JPH11114381A - Spiral type membrane element - Google Patents

Spiral type membrane element

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JPH11114381A
JPH11114381A JP28408397A JP28408397A JPH11114381A JP H11114381 A JPH11114381 A JP H11114381A JP 28408397 A JP28408397 A JP 28408397A JP 28408397 A JP28408397 A JP 28408397A JP H11114381 A JPH11114381 A JP H11114381A
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JP
Japan
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membrane
spiral
separation
membrane element
flat
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Application number
JP28408397A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Inoue
賢一 井上
Akira Otani
明 大谷
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the subject element inexpensive and to increase an effective membrane area by simplifying constitutional elements. SOLUTION: This membrane element is constituted of forming many hollow holes 4 in the inside of a plane membrane 2 out using a base material by cylindrically penetrating through it, and spirally winding the plane membrane 2 on the outer peripheral surface of an infiltration collecting pipes such that openings at a membrane end surface 2b become an outer peripheral surface side. Many grooves 5 extending along the infiltration collecting pipes are formed at least on one side surface of the plane membrane 2. A space becoming an original fluid flow path is formed between the surfaces of the plane membrane 2 wound mutually in contact with the grooves 5. Also the hollow holes 4 constitute flow paths of the infiltration fluid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、逆浸透膜分離装
置、限外濾過装置、精密濾過装置、気体分離膜装置など
の膜分離装置に用いられるスパイラル型膜エレメントに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spiral type membrane element used for a membrane separation device such as a reverse osmosis membrane separation device, an ultrafiltration device, a microfiltration device and a gas separation membrane device.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体や気体に含有する特定成分を分離膜
技術を用いて分離する操作に分離膜モジュールが用いら
れている。例えば、分離膜モジュールは、水中の塩分を
分離する逆浸透膜技術、液中に分散している菌体類を分
離する限外濾過膜技術、混濁液中の固体濁質成分を分離
する精密濾過膜技術あるいはガス中の特定ガスを分離す
る気体分離膜技術等に用いられる。
2. Description of the Related Art Separation membrane modules have been used for separating specific components contained in liquids and gases using separation membrane technology. For example, separation membrane modules include reverse osmosis membrane technology to separate salts in water, ultrafiltration membrane technology to separate bacterial cells dispersed in liquid, and microfiltration to separate solid turbid components in turbid liquid. It is used for a membrane technology or a gas separation membrane technology for separating a specific gas in a gas.

【0003】このような分離膜技術に用いられる分離膜
モジュールは、各種形状からなる分離膜素子を多数束ね
て膜面積を大きくするように構成されており、用途や目
的に合わせて、スパイラル型、中空糸型、プレート・ア
ンド・フレーム型、回転平膜型、平膜積層型など各種形
式のモジュールが存在する。中でも、スパイラル型分離
膜モジュールは、活性薄膜化が比較的容易なシート状分
離膜(以下、平膜と称する)を用いており、耐圧性に優
れ、しかも比較的安価に製造できることから、薄膜の複
合膜を必要とする逆浸透膜技術や気体分離膜技術等に多
く利用されている。
[0003] A separation membrane module used in such a separation membrane technology is configured so as to increase the membrane area by bundling a large number of separation membrane elements having various shapes. There are various types of modules such as a hollow fiber type, a plate and frame type, a rotating flat membrane type, and a flat membrane laminated type. Among them, the spiral-type separation membrane module uses a sheet-like separation membrane (hereinafter, referred to as a flat membrane), which is relatively easy to be made into an active thin film, and has excellent pressure resistance and can be manufactured relatively inexpensively. It is widely used for reverse osmosis membrane technology and gas separation membrane technology that require a composite membrane.

【0004】スパイラル型分離膜モジュールは、透過流
体流路材の両面に平膜を重ね合わせて積層膜を形成し、
さらにその積層膜と原流体流路材とを積層して集水管の
外周面にスパイラル状に巻回してなるスパイラル型膜エ
レメントを有している。
[0004] The spiral type separation membrane module forms a laminated membrane by laminating flat membranes on both surfaces of a permeated fluid channel material,
Further, a spiral-type membrane element is provided in which the laminated film and the raw fluid flow path material are laminated and spirally wound around the outer peripheral surface of the water collecting pipe.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年では、分離膜市場
の拡大に伴い、膜分離装置の需要が拡大している。この
ため、より安価でかつ透水性能に優れたスパイラル型膜
エレメントが求められている。
In recent years, as the market for separation membranes has expanded, the demand for membrane separation devices has increased. For this reason, a spiral-type membrane element which is less expensive and has excellent water permeability is demanded.

