JPH08168658A - Film with microporous layer, composite film and liquid separating process - Google Patents

Film with microporous layer, composite film and liquid separating process

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JPH08168658A
JPH08168658A JP27318895A JP27318895A JPH08168658A JP H08168658 A JPH08168658 A JP H08168658A JP 27318895 A JP27318895 A JP 27318895A JP 27318895 A JP27318895 A JP 27318895A JP H08168658 A JPH08168658 A JP H08168658A
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優 栗原
Yoshinari Fusaoka
良成 房岡
Toshihiro Ikeda
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Abstract

PURPOSE: To highly separate the concentrated solution by high separating performance when the reverse osmosis separation is carried out under the high pressure by composing asymmetrically two kinds of films with specified porous diameter or more, or less respectively. CONSTITUTION: A composite film cover with a separating function film 1 having the separating performance is used on a porous support film 2 as a film for separating a liquid mixture. The porous substrate film 2 to be used is provided with two layers consisting of an A layer 4 having the porous diameter mainly of 200nm or less and a B layer 5 having the porous diameter mainly of 200nm or more, and the thickness of A layer 4 is 2μm or more and the thickness of B layer 5 is 8μm or more, and the ratio X of the thickness A layer 4 to the total of the thickness of A layer 5 and B layer 5 is 20% or more. The film thus formed is of high resistance to pressure, and even when the pressure of 70atm is applied, the variation of the separating characteristics of the film is small, and when the operation is carried out under the pressure of 70atm or more, the variation with time of the film is small.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液体混合物を分離する
ための高性能な微細孔層を有する膜とその製造方法、お
よびその使用方法に関するものである。本発明の微細孔
層を有する膜は海水の淡水化、かん水の脱塩、排水の処
理および有価物の濃縮、回収に用いることができる。特
に、高濃度の非分離液を高圧で分離する際に本発明の分
離膜は有効である。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a membrane having a high-performance microporous layer for separating a liquid mixture, a method for producing the same, and a method for using the same. The membrane having a microporous layer of the present invention can be used for desalination of seawater, desalination of brackish water, treatment of wastewater and concentration and recovery of valuables. In particular, the separation membrane of the present invention is effective in separating a high-concentration non-separated liquid at high pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、工業的に利用されている半透膜に
は非対称膜型の酢酸セルロース膜があった(例えば、米
国特許第3、133、132号明細書、同第3、13
3、137号明細書)。しかし、この膜は耐加水分解
性、耐微生物性などに問題があり、塩排除率、水透過性
も十分ではなかった。このため、酢酸セルロース非対称
膜は一部の用途には使用されているが広範囲の用途に実
用化されるには至っていない。
2. Description of the Related Art Conventionally, an asymmetric membrane type cellulose acetate membrane has been used as a semipermeable membrane industrially used (for example, US Pat. Nos. 3,133,132 and 3,13).
3, 137). However, this membrane has problems such as hydrolysis resistance and microbial resistance, and the salt rejection and water permeability were not sufficient. For this reason, the cellulose acetate asymmetric membrane is used for some applications, but has not been put to practical use in a wide range of applications.

【0003】これらの欠点を補うべく非対称膜とは形態
を異にする半透膜として微多孔性支持膜上に異なる素材
で実質的に膜分離性能をつかさどる分離機能膜を被覆し
た分離膜が考案された。複合膜では、分離機能膜と微多
孔性支持膜の各々に最適な素材を選択する事が可能であ
り、製膜技術も種々の方法を選択できる。
In order to make up for these drawbacks, a separation membrane is devised as a semipermeable membrane having a shape different from that of an asymmetric membrane, in which a microporous support membrane is covered with a separation functional membrane which substantially controls the membrane separation performance with different materials. Was done. In the composite membrane, it is possible to select the optimum material for each of the separation function membrane and the microporous support membrane, and various membrane forming techniques can be selected.

【0004】現在市販されている複合膜の大部分は微多
孔性支持膜上にゲル層とポリマーを架橋した分離機能膜
を有するものと、微多孔性支持膜上でモノマーを界面重
縮合した分離機能膜を有するものの2種類である。前者
の具体例としては、特開昭49−13282号公報、特
公昭55−38164号公報、PBレポート80−18
2090、特公昭59−27202号公報、同61−2
7102号公報などがある。後者の具体例としては米国
特許第3,744,942号明細書、同第3,926,
798号明細書、同第4,277,344号明細書、特
開昭55−147106号公報、同58−24303号
公報、同62−121603号公報などがある。
Most of the composite membranes currently on the market have a separation functional membrane formed by crosslinking a gel layer and a polymer on a microporous support membrane, and a separation membrane obtained by interfacial polycondensation of a monomer on the microporous support membrane. There are two types, one with a functional film. Specific examples of the former include Japanese Patent Laid-Open Nos. Sho 49-13282, Sho-55-38164, and PB Report 80-18.
2090, JP-B-59-27202, 61-2.
7102 and the like. Specific examples of the latter include US Pat. Nos. 3,744,942 and 3,926,926.
No. 798, No. 4,277,344, Japanese Patent Laid-Open No. 55-147106, No. 58-24303, No. 62-121603 and the like.

【0005】これらの複合膜では酢酸セルロース非対称
膜よりも高い脱塩性能が得られている。さらにこれらの
膜は殺菌に用いられる塩素、過酸化水素に対する耐久性
も向上されつつあり用途が広がってきている段階にあ
る。この型の膜の問題としては、水透過性を高めようと
すると(低圧高造水量化)、分離機能膜を非常に薄く塗
るため、微多孔性支持膜の傷、あるいは異物などによっ
て、欠点を生じやすいこと、また平膜状の複合膜の場合
には、スパイラル、プレートアンドフレーム型のエレメ
ントとして使用するにあたり、エレメント製造時の作業
中に分離機能膜に傷がつき、膜本来の脱塩性能に対して
エレメントの脱塩性能が低下する現象がしばしば生じ
た。これらは最近特に要望が強くなってきている高排除
性の妨げになっている。これらの問題は製造技術の向上
によって解決されつつあり、この高い性能の複合膜が市
販されている段階にある。
These composite membranes have higher desalination performance than the cellulose acetate asymmetric membrane. Further, these membranes are being improved in durability against chlorine and hydrogen peroxide used for sterilization, and are in the stage of expanding their applications. The problem with this type of membrane is that when it is attempted to increase water permeability (low pressure and high production of water), the separation function membrane is applied very thinly, so that defects such as scratches on the microporous support membrane or foreign substances may cause problems. When used as a spiral or plate-and-frame type element in the case of a flat membrane type composite membrane, the separation function membrane is damaged during the operation during element production, and the desalination performance inherent in the membrane On the other hand, the phenomenon that the desalination performance of the element deteriorated often occurred. These are obstacles to the high exclusion property, which has recently been particularly desired. These problems are being solved by improving manufacturing technology, and this high-performance composite membrane is in the stage of being commercially available.

【0006】特に、ある一定濃度以下の透過液を得るた
めには分離対象液の濃度が高いほど、高い排除率が必要
となる。例えば1%の溶液から100ppmの透過液を
得る場合には、排除率は99%で良いが、4%の溶液か
ら100ppmの透過液を得るためには99.75%の
排除率が必要になり、高排除率膜の要望はますます強く
なってきている。
In particular, in order to obtain a permeated liquid having a certain concentration or less, the higher the concentration of the liquid to be separated, the higher the exclusion rate is required. For example, when obtaining a 100 ppm permeate from a 1% solution, the rejection rate may be 99%, but in order to obtain a 100 ppm permeate from a 4% solution, an exclusion rate of 99.75% is required. The demand for high rejection membranes is becoming stronger and stronger.

【0007】さらに、逆浸透膜による分離を行なうに際
しては、供給液の浸透圧と透過液の浸透圧の差以上の圧
力を供給液側にかけることが必要であり、特に供給液の
濃度が高く、浸透圧が高い場合には高い圧力を操作圧力
として必要とする。さらに、供給液に対する透過液の量
の割合(これを収率という)が高くなると濃縮液の濃度
が高くなる。例えば海水の淡水化の場合、海水の濃度
3.5%に対応する浸透圧は25.4atmであり、収
率40%で淡水化を行なうと濃縮水の濃度は約6%で濃
縮水の濃度6%に対応する浸透圧、約45atm以上の
操作圧力が必要である。透過水の水質と水量を充分に得
るためには、実際には濃縮水濃度に対応する浸透圧より
も約20atm(この圧力を有効圧力と呼ぶ)程度高め
の圧力を逆浸透膜に加えることが必要である。従来、一
般的には海水淡水化は60から65atm程度の圧力を
かけて収率40%程度の条件で運転されている。
Further, when performing separation by the reverse osmosis membrane, it is necessary to apply a pressure equal to or higher than the difference between the osmotic pressure of the feed liquid and the osmotic pressure of the permeate liquid to the feed liquid side, and particularly the concentration of the feed liquid is high. If the osmotic pressure is high, a high pressure is required as the operating pressure. Further, the higher the ratio of the amount of the permeated liquid to the supply liquid (this is called the yield), the higher the concentration of the concentrated liquid. For example, in the case of desalination of seawater, the osmotic pressure corresponding to a concentration of 3.5% of seawater is 25.4 atm, and when desalination is performed at a yield of 40%, the concentration of concentrated water is about 6% and the concentration of concentrated water is about 6%. An osmotic pressure corresponding to 6% and an operating pressure of about 45 atm or higher are required. In order to obtain sufficient quality and quantity of permeate, it is necessary to apply a pressure higher than the osmotic pressure corresponding to the concentration of concentrated water to the reverse osmosis membrane by about 20 atm (this pressure is called effective pressure). is necessary. Conventionally, seawater desalination is generally operated under a condition of a yield of about 40% under a pressure of about 60 to 65 atm.

