JPH11262640A - Hollow fiber membrane module - Google Patents
Hollow fiber membrane moduleInfo
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- JPH11262640A JPH11262640A JP6595498A JP6595498A JPH11262640A JP H11262640 A JPH11262640 A JP H11262640A JP 6595498 A JP6595498 A JP 6595498A JP 6595498 A JP6595498 A JP 6595498A JP H11262640 A JPH11262640 A JP H11262640A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、浄水場での浄水処
理、河川水湖沼水の濾過、工業用水の濾過、排水処理、
海水の淡水化の前処理等の汚濁性の高い液体を濾過に好
適な中空糸膜モジュールに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water purification treatment at a water purification plant, a filtration of river water, lake water and marsh water, a filtration of industrial water, a drainage treatment,
The present invention relates to a hollow fiber membrane module suitable for filtering highly polluting liquids such as pretreatment for desalination of seawater.
【0002】[0002]
【従来の技術】中空糸膜モジュールは、無菌水、高純度
水、飲料水の製造や、空気の浄化といった精密濾過の分
野に用いられる他、下水処理場における二次処理、三次
処理や、浄化槽における固液分離等の高汚濁性水処理の
分野にも適用されている。高汚濁性水処理においては、
中空糸膜モジュールは、濾過時における目詰まりが大き
いため、一定時間濾過後、中空糸膜モジュール底部より
空気を送って中空糸膜を振動させて膜表面を洗浄した
り、濾過方向とは逆方向に通水する逆洗等の膜洗浄が繰
り返されている。しかし、従来の精密濾過に用いられる
円柱状や同心円状に中空糸膜製編織物を集束して配置し
た中空糸膜モジュールを高汚濁性水処理に用いた場合
は、処理時間の経過に伴い膜表面に付着した有機物等の
堆積物により中空糸膜同士が固着してしまい、中空糸膜
モジュール内の中空糸膜の有効面積が減少し、濾過流量
の急激な低下が生じ、また、定期的に膜洗浄しても膜機
能が容易には回復せず濾過効率の著しい低下が生じる。2. Description of the Related Art Hollow fiber membrane modules are used in the field of microfiltration such as the production of sterile water, high-purity water, drinking water, and air purification, as well as secondary and tertiary treatment in sewage treatment plants, and septic tanks. It has also been applied to the field of highly polluting water treatment such as solid-liquid separation. In highly polluting water treatment,
Since the hollow fiber membrane module is very clogged during filtration, after filtering for a certain period of time, air is sent from the bottom of the hollow fiber membrane module to vibrate the hollow fiber membrane to clean the membrane surface, or in the direction opposite to the filtration direction. Membrane washing such as backwashing in which water is passed through is repeated. However, when a hollow fiber membrane module, which is formed by concentrating hollow fiber membrane knitted fabrics used in conventional microfiltration in a cylindrical shape or concentrically, is used for high-pollutant water treatment, the membrane time increases with the treatment time. The hollow fiber membranes adhere to each other due to deposits such as organic substances attached to the surface, the effective area of the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module is reduced, and the filtration flow rate is sharply reduced. Even if the membrane is washed, the membrane function is not easily restored, and the filtration efficiency is significantly reduced.
【0003】この有効面積の減少と洗浄効率の低下の解
決策として、中空糸膜製編織物をシート状に広げた状態
でその一端または両端の中空糸膜を開口状態に保って枠
に固定した矩形状の平型の中空糸膜モジュールが提案さ
れ、この中空糸膜モジュールを適切な間隔に配置するこ
とにより膜表面の洗浄が容易となり、濾過効率の低下を
おさえることができる。しかし、平型の中空糸膜モジュ
ールを用いて円筒状容器に収納すると、中空糸膜以外の
部分の占める比率が高くなるため容積効率が悪くなり、
角形容器に収納するときには耐圧構造を得るために補強
部材を必要とする等により高コストとなる。As a solution to the reduction of the effective area and the reduction of the washing efficiency, a hollow fiber membrane knitted fabric is fixed to a frame while keeping the hollow fiber membrane at one end or both ends open while the knitted fabric is spread in a sheet shape. A rectangular flat-type hollow fiber membrane module has been proposed, and by arranging the hollow fiber membrane modules at appropriate intervals, the membrane surface can be easily washed and a decrease in filtration efficiency can be suppressed. However, when a flat type hollow fiber membrane module is used for storage in a cylindrical container, the ratio of the portion other than the hollow fiber membrane increases, resulting in poor volumetric efficiency.
When housed in a rectangular container, the cost is high because a reinforcing member is required to obtain a pressure-resistant structure.
【0004】これらの課題を解決するため、複数の平型
の中空糸膜製編織物を平行に積層したり、ジグザグ状に
折り畳んで中空糸膜モジュール内に収納し、給気部材か
ら供給した空気によりスクラビングを行うことによっ
て、長期に渡り高い濾過機能を維持することができる中
空糸膜モジュールが、特開平5−261254号公報
や、特願平7−325274号に提案されている。さら
に、特願平9−199041号には、供給された空気の
偏流や複数の空気泡が上昇中に大きな泡となり、中空糸
膜の全表面が洗浄不足となり、濾過機能の回復が不十分
となる不具合に対しては、円筒状容器に収納された平型
の中空糸膜モジュールにおいて、スクラビング用空気を
中空糸膜製編織物間に確実に供給することにより均一で
効率的な洗浄を行うことで、長期に渡り高い濾過機能を
維持し、かつ濾過機能の回復が容易な中空糸膜モジュー
ルが提案されている。このタイプの中空糸膜モジュール
は、その使用時に水中にある汚濁物質により中空糸膜同
士が固着一体化しにくく、かつ中空糸膜の膜面洗浄が濾
過と並行して効率よく実施でき、濾過機能の低下が生じ
にくい。In order to solve these problems, a plurality of flat hollow fiber membrane knitted fabrics are stacked in parallel or folded in a zigzag shape and housed in a hollow fiber membrane module, and air supplied from an air supply member is provided. A hollow fiber membrane module capable of maintaining a high filtration function for a long period of time by performing scrubbing according to JP-A-5-261254 and Japanese Patent Application No. 7-325274 has been proposed. Further, Japanese Patent Application No. 9-199041 discloses that the drift of supplied air and a plurality of air bubbles become large bubbles during the ascending, that the entire surface of the hollow fiber membrane is insufficiently washed, and that the recovery of the filtration function is insufficient. For the following problems, in the case of a flat hollow fiber membrane module housed in a cylindrical container, perform uniform and efficient cleaning by surely supplying air for scrubbing between hollow fiber membrane knitted fabrics. Thus, there has been proposed a hollow fiber membrane module that maintains a high filtration function for a long time and easily recovers the filtration function. In this type of hollow fiber membrane module, the hollow fiber membranes are less likely to be fixed and integrated due to pollutants in the water at the time of use, and the membrane surface of the hollow fiber membrane can be efficiently cleaned in parallel with the filtration. It is difficult for the drop to occur.