【0006】これに対し、スパイラル型膜エレメントの
構成を簡素化して低価格化を図った例が提案されてい
る。例えば、特開昭59−82906号公報では、織布
や不織布などの基材が省略された平膜の内部に多数の中
空孔を形成して透過流体流路を構成したスパイラル型膜
エレメントを有するスパイラル型分離膜モジュールが開
示されている。このスパイラル型膜エレメントでは、透
過流体流路材が省略されたことに加え、平膜中の基材が
省略されたことにより低コスト化が図られている。
On the other hand, there has been proposed an example in which the structure of a spiral type membrane element is simplified to reduce the cost. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-82906 discloses a spiral-type membrane element in which a number of hollow holes are formed in a flat membrane in which a base material such as a woven fabric or a non-woven fabric is omitted to form a permeate fluid flow path. A spiral type separation membrane module is disclosed. In this spiral type membrane element, cost reduction is achieved by omitting the base material in the flat membrane in addition to omitting the permeate fluid flow path material.

【0007】しかしながら、上記のスパイラル型膜エレ
メントでは、依然として平膜表面に積層された原流体流
路材が用いられ、これによって原流体流路が確保されて
いる。このため、さらにスパイラル型膜エレメントの構
成を簡素化し、低コスト化が可能となる余地がある。
However, in the above-mentioned spiral type membrane element, the raw fluid flow path material laminated on the flat membrane surface is still used, thereby securing the raw fluid flow path. For this reason, there is room for further simplifying the configuration of the spiral membrane element and reducing the cost.

【0008】また、特開昭63−296804号公報に
は、平膜表面に多数の微小突起を形成することにより原
流体流路材および透過流体流路材を省略した平膜積層型
の分離膜モジュールが開示されている。しかしながら、
平膜積層型の分離膜モジュールでは、単位容積当たりの
有効膜面積を向上させるには限界がある。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 63-296804 discloses a flat membrane laminated type separation membrane in which a number of fine projections are formed on a flat membrane surface to omit a raw fluid flow path material and a permeate fluid flow path material. A module is disclosed. However,
In a flat membrane stack type separation membrane module, there is a limit to improving the effective membrane area per unit volume.

【0009】さらに、特開昭63−69503号公報で
は、平膜の表面に一定方向に複数の溝を設けた平膜を積
層し、集水管の外周にスパイラル状に巻回したスパイラ
ル型膜エレメントを有するスパイラル型分離膜モジュー
ルが開示されている。このスパイラル型膜エレメントで
は溝が形成された2枚の平膜を積層することによって平
膜間に透過流体流路が形成されており、透過流体流路材
および原流体流路材が省略されている。それにより、単
位容積当たりの有効膜面積が大きくなり、かつ小型化お
よび低コスト化が図られている。しかしながら、このよ
うなスパイラル型膜エレメントに対してもさらに低コス
ト化を図ることが望まれる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-69503 discloses a spiral membrane element in which a flat membrane having a plurality of grooves provided in a predetermined direction on the surface of the flat membrane is laminated and spirally wound around the outer periphery of a water collecting pipe. Is disclosed. In this spiral membrane element, a permeate fluid flow path is formed between two flat membranes by laminating two flat membranes having grooves formed therein, and the permeate fluid flow path material and the raw fluid flow path material are omitted. I have. Thereby, the effective film area per unit volume is increased, and miniaturization and cost reduction are achieved. However, it is desired to further reduce the cost of such a spiral membrane element.

【0010】本発明の目的は、構成要素を簡素化するこ
とにより低コスト化が図れるとともに有効膜面積を大き
くすることが可能なスパイラル型膜エレメントを提供す
ることである。
It is an object of the present invention to provide a spiral-type membrane element which can reduce the cost by simplifying the components and can increase the effective membrane area.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係るスパイラル型膜エレメントは、分離膜が有孔中空
管の外周にスパイラル状に巻回されてなるスパイラル型
膜エレメントにおいて、分離膜は、少なくとも一方の膜
表面に凹凸を有し、膜内に膜表面と平行な方向に延びか
つ有孔中空管側の端面に開口する複数の中空通路を有す
るものである。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention A spiral membrane element according to the present invention is a spiral membrane element in which a separation membrane is spirally wound around the perimeter of a perforated hollow tube. Has a plurality of hollow passages that have irregularities on at least one membrane surface, extend in the membrane in a direction parallel to the membrane surface, and open to the end face on the perforated hollow tube side.

【0012】本発明に係るスパイラル型膜エレメントに
おいては、分離膜の少なくとも一方の表面に凹凸が形成
されたことにより、重なり合うように巻回された分離膜
の表面間に空間が形成される。この空間が原流体流路を
構成する。原流体はこの凹凸により形成された原流体流
路を流動する。また、分離膜の内部に形成された中空通
路は透過流体流路を構成する。原流体流路を流動する原
流体の一部は分離膜を透過し、中空通路の内部に流入す
る。そして、中空通路内を流動して有孔中空管に導かれ
る。
In the spiral type membrane element according to the present invention, since at least one surface of the separation membrane is formed with irregularities, a space is formed between the surfaces of the separation membrane wound so as to overlap. This space forms a raw fluid flow path. The raw fluid flows through the raw fluid channel formed by the irregularities. Further, the hollow passage formed inside the separation membrane constitutes a permeated fluid passage. A part of the raw fluid flowing through the raw fluid flow path passes through the separation membrane and flows into the hollow passage. Then, it flows through the hollow passage and is guided to the perforated hollow tube.

