JPH08206460A

JPH08206460A - 逆浸透膜分離装置および高濃度溶液の分離方法

Info

Publication number: JPH08206460A
Application number: JP7314245A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Minamiguchi; 尚士南口; Hiroshi Takeuchi; 弘竹内; Yoshinari Fusaoka; 良成房岡; Toshihiro Ikeda; 敏裕池田; Masaru Kurihara; 優栗原
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1996-08-13
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: JP3593765B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高濃度溶液、特に海水から高い収率、少ない
エネルギーで、より安価に、かつホウ素濃度を十分除去
した低濃度溶液を安定に得ること。【構成】３．５％の食塩水、５６ｋｇｆ／ｃｍ²、２
５℃、ｐＨ６．５で測定した時の塩排除率が９０％以上
の性能を有する膜ａを用いた逆浸透膜モジュールユニッ
トＡと、１５００ｐｐｍの食塩水、１５ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過流束が
０．８ｍ³／ｍ²・日以上の性能を有する膜ｂを用いた
逆浸透膜モジュールユニットＢを多段に配置することを
特徴とする逆浸透膜分離装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高濃度溶液を逆浸透分
離するための新規な逆浸透膜分離装置及び高濃度溶液の
逆浸透分離方法に関するものである。本発明の装置およ
び方法は、かん水の脱塩、海水の淡水化、また排水の処
理、有用物の回収などに用いることができる。特に本発
明は、炭酸カルシウムや硫酸カルシウム、シリカなどの
スケール成分を多く含有する高濃度溶液、さらにはホウ
素を多く含有する高濃度溶液から低濃度溶液を得る場合
や高濃度溶液をさらに高い濃度に濃縮する場合に有効で
ある。

【０００２】

【従来の技術】混合物の分離に関して、溶媒（例えば
水）に溶解した物質（例えば塩類）を除くための技術に
は様々なものがあるが、近年、省エネルギーおよび省資
源のためのプロセスとして膜分離法が利用されてきてい
る。膜分離法のなかには、精密濾過（ＭＦ；Ｍｉｃｒｏ
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法、限外濾過（ＵＦ；Ｕｌｔｒ
ａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法、逆浸透（ＲＯ；Ｒｅｖｅ
ｒｓｅＯｓｍｏｓｉｓ）法がある。さらに近年になっ
て逆浸透と限外濾過の中間に位置する膜分離（ルースＲ
ＯあるいはＮＦ；Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）とい
う概念の膜分離法も現われ使用されるようになってき
た。例えば逆浸透法は海水または低濃度の塩水（カン
水）を脱塩して工業用、農業用または家庭用の水を提供
することに利用されている。逆浸透法によれば、塩分を
含んだ水を浸透圧以上の圧力をもって逆浸透膜を透過さ
せることで、脱塩された水を製造することができる。こ
の技術は例えば海水、カン水、有害物を含んだ水から飲
料水を得ることも可能であるし、また、工業用超純水の
製造、排水処理、有価物の回収などにも用いられてき
た。特に逆浸透膜による海水淡水化は、蒸発のような相
変化がないという特徴を有しており、エネルギー的に有
利である上に運転管理が容易であり、広く普及を始めて
いる。

【０００３】逆浸透膜で溶液を分離する場合は、膜の両
面に接する各溶液の溶質濃度によって定まる溶液自身の
持つ化学ポテンシャル（これを浸透圧で表わすことがで
きる）の差以上の圧力で溶液を逆浸透膜面に供給する必
要があり、たとえば海水を逆浸透膜モジュールで分離し
て真水を得る場合は、最低３０ａｔｍ程度以上、実用性
を考慮すると少なくとも５０から６０ａｔｍ程度以上の
圧力が必要となり、供給液は加圧ポンプでこれ以上の圧
力に加圧されないと充分な逆浸透分離性能は発現されな
い。

【０００４】逆浸透膜による海水淡水化の場合を例にと
ると、通常の海水淡水化技術では海水から真水を回収す
る割合（収率）は高々４０％であり、海水供給量に対し
て４０％相当量の真水が膜を透過して得られる結果、逆
浸透膜モジュールの中で海水濃度が３．５％から６％程
度にまで濃縮されることになる。このように海水から収
率４０％の真水を得るという逆浸透分離操作を行うため
には、濃縮水の濃度に対応する浸透圧（海水濃縮水濃度
６％に対しては約４５ａｔｍ）以上の圧力が必要であ
る。真水の水質がいわゆる飲料水レベルに対応でき、か
つ充分な水量を得るためには、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
要であり、海水淡水化用逆浸透膜モジュールは６０から
６５ａｔｍ程度の圧力をかけて収率４０％という条件で
運転されるのがふつうであった。

【０００５】海水供給量に対する真水の収率は、直接コ
ストに寄与するものであり、収率は高いほど好ましい
が、実際に収率を上げることについては運転操作面で限
度があった。すなわち、収率を上げると濃縮水中の海水
成分の濃度が高くなり、ある収率以上では炭酸カルシウ
ムや硫酸カルシウムなどの塩、いわゆるスケール成分の
濃度が溶解度以上になって逆浸透膜の膜面に析出して膜
の目詰りを生じさせる問題があるからである。

【０００６】現在の（最高収率として広く認識されてい
る）収率４０％程度においては、供給水のｐＨを７以下
に保つならば、これらのスケール成分の析出の心配は小
さく特に対応は不要であるが、それ以上の収率、あるい
はｐＨがアルカリ側で逆浸透膜の運転操作を行おうとす
ると、これらのスケール成分の析出防止のために、塩の
溶解性を高めるスケール防止剤を添加することが必要と
なる。代表的なスケール防止剤としては、エチレンジア
ミン四酢酸やヘキサメタ燐酸ナトリウムなどが挙げられ
る。エチレンジアミン四酢酸は２個の窒素原子と４個の
酸素原子が二価の陽イオンと安定なキレート錯体を形成
してスケールの発生を防ぐものである。一方、ヘキサメ
タ燐酸ナトリウムの効果は限界処理効果と呼ばれ、これ
はヘキサメタ燐酸ナトリウム中の酸素−燐−酸素結合が
スケール結晶格子と幾何学的に一致するため、スケール
表面に吸着して核発生面を不活性化させることで、スケ
ールの成長を抑制するとされている。

【０００７】しかしながら、スケール防止剤を添加した
としても上記のスケール成分の析出を抑制できるのはｐ
Ｈ７以下の場合、濃縮水濃度で１０から１１％程度であ
り、またこれは供給水のｐＨが７より大きくなるにつれ
低下していく。このため、海水濃度３．５％、ｐＨ７以
下の海水を海水淡水化する場合では、物質収支的に収率
は６５から６８％程度が限度であり、また原海水の変動
異種成分の影響などを考慮すると、逆浸透膜海水淡水化
プラントを安定に運転できうる可能性のある実際の収率
限度は６０％程度であると認識される。通常の逆浸透膜
を用いて実用的に海水淡水化を行う場合は、前述のよう
に、濃縮水濃度によって決まる濃縮水浸透圧よりも２０
ａｔｍ程度高い圧力を逆浸透膜モジュールに付与する必
要がある。海水濃度３．５％の場合の、収率６０％に相
当する濃縮水濃度は８．８％であり、この浸透圧は約７
０ａｔｍとなる。その結果、逆浸透膜には９０ａｔｍ程
度の圧力を付与する必要がある。