【0005】しかしながら、中空糸膜モジュールの中空
糸膜の膜面積を大きくすることが難しく、透水量の大き
な中空糸膜モジュールとすることが難しいという難点が
あった。透水量を増加させた中空糸膜モジュールとする
には、細孔孔径の大きな中空糸膜を用いればよいが、汚
濁物の濾過効率が低下するという難点がある。また、中
空糸膜の膜厚のより薄いものを用いることにより透水量
の大きな中空糸膜モジュールとすることはできるが、そ
の場合には中空糸膜の機械的強度が不足する傾向とな
る。そのため、多量の液体を処理するためには、中空糸
膜モジュールを多数使用することが必要であった。However, it is difficult to increase the membrane area of the hollow fiber membrane of the hollow fiber membrane module, and it is difficult to obtain a hollow fiber membrane module having a large water permeability. Although a hollow fiber membrane module having a large pore diameter may be used to obtain a hollow fiber membrane module with an increased water permeability, there is a drawback that the filtration efficiency of pollutants decreases. A hollow fiber membrane module having a large water permeability can be obtained by using a thinner hollow fiber membrane, but in that case, the mechanical strength of the hollow fiber membrane tends to be insufficient. Therefore, in order to treat a large amount of liquid, it was necessary to use many hollow fiber membrane modules.
【0006】そこで、特開平9−234352号公報に
は、孔径の異なる微多孔質層を少なくとも二層有するポ
リオレフィン製微多孔質中空糸膜を用いた中空糸膜モジ
ュールであって、所定の粒径の粒子を分離できる微孔を
有する多孔質膜に、それより所定比だけ大きな微孔を有
する微多孔質膜が接合された複合微多孔質中空糸膜の構
成とすることにより、膜厚を増大することなく強度が十
分であり、かつ透水量を大幅に改善し得た複合多孔質中
空糸膜が製造できることが開示されている。つまり、複
合膜の補強機能層の大孔径化により、同分画性能の中空
糸膜(均一膜)に比べ、分画性能を保ちつつ高い透水量
を得、耐久性を向上できる。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-234352 discloses a hollow fiber membrane module using a polyolefin microporous hollow fiber membrane having at least two layers of microporous layers having different pore sizes. A composite microporous hollow fiber membrane in which a microporous membrane having micropores larger by a predetermined ratio is joined to a porous membrane having micropores capable of separating particles of It is disclosed that a composite porous hollow fiber membrane having sufficient strength without drastically improving the water permeability can be produced. That is, by increasing the pore size of the reinforcing functional layer of the composite membrane, it is possible to obtain a high water permeability while maintaining the fractionation performance and improve the durability, as compared with a hollow fiber membrane (uniform membrane) having the same fractionation performance.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】近年、中空糸膜モジュ
ールは、高純度の工業用水、超純水、浄水器等の飲料水
をはじめ無菌水等の製造等の水濾過や液体濾過、気体濾
過のフィルター、更には、上下排水等のSS(浮遊懸濁
物質)をはじめとする固液分離等に利用されている。ま
た、浄水用途では、浄水場の浄化処理において、従来法
である急速濾過法(凝集沈殿+砂濾過)では十分に除去
できない、耐塩素性を有する病原性原虫「クリプトスポ
リジウム」の除去対策として、よりコンパクト化、無人
化、水質安定性の向上等の利点からも浄水処理用の膜モ
ジュールが注目されている。膜モジュールには、微粒子
や細菌等を濾別除去する分画性能を維持しつつ、更に高
流量による濾過処理性能を有し、より差圧上昇、透水量
低下の抑制、小型化、高寿命化、高い耐久性等が強く要
望されている。そのためには、細菌の完全捕捉等目的と
する分画性能を維持しつつ、膜の透水性能をより向上さ
せることで、高流量の濾過を可能とし、モジュール内に
収納する膜の量を減少させコンパクト化すること、通水
濾過に対し目詰りしにくい高寿命な膜構造を有するこ
と、濾過処理の実用圧力範囲において耐圧性を有するこ
と等の特性を兼ね備えた膜素材が求められており、上述
した特開平9−234352号公報に記載の技術であっ
ても、高透水量化、コンパクト化等は必ずしも十分では
ない。In recent years, hollow fiber membrane modules have been used for water filtration, liquid filtration, gas filtration and the like for producing high-purity industrial water, ultrapure water, drinking water such as water purifiers, as well as aseptic water and the like. The filter is used for solid-liquid separation including SS (floating suspended solids) such as vertical drainage. In the case of water purification applications, in the purification treatment of water purification plants, as a measure to remove the chlorine-resistant pathogenic protozoa "Cryptosporidium" that cannot be sufficiently removed by the conventional rapid filtration method (coagulation sedimentation + sand filtration), Membrane modules for water purification are also attracting attention because of their advantages such as more compactness, unmanned operation, and improved water quality stability. The membrane module has a filtration performance with a higher flow rate while maintaining the fractionation performance of filtering and removing fine particles, bacteria, etc., further suppressing a rise in differential pressure, a decrease in water permeation, miniaturization, and a long life. , High durability and the like are strongly demanded. To this end, while maintaining the target fractionation performance such as complete capture of bacteria, the water permeability of the membrane is further improved, enabling high flow rate filtration and reducing the amount of membrane housed in the module. There is a need for a membrane material that has the characteristics of being compact, having a long-life membrane structure that is not easily clogged by water filtration, and having pressure resistance in the practical pressure range of the filtration process. Even with the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-234352, it is not always sufficient to increase the water permeation amount and to make the device compact.
【0008】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、細菌の完全捕捉等が可能な高い分画性能で、
かつ機械的強度も良好で、目詰まりしにくく高寿命を維
持しつつ、小型でも十分な透水量が確保でき、より濾過
流量を向上させ、差圧上昇の少ない耐久性に優れた高性
能な中空糸膜モジュールを提供することにある。さらに
は、汚濁水の濾過に使用しても、モジュール内の中空糸
膜の膜面洗浄が濾過と並行して効率よく実施でき、濾過
特性回復の高い中空糸膜モジュールを目的とするもので
ある。The present invention has been made to solve the above problems, and has a high fractionation performance capable of completely capturing bacteria and the like.