【0013】このように、分離膜の表面の凹凸が原流体
流路を構成し、膜内の中空通路が透過流体流路を構成す
ることにより、分離膜と別個に原流体流路材および透過
流体流路材を設ける必要が無くなり、これによって構成
要素が簡素化され、スパイラル型膜エレメントの低コス
ト化を図ることができる。
As described above, the unevenness on the surface of the separation membrane constitutes the raw fluid flow path, and the hollow passage in the membrane constitutes the permeated fluid flow path. There is no need to provide a fluid flow path member, whereby the components are simplified, and the cost of the spiral membrane element can be reduced.

【0014】また、分離膜の少なくとも一方の表面に凹
凸を形成することにより、分離膜の有効膜面積が大きく
なり、透過流量を増大させることができる。
In addition, by forming irregularities on at least one surface of the separation membrane, the effective membrane area of the separation membrane is increased, and the permeation flow rate can be increased.

【0015】特に、凹凸は、有孔中空管の軸方向に平行
に延びる複数の溝であることが好ましい。これにより、
スパイラル状に巻回した分離膜の表面を有孔中空管の軸
方向に原流体を複数の溝に沿って低抵抗で流動させるこ
とができる。その結果、低い操作圧力で高い透過流量を
得ることができる。
In particular, the unevenness is preferably a plurality of grooves extending parallel to the axial direction of the perforated hollow tube. This allows
The raw fluid can flow at low resistance along the plurality of grooves in the axial direction of the perforated hollow tube on the surface of the spirally wound separation membrane. As a result, a high permeation flow rate can be obtained at a low operation pressure.

【0016】特に、凹凸が、分離膜の両方の膜表面に形
成されており、一方の膜表面の凹凸の形状と、他方の膜
表面の凹凸の形状とが異なることが好ましい。
In particular, it is preferable that the unevenness is formed on both film surfaces of the separation membrane, and that the shape of the unevenness on one film surface is different from the shape of the unevenness on the other film surface.

【0017】この場合、重なり合うように巻回された分
離膜の一方の膜表面の凹凸と他方の膜表面の凹凸の形状
とが異なる。これにより、巻回された分離膜の表面間
に、形状の異なる凹凸により空間が形成され、この空間
が原流体流路を構成する。それにより、原流体流路材を
用いることなく原流体流路を確保でき、スパイラル型膜
エレメントの低コスト化を図ることができる。
In this case, the shape of the irregularities on the surface of one of the separation membranes wound so as to overlap each other is different from the shape of the irregularities on the surface of the other membrane. As a result, a space is formed between the surfaces of the wound separation membrane by irregularities having different shapes, and this space constitutes a raw fluid flow path. Thereby, the raw fluid flow path can be secured without using the raw fluid flow path material, and the cost of the spiral membrane element can be reduced.

【0018】特に、1つの分離膜を有し、分離膜の一方
の膜表面に他方の膜表面が接するように1つの分離膜が
有孔中空管の外周に巻回されることが好ましい。
In particular, it is preferable that one separation membrane is provided, and one separation membrane is wound around the outer periphery of the perforated hollow tube so that one membrane surface of the separation membrane is in contact with the other membrane surface.

【0019】この場合、1つの分離膜を有孔中空管の外
周に巻回してスパイラル型膜エレメントを形成すること
ができるため、製造が容易となる。また、原流体流路材
を介在させることなく分離膜を巻回することにより、接
触して巻回された分離膜の一方の膜表面と他方の膜表面
との間に凹凸による原流体流路が構成される。このよう
な構造により、原流体流路材が省略された低コストのス
パイラル型膜エレメントを得ることができる。
In this case, since a single separation membrane can be wound around the outer periphery of the perforated hollow tube to form a spiral-type membrane element, the production becomes easy. In addition, by winding the separation membrane without interposing the raw fluid flow path material, the raw fluid flow path due to unevenness between one membrane surface and the other membrane surface of the separation membrane that is wound in contact therewith. Is configured. With such a structure, a low-cost spiral-type membrane element in which the raw fluid flow path material is omitted can be obtained.

【0020】特に、複数の分離膜を有し、各分離膜の一
方側の膜表面に他の分離膜の膜表面が接するように複数
の分離膜を有孔中空管の外周に巻回することが好まし
い。
In particular, a plurality of separation membranes are provided, and the plurality of separation membranes are wound around the perimeter of a perforated hollow tube such that the surface of one of the separation membranes is in contact with the surface of the other separation membrane. Is preferred.