【０００８】一方、逆浸透法の中でもカン水淡水化や超
純水製造の分野では、近年低圧化が進み、２０ａｔｍ以
下の圧力で運転される低圧逆浸透膜が上市され、使用さ
れている。これら低圧逆浸透膜としては架橋全芳香族ポ
リアミドを分離機能層とする複合逆浸透膜が主流であ
り、有効圧力が数ａｔｍ〜１０数ａｔｍで高造水量、高
塩排除率を実現している。さらに最近では、逆浸透膜と
限外濾過膜の中間に位置するルースＲＯ膜が現われ、使
用されるようになってきた。ルースＲＯ膜は分子量数百
〜数千程度以上の中〜高分子量の分子や、カルシウム、
マグネシウムなどの二価イオン、重金属イオンなどの多
価イオンの排除率は高いが、一価のイオンや低分子量物
質は透過する性質をもった膜であり、二価イオンを多く
含む硬水の軟水化などに使用されている。また、このル
ースＲＯ膜は膜の透過速度が大きく、０．１％程度の低
濃度の水溶液では１０ａｔｍ以下の超低圧で分離を行な
うことができるのも特徴であり、軟水化以外にも応用展
開が考案されてきている。特開平４−１５０９２３号公
報にはルースＲＯ膜を用いて高濃度原液をさらに濃度の
高い溶液と中濃度の溶液に分離する方法が示されてい
る。しかしながら、ルースＲＯ膜はその分離特性のゆえ
に高濃度溶液から１段で真水を得ることは困難である。
そのためルースＲＯ膜の使用方法として、他の分離方法
と組合せたり、多段で膜分離を行なう方法が提案されて
いる。例えば、特開昭６１−２００８１０号公報、同６
１−２００８１３号公報にはルースＲＯ膜を２段にした
分離装置が開示されている。特開平３−２７８８１８号
公報には１％以下の希薄有機物水溶液を濃縮するため
に、有機物の排除率が２０−７０％である低排除率膜を
多段にして用いる方法が開示されている。また、特開昭
５３−５８９７４号公報には後段に前段よりも排除性能
の低い逆浸透膜モジュールを多段に配置した濃縮方法が
開示されている。特開昭５４−１２４８７５号公報にも
１段目に高排除率の逆浸透膜を用いて濃縮を行ない、２
段目にルースＲＯ膜を用いて更に濃縮液を濃縮する方
法、特開平３−２１３２６号公報にも逆浸透膜モジュー
ルユニットを直列に配置し、上流側に排除性能の高い逆
浸透膜を、下流側にルースＲＯ膜を配置する装置が開示
されている。これらルースＲＯ膜モジュールを多段にす
る分離方法は、低い圧力での運転が可能であり比較的低
圧で高濃度濃縮液が得られるという利点があるが、透過
液として真水を得るような使用方法で、透過水の水質を
向上するためには非常にたくさんの段数が必要となって
効率が上がりにくいなどの問題がある。

【０００９】ルースＲＯ膜を組合せて真水を得る方法と
しては、特開昭６２−９１２８７号公報に供給液をまず
１価イオンよりも２価イオンの排除率の高い膜で処理
し、得られた透過液のｐＨを調整した後さらに通常の逆
浸透膜で処理する純水の製造装置が開示されている。

【００１０】また、特開昭６２−１０２８８７号公報に
はルースＲＯ膜を用いて海水を分離すると透過水側にス
ケール成分の濃度の低い溶液が得られることが開示され
ている。

【００１１】一方、最近の逆浸透膜海水淡水化プラント
においては、高回収率運転を指向する以外にも技術的課
題としてホウ素の除去が注目されるようになってきてい
る。ホウ素は海水中ではホウ酸として存在し、およそ４
〜５ｐｐｍ含まれている。ホウ酸は解離定数がｐＫａで
９であり、海水中ではほとんど非解離状態である。現在
上市されている海水淡水化用逆浸透膜は従来の海水淡水
化条件ではいずれもホウ酸の排除率を十分満足するもの
がなく、そのため水道水質監視項目で定められているホ
ウ素濃度の指針値（０．２ｍｇ／Ｌ）以下にすることが
困難であった。

【００１２】ホウ素の除去方法としては、逆浸透法以外
にも強塩基性陰イオン交換樹脂による吸着除去やスチレ
ン−ジビニルベンゼン共重合体にＮ−メチルグルカミン
を結合させた樹脂により吸着除去する方法が知られてい
る。前者の場合、ホウ酸以外に多量の塩分が存在する
と、イオン交換樹脂のホウ素吸着量は著しく減少するの
で、大量の海水をイオン交換樹脂で処理することは経済
的に不可能である。一方、後者の方法では、樹脂に結合
したグルカミン中の水酸基２個とホウ素とがキレートを
形成して吸着するため、非常に選択性の高い分離ができ
るという特徴を有し、高濃度のホウ素を含有する廃水か
らのホウ素の回収などに使用されている。しかしなが
ら、グルカミンを結合した樹脂を用いて海水中のホウ素
を除去する場合には、樹脂の再生費用を含めた処理費用
が高くなるために、海水淡水化に本方法を適用するには
経済性の点から問題がある。

【００１３】一方、現在上市されている逆浸透膜として
代表的な、架橋全芳香族ポリアミドを分離機能層に持つ
複合逆浸透膜は、分離機能層に未反応のカルボキシル基
およびアミノ基を末端基として有するので、中性物質よ
りもイオン性物質をよく排除するという特性を有してい
る。従って、逆浸透膜への供給液を、ホウ酸が解離して
イオン化するｐＨ９以上に調製して逆浸透分離を行なえ
ば、ｐＨがホウ酸がまだ解離していない中性領域で分離
を行なうよりもホウ素の排除率を大きく向上させること
が期待できる。

【００１４】しかしながら、海水のようにスケール成分
を多く含む高濃度溶液を、ｐＨ９以上のアルカリ性領域
で逆浸透分離を行なう場合には、前述したようなスケー
ルの生成や水酸化マグネシウムなどの二価陽イオンの水
酸化物の析出による膜の目詰りが起こり、造水量を低下
させるなどの問題が生じる。従って、本方法でホウ素の
除去を行なう場合も、前述したように高回収率での運転
を行なう場合と同様、スケールの生成防止が重要な課題
となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】逆浸透膜海水淡水化プ
ラントを従来の最高収率レベルの約４０％で運転する場
合は、単にモジュールを複数本並列に配列させて圧力６
５ａｔｍ（供給水温度２０℃の場合）、供給水ｐＨ７以
下の条件で運転し、透過水の全量に対して供給海水量を
２．５倍に設定することで、上記のファウリングおよび
濃度分極の防止条件を十分に満足させ、安定な運転が行
われてきた。また、特にモジュール内部の各エレメント
の透過水のバランスや濃縮水のスケール成分析出などを
考慮することなどは必要なかった。

【００１６】逆浸透膜海水淡水化プラントの更なるコス
ト低減をめざしていく場合は、収率をさらに高めた高回
収率運転が課題であり、前述のように通常の方法で海水
の淡水化を行なうと、海水濃度３．５％の海水淡水化収
率としては収率を６０％程度まで高めることが望まし
く、適量のスケール防止剤の添加を前提として、通常Ｒ
Ｏ膜の運転圧力としては、濃縮水の浸透圧よりも約２０
ａｔｍ高い９０ａｔｍの圧力で運転することが必要とな
る。

