜の外側の偏
流が生じやすくなり、十分に減圧することが困難になり
やすく、また、万一、中空糸膜から原水が漏れたり、膜
を透過してきた水蒸気が膜面で凝縮した場合、液滴が膜
面を塞ぎやすく好ましくない。
【0005】さらに、酸素や二酸化炭素など特定の気体
を除去することを目的とする場合、その脱気効率を向上
させることを目的とし、減圧側に脱気対象以外の搬送気
体を流すことは公知(特開平3-249907)であるが、この
方法は、平膜積層型やスパイラル型で確立された技術で
あり、減圧側において搬送気体が偏り無く流れることが
必要とされる。中空糸型の場合、前記したように中空糸
膜の配置に偏りがあることによって搬送気体がショート
パスしたり、低温である場合に生じる凝縮水蒸気が障害
となり、搬送気体を流す効果が十分に発揮できなかっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、中空糸
疎水性気体透過膜の間にスペーサーを配した脱気膜モジ
ュールを用いて、該中空糸膜の内側に原水を流しつつ、
外側を減圧することによって、原水中の溶存気体を除去
することで基本的に達成される。
【0007】すなわち、中空糸膜外部にスペーサーを配
することによって、減圧側の偏流が生じにくくなり、十
分に減圧することが可能となる。又、搬送気体を流す場
合も、ショートパスが生じにくくなるため、十分な脱気
効率を得ることができる。
【0008】図1は、本発明に用いられる中空糸膜の間
にスペーサーを有する脱気膜モジュールの一例の構造を
示す側断面図であり、図2は、その横断面図である。原
水は、中空糸脱気膜2の片端から供給され、中空糸膜内
部を通って、反対端から脱気水として得られる構造にな
っている。中空糸膜の外側は真空ライン3に連接し、こ
れによって、原水供給口1より供給された原水は、中空
糸脱気膜2の外部を通過し、その際、原水中の溶存気体
は中空糸膜外部へ移動し、原水の脱気が行われる。本発
明における真空ライン3の数,位置および向き、また、
スペーサーの形状,材質,大きさ等は特に限定されるも
のではないが、偏流を起こしにくく十分に膜面が減圧で
きるように例えば、ネット,波板,孔あき板等を用いる
ことが望ましい。更に、形状としては、図1、図2に示
したような、横断面形状が十字型の4葉よりなる形状の
ほか、横断面形状が「*」型の6葉よりなるものなど、
特に限定されるものではない。
【0009】また、真空ラインのについては、例えば、
図3に示すように真空ライン3を複数箇所に設けたり、
図4,図5に示すように多孔質中心管6や真空ラインパ
イプ8などを設けることも可能である。
【0010】また、減圧側に搬送気体を流して、酸素や
二酸化炭素などの特定気体を除去する場合、図6に示す
ように、真空ライン3の反対側を開口して搬送気体供給
口9とすることにより搬送気体の導入が可能となる。搬
送気体は、除去対象となる特定気体と異なる気体であれ
ば特に限定されないが、原水に影響を及ぼさない不活性
のものが望ましく、空気または空気中に大量に含有され
る窒素が好ましい。以上のように中空糸膜の外部に搬送
気体を通すことにより、減圧側すなわち透過側の特定気
体分圧を十分低下させることができ、脱気効率を大きく
向上させることができる。
【0011】さらに、スペーサーの一種として中空糸外
部の液の偏流や濃度境膜の発達を抑制するための非常に
有効な手段のなかで、透析用などの液体分離膜モジュー
ルの処理効率を向上させることを目的とし、特開昭53-3
5683,特開平3-278821にあるように、中空糸膜にスペー
サーヤーンを巻き付けることにより中空糸膜間に一定の
隙間を得るという方法が知られているが、我々が鋭意検
討を行った結果、脱気膜モジュールにおいても、1本な
いし複数本の中空糸膜にスペーサーヤーンを巻き付ける
ことによって、中空糸の外側の空間を均等に得ることが
でき、十分に減圧することができるばかりでなく、搬送
気体を流す場合は、搬送気体が偏流せず均一に流れかつ
濃度境膜の発達を抑制する効果を生み出し、脱気効率を
大きく向上させることができるという知見を得た。この
スペーサーヤーンを中空糸膜に巻き付ける方法は、前述
のスペーサーの代わりに単独で用いたり、他のスペーサ