【0021】複数の分離膜を有孔中空管の外周に巻回す
ることにより、各分離膜の膜内に形成された中空通路の
長さを短縮し、透過流体の流動抵抗を低減することがで
きる。また、原流体流路材を用いることなく複数の分離
膜を巻回することにより互いに接する分離膜の一方の膜
表面と他の分離膜の他方の膜表面との間に原流体流路が
構成される。これにより、原流体流路材が省略された低
コストのスパイラル型膜エレメントを得ることができ
る。
By winding a plurality of separation membranes around the perimeter of a perforated hollow tube, the length of the hollow passage formed in the membrane of each separation membrane is reduced, and the flow resistance of the permeated fluid is reduced. Can be. Also, by winding a plurality of separation membranes without using a raw fluid flow path material, a raw fluid flow path is formed between one membrane surface of the separation membranes in contact with each other and the other membrane surface of the other separation membrane. Is done. Thereby, a low-cost spiral-type membrane element in which the raw fluid flow path material is omitted can be obtained.

【0022】特に、中空通路は、有孔中空管の周方向に
延びる断面略円形の通路からなることが好ましい。
In particular, it is preferable that the hollow passage is a passage having a substantially circular cross section extending in the circumferential direction of the perforated hollow tube.

【0023】この場合には、スパイラル型膜エレメント
を用いた分離操作時に付加される操作圧力が中空通路の
内周面にほぼ均等に作用するようになり、中空通路の形
状が維持されやすくなり、分離膜の耐圧性が向上する。
In this case, the operating pressure applied at the time of the separation operation using the spiral type membrane element acts on the inner peripheral surface of the hollow passage almost uniformly, so that the shape of the hollow passage is easily maintained, The pressure resistance of the separation membrane is improved.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は本発明によるスパイラル型
膜エレメントの一部を巻き戻した状態の斜視図である。
また、図2は図1のスパイラル型膜エレメントの平膜の
拡大斜視図であり、図3は図1のスパイラル型膜エレメ
ントの横断面模式図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a part of a spiral type membrane element according to the present invention is unwound.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a flat membrane of the spiral membrane element of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the spiral membrane element of FIG.

【0025】図1に示すスパイラル型膜エレメント1
は、周壁面に複数の孔を有する有孔中空管からなる透過
集合管3の外周面に平膜2を巻回することにより構成さ
れる。
The spiral type membrane element 1 shown in FIG.
Is configured by winding the flat membrane 2 around the outer peripheral surface of a permeate collecting pipe 3 composed of a perforated hollow pipe having a plurality of holes on the peripheral wall surface.

【0026】図2に示すように、平膜2の内部には、複
数の中空孔4が形成されている。中空孔4は平膜2の一
方の膜端面2aから他方の膜端面2b側に貫通して形成
されており、透過流体流路を構成する。中空孔4の断面
形状は略円形が好ましく、この場合には、分離操作時に
付加される操作圧力が中空孔4の外周壁面に均等に作用
し、中空孔4の内部空間が維持されやすくなる。また、
中空孔4の直径は操作圧力や処理液の性質に応じて適当
に選択される。
As shown in FIG. 2, a plurality of hollow holes 4 are formed inside the flat membrane 2. The hollow hole 4 is formed so as to penetrate from the one membrane end face 2a of the flat membrane 2 to the other membrane end face 2b side, and forms a permeate fluid flow path. The cross-sectional shape of the hollow hole 4 is preferably substantially circular. In this case, the operating pressure applied at the time of the separating operation uniformly acts on the outer peripheral wall surface of the hollow hole 4, and the internal space of the hollow hole 4 is easily maintained. Also,
The diameter of the hollow hole 4 is appropriately selected according to the operating pressure and the properties of the processing solution.

【0027】平膜2の上面2cおよび下面2dのいずれ
か一方または両方には、多数の溝5が形成されている。
溝5は中空孔4に直交する方向に整列して形成されてお
り、各溝5の断面はV字型に形成されている。例えば、
図3に示すように、溝5が平膜2の下面2dのみに形成
される場合には、平膜2の上面2cは平坦である。そし
て、平膜2をスパイラル状に巻回すると、内側の平膜2
の上面2c上に外側の平膜2の下面2dが接触する。こ
のため、溝5によって平膜2の上面2cと下面2dとの
間に原流体流路6が形成される。この原流体流路6は、
透過集合管3に沿って構成される。
A large number of grooves 5 are formed on one or both of the upper surface 2c and the lower surface 2d of the flat film 2.
The grooves 5 are formed so as to be aligned in a direction orthogonal to the hollow holes 4, and each groove 5 has a V-shaped cross section. For example,
As shown in FIG. 3, when the groove 5 is formed only on the lower surface 2d of the flat film 2, the upper surface 2c of the flat film 2 is flat. Then, when the flat membrane 2 is spirally wound, the inner flat membrane 2 is wound.
The lower surface 2d of the outer flat film 2 is in contact with the upper surface 2c. Thus, the raw fluid flow path 6 is formed between the upper surface 2c and the lower surface 2d of the flat membrane 2 by the groove 5. This raw fluid flow path 6
It is configured along the transmission collecting pipe 3.