【００１７】しかしながら、従来の１種類の膜を用いた
分離では６０％の回収率で運転を行なうには供給液に９
０ａｔｍという圧力を一度にかける必要があり、そのた
め膜面のファウリングが大きくなりすぎる、さらにファ
ウリング物質によっては重金属など膜を劣化させるなど
の問題が生じ、また、濃縮液側でのスケールの発生が大
きいことも問題となる。

【００１８】また、逆浸透膜のホウ素排除率を向上させ
る目的で、供給水をｐＨ９以上のアルカリ性にして逆浸
透分離する場合も同様、スケールの発生や水酸化物の析
出が起こり大きな問題となる。

【００１９】ルースＲＯ膜を組合せることによってこれ
までいくつか濃縮手法、海水中のスケール成分の除去な
どの手法が考案されているが、高回収率で海水などの高
濃度溶液から真水を得る具体的な方法についてはいまだ
解決されていないのが実情である。

【００２０】本発明は、逆浸透法により高濃度溶液中の
スケール成分の膜面への生成を防止して、高回収率で低
濃度溶液をより安定に、より少ないエネルギーで、より
安価に高効率に得ることができる装置および分離方法を
提供するものであり、特に、海水から４０％以上という
高い収率で、少ないエネルギーで真水を効率的に、かつ
安定的に得るとともに、従来の逆浸透法では除去が不十
分であったホウ素の除去を、スケール生成という問題を
起こさずに向上させるための装置および分離方法を提供
することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次の構成を有する。

【００２２】「３．５％の食塩水、５６ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の塩排除率が９
０％以上の性能を有する膜ａを用いた逆浸透膜モジュー
ルユニットＡと、１５００ｐｐｍの食塩水、１５ｋｇｆ
／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過流束
が０．８ｍ³／ｍ²・日以上の性能を有する膜ｂを用い
た逆浸透膜モジュールユニットＢを多段に配置すること
を特徴とする逆浸透膜分離装置。」本発明において、透過流束とは、蒸留水、あるいは純水
に食塩を１５００ｐｐｍ溶解した食塩水を１５ｋｇｆ／
ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５、回収率１５％以下の条件
で逆浸透分離したときの単位膜面積あたり、単位時間あ
たりの膜透過水量、あるいは蒸留水または純水に食塩を
３．５％溶解した溶液を用いて、５６ｋｇｆ／ｃｍ²、
２５℃、ｐＨ６．５、回収率１５％以下の条件で逆浸透
分離したときの単位膜面積あたり、単位時間あたりの膜
透過水量である。

【００２３】また、ここで排除率とは次式で計算される
値である。

【００２４】排除率（％）＝（供給液の濃度−透過液の
濃度）／供給液の濃度×１００供給液の濃度および透過液の濃度は溶液の電気伝導度の
測定など求めることができる。また、回収率とは、膜に
供給された液量に対する透過液の量の割合であり、次の
式で定義される。

【００２５】回収率（％）＝透過液の量／供給液の量×１００本発明において、膜ａとは、被分離混合液中の一部の成
分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させない、実
質的に逆浸透分離が可能な半透性の膜であって、その素
材には酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエ
ステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材
がよく使用されている。またその膜構造は膜の少なくと
も片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう
片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非
対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された
非常に薄い分離機能層を有する複合膜がある。膜形態に
は中空糸、平膜がある。しかし、本発明の方法は、逆浸
透膜の素材、膜構造や膜形態によらず利用することがで
きいずれも効果がある。代表的な逆浸透膜としては、例
えば酢酸セルロース系やポリアミド系の非対称膜および
ポリアミド系、ポリ尿素系の分離機能層を有する複合膜
などがあげられる。これらのなかでも、酢酸セルロース
系の非対称膜、ポリアミド系の複合膜に本発明の装置及
び方法が有効である。

【００２６】膜ａの使用圧力は、特に限定されるもので
はないが、好ましくは５０ｋｇｆ／ｃｍ²以上、さらに
好ましくは８０ｋｇｆ／ｃｍ²以上で運転されるのが高
い収率を得るためにも好ましい。従って、ここで使用さ
れる逆浸透膜は、海水淡水化や有価物回収などの高圧力
条件で使用される膜が好ましく、より緻密な分離機能層
を有し、高い耐圧性を有する膜であることが好ましい。

【００２７】本発明において、膜ａの有すべき特性は、
３．５％の食塩水、５６ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ
６．５で測定した時の塩排除率が９０％以上、好ましく
は９５％以上、さらに好ましくは９９％以上の分離性能
を有する膜である。排除率が高いほど透過水中の塩素イ
オンの濃度が低くなるので好ましい。塩排除率が９０％
よりも小さいと透過液中の塩素イオンの量が多くなり透
過液をそのまま飲料水や工業用水として使用することが
困難である。

【００２８】さらに膜ａは、３．５％の食塩水、５６ｋ
ｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過
流束が１．５ｍ³／ｍ²・日以下、より好ましくは０．
５ｍ³／ｍ²・日以上、１．０ｍ³／ｍ²・日以下であ
ることが好ましい。１．５ｍ³／ｍ²・日を超える場
合、膜の塩排除性能や耐圧性の低下を招き、また０．５
ｍ³／ｍ²・日未満では大きな膜面積が必要になり、膜
のコスト高を招くことになり、高い回収率を得ることが
困難となる。

【００２９】本発明において、膜ｂとは、いわゆる低圧
逆浸透膜、およびルースＲＯ膜が使用できる。

【００３０】低圧逆浸透膜とは、被分離混合液中の一部
の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させな
い、実質的に逆浸透膜分離が可能な半透性の膜であっ
て、４２ａｔｍまでの耐圧性を有し、その実質的な使用
圧力が２０ａｔｍ以下で、カン水淡水化、超純水製造な
どで使用される塩濃度の低い溶液を分離対象とした逆浸
透膜である。

【００３１】その素材には酢酸セルロース系ポリマー、
ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマ
ーなどの高分子素材がよく使用されている。またその膜
構造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から
膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径
の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別
の素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する複合
膜がある。膜形態には中空糸、平膜がある。しかし、本
発明の方法は、逆浸透膜の素材、膜構造や膜形態によら
ず利用することができいずれも効果がある。代表的な逆
浸透膜としては、例えば酢酸セルロース系やポリアミド
系の非対称膜およびポリアミド系、ポリ尿素系、ポリビ
ニルアルコール系の分離機能層を有する複合膜などがあ
げられる。これらのなかでも、ポリアミド系の複合膜に
本発明の装置及び方法が有効である。

【００３２】本発明において、低圧逆浸透膜が有すべき
特性は、１５００ｐｐｍの食塩水、１５ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過流束が
０．８ｍ³／ｍ²・日以上、好ましくは１．０ｍ³／ｍ
²・日以上であることが好ましい。さらに、１５００ｐ
ｐｍの食塩水、１５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．
５で測定した時の塩排除率が９０％以上、好ましくは９
８％以上で、かつ１０００ｐｐｍの硫酸マグネシウム水
溶液、１５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定
した時の塩排除率が９０％以上、好ましくは９８％以上
の分離性能を有することが好ましい。さらに好ましく
は、上記した排除性能を有し、かつ５００ｐｐｍの食塩
水を５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した
時の透過流束が０．５ｍ³／ｍ²・日以上を有する、実
質的に１０ａｔｍ以下の圧力で使用される膜がより好ま
しい。