High performance hollow with good mechanical strength, sufficient clogging resistance, long life span, small size, sufficient water permeability, improved filtration flow rate, and high durability with little differential pressure rise It is to provide a thread membrane module. Furthermore, even if it is used for filtration of polluted water, the membrane surface of the hollow fiber membrane in the module can be efficiently washed in parallel with the filtration, and the object is to provide a hollow fiber membrane module with high recovery of filtration characteristics. .
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、高分画
で、かつ機械的強度も良好で、目詰まりしにくい高寿命
を維持しつつ、より濾過流量を向上させた高性能な中空
糸膜モジュールについて鋭意検討した結果、その用いる
中空糸膜として、所定の粒径の粒子を分離できる微孔を
有する多孔質膜に、それより所定比だけ大きな微孔を有
する微多孔質膜が接合された複合微多孔質中空糸膜の構
成とすることで、膜厚の拡大にかかわらず膜の透水量の
低下の少ない複合多孔質中空糸膜が得られると共に、更
に、複合多孔質中空糸膜内の分離機能を担う緻密層の位
置を考慮し、緻密層位置を中間層にすることにより、耐
目詰まり性に優れる性能を維持しつつ、均一膜はもとよ
り緻密層内層化複合中空糸膜と比較しても、より透水量
が増大する中空糸膜モジュールとなることを見出し、本
発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The present inventors have developed a high-performance hollow which has a high fractionation, good mechanical strength, and a long life with little clogging, and further improved filtration flow rate. As a result of intensive studies on the fiber membrane module, a microporous membrane having pores larger by a predetermined ratio than a porous membrane having micropores capable of separating particles of a predetermined particle size was used as the hollow fiber membrane to be used. By adopting the composition of the composite microporous hollow fiber membrane thus obtained, a composite porous hollow fiber membrane with a small decrease in water permeability of the membrane can be obtained irrespective of the increase in the film thickness, and further, the composite porous hollow fiber membrane can be obtained. Considering the position of the dense layer that performs the separation function in the inside, by setting the dense layer position to the middle layer, while maintaining the performance with excellent clogging resistance, not only the uniform film but also the dense layer inner layered composite hollow fiber membrane Hollow fiber membrane with higher water permeability even when compared Found that the joule, which resulted in the completion of the present invention.
【0010】すなわち、本発明の中空糸膜モジュール
は、中空糸膜からなる複数の編織物が一方向に沿って配
列し、該中空糸膜の少なくとも一端が開口状態を保って
固定部材で固定されたエレメントと、該エレメントを収
容する収容体と、該収容体内に気体を供給する給気部材
と、該給気部材からの気体を分散誘導する気体分散体と
を備えた中空糸膜モジュールであって、中空糸膜が、微
細孔を複数有する三次元網目構造の膜が3層以上積層
し、最外層と最内層の間に位置する中間層として、微細
孔の平均孔径が最外層および最内層の微細孔の平均孔径
よりも小さい緻密層を有した複合化中空糸膜であること
を特徴とするものである。ここで、複合化中空糸膜の微
細孔は、スタックドラメラと、該スタックドラメラと結
合したミクロフィブリルにより形成されたものであり、
最外層および最内層の各厚さは20〜50μmの範囲内
にあり、緻密層は各最外層および最内層よりも薄く、複
合化中空糸膜全体としての空孔率が75vol%以上であ
るものが望ましい。That is, in the hollow fiber membrane module of the present invention, a plurality of knitted fabrics composed of hollow fiber membranes are arranged along one direction, and at least one end of the hollow fiber membrane is fixed by a fixing member while maintaining an open state. A hollow fiber membrane module including an element, a housing for housing the element, an air supply member for supplying gas into the housing, and a gas dispersion for dispersing and guiding gas from the air supply member. The hollow fiber membrane is formed by laminating three or more layers of a three-dimensional network structure having a plurality of micropores as an intermediate layer located between the outermost layer and the innermost layer. Characterized in that it is a composite hollow fiber membrane having a dense layer smaller than the average pore diameter of the micropores. Here, the micropores of the composite hollow fiber membrane are formed by a stack dramella and microfibrils bonded to the stack dramella,
The outermost layer and the innermost layer each have a thickness in the range of 20 to 50 μm, the dense layer is thinner than the outermost layer and the innermost layer, and the porosity of the composite hollow fiber membrane as a whole is 75 vol% or more. Is desirable.
【0011】また、複合化中空糸膜には、複合化中空糸
膜に対して3〜30重量%の親水性共重合体からなる被
覆層が形成されているものが望ましい。さらに、緻密層
の微細孔のミクロフィブリル束間の平均距離Daと、支
持層の微細孔のミクロフィブリル束間の平均距離Dbと
が、次式を満足することが望ましい。 1.3≦Db/Da≦4.0The composite hollow fiber membrane desirably has a coating layer made of a hydrophilic copolymer in an amount of 3 to 30% by weight based on the composite hollow fiber membrane. Furthermore, it is desirable that the average distance Da between the microfibril bundles of the micropores of the dense layer and the average distance Db between the microfibril bundles of the micropores of the support layer satisfy the following expression. 1.3 ≦ Db / Da ≦ 4.0
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の中空糸膜モジュールを図
面を参照し、より詳細に説明する。本発明の中空糸膜モ
ジュールの一例である図1に示す中空糸膜モジュール3
0では、中空糸膜からなる編織物32を備えたエレメン
ト34と、このエレメント34の下方に設けられた給気
部材36と、その給気部材36とエレメント34の間に
配備された気体分散体38と、これらが収容する収容体
40とを備えて概略構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The hollow fiber membrane module of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The hollow fiber membrane module 3 shown in FIG. 1, which is an example of the hollow fiber membrane module of the present invention.
0, an element 34 provided with a knitted fabric 32 made of a hollow fiber membrane, an air supply member 36 provided below the element 34, and a gas dispersion member provided between the air supply member 36 and the element 34 38 and a housing body 40 for housing them.
【0013】収容体40は、エレメント34等を収容す
るもので、図示例のものでは、円筒状のものである。収
容体40の材料は、原水の高汚濁性水に対する耐食性を
有し、処理時の圧力に耐え得るものであれば特に制限は
ないが、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化
ビニル樹脂等の合成樹脂、ステンレススチール等の金属
が好適である。この収容体40には、処理原水供給口5
2、処理水出口54、堆積物排出口56、気体供給口5
8、気体排出口60が形成されている。収容体40は、
適宜部位で分離可能な構造としてもよい。収容体40の
形状は円筒状のものに限られず、中空糸膜モジュールが
設置される状態に適合させて種々の形状が採り得る。The housing 40 houses the element 34 and the like, and is cylindrical in the illustrated example. The material of the container 40 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance to the highly polluted water of the raw water and can withstand the pressure at the time of treatment, but is not limited to synthetic resins such as polycarbonate resin, ABS resin, and polyvinyl chloride resin. And metals such as stainless steel. This container 40 has a treated raw water supply port 5
2, treated water outlet 54, sediment discharge port 56, gas supply port 5
8. A gas outlet 60 is formed. The container 40 is
A structure that can be separated at an appropriate portion may be used. The shape of the container 40 is not limited to a cylindrical shape, and various shapes can be adopted according to a state in which the hollow fiber membrane module is installed.