【0028】また、平膜2の上面2cと下面2dの両方
に溝5が形成される場合には、上面2cの溝5と下面2
dの溝5とが異なる形状に形成される。例えば、上面2
c側にV字溝を形成し、下面2d側に矩形溝を形成す
る。あるいは、上面2cの溝5と下面2dの溝5の断面
形状の種類を同一にし、溝の大きさ、例えばV字溝の場
合には、V字溝の幅および深さを異ならせる。
When the groove 5 is formed on both the upper surface 2c and the lower surface 2d of the flat film 2, the groove 5 on the upper surface 2c and the lower surface 2d are formed.
The groove 5 is formed in a different shape. For example, upper surface 2
A V-shaped groove is formed on the c side, and a rectangular groove is formed on the lower surface 2d side. Alternatively, the type of the cross-sectional shape of the groove 5 on the upper surface 2c and the groove 5 on the lower surface 2d are made the same, and the size of the groove, for example, in the case of a V-shaped groove, the width and depth of the V-shaped groove are made different.

【0029】さらに、平膜2の少なくとも上面2cおよ
び下面2dさらには中空孔4の内表面には、活性層処理
が施されている。
Further, at least the upper surface 2c and the lower surface 2d of the flat membrane 2 and the inner surface of the hollow hole 4 are subjected to an active layer treatment.

【0030】活性層には、分離膜の種類別に、例えば、
精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透濾過膜、気体分離膜な
どごとに様々な活性層が存在し、一般的には、以下の2
種類の活性層処理により形成される。
In the active layer, for example,
Various active layers exist for each of microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, reverse osmosis filtration membranes, gas separation membranes, and the like.
It is formed by various kinds of active layer processes.

【0031】一つは、平膜本体部と同じ材料で構成さ
れ、表面部のみ分離目的に合わせた緻密層を形成する方
法で、もう一つは、全く異なる材料で構成された薄膜緻
密層を被覆する方法である。
One is a method of forming a dense layer composed only of the same material as the flat film main body, and only the surface portion is adapted for the purpose of separation. The other is a method of forming a thin film dense layer composed of a completely different material. This is a method of coating.

【0032】前者は、通常、比較的緻密さを要求されな
い、例えば、精密濾過膜や限外濾過膜に対して汎用的に
適用され、後者は、緻密さが要求される、例えば、逆浸
透膜や気体分離膜などに適用される。活性層処理後の分
離膜は、それぞれの目的に合った用途に使用される。
The former is generally applied to microfiltration membranes and ultrafiltration membranes which do not require relatively high density, and the latter is generally applied to high density filtration, for example, reverse osmosis membranes. And gas separation membranes. The separation membrane after the treatment with the active layer is used for an application suitable for each purpose.

【0033】図4は、図1のスパイラル型膜エレメント
の巻き付け主要構成材料を示す断面模式図である。図4
では、平膜2が巻回される前の状態が示されている。図
4に示すように、スパイラル型膜エレメント1では、複
数の平膜2の膜端面2b側が接着シート7の一端に接着
剤8を介して接着され、接着シート7の他端が透過集合
管3の表面に接着されている。そして、複数の平膜2が
透過集合管3の外周に沿ってスパイラル状に巻回されて
いる。これにより、平膜2内の中空孔4の一方の開口と
透過集合管3の外周面の孔とが連通される。なお、膜端
面2a側の中空孔4の端部は封止樹脂で封止されてい
る。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the main constituent materials of the spiral type membrane element shown in FIG. FIG.
Shows a state before the flat membrane 2 is wound. As shown in FIG. 4, in the spiral-type membrane element 1, the membrane end faces 2 b of the plurality of flat membranes 2 are adhered to one end of an adhesive sheet 7 via an adhesive 8, and the other end of the adhesive sheet 7 is connected to the transparent collecting pipe 3. Adhered to the surface. A plurality of flat membranes 2 are spirally wound along the outer periphery of the permeation collecting pipe 3. As a result, one opening of the hollow hole 4 in the flat membrane 2 and the hole on the outer peripheral surface of the transmission collecting pipe 3 communicate with each other. The end of the hollow hole 4 on the side of the membrane end face 2a is sealed with a sealing resin.