【００３３】ルースＲＯ膜とは、分子量数百から数千程
度以上の中〜高分子量の分子や二価イオン、重金属イオ
ンなどの多価イオンの排除性能は高いが、一価イオンや
低分子量物質は透過する性質を持った膜であって、その
素材にはポリアミド系、ポリピペラジンアミド系、ポリ
エステルアミド系、あるいは水溶性のビニルポリマーを
架橋したものなどがよく使用されている。またその膜構
造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜
内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の
微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の
素材で形成された非常に薄い分離機能層を有する複合膜
がある。膜形態には中空糸、平膜がある。しかし、本発
明の方法は、逆浸透膜の素材、膜構造や膜形態によらず
利用することができいずれも効果があるが、低圧での運
転のための造水量の大きさを考慮すると複合膜が好まし
い。さらに好ましくはポリアミド系の複合膜であり、ピ
ペラジンポリアミド系の複合膜などが透過水量、耐薬品
性等の点からより適している。

【００３４】本発明において、ルースＲＯ膜が有すべき
特性は、５００ｐｐｍの食塩水、５ｋｇｆ／ｃｍ²、２
５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過流束が０．５ｍ³
／ｍ²・日以上を有する膜が好ましく、さらに、５００
ｐｐｍの食塩水、５ｋｇｆ／ｃｍ２、２５℃、ｐＨ６．
５で測定した時の塩排除率が８０％以下、好ましくは６
０％以下で、かつ１０００ｐｐｍの硫酸マグネシウム水
溶液、５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定し
た時の塩排除率が９０％以上、好ましくは９８％以上の
分離性能を有する膜であることが好ましい。

【００３５】逆浸透膜エレメントは上記逆浸透膜を実際
に使用するために形態化したものであり平膜は、スパイ
ラル、チューブラー、プレート・アンド・フレームのエ
レメントに組み込んで、また中空糸は束ねた上でエレメ
ントに組み込んで使用することができるが、本発明はこ
れらの逆浸透膜エレメントの形態に左右されるものでは
ない。

【００３６】また、逆浸透膜モジュールユニットは上述
の逆浸透膜エレメントを１〜数本圧力容器の中に収めた
モジュールを並列に配置したもので、その組合せ、本
数、配列は目的に応じて任意に行なうことができる。

【００３７】次に、図を用いて本発明の装置の構成を説
明する。本発明において、逆浸透膜分離装置とは供給液
の取水部分、前処理部分、逆浸透膜部分から少なくとも
なる。逆浸透膜部分は造水、濃縮、分離などの目的で被
処理液を加圧下で逆浸透膜モジュールに供給し、透過液
と濃縮液に分離するための部分をいい、通常は逆浸透膜
エレメントと耐圧容器からなる逆浸透膜モジュールを配
列したユニット、加圧ポンプなどで構成される。該逆浸
透膜部分に供給される被分離液は前処理部分で通常、殺
菌剤、凝集剤、さらに還元剤、ｐＨ調整剤などの薬液添
加と砂濾過、活性炭濾過、保安フィルターなどによる前
処理（濁質成分の除去）が行なわれる。例えば、海水の
脱塩の場合には、取水部分で海水を取込んだ後、沈殿池
で粒子などを分離し、またここで殺菌剤を添加して殺菌
を行なう。さらに、塩化鉄などの凝集剤を添加して砂濾
過を行なう。ろ液は貯槽に貯められ、硫酸などでｐＨを
調整した後高圧ポンプに送られる。この送液中に亜硫酸
水素ナトリウムなどの還元剤を添加して逆浸透膜素材を
劣化させる原因となる殺菌剤を消去し、保安フィルター
を透過した後、高圧ポンプで昇圧されて逆浸透モジュー
ルに供給されることもしばしば行われる。ただし、これ
らの前処理は、用いる供給液の種類、用途に応じて適宜
採用される。

【００３８】図１は逆浸透膜モジュールユニットＢの透
過水を逆浸透膜モジュールユニットＡに供給する場合の
装置の図である。海水などの高濃度供給水はまず前処理
部分で前処理を行なった後、一段目の逆浸透膜モジュー
ルユニットＢに供給される。逆浸透膜モジュールユニッ
トＢにはルースＲＯ膜を用いるのが好ましく、一価イオ
ンの排除率が低いので濃縮水と透過水との浸透圧差が少
なくなり、その結果海水のような高濃度溶液においても
比較的低圧で運転することができる。一段目でスケール
成分などの多価イオンおよび中〜高分子量物質と一価の
イオンおよび低分子量物質とに分離される。多価イオン
が濃縮された濃縮水はそのまま放出され、スケール成分
を含まない透過水が加圧されて二段目の逆浸透膜モジュ
ールユニットＡに供給される。逆浸透膜モジュールユニ
ットＡではスケール発生の恐れがないので、高回収率で
分離を行なうことが可能となる。

【００３９】ここで、ユニットＢに続くユニットＡにて
高回収率運転を行なう方法について図２に示す。高い回
収率を得るためには、逆浸透膜モジュールユニットＡを
多段に配置し、かつ前段の逆浸透膜モジュールユニット
Ａの濃縮水を次段の逆浸透膜モジュールユニットＡに供
給する方法（以後、濃縮水昇圧法と記す）で行なうの
が、膜のファウリング防止の観点から好ましい。前処理
部分、一段目の逆浸透膜モジュールユニットＢについて
は上記と同じである。逆浸透膜モジュールユニットＢの
透過水はまず前段の逆浸透膜モジュールユニットＡで通
常の海水淡水化と同様の操作圧力（６０ａｔｍ程度）、
および回収率（約４０％）で運転し、真水を得る。次に
その濃縮水を８０ａｔｍ以上に昇圧して次段の逆浸透膜
モジュールユニットＡに供給し、さらにそこから真水を
得て全回収率を６０％程度にする。尚、ここで示した操
作圧力および回収率は一例として示したものであり、こ
れに限定されるものではない。また逆浸透膜モジュール
ユニットＡの前段と次段で用いる膜ａは同じ膜を用いて
もよいが、異なる特性の膜を用いる方がより好ましい。
さらに逆浸透膜モジュールユニットＡの段数も限定する
ものではないが、段数が多くなるとそれだけ昇圧のため
のポンプが必要であることから、設備費および運転費用
を考慮すると二段とするのが好ましい。またホウ素除去
性能を向上させるため、逆浸透膜モジュールユニットＡ
の供給水にアルカリを注入するための装置を設けて、供
給水中のホウ酸が解離して陰イオンとなるｐＨに調製す
ることもできる。この時のｐＨは９以上、さらに好まし
くは９．５以上、１１以下にするのが好ましい。このよ
うな高アルカリ条件で運転しても予めスケール成分が除
去されているのでスケール生成の恐れは少ない。アルカ
リとしては水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどのア
ルカリ塩の濃厚水溶液を使用し、薬液注入ポンプにて逆
浸透膜モジュールユニットＢの透過水、すなわち逆浸透
膜モジュールユニットＡの供給水に注入される。