【0008】一方、高濃度溶液の分離・濃縮の場合など
では70atm以上の圧力で短期間、逆浸透膜装置が運
転されている例がある。
On the other hand, in the case of separation / concentration of a high-concentration solution, there is an example in which the reverse osmosis membrane device is operated for a short period of time at a pressure of 70 atm or more.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】海水淡水化の場合、得
られる透過水のコストは収率に左右され、収率を高くす
る方が好ましい。しかし、実際の運転では収率を上げる
ことは操作圧力を高くすることに相当する。従来の膜は
主に10〜30atmの中圧で使用されるものであり、
海水淡水化や高濃度溶液の分離・濃縮に用いられる膜で
も60〜70atmで使用されるものがほとんどであっ
た。これらの膜は、70atm程度までの耐圧性を有し
ており、これ以下の圧力で使用するには充分な膜性能を
発揮するが、これ以上の圧力で使用しようとすると充分
な膜性能を発揮できないものであった。
In the case of seawater desalination, the cost of the permeated water obtained depends on the yield, and it is preferable to increase the yield. However, in actual operation, increasing the yield corresponds to increasing the operating pressure. Conventional membranes are mainly used at medium pressure of 10-30 atm,
Most of the membranes used for desalination of seawater and separation / concentration of high-concentration solutions were used at 60 to 70 atm. These membranes have pressure resistance up to about 70 atm and exhibit sufficient membrane performance when used at pressures lower than this, but exhibit sufficient membrane performance when used at pressures higher than this. It was impossible.

【0010】一般に膜に圧力をかけると膜は圧密化を起
こすが、圧力を除くともとの形態に戻る。しかし、限界
圧力以上の圧力を加えると非対称膜あるいは支持膜のボ
イドがつぶれたり、分離機能膜がさらに緻密化して膜形
態、膜性能が変化する。具体的には膜透過係数が小さく
なり、本来の膜透過係数から予測される透過水量よりも
小さくなってしまう。一方では、膜面の凹凸が強調され
るため分離機能膜が凹凸に添って引き伸ばされたり傷が
入りやすくなったりして溶質透過係数が大きくなり予想
される排除率よりも低下する。
Generally, when pressure is applied to the film, the film is consolidated, but when the pressure is removed, the film returns to its original form. However, when a pressure higher than the limit pressure is applied, the voids of the asymmetric membrane or the support membrane are crushed, or the separation functional membrane is further densified, and the membrane morphology and membrane performance are changed. Specifically, the membrane permeation coefficient becomes small and becomes smaller than the permeated water amount predicted from the original membrane permeation coefficient. On the other hand, since the unevenness of the membrane surface is emphasized, the separation functional film is stretched along with the unevenness and is likely to be damaged, so that the solute permeation coefficient becomes large and becomes lower than the expected rejection rate.

【0011】本発明は、耐圧性が高く70atm以上の
圧力をかけても、膜の分離特性の変化が小さく、かつ7
0atm以上の圧力で運転した際の性能の経時変化が小
さい微細孔層を有する膜およびその使用方法を提供する
ことを目的とする。さらに、70atm以上での耐圧性
が向上すれば、従来の使用圧力である50〜70atm
においても性能安定性の向上が期待できる。
According to the present invention, the pressure resistance is high, and even if a pressure of 70 atm or more is applied, the change in the separation property of the membrane is small, and
It is an object of the present invention to provide a membrane having a microporous layer that exhibits a small change in performance over time when operated at a pressure of 0 atm or higher, and a method of using the membrane. Further, if the pressure resistance at 70 atm or higher is improved, the conventional working pressure is 50 to 70 atm.
Also in the above, improvement in performance stability can be expected.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は基本的に下記の構成を有する。すなわち、
「細孔径が主に200nm以下のA層と、主に200n
m以上のB層の2層を有し、A層の厚さが2μm以上、
B層の厚さが8μm以上で、かつA層とB層の厚さの合
計に対するA層の厚さの割合Xが20%以上であること
を特徴とする微細孔層を有する膜。」である。
In order to achieve the above object, the present invention basically has the following constitution. That is,
"A layer with a pore size of mainly 200 nm or less,
m has two layers of B or more, and the thickness of A is 2 μm or more,
A membrane having a microporous layer, wherein the thickness of the B layer is 8 μm or more, and the ratio X of the thickness of the A layer to the total thickness of the A layer and the B layer is 20% or more. ".

【0013】本発明において、細孔径の判定は断面の電
子顕微鏡写真による。断面の電子顕微鏡は次の手順で観
察写真を解析して測定できる。まず、タフタや不織布な
どの膜の裏うち材が存在する場合はこれらを剥がした
後、中空糸膜などの場合はそのまま、凍結割断法で切断
して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金ま
たは4酸化ルテニウム、好ましくは4酸化ルテニウムを
薄くコーティングして3〜6kVの加速電圧で高分解能
電界放射型走査電子顕微鏡(UHR−FE−SEM)で
観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立
製S−900型電子顕微鏡などが使用できる。電子顕微
鏡の倍率としては、1000〜50000倍程度が好ま
しい。特に、細孔径と層の厚みを測定する場合には50
00〜20000倍が好ましい。得られた電子顕微鏡写
真から観察倍率を考慮して細孔径を直接測ることができ
る。例えば、5000倍の電子顕微鏡写真で長さ10c
mの断面に平行な直線を断面の任意の位置に引き、その
直線上でポリマーの部分とポリマーのない部分即ち細孔
部分を区別し、各々の細孔部分の長さを測定することが
できる。この各々の細孔部分の長さが細孔径である。
In the present invention, the determination of the pore size is based on the electron micrograph of the cross section. The electron microscope of the cross section can be measured by analyzing the observation photograph according to the following procedure. First, if there is a membrane backing material such as taffeta or non-woven fabric, these are peeled off, and if it is a hollow fiber membrane or the like, it is cut as it is by the freeze cleaving method to obtain a sample for cross-section observation. This sample is thinly coated with platinum or ruthenium tetraoxide, preferably ruthenium tetraoxide, and observed with a high resolution field emission scanning electron microscope (UHR-FE-SEM) at an accelerating voltage of 3 to 6 kV. As the high resolution field emission scanning electron microscope, Hitachi S-900 type electron microscope or the like can be used. The magnification of the electron microscope is preferably about 1,000 to 50,000 times. Especially when measuring the pore size and the layer thickness, 50
It is preferably from 00 to 20000 times. The pore size can be directly measured from the obtained electron micrograph in consideration of the observation magnification. For example, a length of 10c in a 5000x electron micrograph
It is possible to draw a straight line parallel to the cross section of m at an arbitrary position of the cross section, distinguish the polymer part and the part without polymer, that is, the pore part on the straight line, and measure the length of each pore part. . The length of each pore portion is the pore diameter.

【0014】また、主な細孔径が200nm以下とは、
膜面に平行な直線上で測定した細孔径が200nm以下
の細孔の数が10cmの直線上の全細孔の数の半分以上
であることをいい、数平均の細孔径が200nm以下で
あっても良い。更に、主な細孔径が200nm以下のA
層の厚みとは、上記直線上で200nm以下の細孔の数
が全細孔の半分になる境界の直線あるいは数平均の細孔
径が200nm以上になる境界の直線と細孔径が小さい
方の膜表面との距離をいう。同様にしてB層の厚みは該
境界の直線と細孔径が大きい方の膜表面との距離であ
る。
Further, the main pore diameter of 200 nm or less means that
The number of pores having a pore diameter of 200 nm or less measured on a straight line parallel to the membrane surface is half or more of the number of all pores on a straight line of 10 cm, and the number average pore diameter is 200 nm or less. May be. Furthermore, A with a main pore size of 200 nm or less
The layer thickness means the straight line of the boundary where the number of pores of 200 nm or less on the above straight line is half of all the pores or the straight line of the boundary where the number average pore diameter is 200 nm or more and the membrane having the smaller pore diameter. The distance from the surface. Similarly, the thickness of layer B is the distance between the straight line at the boundary and the membrane surface having the larger pore diameter.

【0015】A層の厚みは2μm以上であり、好ましく
は2〜100μm、更に好ましくは2〜50μmであ
る。A層の厚みが小さすぎると分離性能や耐圧性が十分
でなく大きすぎると透過性が小さくなりすぎる。また、
B層の厚みは8μm以上であり、好ましくは8〜400
μm、更に好ましくは8〜200μmである。A層とB
層の厚みの合計は、10μm〜数mmであり、膜強度の
面から10μm以上、扱い易さやモジュール加工のし易
さの面で400μm以下が好ましい。また、本発明の分
離膜が高圧で十分な耐圧性を有するためにはA層とB層
の厚みの合計に対するA層の厚みの割合Xは、20%以
上であることが必要である。好ましくはXは30%以上
であり、更に好ましくは50%以上である。
The thickness of the layer A is 2 μm or more, preferably 2 to 100 μm, more preferably 2 to 50 μm. If the thickness of the layer A is too small, the separation performance and pressure resistance are insufficient, and if it is too large, the permeability becomes too small. Also,
The thickness of layer B is 8 μm or more, preferably 8 to 400.
μm, and more preferably 8 to 200 μm. Layer A and B
The total layer thickness is 10 μm to several mm, preferably 10 μm or more from the viewpoint of film strength, and 400 μm or less from the viewpoint of easy handling and module processing. Further, in order for the separation membrane of the present invention to have sufficient pressure resistance at high pressure, the ratio X of the thickness of the A layer to the total thickness of the A layer and the B layer needs to be 20% or more. X is preferably 30% or more, more preferably 50% or more.

【0016】なお、A層やB層の境界が不明瞭であった
り、複雑に入り組んでいたり、あるいは明確に層を形成
していない場合は、細孔径をカウントして、200nm
を境にして、以下のものをAグループ、以上のものをB
グループに分類して、A、BグループをそれぞれA、B
層に仮想的に再構成して、仮の層厚さや割合Xを算出す
ることにより判定すればよい。
When the boundary between the A layer and the B layer is unclear, complicated or complicated, or when the layer is not clearly formed, the pore diameter is counted to be 200 nm.
With the border as the boundary, the following are group A and the above are group B
Classified into groups, A and B groups are A and B respectively
The determination may be made by virtually reconfiguring the layers and calculating the provisional layer thickness and the ratio X.