【0014】収容体40内に配備されるエレメント34
は、例えば、図5に示すようなもので、環状の支持部材
42に、中空糸膜からなる編織物32が固定部材44に
より複数枚配列して固定されたものである。支持部材4
2は、必要に応じて、筒状、代表的には円筒状の形状を
有するが、矩形等の断面形状のものでもよく、収容体4
0の内側形状に適合した形状が選択される。その材質と
しては機械的強度や耐久性を有するものであればよく、
例えばポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリプロピ
レン、アクリル樹脂、ABS樹脂、変性PPE樹脂、ス
テンレス等が用い得る。使用後に焼却処理が必要な場合
には、燃焼により有毒ガスを出さずに完全燃焼させるこ
とのできる炭化水素系の樹脂を材質とするのが好まし
い。また、特に支持部材42を設けず、固定部材44で
中空糸膜からなる編織物32を収容体40の内部に直接
配備させて、収容体40とエレメントとを一体構造のも
のとしてもよい。但し、エレメントを収容体40に着脱
可能に配備できるように配備することで、エレメントの
交換を容易に行なうことができる。The element 34 provided in the container 40
5 is, for example, as shown in FIG. 5, in which a plurality of knitted fabrics 32 made of hollow fiber membranes are arranged and fixed to a ring-shaped support member 42 by a fixing member 44. Support member 4
2 has a cylindrical shape, typically a cylindrical shape, if necessary, but may have a cross-sectional shape such as a rectangular shape.
A shape matching the inside shape of 0 is selected. Any material may be used as long as it has mechanical strength and durability,
For example, polycarbonate, polysulfone, polypropylene, acrylic resin, ABS resin, modified PPE resin, stainless steel and the like can be used. If incineration is required after use, it is preferable to use a hydrocarbon resin that can be completely burned without emitting toxic gas by combustion. Alternatively, the knitted fabric 32 made of a hollow fiber membrane may be directly provided inside the container 40 by the fixing member 44 without providing the support member 42, and the container 40 and the element may be of an integrated structure. However, by arranging the element so that it can be detachably installed in the container 40, the element can be easily replaced.
【0015】中空糸膜からなる編織物32は、後述する
中空糸膜が、経糸及び緯糸の少なくとも一方に配され、
中空糸膜の機能が保持されるならば、どのような編成方
法、織成方法によって形成されたものでもよい。例え
ば、図6に示されるように、中空糸膜からなる緯糸46
と、糸部材からなる経糸48とからなる編地(織物でも
よい)が適用される。糸部材としては通常の編物や織物
の経糸に用いられるものを用いることができるが、編地
の製造時や取扱い時に中空糸膜を傷めないために、硬く
ないものが好ましく、例えば、マルチフィラメント、紡
績糸又は加工糸等を用いるのが好ましい。編地の作製方
法としては、周知の方法、例えば、特開昭62−579
65号公報、特開平1−266258号公報に開示され
ている方法が適用できる。各編織物32は、このシート
状の編地を適当な長さに切断したものを1枚で用いる
か、あるいは数枚積層したものを用いることができる。
なお、ここでいう編地の積層には、編地を切断せずに適
当な長さに折り畳み重ねたものも含めて意味する。編地
の経糸は一般には緯糸である中空糸の両端部近傍にのみ
存在するが、任意の一定間隔で緯糸の中程に経糸50を
設けてもよい。中程に経糸50を設けることで、水流や
バブリングにより中空糸膜を洗浄した際にも、中空糸の
均一分散を良好に維持できる。また、中空糸膜編地を用
いても編地から経糸を完全に除去することも可能であ
る。すなわち、経糸が固定部材44内に含有されたり、
中空糸膜の開口端形成の際に固定部材44の除去部分と
ともに切り落してもよい。In the knitted fabric 32 composed of a hollow fiber membrane, a hollow fiber membrane described later is disposed on at least one of a warp and a weft,
It may be formed by any knitting method or weaving method as long as the function of the hollow fiber membrane is maintained. For example, as shown in FIG.
And a knitted fabric (or a woven fabric) composed of a warp 48 formed of a thread member is applied. As the yarn member, those used for the warp of ordinary knitted or woven fabrics can be used.However, in order not to damage the hollow fiber membrane at the time of manufacturing or handling the knitted fabric, a non-hard material is preferable. It is preferable to use a spun yarn or a processed yarn. As a method for producing a knitted fabric, a known method, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-579
No. 65, and the method disclosed in JP-A-1-266258 can be applied. Each of the knitted fabrics 32 may be obtained by cutting the sheet-shaped knitted fabric into an appropriate length, or may be used by laminating several sheets.
In addition, the term “lamination of knitted fabric” as used herein includes a case where the knitted fabric is folded and stacked to an appropriate length without being cut. The warp of the knitted fabric generally exists only near both ends of the hollow fiber which is a weft, but the warp 50 may be provided at an arbitrary constant interval in the middle of the weft. By providing the warp 50 in the middle, even when the hollow fiber membrane is washed by water flow or bubbling, uniform dispersion of the hollow fiber can be favorably maintained. Further, it is also possible to completely remove the warp from the knitted fabric by using a hollow fiber membrane knitted fabric. That is, the warp is contained in the fixing member 44,
When forming the open end of the hollow fiber membrane, it may be cut off together with the removed portion of the fixing member 44.
【0016】図1,5に示す例の編織物32は、その編
織物の一辺を、支持部材42中に挿入し、液状樹脂が硬
化した固定部材44で固定する。即ち、編織物32の中
空糸膜の開口端部が閉塞しないように支持部材42内の
開口部分に液状の固定部材を充填し、これを硬化させ、
中空糸膜を固定し、硬化した後、不要な部分を除去して
中空糸膜を固定すれば良い。同時に、固定部材44は、
支持部材42の開口部分を封止する。固定部材44とし
ては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
ポリウレタン等を用いることができる。こうして中空糸
膜からなる編織物32が支持部材42に固定されたエレ
メントにおいては、その中空糸膜の開口部分が集水部4
5となる。In the knitted fabric 32 shown in FIGS. 1 and 5, one side of the knitted fabric is inserted into the support member 42 and fixed by the fixing member 44 in which the liquid resin is cured. That is, the opening in the support member 42 is filled with a liquid fixing member so that the opening end of the hollow fiber membrane of the knitted fabric 32 is not closed, and is cured.