【0034】ここで、中空孔4が本発明の中空通路に相
当し、溝5が凹凸に相当する。上記のような構造によ
り、図1において、原流体11は円筒状に巻回された平
膜2の一方端部側から重なり合う平膜2の表面間の原流
体流路6内に流れ込み、溝5に沿って流動する。溝5は
透過集合管3の軸方向に沿って直線状に形成されてい
る。したがって、原流体11は溝5に沿って低抵抗の状
態で流動する。流動の過程で平膜2の表面を透過した透
過流体12は中空孔4の内部に流れ込み、中空孔4内を
流動した後、透過集合管3に導かれ、外部へ取り出され
る。また、原流体11中の溶媒分が透過されて濃縮され
た濃縮流体13は円筒状の平膜2の他方端部から排出さ
れる。
Here, the hollow holes 4 correspond to hollow passages of the present invention, and the grooves 5 correspond to irregularities. 1, the raw fluid 11 flows into the raw fluid flow path 6 between the surfaces of the overlapping flat membranes 2 from one end side of the cylindrically wound flat membrane 2 in FIG. Flows along. The groove 5 is formed linearly along the axial direction of the transmission collecting pipe 3. Therefore, the raw fluid 11 flows along the groove 5 with a low resistance. The permeated fluid 12 that has passed through the surface of the flat membrane 2 in the flow process flows into the hollow 4, flows through the hollow 4, is guided to the permeation collecting pipe 3, and is taken out. In addition, the concentrated fluid 13, which is concentrated by permeating the solvent in the raw fluid 11, is discharged from the other end of the cylindrical flat membrane 2.

【0035】上記の構造を有するスパイラル膜エレメン
ト1では、適用する膜分離操作に応じた材料や形状が選
定される。
In the spiral membrane element 1 having the above structure, a material and a shape are selected according to a membrane separation operation to be applied.

【0036】平膜2の素材としては、例えば、本スパイ
ラル型膜エレメント1を精密濾過に適用する場合には、
ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリサルホンなどの多
孔質膜が用いられ、限外濾過に適用する場合には、ポリ
サルホン、ポリアクリロニトリルなどの多孔質膜が用い
られ、逆浸透に適用する場合には、酢酸セルロース非対
称膜やポリアミド系複合膜が用いられる。さらに、気体
分離に適用する場合には、ポリイミド非対称膜やシリコ
ーン系複合膜などが用いられる。
As a material for the flat membrane 2, for example, when the spiral membrane element 1 is applied to microfiltration,
A porous membrane such as polypropylene, polyethylene, or polysulfone is used.When applied to ultrafiltration, a porous membrane such as polysulfone or polyacrylonitrile is used.When applied to reverse osmosis, a cellulose acetate asymmetric membrane is used. And a polyamide-based composite film. Further, when applied to gas separation, a polyimide asymmetric membrane or a silicone-based composite membrane is used.

【0037】また、図2を参照して、平膜2の形状とし
ては、膜厚δが10μm〜10mm、平膜端面に開口す
る中空孔4の直径dが10μm〜8mm、平膜2の一方
端に開口する複数の中空孔4の開口総面積が平膜2の膜
端面の面積の80%以下に選定される。また、溝5の凹
凸の段差hが5μm〜5mm、各溝5の溝幅pが100
μm〜10mmに選定される。
Referring to FIG. 2, the shape of flat membrane 2 is such that film thickness δ is 10 μm to 10 mm, diameter d of hollow hole 4 opened at the end face of flat membrane is 10 μm to 8 mm, and one of flat membrane 2 is formed. The total opening area of the plurality of hollow holes 4 opening to the end is selected to be 80% or less of the area of the membrane end face of the flat membrane 2. Further, the step h of the unevenness of the groove 5 is 5 μm to 5 mm, and the groove width p of each groove 5 is 100
It is selected from μm to 10 mm.

【0038】さらに、図1を参照して、スパイラル型膜
エレメント1の形状は、平膜2を巻回した後のエレメン
トの直径Dが10mm〜500mmでエレメントの長さ
が10mm〜3mに選定される。
Further, referring to FIG. 1, the shape of the spiral type membrane element 1 is selected so that the diameter D of the element after winding the flat membrane 2 is 10 mm to 500 mm and the length of the element is 10 mm to 3 m. You.

【0039】さらに、透過集合管3は、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ABS樹脂、塩化ビニルなどの各種プ
ラスチックから形成される。また、特に耐圧強度を要す
る場合には、ガラス繊維強化プラスチックや鉄あるいは
ステンレスなどの金属材料が用いられる。
Further, the transmission collecting pipe 3 is made of polyethylene,
It is formed from various plastics such as polypropylene, ABS resin and vinyl chloride. In particular, when pressure resistance is required, a glass fiber reinforced plastic or a metal material such as iron or stainless steel is used.