ーと併用することが可能である。本発明における中空糸
脱気膜に用いるスペーサーヤーンの種類や巻き方は特に
限定されるものでないが、中空糸外を流れる流体の偏流
や溶存気体の濃度境膜の発達を十分に防止できることが
望ましい。スペーサーヤーンの素材としては特に限定さ
れないが、ナイロン,ポリエステル,ポリプロピレン,
フッ素系樹脂等が好ましい。また、適したスペーサーヤ
ーンは、中空糸の径やモジュールの太さにより若干異な
るが、概して5 〜150 デニールの単糸を1本ないし複数
本撚った加工糸を用いるのが効果的であり、巻き方とし
ては2〜4本の中空糸を束ねてスペーサーヤーンを1 〜
10cm/巻のピッチで螺旋状に巻き付けるのが最も効果的
である。
【0012】中空糸膜にスペーサーヤーンを巻き付けた
状態例の模式図を図7に、また、スペーサーヤーンを巻
き付けた中空糸膜モジュールの例を図8、9に示す。
【0013】本発明における脱気膜モジュールに用いら
れる中空糸膜は、特に、中空糸の形状を限定するもので
はなく、一般にいうチューブラー型(中空糸外径数mm以
上),キャピラリー型(中空糸外径約1mm前後),ホロ
ファイバー型(中空糸外径1mm未満)といった径のサイ
ズや中空糸横断面の形には限定されないが、膜面積を大
きくとることが可能なのはホロファイバー型である。ま
た、細孔の状態も特に限定される物ではないが、脱気性
能を発揮するためには、原水を細孔内に侵入させないよ
うに、とくに原水の流れる側の膜表面に十分な緻密さを
有するものがよい。また、十分な気体透過性を有するた
めには中空糸膜内部および減圧側膜表面は、疎であるも
のが望ましい。これにより、気体の透過抵抗を減少さ
せ、また、減圧側の空孔面積が大きくなるため、膜表面
で十分な減圧を行うことも容易になる。ところで、膜素
材は、疎水性で中空糸の形状にすることができればよ
く、ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリテトラフルオ
ロエチレン,ポリフッ化ビニリデン,ポリ4メチルペン
テン等が好ましいが、細孔構造を考えるとフィブリル孔
よりも超微細均一孔の方が適しているため、フィブリル
孔構造とするのに適したポリエチレン,ポリプロピレン
等よりも、超微細均一孔を得やすいポリフッ化ビニリデ
ンもしくは4メチルペンテンからなる重合体を用いるこ
とが特に好ましい。また、膜の疎水性を向上させるため
に中空糸の内外表面の一方もしくは両方に架橋型シリコ
ーン系,フッ素樹脂系等といった疎水性薄膜を形成さ
せ、複合膜化することも可能である。とくに、架橋型シ
リコーン系複合膜は、基材膜の表面に架橋型シリコーン
系の薄膜を形成させたことを特徴とする膜で、表面の状
態が一般に非多孔膜と呼ばれるほど緻密な状態を形成し
ているものが多い。このため、シリコーン自体が持つ疎
水性に加えて、汚れ成分の吸着を抑えることができると
いうすばらしい特性を有している。
【0014】
【実施例】以下実施例をもって本発明をさらに具体的に
説明する。ただし、本発明はこれにより限定されるもの
ではない。
【0015】実施例1 本発明の例である図1に示した形式の脱気膜モジュール
を作製した。このモジュールは、ポリフッ化ビニリデン
(米国アウジモント社製HYLAR460)を乾湿式紡糸して作
製した内径180 μm ,外径225 μm の中空糸膜20000 本
(全長450mm ,有効長420mm )を径50mm,長さ500mm の
ケースに装填し、中空糸膜の片方を封止し、もう片方を
開口し、真空ラインに接続したものである。このモジュ
ールを用いて、真空ラインを45torrとし、原水として、
水温25℃,溶存酸素濃度8.0ppmの純水を用いて、処理流
量2 リットル/分で脱気試験を行ったところ、モジュー
ル出口における溶存酸素濃度は0.4ppmであった。
【0016】実施例2 搬送気体供給口を有する以外は、実施例1と同条件の図
6に示した脱気膜モジュールを作製し、このモジュール
を用いて、搬送気体として窒素をを20ミリリットル/分
で流し、その他を同条件で脱気試験を行ったところ、モ
ジュール出口における溶存酸素濃度は、0.15ppm であっ
た。
【0017】比較例1 図10に示したような従来の脱気膜モジュールを作製し