After fixing and curing the hollow fiber membrane, unnecessary portions may be removed to fix the hollow fiber membrane. At the same time, the fixing member 44
The opening of the support member 42 is sealed. As the fixing member 44, for example, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin,
Polyurethane or the like can be used. In the element in which the knitted fabric 32 formed of the hollow fiber membrane is fixed to the support member 42 in this manner, the opening of the hollow fiber membrane is
It becomes 5.
【0017】エレメントの一端側でのみ中空糸膜を支持
するものの場合は、中空糸膜製編織物32をU字状に折
り曲げ、中空糸膜の両端部をその開口状態を保って支持
部材42に固定するか、または、平板状の中空糸膜製編
織物32の一端側のみを支持部材42に固定し、他端側
をヒートシールや樹脂等を接着させる等して封止し、中
空糸膜内に取り入れられた濾液が集水部45にのみ送給
されるようにする。後述するように、エレメントの両端
側で中空糸膜を支持するものであれば、集水部が両側に
設けられるので、このような封止処理は不要である。1
つのエレメント34に対しては、通常、複数枚の編織物
が、一方向に沿って(図1では上下方向に)、配列して
設けられる。中空糸膜製編織物32の配列間隔は、中空
糸膜の利用効率、洗浄性、容積効率の点から好ましくは
3〜50mm、より好ましくは5〜20mmである。In the case where the hollow fiber membrane is supported only at one end of the element, the knitted fabric 32 made of hollow fiber membrane is bent into a U-shape, and both ends of the hollow fiber membrane are held by the supporting member 42 while maintaining the open state. The hollow fiber membrane is fixed, or only one end of the flat-plate hollow fiber membrane knitted fabric 32 is fixed to the support member 42, and the other end is sealed by, for example, heat sealing or bonding resin. The filtrate taken in is supplied only to the water collecting section 45. As described later, if the hollow fiber membrane is supported on both ends of the element, the water collecting portions are provided on both sides, and thus such sealing treatment is unnecessary. 1
Usually, a plurality of knitted fabrics are arranged in one direction (in the vertical direction in FIG. 1) for one element 34. The arrangement interval of the hollow fiber membrane knitted fabric 32 is preferably 3 to 50 mm, more preferably 5 to 20 mm from the viewpoints of the utilization efficiency of the hollow fiber membrane, the cleaning property, and the volumetric efficiency.
【0018】この中空糸膜モジュール30においては、
収容体40内の下部に、気体供給口58と接続した給気
部材36が設けられている。気体供給口58には、コン
プレッサ等が接続し、給気部材36からは泡状の気体が
発散される。発散される気体としては、一般の空気の
他、窒素ガス等の不活性ガスを用いることができる。さ
らに、この給気部材36とエレメント34の間には、気
体分散体38が配備される。気体分散体14は給気部材
36から発散された気体を分散して中空糸膜からなる編
織物32に誘導するもので、通気孔が穿設された平板状
のものでも良いが、図示例の気体分散体38のように、
エアホールド部62を形成し、給気部材36からの気体
を一旦、滞留させた後に分散させた方が、エアーを膜表
面に均一に分散して散気することができるので好まし
い。In this hollow fiber membrane module 30,
An air supply member 36 connected to the gas supply port 58 is provided at a lower part in the housing 40. A compressor or the like is connected to the gas supply port 58, and foam-like gas is emitted from the air supply member 36. As the gas to be radiated, in addition to general air, an inert gas such as nitrogen gas can be used. Further, a gas dispersion 38 is provided between the air supply member 36 and the element 34. The gas dispersion 14 is for dispersing the gas emitted from the air supply member 36 and guiding the gas to the knitted fabric 32 made of a hollow fiber membrane. Like the gas dispersion 38,
It is preferable to form the air hold section 62 and temporarily disperse the gas from the air supply member 36 after staying there, since the air can be uniformly dispersed and diffused on the film surface.
【0019】気体分散体14に穿設される通気孔64
は、気体を中空糸膜に分散して誘導できるものであれば
特に限られるものではなく、例えば、図7に示すような
スリット状の通気孔64の他、図8に示すような小円形
状の通気孔66などでもよく、それらのスリット巾や口
径は、使用する中空糸膜製編織物32、原水性状、運転
状況、使用気体量等から適宜決定されるが、0.1〜1
0mmが好ましく、0.5〜3mmであればより好まし
い。気体分散体38の材料は、原水の高汚濁性水に対す
る耐食性を有するものであれば特に制限はないが、ポリ
カーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等
の合成樹脂、ステンレススチール等の金属、セラミック
等が好適である。Vent hole 64 formed in gas dispersion 14
Is not particularly limited as long as the gas can be dispersed and guided to the hollow fiber membrane. For example, in addition to the slit-shaped vent hole 64 as shown in FIG. 7, a small circular shape as shown in FIG. The slit width and diameter of the slit may be appropriately determined based on the hollow fiber membrane knitted fabric 32 to be used, raw water properties, operating conditions, amount of gas used, and the like.
0 mm is preferable, and 0.5 to 3 mm is more preferable. The material of the gas dispersion 38 is not particularly limited as long as it has corrosion resistance to the highly polluted water of the raw water. However, a synthetic resin such as a polycarbonate resin, an ABS resin, a polyvinyl chloride resin, a metal such as stainless steel, a ceramic, etc. Etc. are preferred.
【0020】また、気体分散体38は、図1に示すよう
に、中空糸膜製編織物32の下端よりも下方に配備させ
ることの他、図2に示すように、通気孔64に中空糸膜
製編織物32の下部が挿入するように配備させてもよ
い。このようなものであると、中空糸膜製編織物32に
気体を確実に誘導できる上に、中空糸膜製編織物32の
不要な振れや変動を抑制することができ、中空糸膜製編
織物32の均等に分散された配置を保持しやすく、相互
の固着一体化等を防止でき、濾過性能を維持できる上
に、エアースクラビング処理による清浄効率も高くな
る。The gas dispersion 38 is disposed below the lower end of the hollow fiber membrane knitted fabric 32, as shown in FIG. 1, and the hollow fiber is inserted into a vent hole 64, as shown in FIG. It may be arranged so that the lower part of the membrane knitted fabric 32 is inserted. With such a structure, gas can be reliably guided to the hollow fiber membrane knitted fabric 32, and unnecessary deflection and fluctuation of the hollow fiber membrane knitted fabric 32 can be suppressed, and the hollow fiber membrane knitted fabric can be suppressed. The uniformly distributed arrangement of the fabrics 32 can be easily maintained, mutual adhesion and integration can be prevented, the filtration performance can be maintained, and the cleaning efficiency by air scrubbing treatment can be increased.