【００４０】図３は逆浸透膜モジュールユニットＡの濃
縮水を逆浸透膜モジュールユニットＢに供給し、逆浸透
膜モジュールユニットＢの透過水を逆浸透膜モジュール
ユニットＡの供給水に混合した場合の装置の図である。
まず前処理を行なった海水は一段目の逆浸透膜モジュー
ルユニットＡに供給され、そこで海水などの高濃度溶液
から真水が分離される。濃縮水はそのまま逆浸透膜モジ
ュールユニットＢに供給してもかまわないが、高い回収
率を得るために濃縮水昇圧法を用いるのが好ましい。そ
の後、逆浸透膜モジュールユニットＡの最終段の濃縮水
は逆浸透膜モジュールユニットＢに供給されるが、この
際濃縮水自身が圧力を有しているので加圧する必要はな
い。逆浸透膜モジュールユニットＢではさらにスケール
成分を含む濃縮水と塩濃度が薄くスケール成分を含まな
い透過水に分離される。逆浸透膜モジュールユニットＢ
の濃縮水はそのまま放出され、透過水は一段目の逆浸透
膜モジュールユニットＡの供給水に戻して混合される。
このとき、一段目の供給水のスケール成分濃度は逆浸透
膜モジュールユニットＢの透過水によって薄められるの
で逆浸透膜モジュールユニットＡでは通常の４０％より
も高い回収率で運転が可能となるのである。さらに、図
３のケースでスケール防止剤を添加する場合にはスケー
ル防止剤は膜ｂの供給水に添加するだけでよく、全体の
供給水の量に比べて逆浸透膜モジュールユニットＢの供
給水の量は少なくなるのでトータルとしてのスケール防
止剤の量は少なくてすむという利点がある。

【００４１】図４は逆浸透膜モジュールユニットＡの透
過水を逆浸透膜モジュールユニットＢに供給する場合の
装置の図である。まず前処理部分で前処理を行なった海
水は一段目の逆浸透膜モジュールユニットＡに供給さ
れ、海水などの高濃度溶液から真水が分離される。この
一段目で通常の４０％よりも高い回収率で運転する場合
には、濃縮水昇圧法が好適に用いられる。またこの際ス
ケール防止剤を供給水に添加して、スケール生成を防止
する。この逆浸透膜モジュールユニットＡの透過水はい
わゆる飲料水レベルの水質であり、スケール成分も除去
されている。従って、二段目の逆浸透膜モジュールユニ
ットＢではスケール発生の恐れはないので高回収率で運
転することが可能である。その場合の回収率としては８
０％以上、好ましくは９０％以上であることが好まし
い。また逆浸透膜モジュールユニットＢの濃縮水は一段
目の逆浸透膜モジュールユニットＡの供給水に戻して混
合するのが好ましい。また、ここでは膜ｂのホウ素除去
性能を向上させるため、逆浸透膜モジュールユニットＢ
の供給水にアルカリを注入するための装置を設けて、供
給水中のホウ酸が解離して陰イオンとなるｐＨに調製す
ることが好ましい。この時のｐＨは９以上、さらに好ま
しくは９．５以上、１１以下にするのが好ましい。この
ような高アルカリ条件で運転する場合もスケール発生の
恐れは少ない。

【００４２】もしまだ少量のスケールの生成が認められ
るなら、図５に示すように二段目の逆浸透膜モジュール
ユニットＢの透過水をさらに三段目の逆浸透膜モジュー
ルユニットＢに供給して分離を行なうのが好ましく、こ
の際アルカリは三段目の供給水に注入するのが好まし
い。この場合、二段目の逆浸透膜モジュールユニットＢ
にはルースＲＯ膜を用いるのが好ましく、三段目の逆浸
透膜モジュールユニットＢには低圧逆浸透膜が好適に用
いられる。ここでは少量のスケール成分となる二価イオ
ンが二段目の逆浸透膜モジュールユニットＢで除去され
るので、三段目では高アルカリ条件で運転してもスケー
ルの発生の恐れはない。さらにこの時、逆浸透膜モジュ
ールユニットＡの透過水を全て逆浸透膜モジュールユニ
ットＢに供給する必要はなく、逆浸透膜モジュールユニ
ットＡの透過水の一部を逆浸透膜モジュールユニットＢ
の透過水と、ホウ素の濃度が要求される濃度を上回らな
いよう混合する方が、逆浸透膜モジュールユニットＢの
エレメント本数を減らすことができるので好ましい。

【００４３】また、本発明において逆浸透膜装置の供給
液に添加するスケール防止剤とは溶液中の多価金属イオ
ンなどのスケール成分と錯体を形成し、スケールの発生
を抑制するもので、有機や無機のイオン性のポリマーあ
るいはモノマーが使用できる。イオン性のポリマーとし
てはポリアクリル酸、スルホン化ポリスチレン、ポリア
クリルアミド、ポリアリルアミンなどの合成ポリマーや
カルボキシメチルセルロース、キトサン、アルギン酸な
どの天然高分子が使用できる。有機系のモノマーとして
はエチレンジアミン四酢酸などが使用できる。無機系ス
ケール防止剤としてはポリ燐酸塩などが使用できる。こ
れらのスケール防止剤の中では入手のしやすさ、溶解性
など操作のしやすさ、価格の点から特にポリアクリル酸
系ポリマー、ポリ燐酸塩、エチレンジアミン四酢酸（Ｅ
ＤＴＡ）などが本発明において好適に用いられる。ポリ
燐酸塩とはヘキサメタ燐酸ナトリウムを代表とする分子
内に２個以上の燐原子を有し、アルカリ金属、アルカリ
土類金属と燐酸原子などにより結合した重合無機燐酸系
物質をいう。代表的なポリ燐酸塩としては、ピロ燐酸４
ナトリウム、ピロ燐酸２ナトリウム、トリポリ燐酸ナト
リウム、テトラポリ燐酸ナトリウム、ヘプタポリ燐酸ナ
トリウム、デカポリ燐酸ナトリウム、メタ燐酸ナトリウ
ム、ヘキサメタ燐酸ナトリウム、およびこれらのカリウ
ム塩などがあげられる。

【００４４】また、これらスケール防止剤の添加濃度は
供給液中の少なくともスケール成分を取込める量であれ
ば充分であるが、費用や溶解にかかる時間などの操作性
を考慮すると一般的には０．０１〜１０００ｐｐｍであ
り、正確には供給水の水質に依存するが通常、海水の場
合では０．１〜１００ｐｐｍが好ましく、さらに好まし
くは１〜５０ｐｐｍである。添加量が０．０１ｐｐｍよ
りも少ない場合にはスケールの発生を充分に抑制できな
いため、膜性能の劣化が起こる。また、１０００ｐｐｍ
以上ではスケール防止剤自体が膜表面に吸着して造水量
を低下させたり、水質を悪化させるため好ましくない。
多量にスケール成分を含む供給液では数十〜数百ｐｐｍ
の添加が必要な場合もある。