【0017】本発明においては、前記のように細孔径で
規定しているが、逆にポリマー実質からも本発明を把握
することができる。即ち、本発明の微細孔層を有する膜
は、そのポリマー実質はポリマーの粒子状物あるいは円
柱状物が凝集あるいは融着した微細構造を有する。そし
て、直径が1〜100nmの範囲内にあるポリマーの粒
子状物あるいは円柱状物が凝集あるいは融着した微細構
造の厚みが全膜厚の20%以上であることが好ましい。
In the present invention, the pore size is defined as described above, but conversely the present invention can be understood from the polymer substance. That is, in the membrane having a microporous layer of the present invention, the polymer substance has a fine structure in which polymer particles or columnar particles are aggregated or fused. The thickness of the fine structure formed by aggregating or fusing polymer particles or cylinders having a diameter in the range of 1 to 100 nm is preferably 20% or more of the total film thickness.

【0018】これら粒子状物あるいは円柱状物の平均径
は5〜80nm、好ましくは10〜70nm、さらに好
ましくは15〜50nmである。平均径が小さすぎると
分離膜の透過性が小さくなり好ましくない。また、平均
径が大きすぎると膜表面に凹凸ができやすくなり好まし
くない。
The average diameter of these particles or columnar particles is 5 to 80 nm, preferably 10 to 70 nm, more preferably 15 to 50 nm. If the average diameter is too small, the permeability of the separation membrane decreases, which is not preferable. On the other hand, if the average diameter is too large, the surface of the film tends to have irregularities, which is not preferable.

【0019】本発明における粒子状物または円柱状物が
凝集あるいは融着した微細孔層の厚みは該微細孔層を有
する膜の全厚みの20%以上であり、好ましくは30%
以上、さらに好ましくは50%以上である。厚みの割合
が小さいと細孔径200nm以上の細孔を有する層の相
対膜厚が多くなり、また圧力をかけた時に膜全体の圧密
化が大きく、そのため分離膜の膜性能の変化が大きく好
ましくない。また、該粒子状物または円柱状物が凝集あ
るいは融着した層の厚みの絶対値は該微細孔層を有する
膜の全膜厚によって異なるが1〜50μm、好ましくは
5〜40μm、さらに好ましくは10〜40μmであ
る。厚みの絶対値が小さすぎると分離膜の耐圧性が充分
でなく、また厚みの絶対値が大きすぎると膜の透過速度
が小さくなりすぎて好ましくない。
The thickness of the fine pore layer in which the particulate matter or the columnar matter is aggregated or fused in the present invention is 20% or more, preferably 30% of the total thickness of the film having the fine pore layer.
Or more, More preferably, it is 50% or more. When the thickness ratio is small, the relative thickness of the layer having pores with a pore diameter of 200 nm or more is large, and when the pressure is applied, the entire membrane is largely consolidated, which causes a large change in the membrane performance of the separation membrane, which is not preferable. . The absolute value of the thickness of the layer formed by aggregating or fusing the particulate matter or the columnar article varies depending on the total thickness of the film having the microporous layer, but is 1 to 50 μm, preferably 5 to 40 μm, and more preferably It is 10 to 40 μm. If the absolute value of the thickness is too small, the pressure resistance of the separation membrane will be insufficient, and if the absolute value of the thickness is too large, the permeation rate of the membrane will be too low, which is not preferable.

【0020】本発明の微細孔層を有する膜とは、膜の少
なくとも一部に微細孔層を有する膜であり、これ以外に
マクロボイド層、均一層、あるいは限外濾過機能や逆浸
透分離機能などを有する分離機能層等も含んでいても良
い。本発明の微細孔層を有する膜は、もちろん、それ自
身、限外濾過や逆浸透等の分離機能を有する、膜の各部
分が同一の素材からなる非対称膜として用いることがで
きる。しかし、特に海水淡水化用途などで逆浸透法に用
いるには、好ましくは膜表面に異なる素材で実質的に分
離性能を司る分離機能膜を被覆した微細孔層を有する膜
とすることが好ましい。即ち、本発明の微細孔層を有す
る膜を多孔性支持膜とする複合膜である。この時、分離
機能膜は緻密なA層表面に形成されることが好ましい。
A層の表面は平均細孔径100nm以下の緻密層である
ことが好ましい。特に、膜の各部分が同一素材からなる
非対称膜の場合は、該緻密層の平均細孔径は50nm以
下であることが好ましく、更に好ましくは10nm以下
である。
The membrane having a microporous layer of the present invention is a membrane having a microporous layer in at least a part of the membrane, and in addition to this, a macrovoid layer, a uniform layer, an ultrafiltration function or a reverse osmosis separation function. It may also include a separation functional layer having the above. The membrane having the microporous layer of the present invention can of course be used as an asymmetric membrane which itself has a separating function such as ultrafiltration or reverse osmosis and in which each part of the membrane is made of the same material. However, for use in the reverse osmosis method especially in desalination of seawater, it is preferable to use a membrane having a microporous layer coated on the membrane surface with a separation functional membrane that substantially controls the separation performance with different materials. That is, it is a composite membrane using the membrane having the microporous layer of the present invention as a porous support membrane. At this time, the separation functional film is preferably formed on the surface of the dense A layer.
The surface of the layer A is preferably a dense layer having an average pore diameter of 100 nm or less. In particular, in the case of an asymmetric membrane in which each part of the membrane is made of the same material, the average pore diameter of the dense layer is preferably 50 nm or less, more preferably 10 nm or less.

【0021】以下、特に限定されるものではないが、本
発明の微多孔膜を微多孔性支持膜として用いた複合膜に
基づいて本発明を詳細に説明する。従って、以下、単に
「微多孔性支持膜」といった場合は、主に本発明の微細
孔層を有する膜を指すものとし、又、単に「分離膜」と
言った場合、本発明の微細孔層を有する膜あるいはそれ
を微多孔性支持膜として用いた複合膜のことを指すもの
とする。
Although not particularly limited, the present invention will be described in detail below based on a composite membrane using the microporous membrane of the present invention as a microporous support membrane. Therefore, hereinafter, when simply referred to as “microporous support membrane”, it mainly refers to a membrane having the microporous layer of the present invention, and when simply referred to as “separation membrane”, the microporous layer of the present invention. And a composite membrane using the same as a microporous support membrane.

【0022】本発明において、微多孔性支持膜という場
合、実質的には逆浸透分離性能を有さない層を指し、複
合膜においては実質的に分離性能を有する分離機能膜に
強度を与えるために支持膜として用いられるものであ
る。
In the present invention, the term "microporous support membrane" refers to a layer having substantially no reverse osmosis separation performance, and in a composite membrane, it gives strength to a separation function membrane having substantially separation performance. Is used as a support film.

【0023】本発明の複合膜の微多孔性支持膜は、粒子
状物または円柱状物の直径が1〜100nmの範囲に含
んでいることが特徴である。さらに本発明の粒子状物ま
たは円柱状物が凝集あるいは融着した微多孔層の厚みが
微多孔性支持膜の全厚みの20%以上であることが特徴
である。
The microporous support membrane of the composite membrane of the present invention is characterized in that the diameter of the particulate matter or the cylindrical article is within the range of 1 to 100 nm. Furthermore, the feature of the present invention is that the thickness of the microporous layer formed by aggregating or fusing the particulate matter or columnar matter of the present invention is 20% or more of the total thickness of the microporous support membrane.

【0024】本発明を図面に基づいて説明する。図1
は、本発明の微細孔層を有する膜を支持膜として用いて
作成した複合膜の断面の模式図である。本発明の分離膜
即ち微細孔層を有する膜またはそれを支持膜として用い
て作成した複合膜は、A層(4)が、図2に示される従
来膜よりも厚いことが特徴である。なお、これらの図は
理解を助けるために模式的に描いた図ものであるので、
何等これに限定されるものではなく、実際の分離膜で
は、例えば、分離機能層(1)や微多孔性支持膜(2)
あるいはそれらの境界が、明瞭でない場合や分離機能層
の素材成分が微多孔性支持膜にもっと複雑に侵入してい
ることもあり得るし、あるいは、A層(4)や200n
m以上のボイド(5)の層(B層)との区別や境界が判
別しがたい場合もあり得る。
The present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 3 is a schematic view of a cross section of a composite membrane prepared using the membrane having a microporous layer of the present invention as a support membrane. The separation membrane of the present invention, that is, the membrane having a microporous layer or the composite membrane prepared by using it as a support membrane is characterized in that the A layer (4) is thicker than the conventional membrane shown in FIG. In addition, since these figures are drawn schematically to help understanding,
The separation membrane is not limited to this, and in an actual separation membrane, for example, the separation functional layer (1) or the microporous support membrane (2) is used.
Alternatively, the boundaries may not be clear, or the material components of the separation functional layer may invade the microporous support membrane more complicatedly, or the layer A (4) or 200n
In some cases, it may be difficult to distinguish the boundary (layer B) of the void (5) of m or more and the boundary.

【0025】本発明の微多孔性支持膜の全厚みは1μm
〜数mmであり、膜強度の面から10μm以上、扱いや
すさやモジュール加工のしやすさの面で100μm以下
が好ましい。
The total thickness of the microporous support membrane of the present invention is 1 μm
It is preferably from several mm to 10 mm or more from the viewpoint of film strength, and 100 μm or less from the viewpoint of ease of handling and module processing.

【0026】また、本発明において細孔径とは中に存在
する空孔(ボイド)およびポリマーの粒子状物あるいは
円柱状物の隙間のことである。本発明における該細孔径
200nm以上の細孔が存在する層の厚みは全膜厚の8
0%以下であることが好ましい。より好ましくは70%
以下、さらに好ましくは50%以下であり、80%より
も厚みの割合が大きいとの空孔率が大きすぎて分離膜の
耐圧性が低くなる。
Further, in the present invention, the pore size means the voids existing therein and the gaps between polymer particles or columnar particles. In the present invention, the thickness of the layer in which the pores having a pore diameter of 200 nm or more is 8 is the total thickness.
It is preferably 0% or less. More preferably 70%
Hereafter, it is more preferably 50% or less, and if the thickness ratio is larger than 80%, the porosity is too large and the pressure resistance of the separation membrane becomes low.

【0027】また、本発明の分離膜は、細孔径100n
m以下の細孔の細孔体積空孔率が25%以上でであるこ
とが好ましい。より好ましくは35%以上、さらに好ま
しくは50%以上である。細孔径100nm以下の細孔
の細孔体積空孔率が25%よりも小さいと圧力をかけた
時の分離膜全体の圧密化が大きく膜性能の変化が大き
い。
The separation membrane of the present invention has a pore size of 100 n.
The pore volume porosity of the pores of m or less is preferably 25% or more. It is more preferably 35% or more, still more preferably 50% or more. When the pore volume porosity of the pores having a pore diameter of 100 nm or less is less than 25%, the entire separation membrane is largely consolidated when pressure is applied, and the change in the membrane performance is large.