【0021】この中空糸膜モジュール30においては、
処理原水が処理原水供給口52から収容体40内に圧入
され、エレメント34に複数配列された中空糸膜製編織
物32の中空糸膜にて加圧濾過され、濾過処理水が各中
空糸膜内を通って集水部45を経て処理水出口54から
排出される。一般に、中空糸膜モジュールを用いた高汚
濁水の濾過では、膜面に多くのSSや有機物が堆積す
る。そのために、膜面を水流やエアースクラビング、振
動、超音波処理等により堆積物を剥離させ洗浄する必要
がある。洗浄を行わない場合には膜面に堆積した有機物
が膜の閉塞の原因となり濾過寿命の低下を招く。具体的
な洗浄方法としては、シート状の膜面に平行に水流を流
すいわゆるクロスフロー濾過、膜モジュール浸漬槽にポ
ンプ又はモー夕ー等で水流を発生させる方法、エアーの
上昇流を利用したバブリング法、モジュール自身を振動
させる方法、被処理水を超音波により振動させる方法等
が挙げられる。In this hollow fiber membrane module 30,
The treated raw water is press-fitted into the container 40 from the treated raw water supply port 52, and is pressure-filtered through the hollow fiber membranes of the hollow fiber membrane knitted fabric 32 arranged in a plurality of elements 34. The water passes through the water collecting section 45 and is discharged from the treated water outlet 54. Generally, in the filtration of highly polluted water using a hollow fiber membrane module, a large amount of SS and organic substances are deposited on the membrane surface. For that purpose, it is necessary to remove the deposit by a water flow, air scrubbing, vibration, ultrasonic treatment, or the like to clean the film surface. If the cleaning is not performed, the organic matter deposited on the membrane surface will cause blockage of the membrane, resulting in a reduction in filtration life. Specific cleaning methods include so-called cross-flow filtration in which a water flow is made parallel to the sheet-like membrane surface, a method in which a water flow is generated in a membrane module immersion tank using a pump or a motor, and bubbling using an upward flow of air. Method, a method of vibrating the module itself, a method of vibrating the water to be treated by ultrasonic waves, and the like.
【0022】本発明の中空糸膜モジュールは、これらの
膜面洗浄を濾過と並行して実施するのに適している。す
なわち、気体供給口58を経由して送給された空気など
の気体が給気部材36から発散され、気体分散体38を
通過して気泡状となって均一に中空糸膜製編織物32に
誘導され、中空糸膜製編織物32をスクラビングし、中
空糸膜の膜面洗浄を行い、その後、気体排出口60から
排出される。スクラビングにより中空糸膜面から剥離さ
れた有機物等の堆積物は、収容体40の下部に沈殿し、
堆積物排出口56から適宜取り出される。このような膜
面の洗浄は、膜面の閉塞の進行具合に応じて、連続的に
行ってもよいし断続的に行ってもよい。また、本発明の
中空糸膜モジュールを用いるに際して濾過と並行実施さ
れる膜面洗浄以外の機能回復処理方法としては、通常の
モジュールの場合と同様、逆洗法が簡便に実施できる。
また、超音波等を使用する方法もモジュールの物理的形
態に起因して効率的に実施できる。The hollow fiber membrane module of the present invention is suitable for performing the washing of the membrane surface in parallel with the filtration. That is, gas such as air supplied through the gas supply port 58 is diverged from the gas supply member 36, passes through the gas dispersion 38, becomes a bubble, and is uniformly formed on the hollow fiber membrane knitted fabric 32. Then, the hollow fiber membrane knitted fabric 32 is scrubbed, the hollow fiber membrane is washed, and then discharged from the gas discharge port 60. Deposits such as organic substances separated from the hollow fiber membrane surface by scrubbing settle at the lower part of the container 40,
It is taken out from the deposit outlet 56 as appropriate. Such cleaning of the film surface may be performed continuously or intermittently depending on the progress of the blockage of the film surface. When using the hollow fiber membrane module of the present invention, as a function recovery treatment method other than the membrane surface washing performed in parallel with the filtration, a backwashing method can be easily carried out similarly to the case of a normal module.
Also, a method using ultrasonic waves or the like can be efficiently implemented due to the physical form of the module.
【0023】エレメントは、中空糸膜製編織物の両端を
固定したものも適用することができる。例えば、図3に
示す中空糸膜モジュール68では、そのエレメント70
の中空糸膜製編織物32は、上端において、固定部材4
4により支持部材42に固定され、下端において、固定
部材72により支持部材78に固定されている。この支
持部材78は容器状のもので、上部に気体分散体39が
取り付けられ、下端に穿設された孔に、処理水出口74
と接続した排液管76が接続されている。そして、その
気体分散体39に穿設された通気孔64を中空糸膜製編
織物32が貫通して配備されている。また、支持部材7
8の固定部材72よりも上部には、気体供給口58に接
続した給気部材37が接続されている。この中空糸膜モ
ジュール68においては、処理原水供給口52から収容
体52内に導入された処理原水は各中空糸膜製編織物に
て濾過され、その濾過水は中空糸膜内を通って、一部は
上端の集水部45を経て処理水出口54から排出され、
その他は下端の集水部45から排液管76を通って処理
水出口74から排出される。処理水出口54から排出さ
れた処理水と処理水出口74から排出された処理水は必
要に応じて合流されて次工程に送られる。また、気体供
給口58からの気体は給気部材37を経て中空糸膜製編
織物32に接触し、かつ、気体分散体39を通過して気
泡状となって均一に中空糸膜製編織物32に誘導され、
中空糸膜製編織物32をスクラビングし、中空糸膜の膜
面洗浄を行い、その後、気体排出口60から排出され
る。The element in which the both ends of the hollow fiber membrane knitted fabric are fixed can also be applied. For example, in the hollow fiber membrane module 68 shown in FIG.
The hollow fiber membrane knitted fabric 32 of the
4 and is fixed to the support member 78 at the lower end by a fixing member 72. The support member 78 is in the form of a container. The gas dispersion 39 is attached to the upper part, and the treated water outlet 74 is provided in a hole formed in the lower end.