【００４５】また、本発明の装置および分離方法の前処
理部分には限外濾過膜を用いると、本発明の装置をより
一層安定に運転することができるので好適に用いられ
る。限外濾過膜は例えば複数本の中空糸膜を束ねてなる
中空糸膜モジュールとして用いられ、砂濾過との併用あ
るいは単独で使用される。また中空糸膜モジュールは装
置の運転上中空糸膜表面の汚れを物理的洗浄手段によっ
て除去しつつ、長期間使用可能な中空糸膜を用いること
が必要である。物理的な洗浄手段としては、ろ過水の逆
方向流水洗浄や空気によるエアーフラッシングまたはス
クラビング洗浄を用いることができる。

【００４６】本発明で使用する中空糸膜モジュールとし
ては中空糸膜束の端部を接着剤で固めた後で切断により
中空糸膜内部を開孔させてなる中空糸膜モジュールであ
り、特に構造は問わないが、物理洗浄の手段と組合せて
最適形状を採用することができる。特に好ましくは、タ
ンク形状の容器の中に、複数本の中空糸膜エレメントを
装填した形状のモジュールが大容量化に適しており、最
も好ましい。中空糸膜モジュールを構成する中空糸膜と
しては、多孔質の中空糸膜であれば特に限定しないが、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリビ
ニルアルコール、セルロースアセテート、ポリアクリロ
ニトリル、その他の材質を選定することができる。この
中で特に好ましい中空糸膜素材としては、アクリロニト
リルを少なくとも一成分とする重合体からなる中空糸膜
が適当である。アクリロニトリル系重合体の中で最も好
ましいものとしては、アクリロニトリルを少なくとも５
０モル％以上、好ましくは６０モル％以上と、該アクリ
ロニトリルに対して共重合性を有するビニル化合物一種
または二種以上を５０％以下、好ましくは０〜４０モル
％とからなるアクリロニトリル系共重合体である。ま
た、これらアクリロニトリル系重合体二種以上、さらに
他の重合体との混合物でもよい。上記ビニル化合物とし
ては、アクリロニトリルに対して共重合性を有する公知
の化合物であれば良く、特に限定されないが、好ましい
共重合成分としては、アクリル酸、イタコン酸、アクリ
ルサ酸メチル、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、アル
ルスルホン酸ソーダ、ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ等
を例示することができる。

【００４７】本発明の装置及び分離方法によって、逆浸
透膜モジュールユニットＡでは通常の回収率よりも高い
回収率で運転することが可能であり、分離のコストを考
えると回収率はできるだけ高い方が好ましい。本発明の
分離方法では回収率を通常の４０％を越える値にするこ
とができ、さらにコストを低減するためには５０％以
上、より好ましくは６０％の回収率で分離を行なうこと
が好ましい。

【００４８】また、本発明の装置および分離方法は濃度
の高い供給液の分離に適している。特に、溶質濃度が
０．５％以上の溶液の分離に効果があり、海水の淡水化
にも効果が大きい。

【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。

【００５０】本発明に供した膜の特性を表１に示す。本
発明ではこれら２種類の膜ａと３種類の膜ｂについて、
各々膜面積が７ｍ³の膜エレメントを作製し、このエレ
メントを１〜数本装填した圧力容器を１〜数本並列に配
置したものを逆浸透膜モジュールユニットとし、海水の
淡水化を行なった。海水は瀬戸内海の海水を塩濃度３．
５％に調整したものを用いた。また、ホウ素の定量はク
ルクミン吸光光度法で行なった。

【００５１】

【表１】実施例１膜ｂ−１および膜ａ−１を用いた逆浸透膜モジュールユ
ニットを使用して図１に示す装置を作製した。この装置
を用いて、まず前処理部分で塩濃度３．５％の海水を２
５℃、ｐＨ６．７に調製した後、中空糸限外濾過膜モジ
ュールで処理した。その後、２５ｋｇｆ／ｃｍ²に昇圧
して逆浸透膜モジュールユニットＢに供給し、塩濃度
１．９％の透過水と塩濃度５．９％の濃縮水を得た。逆
浸透膜モジュールユニットＢの透過水には微量の多価イ
オンを含んでいた。この透過水を９０ａｔｍに昇圧して
逆浸透膜モジュールユニットＡに供給した。供給水量に
対する逆浸透膜モジュールユニットＡの透過水量の割合
は４７％であり、透過水の塩濃度は２６６ｐｐｍであっ
た。また、逆浸透膜モジュールユニットＡの造水量は
６．７ｍ³／日であり、２０００時間経過後も透過水量
の低下は認められなかった。

【００５２】実施例２実施例１において、単段だったユニットＡを２段に換え
た。即ち、逆浸透膜モジュールユニットＢの透過水を、
膜ａ−１を用いた逆浸透膜モジュールユニットＡに供給
し、その濃縮水を昇圧して、膜ａ−２を用いた逆浸透膜
モジュールユニットＡに供給する濃縮水昇圧法を用いる
方法を図２の装置で行なった。膜ａ−１の操作圧力は５
２ａｔｍで、膜ａ−２は８０ａｔｍで運転した。逆浸透
膜モジュールユニットＡの回収率は前段、後段合せて６
３％であり、透過水の塩濃度は１８５ｐｐｍであった。
また、逆浸透膜モジュールユニットＡは前段、後段とも
に１６００時間経過後も透過水量の低下は認められなか
った。

【００５３】実施例３膜ａ−１および膜ｂ−１を用いた逆浸透膜モジュールユ
ニットを使用して図３に示す装置を作製した。この装置
を用いて、まず前処理部分で塩濃度３．５％の海水を２
５℃、ｐＨ６．７に調製した後、中空糸限外濾過膜モジ
ュールで処理して供給水とした。その後、供給水と逆浸
透膜モジュールユニットＢの透過水を混合し、９０ａｔ
ｍに昇圧して逆浸透膜モジュールユニットＡに供給し
た。逆浸透膜モジュールユニットＡの濃縮水は塩濃度
５．６％であった。この濃縮水にヘキサメタリン酸ナト
リウムを１０ｐｐｍの濃度になるように添加し、逆浸透
膜モジュールユニットＢに供給した。逆浸透膜モジュー
ルユニットＢでは塩濃度８．９％の濃縮水と塩濃度２．
９％で多価イオン濃度の低い透過水が得られた。逆浸透
膜モジュールユニットＢの濃縮水は装置外に取りだし、
透過水は逆浸透膜モジュールユニットＡの供給水に循環
し混合した。供給する海水量に対する逆浸透膜モジュー
ルユニットＡの透過水量の割合は６０％であり、透過水
の塩濃度は２２７ｐｐｍであった。また、逆浸透膜モジ
ュールユニットＡの透過水量は２９．９ｍ³／日であ
り、２０００時間経過後も透過水量の低下は認められな
かった。