【0028】ここで細孔体積空孔率は、DSC(示差走
査熱量)測定あるいはガス吸着測定と分離膜の含水量測
定の結果から求めることができる。
Here, the pore volume porosity can be obtained from the results of DSC (differential scanning calorimetry) measurement or gas adsorption measurement and water content measurement of the separation membrane.

【0029】DSC測定では細孔径の大きさによって細
孔内の水の凝固点が変化することを利用してDSC曲線
から細孔の径と細孔内に存在する水の重量を測定するこ
とができる。細孔内の水の比重を考慮すると、ここから
細孔分布曲線を得ることができる。細孔分布曲線は細孔
径とそれに対応する細孔のトータルの体積を示したもの
であり、この曲線の細孔径100nm以下の部分を積分
することによって100nm以下の孔径の細孔の全体積
を計算することができる。DSC法の測定は、次の通り
にして行なえる。まず、水中に保存してある膜サンプル
をを取り出し、軽く付着水を除いた後、少量のサンプル
を密閉パンに詰めて、秤量する。これを示差走査熱量計
(Perkin−Elmer社製DSC−2)に装填す
る。試料は、一旦冷却してから、再昇温して−0.3℃
で保持し、ここから0.5℃/分以下の降温速度で冷却
過程の測定をおこなう。このようにしてDSC測定を行
なうと、細孔半径に対応した温度にピークを持つ凍結曲
線が得られる。細孔水の融点降下度あるいは凝固点降下
度ΔTは、細孔半径rと次の関係が成立する。
In the DSC measurement, it is possible to measure the diameter of the pores and the weight of the water present in the pores from the DSC curve by utilizing the fact that the freezing point of water in the pores changes depending on the size of the pores. . Considering the specific gravity of water in the pores, the pore distribution curve can be obtained from this. The pore distribution curve shows the pore volume and the total volume of the pores corresponding to it. The total volume of pores with a pore diameter of 100 nm or less is calculated by integrating the portion of the curve with a pore diameter of 100 nm or less. can do. The DSC method can be measured as follows. First, a membrane sample stored in water is taken out, lightly attached water is removed, and then a small amount of sample is packed in a closed pan and weighed. This is loaded on a differential scanning calorimeter (DSC-2 manufactured by Perkin-Elmer). The sample is cooled once and then reheated to -0.3 ° C.
Then, the cooling process is measured at a temperature lowering rate of 0.5 ° C./min or less. When the DSC measurement is performed in this manner, a freezing curve having a peak at a temperature corresponding to the pore radius is obtained. The melting point depression degree or freezing point depression degree ΔT of the pore water has the following relationship with the pore radius r.

【0030】r=α/ΔT+t ここでαは水/氷の界面張力に関係する比例定数であ
り、tは不凍水の厚みである。不凍水とは膜のポリマー
表面に吸着して凍らない水のことである。tを1nmと
仮定してDSC曲線の横軸を細孔半径に、縦軸の熱流束
dq/dtを比重を考慮して細孔体積変化率dV/dr
に変換することによってDSC曲線から細孔径分布曲線
を算出できる。この曲線について細孔径100nm以下
の部分を積分すると細孔径100nm以下の細孔の全細
孔体積を求めることができる。
R = α / ΔT + t where α is a proportional constant relating to the interfacial tension of water / ice, and t is the thickness of antifreezing water. Antifreeze water is water that is adsorbed on the polymer surface of the membrane and does not freeze. Assuming that t is 1 nm, the horizontal axis of the DSC curve is the pore radius, and the vertical axis heat flux dq / dt is the pore volume change rate dV / dr considering the specific gravity.
By converting to, the pore size distribution curve can be calculated from the DSC curve. The total pore volume of pores having a pore diameter of 100 nm or less can be obtained by integrating the portion of the curve having a pore diameter of 100 nm or less.

【0031】一方、ガス吸着法では、凍結乾燥したサン
プルの一定量を測定セル内に入れ、窒素ガスを用いてD
H法(Dollimore and Heal法)で細
孔分布曲線を求めることができる。ただし、サンプルに
よっては凍結乾燥時に形態が変化し、細孔径などが変わ
るので用いるサンプル、処理方法に注意が必要である。
On the other hand, in the gas adsorption method, a fixed amount of the freeze-dried sample was put in a measuring cell, and nitrogen gas was used to generate D
The pore distribution curve can be obtained by the H method (Dollimore and Heal method). However, depending on the sample, the morphology changes during freeze-drying and the pore size changes, so care must be taken in the sample used and the treatment method.

【0032】このようにして求めた絶乾サンプル単位重
量当たりの細孔体積を絶乾サンプルの単位重量当たりの
空孔体積で割って細孔体積空孔率を求めることができ
る。
The pore volume porosity can be calculated by dividing the pore volume per unit weight of the absolutely dry sample thus obtained by the pore volume per unit weight of the absolutely dry sample.

【0033】さらに、分離膜の含水量は、水に浸漬した
サンプルに付着した水分を注意深く拭き取ったたのち、
秤量し、サンプルの絶乾重量との差を水分量とし、単位
絶乾重量にたいする水分の量で計算する。さらに、水の
比重を考慮してサンプルの単位重量当たりの空孔体積を
求めることができる。
Further, the water content of the separation membrane is determined by carefully wiping off the water adhering to the sample immersed in water,
The amount of water is weighed and the difference from the absolute dry weight of the sample is taken as the water content, and the amount of water per unit dry weight is calculated. Furthermore, the pore volume per unit weight of the sample can be determined in consideration of the specific gravity of water.

【0034】本発明の微細孔層を有する膜は非対称膜で
あることが好ましい。また、本発明におけるA層又はB
層はそれぞれ均一な細孔径の微細孔を有する構造であっ
ても良いが、非対称構造であることが好ましい。非対称
構造とは片面にち密で微細な孔を持ち、もう一方の面ま
で徐々に大きな微細な孔を持つ構造である。更にA層と
B層は連続的に細孔径が変化しており、A層及びBが一
体となった非対称構造の膜が好ましい。
The membrane having a microporous layer of the present invention is preferably an asymmetric membrane. In addition, the layer A or B in the present invention
The layers may have a structure having fine pores each having a uniform pore size, but preferably have an asymmetric structure. The asymmetric structure is a structure that has dense and minute holes on one side and gradually increases to the other side. Further, the pore diameters of the A layer and the B layer are continuously changed, and a film having an asymmetric structure in which the A layer and the B are integrated is preferable.

【0035】一方、本発明において透過速度係数(aで
表わす)とは単位時間、単位膜面積に単位有効圧力で膜
を透過する溶液の重量を表わしたもので、次の式で計算
できる。
On the other hand, in the present invention, the permeation rate coefficient (represented by a) represents the weight of the solution that permeates the membrane at a unit time, a unit membrane area and a unit effective pressure, and can be calculated by the following formula.

【0036】 a(g ・cm -2・ sec-1・ atm-1) =F/(P−π1 +π2 )× 115.7×10-5 (1) ここでFとは膜1m2 あたり1日に透過する量をm3
位で示したものであり、透過流束、造水量と呼ぶ。Pは
atmで表わした操作圧力である。また、π1は供給液
の浸透圧であり、π2 は透過液の浸透圧である。aが大
きいほど透過しやすい膜である。
A (g · cm −2 · sec −1 · atm −1 ) = F / (P−π 1 + π 2 ) × 115.7 × 10 −5 (1) Here, F is 1 day per 1 m 2 of the membrane. The amount of water permeated into the water is shown in m 3 and is called the permeation flux or the amount of water produced. P is the operating pressure expressed in atm. Further, π 1 is the osmotic pressure of the feed liquid, and π 2 is the osmotic pressure of the permeate. The larger a is, the easier the film is to permeate.

【0037】さらに膜の溶質透過係数(bで表わす)は
単位膜面積、単位時間あたりに膜両面の単位濃度差で透
過する溶質の量を表わしたもので、次式によって計算で
きる。
Further, the solute permeation coefficient (represented by b) of the membrane represents the amount of solute permeated by the unit membrane area and the unit concentration difference on both sides of the membrane per unit time, and can be calculated by the following equation.

【0038】 b(cm・ sec-1) =(1−R)×a×(P−π1 +π2 )/R (2) ここでRは膜の溶質排除率であり、供給液の濃度と透過
液の濃度の差を供給液濃度で割った値(%)である。こ
のbが小さいほど排除率が高い膜である。
B (cm · sec −1 ) = (1−R) × a × (P−π 1 + π 2 ) / R (2) Here, R is the solute exclusion rate of the membrane, and is the concentration of the supply liquid. It is a value (%) obtained by dividing the difference in the concentration of the permeated liquid by the concentration of the supplied liquid. The smaller this b is, the higher the rejection rate is.

【0039】これらのaおよびbは膜に固有の値であ
り、操作圧力、供給液の濃度によらないものである。し
かしながら、実際には従来の膜では60atmを越える
圧力で膜を使用すると圧力により膜が変形して60at
m以下で測定して得られたa,bの値と異なってしま
う。その変化を比率で表わすと、例えば56atmでの
測定に比べて90atmの測定ではaの値は40%近く
小さくなってしまう。また、bの値は30%を越えて大
きくなる。しかしながら、これらの変化率は0に近い方
が好ましく、本発明の分離膜はこのAの値の変化率は3
0%以下であり、さらに耐圧性の高い膜では20%以下
である。さらに、本発明の分離膜はbの値の変化率も3
0%以下であり、さらに耐圧性の高い膜では20%以下
の変化率である。
These values a and b are values specific to the membrane and do not depend on the operating pressure or the concentration of the feed liquid. However, in the conventional membrane, if the membrane is used at a pressure exceeding 60 atm, the membrane will be deformed by the pressure and the pressure will be 60 atm.
The values of a and b obtained by measuring below m are different. Expressing the change as a ratio, for example, the value of a becomes smaller by about 40% in the measurement of 90 atm than in the measurement of 56 atm. Further, the value of b becomes larger than 30%. However, the rate of change of these is preferably close to 0, and the separation membrane of the present invention has a rate of change of A of 3
It is 0% or less, and is 20% or less in a film having higher withstand voltage. Furthermore, the separation membrane of the present invention also has a rate of change of the value of b of 3
The rate of change is 0% or less, and the rate of change is 20% or less for a film having higher withstand voltage.