【0040】図4を参照して、接着シート7は、ポリエ
ステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの各種プラ
スチックから形成され、接着剤8としては、エポキシ樹
脂系、ウレタン樹脂系、フェノール樹脂系の接着剤が用
いられる。
Referring to FIG. 4, adhesive sheet 7 is formed of various plastics such as polyester, polyethylene, and polypropylene. As adhesive 8, epoxy resin-based, urethane resin-based, or phenol resin-based adhesive is used. Can be

【0041】本発明によるスパイラル型膜エレメント1
においては、平膜2が織布や不織布等の基材を使用しな
い膜から構成されている。また、透過流体流路は平膜2
の内部に形成された多数の中空孔4により構成され、原
流体流路6は平膜2の表面の溝5により構成される。こ
のため、平膜中の基材や、原流体流路および透過流体流
路を確保するための原流体流路材および透過流体流路材
が不要となり、それによってスパイラル型膜エレメント
のコストを低減することができる。
Spiral type membrane element 1 according to the present invention
In the above, the flat membrane 2 is composed of a membrane that does not use a base material such as a woven fabric or a nonwoven fabric. In addition, the permeated fluid channel is a flat membrane 2
The raw fluid flow path 6 is formed by the grooves 5 on the surface of the flat membrane 2. This eliminates the need for a base material in the flat membrane, and a raw fluid flow path material and a permeate fluid flow path material for securing the raw fluid flow path and the permeate fluid flow path, thereby reducing the cost of the spiral membrane element. can do.

【0042】また、平膜2の表面に溝5が形成されたこ
とにより平膜2の表面積が大きくなり、有効膜面積が増
大する。加えて、従来のスパイラル型膜エレメントのよ
うに、分離膜の表面に原流体流路材が積層されていない
ので、原流体流路材によって原流体と平膜2との接触が
妨げられる部分が無くなる。これにより、本発明による
スパイラル型膜エレメントを用いたスパイラル型分離膜
モジュールでは、単位容積当たりの透過流量を増大する
ことができる。
Further, the formation of the groove 5 on the surface of the flat film 2 increases the surface area of the flat film 2 and increases the effective film area. In addition, unlike the conventional spiral type membrane element, since the raw fluid flow path material is not laminated on the surface of the separation membrane, the portion where the raw fluid flow path material prevents the contact between the raw fluid and the flat membrane 2 is prevented. Disappears. Thereby, in the spiral separation membrane module using the spiral membrane element according to the present invention, the permeation flow rate per unit volume can be increased.

【0043】[0043]

【実施例】上記の構造を有する実施例のスパイラル型膜
エレメントを有するスパイラル型分離膜モジュールを以
下の条件で作製し、その透水性能について実験を行っ
た。
EXAMPLES A spiral-type separation membrane module having a spiral-type membrane element of the embodiment having the above-described structure was manufactured under the following conditions, and an experiment was conducted on its water permeability.

【0044】(1)平膜の仕様(1) Specifications of flat membrane

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】(2)膜エレメントの仕様(2) Specifications of membrane element

【0047】[0047]

【表2】 [Table 2]

【0048】なお、上記表1および表2中の記号は図1
および図2中の記号を示している。また、比較のため
に、上記実施例のスパイラル型膜エレメントに対し、エ
レメント直径Dと透過集合管方向の長さLとが同等で、
かつ透過水スペーサ(透過流体流路材)の両面に平膜を
積層して封筒状膜を形成し、さらに原水スペーサ(原流
体流路材)と積層して透過集合管の周りにスパイラル状
に巻回したスパイラル型膜エレメントを有するスパイラ
ル型分離膜モジュールを比較例として作製した。
The symbols in Tables 1 and 2 are shown in FIG.
And symbols in FIG. Further, for comparison, the element diameter D and the length L in the direction of the permeable collecting tube are equal to the spiral membrane element of the above embodiment,
A flat membrane is laminated on both sides of the permeated water spacer (permeate fluid flow path material) to form an envelope-shaped membrane, and further laminated with the raw water spacer (raw fluid flow path material) to form a spiral around the permeate collecting pipe. A spiral type separation membrane module having a wound spiral type membrane element was produced as a comparative example.

【0049】実施例と比較例のスパイラル型分離膜モジ
ュールの仕様を表3に示す。
Table 3 shows the specifications of the spiral type separation membrane modules of the example and the comparative example.

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】さらに、実施例および比較例のスパイラル
型分離膜モジュールに対し、表4に示す条件で水道水か
らの脱塩操作の評価実験を行った。
Further, the spiral type separation membrane modules of Examples and Comparative Examples were subjected to an evaluation experiment of a desalination operation from tap water under the conditions shown in Table 4.

【0052】[0052]

【表4】 [Table 4]

【0053】上記の評価実験の結果を表5に示す。Table 5 shows the results of the above evaluation experiment.

【0054】[0054]

【表5】 [Table 5]

【0055】表5に示すように、実施例のスパイラル型
膜エレメントでは、同等の大きさを有する比較例のスパ
イラル型膜エレメントに比べて有効膜面積が大きくなっ
ている。これは、実施例のスパイラル型膜エレメントの
平膜の表面に溝を形成したことによる。そして、有効膜
面積が増大したことにより透過水量が比較例に比べて大
きくなっている。これにより、本実施例によるスパイラ
ル型膜エレメントでは、比較例のスパイラル型膜エレメ
ントに比べ、スパイラル型膜エレメントが収納される圧
力容器内の同一容積当たりの透過水量を高めることがで
きる。
As shown in Table 5, the spiral membrane element of the example has a larger effective membrane area than the spiral membrane element of the comparative example having the same size. This is because grooves were formed on the surface of the flat membrane of the spiral membrane element of the embodiment. And the amount of permeated water is larger than that of the comparative example due to the increase in the effective membrane area. Thereby, in the spiral membrane element according to the present embodiment, the amount of permeated water per the same volume in the pressure vessel in which the spiral membrane element is stored can be increased as compared with the spiral membrane element of the comparative example.