【００５４】実施例４実施例３において、単段だったユニットＡに換えて、２
段のユニットＡとした。即ち、膜ａ−１を用いた逆浸透
膜モジュールユニットＡを前段に、膜ａ−２を用いた逆
浸透膜モジュールユニットＡを後段とした濃縮水昇圧法
を用いて行なった。従ってユニット構成は｛Ａ（濃縮
水）→Ａ（濃縮水）→Ｂ｝となった。逆浸透膜モジュー
ルユニットＢの透過水を供給水に戻して混合し、６０ａ
ｔｍに昇圧して前段の逆浸透膜モジュールユニットＡに
供給した。前段の逆浸透膜モジュールユニットＡの濃縮
水は９０ａｔｍに昇圧して、後段の逆浸透膜モジュール
ユニットＡに供給した。後段の逆浸透膜モジュールユニ
ットＡの濃縮水の塩濃度は６．３％であった。この濃縮
水にヘキサメタリン酸ナトリウムを１０ｐｐｍの濃度に
なるように添加し、逆浸透膜モジュールユニットＢに供
給した。逆浸透膜モジュールユニットＢでは塩濃度９．
２％の濃縮水と塩濃度３．６％で多価イオン濃度の低い
透過水が得られた。逆浸透膜モジュールユニットＢの濃
縮水は装置外に取りだし、透過水は前段の逆浸透膜モジ
ュールユニットＡの供給水に循環し混合した。供給する
海水量に対する逆浸透膜モジュールユニットＡの透過水
量の割合は、前段、後段合せて６４％であり、透過水の
塩濃度は１９７ｐｐｍであった。また、前段および後段
の逆浸透膜モジュールユニットＡの透過水量は、１６０
０時間経過後も低下は認められなかった。

【００５５】比較例１実施例１の膜ａ−１を用いた逆浸透膜モジュールユニッ
トＡを使用して、これに凝集砂濾過処理を行なった海水
（塩濃度３．５％）を供給して９０ａｔｍで分離を行な
った。供給水にヘキサメタリン酸ナトリウムを１０ｐｐ
ｍの濃度になるように添加し、供給する海水の量に対す
る透過水量の割合を６０％として運転を行なったとこ
ろ、透過水の塩素イオン濃度は３０６ｐｐｍであった。
また、透過水量は２１．７ｍ³／日であり、２０００時
間経過後には透過水量は１９．３ｍ³／日と１１％低下
した。

【００５６】実施例５膜ａ−１および膜ｂ−２を用いた逆浸透膜モジュールユ
ニットを使用して図４に示す装置を作製した。この装置
を用いて、まず前処理部分で塩濃度３．５％の海水を２
５℃、ｐＨ６．７に調製した後、中空糸限外濾過膜モジ
ュールで処理し供給水とした。その後、６３ａｔｍに昇
圧して、逆浸透膜モジュールユニットＡに供給した。逆
浸透膜モジュールユニットＡの回収率は４３％であり、
透過水の塩濃度は１１６ｐｐｍであった。またホウ素の
濃度は供給水が４．５ｐｐｍに対し、透過水は１．３ｐ
ｐｍであった。この透過水にアルカリを注入してｐＨ１
０とした後、逆浸透膜モジュールユニットＢに供給し
た。この操作圧力は１８ａｔｍであり、逆浸透膜モジュ
ールユニットＢの回収率を９０％とし、この濃縮水はｐ
Ｈを中性に戻した後、逆浸透膜モジュールユニットＡの
供給水に混合した。海水の供給量に対する逆浸透膜モジ
ュールユニットＢの透過水量の割合は４０％となるよう
にした。透過水の塩濃度は５ｐｐｍであり、ホウ素の濃
度は０．１２ｐｐｍとなり、水道水質監視項目の指針値
を満足した。

【００５７】実施例６実施例５において、膜ｂ−２のかわりに膜ｂ−３を用い
た逆浸透膜モジュールユニットＢを使用して同様の運転
を行なった。逆浸透膜モジュールユニットＢの操作圧力
は８ａｔｍであり、回収率は実施例５と同じとした。逆
浸透膜モジュールユニットＢの透過水の塩濃度は５ｐｐ
ｍであり、ホウ素の濃度は０．１３ｐｐｍとなり、水道
水質監視項目の指針値を満足した。

【００５８】実施例７実施例５において、逆浸透膜モジュールユニットＡの透
過水を６ａｔｍに昇圧して膜ｂ−１を用いた逆浸透膜モ
ジュールユニットＢ（前段）に供給した。この回収率は
９０％とし、透過水の塩濃度は５７ｐｐｍ、ホウ素の濃
度は０．８８ｐｐｍであった。この透過水にアルカリを
注入してｐＨ１０とした後、膜ｂ−２を用いた逆浸透膜
モジュールユニットＢ（後段）に供給した（図５に示す
装置を作製）。この操作圧力は１７ａｔｍであり、後段
の逆浸透膜モジュールユニットＢの回収率を９０％と
し、海水の供給量に対する後段の逆浸透膜モジュールユ
ニットＢの透過水量の割合は３７％となるようにした。
後段の透過水の塩濃度は３ｐｐｍであり、ホウ素の濃度
は０．０９ｐｐｍとなり、水道水質監視項目の指針値を
満足した。また、膜ｂ−２を用いた逆浸透膜モジュール
ユニットＢの透過水量は６００時間経過後も全く低下は
認められなかった。

【００５９】実施例８実施例７において、単段だったユニットＡに換えて、２
段のユニットＡとした。即ち、膜ａ−１を用いた逆浸透
膜モジュールユニットＡを前段に、膜ａ−２を用いた逆
浸透膜モジュールユニットＡを後段とした濃縮水昇圧法
を用いて行なった。従ってユニット構成は｛Ａ（濃縮
水）→Ａ→Ｂ→Ｂ｝となった。前段の逆浸透膜モジュー
ルユニットＡの操作圧力は６０ａｔｍとし、その濃縮水
は９０ａｔｍに昇圧して後段の逆浸透膜モジュールユニ
ットＡに供給した。最終的に海水の供給量に対する膜ｂ
−２を用いた逆浸透膜モジュールユニットＢの透過水量
の割合は５０％となるようにした。膜ｂ−２を用いた逆
浸透膜モジュールユニットＢの透過水の塩濃度は４ｐｐ
ｍであり、ホウ素の濃度は０．１１ｐｐｍとなり、水道
水質監視項目の指針値を満足した。また、膜ｂ−２を用
いた逆浸透膜モジュールユニットＢの透過水量は６００
時間経過後も全く低下は認められなかった。

【００６０】実施例９実施例８において、膜ｂ−２のかわりに膜ｂ−３を用い
た逆浸透膜モジュールユニットＢを使用して同様の運転
を行なった。膜ｂ−３を用いた逆浸透膜モジュールユニ
ットＢの操作圧力は８ａｔｍであり、回収率は９０％と
した。最終的に海水の供給量に対する膜ｂ−３を用いた
逆浸透膜モジュールユニットＢの透過水量の割合は５０
％となるようにした。膜ｂ−３を用いた逆浸透膜モジュ
ールユニットＢの透過水の塩濃度は４ｐｐｍであり、ホ
ウ素の濃度は０．１２ｐｐｍとなり、水道水質監視項目
の指針値を満足した。

【００６１】実施例１０実施例５において、逆浸透膜モジュールユニットＡの透
過水の７０％を逆浸透膜モジュールユニットＢに供給
し、残りの３０％は逆浸透膜モジュールユニットＢの透
過水と混合した。海水に対する回収率は４０％となるよ
うにした。混合後の水の塩濃度は１７ｐｐｍであり、ホ
ウ素の濃度は０．１８ｐｐｍとなり、水道水質監視項目
の指針値を満足した。