【0040】微多孔性支持膜の素材にはポリスルホン、
ポリアミド、ポリエステル、セルロース系ポリマー、ビ
ニルポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニ
レンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポ
リフェニレンオキシドなどのホモポリマーあるいはコポ
リマーを単独であるいはブレンドして使用することがで
きる。ここでセルロース系ポリマーとしては酢酸セルロ
ース、硝酸セルロースなど、ビニルポリマーとしてはポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリア
クリロニトリルなどが使用できる。中でもポリスルホ
ン、ポリアミド、ポリエステル、酢酸セルロース、硝酸
セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、
ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィド
スルホンなどのホモポリマーまたはコポリマーが好まし
い。より好ましくは酢酸セルロース、ポリスルホン、ポ
リフェニレンスルフィドスルホン、またはポリフェニレ
ンスルホンが挙げられ、さらに、これらの素材の中では
化学的、機械的、熱的に安定性が高く、成型が容易であ
ることからポリスルホンが一般的に使用できる。また、
微多孔性支持膜は、布、不織布、紙などで裏うちされて
いてもよい。なお、支持機能と逆浸透分離などの分離機
能を合わせ持つ膜として用いる場合には、膜素材として
は、ポリアミド、酢酸セルロース等が特に好適である。
The material of the microporous support membrane is polysulfone,
Homopolymers or copolymers of polyamide, polyester, cellulosic polymer, vinyl polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, polyphenylene sulfone, polyphenylene oxide and the like can be used alone or as a blend. Here, cellulose acetate, cellulose nitrate and the like can be used as the cellulosic polymer, and polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile and the like can be used as the vinyl polymer. Among them, polysulfone, polyamide, polyester, cellulose acetate, cellulose nitrate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile,
Homopolymers or copolymers such as polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone are preferred. More preferably, cellulose acetate, polysulfone, polyphenylene sulfide sulfone, or polyphenylene sulfone is mentioned.Furthermore, among these materials, polysulfone is high in chemical, mechanical and thermal stability and easy to mold. Generally available. Also,
The microporous support membrane may be lined with a cloth, non-woven fabric, paper or the like. When used as a membrane having both a support function and a separation function such as reverse osmosis separation, polyamide, cellulose acetate, etc. are particularly suitable as the membrane material.

【0041】本発明において、微多孔性支持膜という場
合、実質的には逆浸透分離性能を有さない層を指し、複
合膜においては実質的に分離性能を有する分離機能膜に
強度を与えるために支持膜として用いられるものであ
る。
In the present invention, the term "microporous support membrane" refers to a layer having substantially no reverse osmosis separation performance, and in a composite membrane, it gives strength to a separation function membrane having substantially separation performance. Is used as a support film.

【0042】非対称膜あるいは微多孔性支持膜は例え
ば、“オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサ
ーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポ
ート”No.359(1968)に記載された方法に従っ
て製造することができる。具体的には、ポリスルホンの
ジメチルホルムアミド(DMF)溶液を密に織ったポリ
エステル布あるいは不織布の上に一定の厚さに注型し、
一定時間空気中で表面の溶媒を除去した後、水などの凝
固液中で凝固させることによって得ることができるが本
発明の微多孔性支持膜はこれらの作製方法で限定される
ものではない。
Asymmetric membranes or microporous support membranes are described, for example, in "Office of Saline Water Research and Development Progress Report" No. 359 (1968). Specifically, a solution of polysulfone in dimethylformamide (DMF) is cast on a densely woven polyester cloth or nonwoven cloth to a certain thickness,
It can be obtained by removing the solvent on the surface in air for a certain period of time and then coagulating it in a coagulating liquid such as water, but the microporous support membrane of the present invention is not limited by these production methods.

【0043】この微多孔性支持膜に分離機能膜を被覆し
て、複合半透膜を製造する。本発明において、分離機能
膜とは分離膜において実質的に分離機能を有するごく薄
い層のことで、分離機能層、活性層、超薄膜、超薄膜層
と呼ぶこともある。分離機能膜の素材としては架橋ある
いは線状の有機物のポリマーを使用することができる。
分離膜が高い分離性能を発現するためには、ポリマーは
ポリアミド、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリエステ
ル、セルロースエステル、ポリイミド、ポリアミック
酸、ビニルポリマーが好ましく、さらに好ましくはポリ
アミド、特に芳香族ポリアミドが好ましい。また、さら
に分離膜全体の耐圧性を高くし、70atm以上の圧力
でも高い排除率をさらに維持するためには、これらのポ
リマーが架橋ポリマーであることが好ましい。特に、架
橋芳香族ポリアミドおよびその共重合体が好ましい。
A composite semipermeable membrane is manufactured by coating the microporous support membrane with a separation functional membrane. In the present invention, the separation functional film is a very thin layer having a substantial separation function in the separation film, and may be called a separation functional layer, an active layer, an ultrathin film, or an ultrathin film layer. As a material for the separation functional membrane, a crosslinked or linear organic polymer can be used.
In order for the separation membrane to exhibit high separation performance, the polymer is preferably polyamide, polyurethane, polyether, polyester, cellulose ester, polyimide, polyamic acid or vinyl polymer, more preferably polyamide, and particularly preferably aromatic polyamide. Further, in order to further increase the pressure resistance of the entire separation membrane and further maintain a high rejection rate even at a pressure of 70 atm or higher, these polymers are preferably crosslinked polymers. Crosslinked aromatic polyamides and copolymers thereof are particularly preferable.

【0044】本発明の複合膜における分離機能膜の厚み
は1〜1000nmであり、好ましくは5〜800n
m、さらに好ましくは10〜500nmである。分離機
能膜の厚みが小さすぎると製膜時の欠点の発生が多くな
ったり取り扱い時に傷つきやすくなったりし、圧力をか
けた際にも欠点が発生したりして排除率の低下を招く。
また分離機能膜の厚みが大きすぎると透過速度係数が極
端に低下して充分な透過量が得られない。
The separation functional membrane in the composite membrane of the present invention has a thickness of 1-1000 nm, preferably 5-800 n.
m, and more preferably 10 to 500 nm. If the thickness of the separation function membrane is too small, defects will often occur during film formation, or the film will be easily scratched during handling, and defects will also occur when pressure is applied, leading to a reduction in the rejection rate.
On the other hand, if the thickness of the separation functional film is too large, the permeation rate coefficient is extremely reduced, and a sufficient permeation amount cannot be obtained.

【0045】本発明における分離機能膜の被覆はポリマ
ーをコーティングする方法、コーティングしたポリマー
をさらに架橋する方法、モノマーを微多孔製支持膜の膜
面で重合する方法、あるいは微多孔製支持膜の膜面で界
面重縮合する方法で行なうことができる。特に界面反応
法は薄く均一な分離機能膜が得られ、好ましい。
The coating of the separation functional membrane in the present invention is a method of coating a polymer, a method of further crosslinking the coated polymer, a method of polymerizing a monomer on the membrane surface of the microporous support membrane, or a membrane of the microporous support membrane. It can be performed by a method of interfacial polycondensation on the surface. In particular, the interfacial reaction method is preferable because a thin and uniform separation functional film can be obtained.

【0046】本発明の分離膜の形態は平膜でも、中空糸
でも構わない。平膜の場合、分離膜は、布、不織布、紙
などで裏打ちされていても良い。また、得られた分離膜
は平膜は、スパイラル、チューブラー、プレート・アン
ド・フレームのモジュールに組み込んで、また中空糸は
束ねた上でモジュールに組み込んで使用することができ
るが、本発明はこれらの膜の使用形態に左右されるもの
ではない。
The form of the separation membrane of the present invention may be a flat membrane or a hollow fiber. In the case of a flat membrane, the separation membrane may be lined with cloth, non-woven fabric, paper or the like. The obtained separation membrane can be used by incorporating the flat membrane into a spiral, tubular, or plate-and-frame module, or by bundling the hollow fibers and incorporating them into the module. It does not depend on the usage of these membranes.

【0047】本発明の分離膜は10atm程度の操作圧
力でも使用することができるが50atm以上、好まし
くは70atm以上、さらに好ましくは90atm以上
の圧力で使用する場合には耐圧性の効果が発揮でき、か
つ高い透過速度を得ることができる。高圧ポンプの能
力、配管材料、膜エレメントあるいはモジュールの部材
の耐圧性を考慮すると、使用圧力としては60〜200
atm、好ましくは70〜150atmである。
The separation membrane of the present invention can be used even at an operating pressure of about 10 atm, but when it is used at a pressure of 50 atm or more, preferably 70 atm or more, more preferably 90 atm or more, the pressure resistance effect can be exhibited. And a high permeation rate can be obtained. Considering the capacity of the high-pressure pump, the piping material, the pressure resistance of the membrane element or the member of the module, the working pressure is 60 to 200.
atm, preferably 70 to 150 atm.

【0048】本発明における高濃度溶液とは溶質濃度が
重量%で0.1%以上の溶液であり、前述の通り逆浸透
法では浸透圧以上の圧力で分離を行なう必要があるた
め、浸透圧の高い0.5重量%以上の濃度の溶液、好ま
しくは3%以上、さらに好ましくは5%以上の濃度の溶
液の分離に効果がある。また、淡水の収率としては、1
0%以下の収率でも本発明の膜、分離方法は安定運転
の、耐久性の効果があるが、好ましくは10%以上、さ
らに好ましくは20%以上の収率で運転する場合に効果
が大きい。分離する溶液の種類としては水溶液が好まし
く、特に高濃度かん水、海水、濃縮海水の淡水化に効果
が大きい。
The high-concentration solution in the present invention is a solution having a solute concentration of 0.1% by weight or more. As described above, the reverse osmosis method requires separation at a pressure higher than the osmotic pressure. Is effective for separating a solution having a high concentration of 0.5% by weight or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more. The yield of fresh water is 1
Even if the yield is 0% or less, the membrane and separation method of the present invention have the effect of stable operation and durability, but the effect is large when operating at a yield of 10% or more, more preferably 20% or more. . An aqueous solution is preferable as the type of solution to be separated, and it is particularly effective for desalination of highly concentrated brine, seawater, and concentrated seawater.