【0056】また、実施例のスパイラル型膜エレメント
は、比較例のスパイラル型膜エレメントに比べて平膜の
基材、原水スペーサおよび透過水スペーサが省略された
ことにより、安価に作製することができる。
Further, the spiral membrane element of the embodiment can be manufactured at a lower cost because the base material of the flat membrane, the raw water spacer and the permeated water spacer are omitted as compared with the spiral membrane element of the comparative example. .

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

【図1】本発明によるスパイラル型膜エレメントの一部
を巻き戻した状態の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a part of a spiral type membrane element according to the present invention is unwound.

【図2】図2のスパイラル型膜エレメントの平膜の拡大
斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a flat membrane of the spiral membrane element of FIG. 2;

【図3】図1のスパイラル型膜エレメントの部分横断面
図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the spiral membrane element of FIG. 1;

【図4】図1のスパイラル型膜エレメントの巻き付け主
要構成材料を示す断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a main constituent material for winding the spiral membrane element of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スパイラル型膜エレメント 2 平膜 2a,2b 平膜の端面 2c,2d 平膜の上面および下面 3 透過集合管 4 中空孔 5 溝 6 原流体流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spiral-type membrane element 2 Flat membrane 2a, 2b End face of flat membrane 2c, 2d Upper and lower surfaces of flat membrane 3 Permeable collecting pipe 4 Hollow hole 5 Groove 6 Raw fluid flow path

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分離膜が有孔中空管の外周にスパイラル
状に巻回されてなるスパイラル型膜エレメントにおい
て、前記分離膜は、少なくとも一方の膜表面に凹凸を有
し、膜内に膜表面と平行な方向に延びかつ前記有孔中空
管側の端面に開口する複数の中空通路を有することを特
徴とするスパイラル型膜エレメント。
1. A spiral-type membrane element in which a separation membrane is spirally wound around an outer periphery of a perforated hollow tube, wherein the separation membrane has irregularities on at least one surface of the membrane, and has a membrane in the membrane. A spiral membrane element having a plurality of hollow passages extending in a direction parallel to the surface and opening at an end face on the side of the perforated hollow tube.
【請求項2】 前記凹凸は、前記有孔中空管の軸方向に
平行に延びる複数の溝であることを特徴とする請求項1
記載のスパイラル型膜エレメント。
2. The method according to claim 1, wherein the unevenness is a plurality of grooves extending parallel to an axial direction of the perforated hollow tube.
The spiral-type membrane element described in the above.
【請求項3】 前記凹凸は、前記分離膜の両方の膜表面
に形成されており、一方の膜表面の前記凹凸の形状と、
他方の膜表面の凹凸の形状とが異なることを特徴とする
請求項1または2記載のスパイラル型膜エレメント。
3. The unevenness is formed on both film surfaces of the separation membrane, and the shape of the unevenness on one film surface is:
3. The spiral membrane element according to claim 1, wherein the shape of the unevenness on the other membrane surface is different.
【請求項4】 1つの前記分離膜を有し、前記分離膜の
一方の膜表面に他方の膜表面が接するように前記1つの
分離膜が前記有孔中空管の外周に巻回されたことを特徴
とする請求項1〜3のいずれかに記載のスパイラル型膜
エレメント。
4. One of the separation membranes is wound around the outer periphery of the perforated hollow tube such that one of the separation membranes is in contact with the other membrane surface. The spiral-type membrane element according to any one of claims 1 to 3, wherein:
【請求項5】 複数の前記分離膜を有し、各分離膜の一
方の膜表面に他の前記分離膜の他方の膜表面が接するよ
うに前記複数の分離膜が前記有孔中空管の外周に巻回さ
れたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
スパイラル型膜エレメント。
5. A plurality of said separation membranes, wherein said plurality of separation membranes are connected to said perforated hollow tube such that one membrane surface of each separation membrane is in contact with the other membrane surface of another of said separation membranes. The spiral membrane element according to any one of claims 1 to 3, wherein the spiral membrane element is wound around the outer periphery.
【請求項6】 前記中空通路は、前記有孔中空管の周方
向に延びる断面略円形の通路からなることを特徴とする
請求項1〜5のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメ
ント。
6. The spiral membrane element according to claim 1, wherein the hollow passage is formed of a passage having a substantially circular cross section and extending in a circumferential direction of the perforated hollow tube.
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