And a drain pipe 76 connected to the drainage pipe. The knitted fabric 32 made of a hollow fiber membrane is provided so as to penetrate through the ventilation holes 64 formed in the gas dispersion 39. The support member 7
The gas supply member 37 connected to the gas supply port 58 is connected above the fixing member 72 of No. 8. In the hollow fiber membrane module 68, the raw water introduced into the container 52 from the raw water supply port 52 is filtered by each hollow fiber membrane knitted fabric, and the filtered water passes through the hollow fiber membrane, A part is discharged from the treated water outlet 54 through the water collecting part 45 at the upper end,
Others are discharged from the treated water outlet 74 through the drainage pipe 76 from the water collecting part 45 at the lower end. The treated water discharged from the treated water outlet 54 and the treated water discharged from the treated water outlet 74 are combined as necessary and sent to the next step. Further, the gas from the gas supply port 58 comes into contact with the hollow fiber membrane knitted fabric 32 via the air supply member 37 and passes through the gas dispersion 39 to form a bubble and become uniformly hollow fiber membrane knitted fabric. Guided to 32,
The knitted fabric 32 made of a hollow fiber membrane is scrubbed to clean the surface of the hollow fiber membrane.
【0024】また、図4に示すような中空糸膜モジュー
ル80であってもよい。この中空糸膜モジュール80に
おいては、上述した中空糸膜モジュール68と異なり、
下部の支持部材79内の集水部と、上部の固定部材44
上の集水部とを接続する処理水移送管82が設けられて
いる。さらに、収容体40の上方に形成された気体供給
口58に、下部の支持部材79内と接続した気体移送管
84が接続している。この中空糸膜モジュール80にお
いては、加圧濾過された後の中空糸膜製編織物32の下
端からの濾液は支持部材79内から処理水移送管82を
通って上方に送られ、収容体40の上部にて、中空糸膜
製編織物32の上部の集水部での濾過水と合流し、処理
水出口54から排出される。また、気体供給口58から
送られた気体は気体移送管84を通って下部の支持部材
79に送給された後、エアースクラビング処理に供され
る。処理水移送管82や気体移送管84はエレメントと
一体化した構造とすることもできる。Further, a hollow fiber membrane module 80 as shown in FIG. 4 may be used. In this hollow fiber membrane module 80, unlike the above-described hollow fiber membrane module 68,
The water collecting part in the lower supporting member 79 and the upper fixing member 44
A treated water transfer pipe 82 is provided for connecting to the upper water collecting section. Further, a gas transfer pipe 84 connected to the inside of the lower support member 79 is connected to the gas supply port 58 formed above the container 40. In the hollow fiber membrane module 80, the filtrate from the lower end of the hollow fiber membrane knitted fabric 32 that has been pressure-filtered is sent upward from the inside of the support member 79 through the treated water transfer pipe 82, and the container 40 At the upper part of the hollow fiber membrane knitted fabric 32, the water is combined with the filtered water in the water collecting part at the upper part of the hollow fiber membrane, and is discharged from the treated water outlet 54. Further, the gas sent from the gas supply port 58 is sent to the lower supporting member 79 through the gas transfer pipe 84, and is then subjected to an air scrubbing process. The treated water transfer pipe 82 and the gas transfer pipe 84 may have a structure integrated with the element.
【0025】このような図3,4に示されるような、中
空糸膜製編織物32の両端が固定部材で固定されている
中空糸膜モジュールは、汚濁水の処理効率が高く、エア
ースクラビングによる処理効率も高いという特徴を有し
てる。本発明の中空糸膜モジュールを用いて濾過を実施
するにあたっては、エレメントを被処理水に浸漬し中空
糸膜を透過した処理水を回収する中空糸膜内部側を吸引
する吸引濾過法も採用可能ではあるが、エレメントを収
容体内に配設して、被処理水を加圧して中空糸膜を透過
させるいわゆる加圧濾過法を採用することの方が、高流
量処理ができて好ましい。The hollow fiber membrane module in which both ends of the hollow fiber membrane knitted fabric 32 are fixed by fixing members as shown in FIGS. It has the feature of high processing efficiency. In performing filtration using the hollow fiber membrane module of the present invention, a suction filtration method in which the element is immersed in the water to be treated and the treated water permeated through the hollow fiber membrane is recovered, and the inside of the hollow fiber membrane is suctioned can be adopted. However, it is preferable to dispose the element in the container and employ a so-called pressure filtration method in which the water to be treated is pressurized and permeated through the hollow fiber membrane because high flow rate treatment can be performed.
【0026】本発明の中空糸膜モジュールは、その中空
糸膜に大きな特徴がある。本発明の中空糸膜モジュール
では、微細孔を複数有する三次元網目構造の膜が3層以
上積層した構成で、最外層と最内層の間に位置する中間
層として、微細孔の平均孔径が最外層および最内層の微
細孔の平均孔径よりも小さい緻密層を有した複合化中空
糸膜を用いるものである。この複合化中空糸膜は、内径
が50〜5000μmの範囲であることが好ましい。内
径が50μm未満では中空糸膜内部の圧力損失が大きく
なり、実用上好ましくない。また、5000μmより大
きい場合には、中空糸膜の集積度が低下するため、単位
容積当りの透水能は著しく低下する。全膜厚は5〜50
0μmであることが好ましく、より好ましくは30〜2
00μmの範囲である。全膜厚が5μm未満では機械的
強度が弱く、中空糸の偏平化変形が生ずる。また、20
0μmより大きい場合には、高い透水性が得られにくく
なる。The hollow fiber membrane module of the present invention has a great feature in its hollow fiber membrane. The hollow fiber membrane module of the present invention has a configuration in which three or more membranes having a three-dimensional network structure having a plurality of micropores are laminated, and as an intermediate layer located between the outermost layer and the innermost layer, the average pore diameter of the micropores is the largest. A composite hollow fiber membrane having a dense layer smaller than the average pore diameter of the micropores in the outer layer and the innermost layer is used. The composite hollow fiber membrane preferably has an inner diameter in the range of 50 to 5000 μm. If the inner diameter is less than 50 μm, the pressure loss inside the hollow fiber membrane increases, which is not preferable in practical use. On the other hand, when it is larger than 5000 μm, the degree of integration of the hollow fiber membrane is reduced, so that the water permeability per unit volume is significantly reduced. Total film thickness is 5-50
0 μm, more preferably 30 to 2 μm.
It is in the range of 00 μm. If the total thickness is less than 5 μm, the mechanical strength is weak, and flattening deformation of the hollow fiber occurs. Also, 20
When it is larger than 0 μm, it becomes difficult to obtain high water permeability.