【0049】[0049]

【実施例】以下に実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定
されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0050】なお、以下の実施例において分離膜の排除
率(R)は次式3で計算されるものであり、分離膜の透
過速度(F)は次式4で計算されるものである。
In the following examples, the separation rate (R) of the separation membrane is calculated by the following equation 3, and the permeation rate (F) of the separation membrane is calculated by the following equation 4.

【0051】 R(%) ={(供給液の濃度−透過液の濃度)/供給液の濃度}×100 (3) F(m3 /m2 ・日)=(一日の透過液量)/(膜面積) (4) 実施例1 タテ30cm、ヨコ20cmの大きさのポリエステル繊維か
らなるタフタ(タテ糸、ヨコ糸とも150デニ−ルのマ
ルチフィラメント糸、織密度タテ90本/インチ、ヨコ
67本/インチ、厚さ160μ)をガラス板上に固定
し、その上にポリスルホン(アモコ社製のUdel P
−3500)の15重量%ジメチルホルムアミド(DM
F)溶液を200μの厚みで室温(20℃)でキャスト
し、しばらく空気中で放置した後、純水中に浸漬して5
分間放置することによってポリスルホン微多孔性支持膜
を作製した。
R (%) = {(concentration of feed liquid−concentration of permeate) / concentration of feed liquid} × 100 (3) F (m 3 / m 2 · day) = (amount of permeate per day) / (Membrane area) (4) Example 1 Taffeta made of polyester fiber having a length of 30 cm and a width of 20 cm (multi-filament yarn of 150 denier for both warp yarn and weft yarn, weave density length 90 yarns / inch, weft) 67 pieces / inch, thickness 160μ) is fixed on a glass plate, and polysulfone (Udel P manufactured by Amoco Co., Ltd.) is fixed on the glass plate.
3500) 15 wt% dimethylformamide (DM
F) The solution was cast to a thickness of 200 μm at room temperature (20 ° C.), left in the air for a while, and then immersed in pure water for 5 minutes.
A polysulfone microporous support membrane was prepared by standing for a minute.

【0052】得られた微多孔性支持膜は、電子顕微鏡観
察の結果、A層には粒子径5〜50nmの粒子が凝集し
た厚さ17μmの層が膜表面側に存在した。全膜厚(A
層+B層)55μmに対してA層の割合Xは37%と見
積られた。また、細孔径が200nmよりも大きい細孔
の存在する層の厚みは28μmであり各部分での全膜厚
に対して51%であった。さらにDSC法で求めた細孔
体積空孔率は37%であった。
As a result of electron microscopic observation, the obtained microporous support film was found to have a layer having a thickness of 17 μm in which the particles having a particle size of 5 to 50 nm were aggregated on the film surface side in the A layer. Total film thickness (A
The ratio X of the layer A to the layer + layer B) 55 μm was estimated to be 37%. In addition, the thickness of the layer in which the pores having pore diameters larger than 200 nm exist was 28 μm, which was 51% of the total film thickness in each portion. Furthermore, the pore volume porosity determined by the DSC method was 37%.

【0053】得られた微多孔性支持膜を1,3,5−ト
リアミノベンゼンの3重量%水溶液に1分間浸漬した。
微多孔性支持膜表面から余分な該水溶液を取り除いた
後、イソフタル酸クロライドの0.1重量%n−デカン
溶液を表面が完全に濡れるようにコ−ティングして1分
間静置した。次に膜を垂直にして余分な該溶液を液切り
して除去した後、水洗した。このようにして得られた分
離膜を3.5%の塩化ナトリウム水溶液を用いてpH
6.5、25℃、56atmの条件下で逆浸透評価を行
なった結果、排除率99.5%、造水量0.6m3 /m
2 ・日の性能が得られた。この時の透過速度係数aは
2.2×10-5、溶質透過係数bは4.9×10-6であ
った。同じ複合膜を用いて3.5%塩化ナトリウム水溶
液pH6.5、25℃、90atmで逆浸透評価を行な
った結果、排除率99.6%、透過水量1.19m3
m 2 ・日であった。この時の透過速度係数aは2.1×
10-5、溶質透過係数bは5.0×10-6であり、90
atmにした時の56atmに対するaおよびbの値の
比率はそれぞれ0.95、1.02であった。
The resulting microporous support membrane was immersed in a 3% by weight aqueous solution of 1,3,5-triaminobenzene for 1 minute.
After removing the excess aqueous solution from the surface of the microporous support membrane, a 0.1 wt% solution of isophthalic acid chloride in n-decane was coated so that the surface was completely wet, and allowed to stand for 1 minute. Next, the membrane was made vertical and the excess solution was drained and removed, and then washed with water. The separation membrane thus obtained was adjusted to pH with 3.5% aqueous sodium chloride solution.
Reverse osmosis evaluation was conducted under the conditions of 6.5 at 25 ° C and 56 atm. As a result, the rejection rate was 99.5% and the amount of water produced was 0.6 m 3 / m.
2 days performance was obtained. At this time, the permeation rate coefficient a was 2.2 × 10 −5 , and the solute permeation coefficient b was 4.9 × 10 −6. Using the same composite membrane, a reverse osmosis evaluation was carried out at a pH of 6.5 at 3.5%, 25 ° C., and 90 atm. As a result, the rejection rate was 99.6% and the amount of permeated water was 1.19 m 3 /
It was m 2 · day. The transmission speed coefficient a at this time is 2.1 ×
10 -5 , solute permeation coefficient b is 5.0 × 10 -6 , 90
The ratios of the values of a and b with respect to 56 atm in terms of atm were 0.95 and 1.02, respectively.

【0054】又、該ポリスルホン膜は、逆浸透評価前、
厚さが55μmであったが、逆浸透評価後、厚さが34
μmとなり、38%の減少であった。
Further, the polysulfone membrane was
The thickness was 55 μm, but after the reverse osmosis evaluation, the thickness was 34 μm.
μm, which is a 38% decrease.

【0055】比較例1 タテ30cm、ヨコ20cmの大きさのポリエステル繊維か
らなるタフタ(タテ糸、ヨコ糸友150デニ−ルのマル
チフィラメント糸、織密度タテ90本/インチ、ヨコ6
7本/インチ、厚さ160μ)をガラス板上に固定し、
その上にポリスルホン(アモコ社製のUdel P−3
500)の15重量%ジメチルホルムアミド(DMF)
溶液を200μの厚みで室温 (20℃)でキャスト
し、ただちに純水中に浸漬して5分間放置することによ
ってポリスルホン微多孔性支持膜を作製した。このよう
にして得られた微多孔性支持膜は、電子顕微鏡観察の結
果、A層には、粒子径5〜20nmの粒子が凝集した厚
さ10μmの層が膜表面側に存在し、全膜厚65μmに
対してA層は15%と見積られた。また、細孔径が20
0nmよりも大きい細孔の存在する層の厚みは55μm
であり各部分での全膜厚に対して84〜90%と見積も
られた。さらにDSC法で求めた細孔体積空孔率は17
%であった。
Comparative Example 1 Taffeta made of polyester fibers having a length of 30 cm and a width of 20 cm (vertical yarn, weft multi-filament yarn of 150 denier, weft density 90 warps / inch, weft 6)
7 pieces / inch, thickness 160μ) is fixed on the glass plate,
Polysulfone (Udel P-3 manufactured by Amoco Co., Ltd.
500) 15% by weight of dimethylformamide (DMF)
The solution was cast at a thickness of 200 μm at room temperature (20 ° C.), immediately immersed in pure water and left for 5 minutes to prepare a polysulfone microporous support membrane. As a result of electron microscopic observation, the microporous support film thus obtained had a layer A having a thickness of 10 μm in which particles having a particle size of 5 to 20 nm were aggregated on the film surface side, and the entire film was obtained. The thickness of the A layer was estimated to be 15% for the thickness of 65 μm. Also, the pore size is 20
The thickness of the layer with pores larger than 0 nm is 55 μm
Was estimated to be 84 to 90% with respect to the total film thickness in each part. Furthermore, the pore volume porosity determined by the DSC method is 17
%Met.

【0056】得られた微多孔性支持膜を用いて実施例1
と同じようにして分離膜を作製した。このようにして得
られた分離膜を3.5%の塩化ナトリウム水溶液を用い
てpH6.5、25℃、56atmの条件下で逆浸透評
価を行なった結果、排除率99.3%、造水量0.65
3 /m 2 ・日の性能が得られた。この時の透過速度係
数aは2.4×10-5、溶質透過係数bは5.3×10
-6であった。同じ分離膜を用いて3.5%塩化ナトリウ
ム水溶液pH6.5、25℃、90atmで逆浸透評価
を行なった結果、排除率99.3%、透過水量0.88
3 /m 2 ・日であった。この時の透過速度係数aは
1.56×10-5、溶質透過係数bは7.69×10-6
であり、90atmと56atmでのaおよびbの値の
比率はそれぞれ0.65、1.45であった。
Example 1 was carried out using the obtained microporous support membrane.
A separation membrane was prepared in the same manner as in. The separation membrane thus obtained was subjected to reverse osmosis evaluation using a 3.5% aqueous sodium chloride solution under the conditions of pH 6.5, 25 ° C. and 56 atm, and as a result, the rejection rate was 99.3% and the amount of water produced. 0.65
Performance of m 3 / m 2 · day was obtained. At this time, the permeation rate coefficient a was 2.4 × 10 −5 , and the solute permeation coefficient b was 5.3 × 10 5.
It was -6 . Using the same separation membrane, reverse osmosis evaluation was carried out at 3.5% sodium chloride aqueous solution pH 6.5, 25 ° C., 90 atm, and as a result, rejection rate was 99.3%, permeated water amount was 0.88.
It was m 3 / m 2 · day. At this time, the permeation rate coefficient a was 1.56 × 10 −5 , and the solute permeation coefficient b was 7.69 × 10 −6.
And the ratios of the values of a and b at 90 atm and 56 atm were 0.65 and 1.45, respectively.