た。このモジュールは、実施例1と同じ中空糸膜20000
本を同じケースに装填し、中空糸膜の両端を開口して中
空糸膜の内側に原水を流すとともに外側を減圧する方式
のモジュールである。このモジュールを用いて、実施例
1と同条件で脱気試験を行ったところ、モジュール出口
における溶存酸素濃度は、0.5ppmであった。
【0018】比較例2 搬送気体供給口を有する他は比較例1と同条件で図11
に示したような従来の脱気膜モジュールを作製した。こ
のモジュールを用いて実施例2と同条件で脱気試験を行
なったところ、モジュール出口における溶存酸素濃度
は、0.2ppmであった。
【0019】
【発明の効果】本発明において中空糸疎水性気体透過膜
の間にスペーサーを配した脱気膜モジュールを用いて、
該中空糸膜の内側に原水を流しつつ、外側を減圧するこ
とによって、原水中の溶存気体を除去することを特徴と
する脱気膜モジュールの運転方法により、透過側の透過
気体や搬送気体の流れを改善することができるため脱気
効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る、脱気膜モジュールの一例の側断
面図である。
【図2】本発明に係る、脱気膜モジュールの一例の横断
面図である。
【図3】本発明に係る、複数の真空ラインを有する脱気
膜モジュールの一例の断面図である。
【図4】本発明に係る、多孔質中心管を有する脱気膜モ
ジュールの一例の断面図である。
【図5】本発明に係る、真空ラインパイプを有する脱気
膜モジュールの一例の断面図である。
【図6】本発明に係る、搬送気体供給口を有する脱気膜
モジュールの一例の断面図である。
【図7】本発明に係る、スペーサーヤーンを巻き付けた
中空糸膜素子の例の概略図である。
【図8】本発明に係る、中空糸膜にスペーサーヤーンを
巻き付けた脱気膜モジュールの一例の概略図である。
【図9】本発明に係る、スペーサーを有しかつ中空糸膜
にスペーサーヤーンを巻き付けた脱気膜モジュールの一
例の概略図である。
【図10】従来の脱気膜モジュールの一例の断面図であ
る。
【図11】従来の搬送気体導入口を有する脱気膜モジュ
ールの一例の断面図である。
【符号の説明】
1:原水供給口 2:中空糸脱気膜 3:真空ライン 4:脱気水出口 5:スペーサー 6:多孔質中心管 7:孔 8:真空ラインパイプ 9:搬送気体供給口 10:スペーサーヤーン 11:1本の単糸にスペーサーヤーン2本を交差に巻き
付けた中空糸膜素子 12:1本の単糸にスペーサーヤーン1本を巻き付けた
中空糸膜素子 13:2本の単糸にスペーサーヤーン1本を巻き付けた
中空糸膜素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空糸疎水性気体透過膜の間にスペーサ
    ーを配した脱気膜モジュールを用いて、該中空糸膜の内
    側に原水を流しつつ、外側を減圧することによって、原
    水中の溶存気体を除去することを特徴とする脱気膜モジ
    ュールの運転方法。
  2. 【請求項2】 スペーサーが中空糸膜の1本または複数
    本のまわりに螺旋状に巻き付けられたフィラメントヤー
    ンであることを特徴とする請求項1記載の脱気膜モジュ
    ールの運転方法。
  3. 【請求項3】 中空糸膜の内表面が緻密で、外表面が疎
    である構造を有する請求項1記載の脱気膜モジュールの
    運転方法。
  4. 【請求項4】 中空糸膜素材がポリフッ化ビニリデン,
    もしくは4−メチルペンテンからなる重合体であること
    を特徴とする請求項1記載の脱気膜モジュールの運転方
    法。
  5. 【請求項5】 中空糸膜の外側に連通する部分に気体供
    給口を設け、除去対象以外の搬送気体を流すことを特徴
    とする請求項1記載の脱気膜モジュールの運転方法。
  6. 【請求項6】 搬送気体が窒素、または空気であること
    を特徴とする請求項5記載の脱気膜モジュールの運転方
    法。
JP14468993A 1993-06-16 1993-06-16 脱気膜モジュールの運転方法 Pending JPH07710A (ja)

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