【００６２】比較例２実施例１の膜ａ−１を用いた逆浸透膜モジュールユニッ
トＡを使用して、これに凝集砂濾過処理を行なった海水
（塩濃度３．５％）を供給して６３ａｔｍで分離を行な
った。供給水にヘキサメタリン酸ナトリウムを１０ｐｐ
ｍの濃度になるように添加し、供給する海水の量に対す
る透過水量の割合を４２％として運転を行なったとこ
ろ、透過水の塩素イオン濃度は３０６ｐｐｍであり、ホ
ウ素の濃度は１．３ｐｐｍとなり、水道水質監視項目の
指針値を上回った。

【００６３】比較例３比較例２において、供給水にアルカリを注入してｐＨを
９に調製した。その結果、二価陽イオンの水酸化物が多
量に析出して、逆浸透膜モジュールユニットＡの透過水
量が急激に大きく低下して、運転不可能となった。

【００６４】

【発明の効果】本発明により、高濃度溶液、特に海水か
ら高い収率、少ないエネルギーで、より安価に、かつホ
ウ素濃度を十分除去した低濃度溶液を安定に得ることが
できる装置および分離方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ユニット構成｛Ｂ→Ａ｝がである場合の逆浸
透膜分離装置のフロー図である。（実施例１）

【図２】ユニット構成｛Ｂ→Ａ（濃縮水）→Ａ｝であ
る場合の逆浸透膜分離装置のフロー図である。（実施例
２）

【図３】スケール防止手段を有するユニット構成｛Ａ
（濃縮水）→Ｂ｝がである場合の逆浸透膜分離装置のフ
ロー図である。（実施例３）

【図４】アルカリ注入を有するユニット構成｛Ａ→
Ｂ｝がである場合の逆浸透膜分離装置のフロー図であ
る。（実施例５）

【図５】アルカリ注入を有するユニット構成｛Ａ→Ｂ
→Ｂ｝がである場合の逆浸透膜分離装置のフロー図であ
る。（実施例７）

【符号の説明】

１：高濃度溶液（例：海水）２：前処理部分３：加圧ポンプ４：膜ａを用いた逆浸透膜モジュールユニットＡ５：膜ａを用いた逆浸透膜モジュールユニットＡの濃縮
水６：膜ａを用いた逆浸透膜モジュールユニットＡの透過
水７：膜ｂを用いた逆浸透膜モジュールユニットＢ８：膜ｂを用いた逆浸透膜モジュールユニットＢの濃縮
水９：膜ｂを用いた逆浸透膜モジュールユニットＢの透過
水１０：スケール防止剤添加手段１１：アルカリ注入手段

フロントページの続き (72)発明者池田敏裕滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内 (72)発明者栗原優滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３．５％の食塩水、５６ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の塩排除率が９
０％以上の性能を有する膜ａを用いた逆浸透膜モジュー
ルユニットＡと、１５００ｐｐｍの食塩水、１５ｋｇｆ
／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過流束
が０．８ｍ³／ｍ²・日以上の性能を有する膜ｂを用い
た逆浸透膜モジュールユニットＢを多段に配置すること
を特徴とする逆浸透膜分離装置。
【請求項２】膜ａの操作圧力が５０ａｔｍ以上である
ことを特徴とする請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項３】膜ａの操作圧力が８０ａｔｍ以上である
ことを特徴とする請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項４】膜ａが、３．５％の食塩水、５６ｋｇｆ
／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の塩排除率
が９０％以上の分離性能を有する膜であることを特徴と
する請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項５】膜ａが、３．５％の食塩水、５６ｋｇｆ
／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の排除率が
９５％以上の分離性能を有する膜であることを特徴とす
る請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項６】膜ｂが、１５００ｐｐｍの食塩水、１５
ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の塩
排除率が９０％以上で、かつ１０００ｐｐｍの硫酸マグ
ネシウム水溶液、１５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ
６．５で測定した時の塩排除率が９０％以上の分離性能
を有する膜であることを特徴とする請求項１記載の逆浸
透膜分離装置。
【請求項７】膜ｂが、５００ｐｐｍの食塩水、５ｋｇ
ｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の透過流
束が０．５ｍ³／ｍ²・日以上を有する膜であることを
特徴とする請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項８】膜ｂが、５００ｐｐｍの食塩水、５ｋｇ
ｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測定した時の排除率
が８０％以下で、かつ１０００ｐｐｍの硫酸マグネシウ
ム水溶液、５ｋｇｆ／ｃｍ²、２５℃、ｐＨ６．５で測
定した時の塩排除率が９０％以上の分離性能を有する膜
であることを特徴とする請求項７記載の逆浸透膜分離装
置。
【請求項９】逆浸透膜モジュールユニットＡの透過水
を逆浸透膜モジュールユニットＢに供給することを特徴
とする請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項１０】逆浸透膜モジュールユニットＢの透過
水を逆浸透膜モジュールユニットＡに供給することを特
徴とする請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項１１】逆浸透膜モジュールユニットＡの濃縮
水を逆浸透膜モジュールユニットＢに供給することを特
徴とする請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項１２】逆浸透膜モジュールユニットＡの濃縮
水を逆浸透膜モジュールユニットＢに供給し、逆浸透膜
モジュールユニットＢの透過水を逆浸透膜モジュールユ
ニットＡの供給水に混合することを特徴とする請求項１
記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項１３】逆浸透膜モジュールユニットＡを多段
に配置し、かつ前段の逆浸透膜モジュールユニットＡの
濃縮水を次段の逆浸透膜モジュールユニットＡに供給す
ることを特徴とする請求項９から１２に記載の逆浸透膜
分離装置。
【請求項１４】請求項１３において、逆浸透膜モジュ
ールユニットＡの１段目の操作圧力が５０ａｔｍ以上、
２段目の操作圧力が８０ａｔｍ以上であることを特徴と
する逆浸透膜分離装置。
【請求項１５】逆浸透膜モジュールユニットＢを多段
に配置し、かつ前段の逆浸透膜モジュールユニットＢの
透過水を次段の逆浸透膜モジュールユニットＢに供給す
ることを特徴とする請求項９および１０に記載の逆浸透
膜分離装置。
【請求項１６】逆浸透膜モジュールユニットＢの供給
水のｐＨを９以上に調整するための装置を設けたことを
特徴とする請求項９に記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項１７】逆浸透膜モジュールユニットＢの透過
水のｐＨを９以上に調整するための装置を設けたことを
特徴とする請求項１０および１５に記載の逆浸透膜分離
装置。
【請求項１８】スケール防止剤を添加する装置を設け
たことを特徴とする請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項１９】１段目の供給水を逆洗可能な限外濾過
膜で処理する装置を設けたことを特徴とする請求項１記
載の逆浸透膜分離装置。
【請求項２０】請求項１記載の装置を用いることを特
徴とするの高濃度溶液の分離方法。
【請求項２１】逆浸透膜モジュールユニットＡの供給
水量に対する透過水量の割合が４０％を越える値である
ことを特徴とする請求項２０記載の高濃度溶液の分離方
法。
【請求項２２】逆浸透膜モジュールユニットＡの供給
水量に対する透過水量の割合が５０％を越える値である
ことを特徴とする請求項２０記載の高濃度溶液の分離方
法。
【請求項２３】高濃度溶液が溶質濃度０．５％以上の
溶液であることを特徴とする請求項２０記載の高濃度溶
液の分離方法。
【請求項２４】高濃度溶液が海水であることを特徴と
する請求項２０記載の高濃度溶液の分離方法。