【0057】又、該ポリスルホン膜は、逆浸透評価前、
厚さが65μmであったが、逆浸透評価後、厚さが36
μmとなり、45%の減少であった。
In addition, the polysulfone membrane was
Although the thickness was 65 μm, it was 36 after the reverse osmosis evaluation.
μm, which is a decrease of 45%.

【0058】実施例2 実施例1と同様にして微多孔性支持膜を得た。得られた
微多孔性支持膜をm−フェニレンジアミンと1,3,5
−トリアミノベンゼンの2重量%水溶液に1分間浸漬し
た。微多孔性支持膜表面から余分な該水溶液を取り除い
た後、トリメシン酸クロライドとイソフタル酸クロライ
ドの0.1重量%n−デカン溶液を表面が完全に濡れる
ようにコ−ティングして1分間静置した。次に膜を垂直
にして余分な該溶液を液切りして除去した後、水洗し
た。このようにして得られた分離膜を3.5%の塩化ナ
トリウム水溶液を用いてpH6.5、25℃、56at
mの条件下で逆浸透評価を行なった結果、排除率99.
6%、造水量0.65m3 /m 2 ・日の性能が得られ
た。この時の透過速度係数aは2.39×10-5、溶質
透過係数bは3.02×10-6であった。同じ分離膜を
用いて3.5%塩化ナトリウム水溶液pH6.5、25
℃、90atmで逆浸透評価を行なった結果、排除率9
9.7%、透過水量1.12m3 /m 2 ・日であった。
この時の透過速度係数aは1.98×10-5、溶質透過
係数bは3.41×10-6であり、90atmにした時
の56atmに対するaおよびbの値の比率はそれぞれ
0.83、1.19であった。
Example 2 A microporous support film was obtained in the same manner as in Example 1. The resulting microporous support membrane was treated with m-phenylenediamine and 1,3,5
Immersed in a 2% by weight aqueous solution of triaminobenzene for 1 minute. After removing the excess aqueous solution from the surface of the microporous support membrane, a 0.1 wt% n-decane solution of trimesic acid chloride and isophthalic acid chloride was coated so that the surface was completely wet, and the mixture was allowed to stand for 1 minute. did. Next, the membrane was made vertical and the excess solution was drained and removed, and then washed with water. The separation membrane thus obtained was treated with 3.5% aqueous sodium chloride solution at pH 6.5, 25 ° C. and 56 at.
As a result of performing reverse osmosis evaluation under the condition of m.
Performance of 6% and water production of 0.65 m 3 / m 2 · day was obtained. At this time, the permeation rate coefficient a was 2.39 × 10 −5 , and the solute permeation coefficient b was 3.02 × 10 −6 . Using the same separation membrane, a 3.5% sodium chloride aqueous solution pH 6.5, 25
As a result of performing reverse osmosis evaluation at 90 ° C and 90 atm, the rejection rate was 9
The water content was 9.7% and the amount of permeated water was 1.12 m 3 / m 2 · day.
At this time, the permeation rate coefficient a was 1.98 × 10 −5 , the solute permeation coefficient b was 3.41 × 10 −6 , and the ratio of the values of a and b to 56 atm at 90 atm was 0.83. , 1.19.

【0059】又、該ポリスルホン膜は、逆浸透評価前、
厚さが55μmであったが、逆浸透評価後、厚さが29
μmとなり、38%の減少であった。
Further, the polysulfone membrane was
The thickness was 55 μm, but after the reverse osmosis evaluation, the thickness was 29 μm.
μm, which is a 38% decrease.

【0060】比較例2 比較例1と同様にして微多孔性支持膜を得た。得られた
微多孔性支持膜を使用して実施例2と同様の方法で分離
膜を作製した。作製した分離膜を実施例2と同様の方法
で逆浸透評価したところ、56atmにおける性能は排
除率99.4%、透過水量0.63m3 /m2 ・日であ
った。このときの透過速度係数aは2.3×10-5、溶
質透過係数bは4.4×10-6であった。同じ分離膜を
用いて3.5%塩化ナトリウム水溶液,pH6.5、2
5℃、90atmで逆浸透評価を行なった結果、排除率
99.3%、透過水量0.79m3 /m2 ・日であっ
た。この時の透過速度係数aは1.4×10-5、溶質透
過係数bは6.25×10-6であり、90atmと56
atmでのaおよびbの値の比率はそれぞれ0.62、
1.42であった。
Comparative Example 2 A microporous support film was obtained in the same manner as in Comparative Example 1. A separation membrane was produced in the same manner as in Example 2 using the obtained microporous support membrane. When the produced separation membrane was subjected to reverse osmosis evaluation in the same manner as in Example 2, the performance at 56 atm was an exclusion rate of 99.4% and a permeated water amount of 0.63 m 3 / m 2 · day. At this time, the permeation rate coefficient a was 2.3 × 10 −5 , and the solute permeation coefficient b was 4.4 × 10 −6 . Using the same separation membrane, 3.5% sodium chloride aqueous solution, pH 6.5, 2
As a result of performing reverse osmosis evaluation at 5 ° C. and 90 atm, the exclusion rate was 99.3% and the amount of permeated water was 0.79 m 3 / m 2 · day. At this time, the permeation rate coefficient a was 1.4 × 10 −5 , the solute permeation coefficient b was 6.25 × 10 −6 , and 90 atm and 56
The ratio of the values of a and b in atm is 0.62,
It was 1.42.

【0061】又、該ポリスルホン膜は、逆浸透評価前、
厚さが65μmであったが、逆浸透評価後、厚さが36
μmとなり、45%の減少であった。
Further, the polysulfone membrane was
Although the thickness was 65 μm, it was 36 after the reverse osmosis evaluation.
μm, which is a decrease of 45%.

【0062】実施例3 実施例1で使用したポリスルホンの15%DMF溶液の
代りにポリフェニレンスルフィドスルホンの18%ジメ
チルイミダゾリジノン(DMI)溶液を用いた以外は実
施例と同様にして微多孔性支持膜を得た。得られた微多
孔性支持膜は、電子顕微鏡観察の結果、A層には、粒子
径5〜60nmの粒子が凝集した厚さ20μmの層が膜
表面側に存在し、全膜厚50μmに対してA層は40%
と見積られた。また、細孔径が200nmよりも大きい
細孔の存在する層の厚みは30μmであり各部分での全
膜厚に対して60%であった。さらにDSC法で求めた
細孔体積空孔率は52%であった。
Example 3 Microporous support was carried out in the same manner as in Example 1, except that the 15% DMF solution of polysulfone used in Example 1 was replaced with an 18% dimethylimidazolidinone (DMI) solution of polyphenylene sulfide sulfone. A film was obtained. As a result of electron microscopic observation, the obtained microporous support membrane had a layer A having a layer of 20 μm in thickness, in which particles having a particle diameter of 5 to 60 nm were aggregated, and the total thickness was 50 μm. A layer is 40%
Was estimated. Further, the thickness of the layer in which the pores having pore diameters larger than 200 nm were 30 μm, which was 60% of the total film thickness in each portion. Furthermore, the pore volume porosity determined by the DSC method was 52%.

【0063】得られた微多孔性支持膜を用いて実施例1
と同様の方法で分離膜を作製した。このようにして得ら
れた分離膜を3.5%の塩化ナトリウム水溶液を用いて
pH6.5、25℃、56atmの条件下で逆浸透評価
を行なった結果、排除率99.3%、造水量0.56m
3 /m 2 ・日の性能が得られた。この時の透過速度係数
aは2.06×10-5、溶質透過係数bは4.57×1
-6であった。同じ分離膜を用いて3.5%塩化ナトリ
ウム水溶液pH6.5、25℃、90atmで逆浸透評
価を行なった結果、排除率99.6%、透過水量1.1
3m3 /m 2 ・日であった。この時の透過速度係数aは
2.0×10-5、溶質透過係数bは5.2×10-6であ
り、90atmと56atmでのaおよびbの値の比率
はそれぞれ0.97、1.14であった。
Example 1 was carried out using the obtained microporous support membrane.
A separation membrane was prepared in the same manner as in. The separation membrane thus obtained was subjected to reverse osmosis evaluation using a 3.5% aqueous sodium chloride solution under the conditions of pH 6.5, 25 ° C. and 56 atm, and as a result, the rejection rate was 99.3% and the amount of water produced. 0.56m
Performance of 3 / m 2 · day was obtained. At this time, the permeation rate coefficient a was 2.06 × 10 −5 , and the solute permeation coefficient b was 4.57 × 1.
It was 0 -6. Using the same separation membrane, reverse osmosis evaluation was carried out at 3.5% sodium chloride aqueous solution pH 6.5, 25 ° C., 90 atm. As a result, the rejection rate was 99.6% and the permeated water amount was 1.1.
It was 3 m 3 / m 2 · day. At this time, the permeation rate coefficient a was 2.0 × 10 −5, the solute permeation coefficient b was 5.2 × 10 −6 , and the ratio of the values of a and b at 90 atm and 56 atm was 0.97 and 1, respectively. It was .14.

【0064】又、該ポリスルホン膜は、逆浸透評価前、
厚さが50μmであったが、逆浸透評価後、厚さが33
μmとなり、34%の減少であった。
In addition, the polysulfone membrane was
Although the thickness was 50 μm, it was 33 after the reverse osmosis evaluation.
μm, which is a decrease of 34%.

【0065】比較例3 ポリマー溶液をキャストした後、直ちに凝固した以外は
実施例3と同様にして微多孔性支持膜を作製した。得ら
れた微多孔性支持膜は、電子顕微鏡観察の結果、A層に
は、粒子径5〜25nmの粒子が凝集した厚さ5μmの
層が膜表面側に存在し、全膜厚45μmに対してA層は
11%と見積られた。また、細孔径が200nmよりも
大きい細孔の存在する層の厚みは40μmであり各部分
での全膜厚に対して89%と見積られた。さらにDSC
法で求めた細孔体積空孔率は18%であった。
Comparative Example 3 A microporous support membrane was prepared in the same manner as in Example 3, except that the polymer solution was cast and then immediately solidified. As a result of electron microscopic observation, the obtained microporous support film had a layer 5 A having a thickness of 5 μm, in which particles having a particle size of 5 to 25 nm were aggregated, on the film surface side, with respect to the total film thickness 45 μm. Layer A was estimated to be 11%. Further, the thickness of the layer having pores having pore diameters larger than 200 nm was 40 μm, and was estimated to be 89% of the total film thickness in each portion. Further DSC
The pore volume porosity determined by the method was 18%.

【0066】得られた微多孔性支持膜を用いて実施例2
と同様の方法で分離膜を作製した。このようにして得ら
れた分離膜を実施例2と同様の方法で逆浸透評価したと
ころ、56atmにおける性能は排除率99.4%、造
水量0.63m3 /m 2 ・日の性能が得られた。この時
の透過速度係数aは2.3×10-5、溶質透過係数bは
4.4×10-6であった。同じ分離膜を用いて3.5%
塩化ナトリウム水溶液pH6.5、25℃、90atm
で逆浸透評価を行なった結果、排除率99.3%、透過
水量0.79m3 /m 2 ・日であった。この時の透過速
度係数aは1.4×10-5、溶質透過係数bは6.25
×10-6であり、90atmと56atmでのaおよび
bの値の比率はそれぞれ0.62、1.42であった。
Example 2 was performed using the obtained microporous support membrane.
A separation membrane was prepared in the same manner as in. The separation membrane thus obtained was subjected to reverse osmosis evaluation in the same manner as in Example 2. As a result, the performance at 56 atm was an exclusion rate of 99.4% and a water production of 0.63 m 3 / m 2 · day. Was given. At this time, the permeation rate coefficient a was 2.3 × 10 −5 , and the solute permeation coefficient b was 4.4 × 10 −6 . 3.5% using the same separation membrane
Aqueous sodium chloride solution pH 6.5, 25 ° C, 90 atm
As a result of reverse osmosis evaluation, the exclusion rate was 99.3%, and the permeated water amount was 0.79 m 3 / m 2 · day. At this time, the permeation rate coefficient a was 1.4 × 10 −5 , and the solute permeation coefficient b was 6.25.
It was × 10 -6 , and the ratios of the values of a and b at 90 atm and 56 atm were 0.62 and 1.42, respectively.

【0067】又、該ポリスルホン膜は、逆浸透評価前、
厚さが45μmであったが、逆浸透評価後、厚さが24
μmとなり、47%の減少であった。
Further, the polysulfone membrane was
Although the thickness was 45 μm, it was 24 after the reverse osmosis evaluation.
μm, which is a decrease of 47%.

【0068】A層はつぶれ難くB層はつぶれやすいの
で、従来膜と本発明の膜とでは200nm以上のボイド
のつぶれ方は同じだがA層とB層の割合が違うので全膜
厚の変化や空孔率の変化が相違した。
Since the A layer is hard to be crushed and the B layer is easily crushed, the conventional film and the film of the present invention have the same crushing method of voids of 200 nm or more, but the ratio of the A layer and the B layer is different, so that the total film thickness changes and The change in porosity was different.

【0069】本発明の分離膜は分離性能の検証により複
合膜として十分な排除率、透水量を保持し耐久性が高く
長時間安定して使用できることが明らかとなった。ま
た、厚さの減少率より、微細孔層を有する膜として強固
な耐圧性を有することも明らかとなった。
The separation membrane of the present invention was verified by the separation performance, and as a composite membrane, it was clarified that it has a sufficient exclusion rate and a sufficient water permeation rate, has high durability and can be stably used for a long time. Further, from the reduction rate of the thickness, it became clear that the film having a microporous layer has a strong pressure resistance.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明の分離膜およびその使用方法によ
って、特に60atmを越える圧力で逆浸透分離を行な
うに際して高い分離性能で、高濃度溶液の分離を行なう
ことができる。さらに海水の淡水化においては海水及び
高濃度海水を高い収率で、また低いエネルギー、少ない
コストで淡水化することができ、得られる水は水質が良
く、かつ水量もおおくなる。そして、本発明の分離膜は
複合膜としても微細孔層を有する膜としても耐久性が高
く長時間安定して使用することができる。
According to the separation membrane of the present invention and the method of using the same, it is possible to separate a high-concentration solution with a high separation performance particularly when performing reverse osmosis separation at a pressure of more than 60 atm. Further, in the desalination of seawater, it is possible to desalt seawater and high-concentration seawater with high yield, low energy, and low cost, and the obtained water has good water quality and a large amount of water. The separation membrane of the present invention has high durability and can be stably used for a long time as a composite membrane or a membrane having a microporous layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 従来の分離膜のマシン方向に平行の断面形態
の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a cross-sectional shape of a conventional separation membrane parallel to the machine direction.

【図2】 本発明の分離膜のマシン方向に平行の断面形
態の模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of a cross-sectional form parallel to the machine direction of the separation membrane of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:分離機能膜、 2:微多孔性支持膜 3:微細孔 4:A層 5:200nm以上のボイド 1: Separation functional membrane 2: Microporous support membrane 3: Micropores 4: A layer 5: 200 nm or more voids

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 細孔径が主に200nm以下のA層と、
主に200nm以上のB層の2層を有し、A層の厚さが
2μm以上、B層の厚さが8μm以上で、かつA層とB
層の厚さの合計に対するA層の厚さの割合Xが20%以
上であることを特徴とする微細孔層を有する膜。
1. An A layer having a pore diameter of mainly 200 nm or less,
Mainly has two layers of B layer of 200 nm or more, the thickness of A layer is 2 μm or more, the thickness of B layer is 8 μm or more, and the layers A and B
A membrane having a microporous layer, wherein the ratio X of the thickness of the layer A to the total layer thickness is 20% or more.
【請求項2】 非対称構造であることを特徴とする請求
項1記載の微細孔層を有する膜。
2. The membrane having a microporous layer according to claim 1, which has an asymmetric structure.
【請求項3】 細孔径100nm以下の細孔の細孔体積
空孔率が25%以上であることを特徴とする請求項1記
載の微細孔層を有する膜。
3. The membrane having a microporous layer according to claim 1, wherein pores having a pore diameter of 100 nm or less have a pore volume porosity of 25% or more.
【請求項4】 請求項1記載の微細孔層を有する膜に分
離機能層を設けたことを特徴とする複合膜。
4. A composite membrane comprising the membrane having the microporous layer according to claim 1 and a separation functional layer provided thereon.
【請求項5】 分離機能層を形成するポリマーがポリア
ミド、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリエステル、セ
ルロースエステル、ポリイミド、ポリアミック酸、ビニ
ルポリマーから選ばれる少なくとも一種であることを特
徴とする請求項4記載の複合膜。
5. The composite according to claim 4, wherein the polymer forming the separation functional layer is at least one selected from polyamide, polyurethane, polyether, polyester, cellulose ester, polyimide, polyamic acid, and vinyl polymer. film.
【請求項6】 分離機能層を形成するポリマーが架橋ポ
リマーであることを特徴とする請求項4記載の複合膜。
6. The composite membrane according to claim 4, wherein the polymer forming the separation functional layer is a crosslinked polymer.
【請求項7】 分離機能層を形成するポリマーが界面反
応で得られる架橋ポリマーであることを特徴とする請求
項4記載の複合膜。
7. The composite membrane according to claim 4, wherein the polymer forming the separation functional layer is a crosslinked polymer obtained by an interfacial reaction.
【請求項8】 分離機能層を形成するポリマーがポリア
ミドであることを特徴とする請求項4記載の複合膜。
8. The composite membrane according to claim 4, wherein the polymer forming the separation functional layer is polyamide.
【請求項9】 分離機能層を形成するポリマーが架橋芳
香族ポリアミドであることを特徴とする請求項4記載の
複合膜。
9. The composite membrane according to claim 4, wherein the polymer forming the separation functional layer is a crosslinked aromatic polyamide.
【請求項10】 微多孔性支持膜が非対称構造であるこ
とを特徴とする請求項4記載の複合膜。
10. The composite membrane according to claim 4, wherein the microporous support membrane has an asymmetric structure.
【請求項11】 セルロース系ポリマー、ポリスルホ
ン、ポリアミド、ポリエステル、ビニルポリマー、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスル
ホン、ポリフェニレンオキシドから選ばれる少なくとも
一種からなることを特徴とする請求項1記載の微細孔層
を有する膜。
11. A membrane having a microporous layer according to claim 1, comprising at least one selected from a cellulosic polymer, polysulfone, polyamide, polyester, vinyl polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene sulfide sulfone, and polyphenylene oxide. .
【請求項12】 界面反応において多官能水溶性有機物
の水溶液を支持膜に塗布した後、支持膜上で該水溶液の
濃縮を行ない、多官能水溶性有機物と反応する多官能有
機物を水と非混合の溶媒に溶解した溶液と反応すること
を特徴とする請求項4記載の複合膜の製造方法。
12. The polyfunctional water-soluble organic compound is applied to the support film in the interfacial reaction, and then the aqueous solution is concentrated on the support film, so that the polyfunctional organic compound that reacts with the polyfunctional water-soluble organic compound is not mixed with water. 5. The method for producing a composite membrane according to claim 4, wherein the reaction is performed with a solution dissolved in the solvent.
【請求項13】 50atm以上の操作圧力で高濃度溶
液を分離することを特徴とする、請求項1記載の微細孔
層を有する膜を用いた液体分離方法。
13. The liquid separation method using a membrane having a microporous layer according to claim 1, wherein the high-concentration solution is separated at an operating pressure of 50 atm or more.
【請求項14】 高濃度溶液が溶質濃度0.1%以上の
溶液であることを特徴とする請求項13記載の微多孔性
を有する膜を用いた液体分離方法。
14. The liquid separation method using a microporous membrane according to claim 13, wherein the high concentration solution is a solution having a solute concentration of 0.1% or more.
【請求項15】 A層の表面が平均細孔径100nm以
下であることを特徴とする請求項1記載の微細孔層を有
する膜。
15. The membrane having a microporous layer according to claim 1, wherein the surface of the A layer has an average pore diameter of 100 nm or less.
【請求項16】 割合Xが30%以上であることを特徴
とする請求項1記載の微細孔層を有する膜。
16. The film having a microporous layer according to claim 1, wherein the proportion X is 30% or more.
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