【0027】本発明における複合化中空糸膜は、最も内
側に位置する最内層と、最も外側に位置する最外層と、
それらの間に位置する中間層とからなる。中間層が1層
であれば全部で3層構成となり、中間層が2層以上であ
れば4層以上の構成となる。本発明においては、最内層
および最外層が共に主として補強機能を担う支持層であ
り、中間層として主として分離機能を担う緻密層を有す
ることを必須とする。したがって、中間層が1層であれ
ば、図9に示すように、複合化中空糸膜10は最外層1
2と最内層14と緻密層16の3層構成となる。緻密層
が、最内層ではなく、より外側の中間層に位置すること
により、中空糸膜という形態から緻密層部の膜面積を稼
ぐことができる。その為、フラックス律速が緻密層とい
う前提では、更なるフラックス(濾過流量)アップが可
能となる。但し、緻密層を最外層にすると、耐目詰まり
性能が低下する為、緻密層位置は中間層となる。また、
緻密層が中間層として支持層によって挟まれた多層構造
であるので、OUT→IN濾過(中空糸膜の外表面から
内層方向への濾過)であっても、また逆に、内側から外
側方向へ向けて濾過通水しても、微細孔の孔径が大きな
層から小さな層へ向けて通水することになり、両方向か
らの濾過に対しても、耐目詰まり性に優れ、高寿命化を
図ることができる。中空糸膜モジュールの濾過運転を長
期間にわたり実施し、あるいは何らかの原因で(原水組
成が急に変化した等)差圧が上昇した場合、薬品洗浄等
の逆通液を実施し透水能を回復させる必要がある。その
際においても、緻密層が中間層として支持層によって挟
まれた三層構造の中空糸膜は、OUT→IN、IN→O
UTの双方向の濾過に対して、耐閉塞性や逆洗回復性に
優れることから、耐目詰まりの観点からも有効である。The composite hollow fiber membrane according to the present invention comprises an innermost layer located on the innermost side, an outermost layer located on the outermost side,
And an intermediate layer located between them. If the number of intermediate layers is one, the total number of layers is three. If the number of intermediate layers is two or more, the number of layers is four or more. In the present invention, it is essential that both the innermost layer and the outermost layer are support layers mainly having a reinforcing function, and have a dense layer mainly having a separating function as an intermediate layer. Therefore, if the intermediate layer is a single layer, as shown in FIG.
2, the innermost layer 14 and the dense layer 16. When the dense layer is located not on the innermost layer but on the outer intermediate layer, the membrane area of the dense layer can be increased from the form of a hollow fiber membrane. Therefore, on the premise that the flux rate control is a dense layer, it is possible to further increase the flux (filtration flow rate). However, if the dense layer is made the outermost layer, the clogging resistance performance is reduced, so that the position of the dense layer is the intermediate layer. Also,
Since the dense layer has a multilayer structure sandwiched between the support layers as an intermediate layer, even if the filtration is performed from OUT to IN (filtration from the outer surface of the hollow fiber membrane toward the inner layer), conversely, from the inside to the outside. Even if water is filtered through the filter, water will flow from the layer with the larger pore diameter to the layer with the smaller pore size, and the filter will have excellent clogging resistance and long life even when filtered from both directions. be able to. If the filtration operation of the hollow fiber membrane module is performed over a long period of time, or if the pressure difference rises for some reason (such as a sudden change in the raw water composition), a reverse flow such as chemical washing is performed to restore water permeability. There is a need. Also in that case, the hollow fiber membrane having the three-layer structure in which the dense layer is sandwiched between the support layers as the intermediate layer has OUT → IN, IN → O
It is effective from the viewpoint of clogging resistance because it has excellent blocking resistance and backwash recovery properties for bidirectional filtration of UT.
【0028】各層は、それぞれ、ポリアミド等の種々の
熱可塑性樹脂からなり、中でもポリオレフィンからなる
ものが好適である。例えば、結晶化度が高く分枝の少な
い高密度ポリエチレン、ポリプロピレン特にアイソタク
ティックポリプロピレン、ポリ4メチル−1−ペンテ
ン、ポリ−3−メチルブテン−1、ポリフッ化ビニリデ
ン等およびこれらの混合物が挙げられる。中でも編織物
への加工性のしやすさを考慮すると、強伸度、柔軟性の
面からポリエチレン等の中空糸膜が好ましく用いられ
る。この際、用いるポリエチレンの密度はJISK67
60に示される測定法で0.95g/cm3以上であるこ
とが好ましく、0.955g/cm3以上でればより好ま
しく、さらに好ましくは0.960g/cm3以上であ
る。密度が0.95g/cm3未満では延伸による微細孔
の形成が不均一となり好ましくない。ポリプロピレンの
場合には0.91g/cm3以上であることが好ましい。
また、アイソタクティックポリプロピレンとしてはタク
ティシティが96%以上のものが好ましい。このような
密度、立体規則性を有するものであると、後述する結晶
配向度fcを特定範囲内に満足させやすくなる。Each layer is made of various thermoplastic resins such as polyamide, and among them, those made of polyolefin are preferable. For example, high-density polyethylene having a high degree of crystallinity and few branches, polypropylene, particularly isotactic polypropylene, poly-4-methyl-1-pentene, poly-3-methylbutene-1, polyvinylidene fluoride, and the like, and mixtures thereof can be mentioned. Above all, in consideration of the ease of workability into a knitted fabric, a hollow fiber membrane such as polyethylene is preferably used from the viewpoint of strong elongation and flexibility. At this time, the density of the polyethylene used is JIS K67.
Is preferably 0.95 g / cm 3 or more in the measurement method shown in 60, more preferably if Dere 0.955 g / cm 3 or more, still more preferably 0.960 g / cm 3 or more. If the density is less than 0.95 g / cm 3 , the formation of fine pores by stretching is not uniform, which is not preferable. In the case of polypropylene, it is preferably 0.91 g / cm 3 or more.
Further, the isotactic polypropylene preferably has a tacticity of 96% or more. With such a density and stereoregularity, it becomes easy to satisfy the crystal orientation degree fc described later in a specific range.
【0029】ASTM D−1238によって測定した
MI値(メルトインデックス値)は、0.1〜50g/1
0minの範囲が好ましく、0.3〜15g/10minの範囲が
より好ましい。MI値が0.1g/10min末満のポリオレ
フィンはその溶融粘度が高過ぎるため、その賦形が難し
く所望とする微多孔質膜を作ることが困難である。ま
た、MI値が50g/10minを超えるポリオレフィンは
逆に溶融粘度が低過ぎて安定な賦形を行うことが困難で
ある。MI値としては、JISK6760による測定法
で0.05〜20.0g/10minの範囲にあることが
好ましく、より好ましくは0.1〜5.0g/10min
の範囲である。MI値が0.05g/10min未満で
はポリマー粘度が非常に高く、溶融紡糸が難しくなるた
め好ましくない。20.0g/10minを超えると多
層体の結晶配向性が不充分となり、均一な微細孔構造を
得ることはできない。また、互いに隣接する各層に孔径
差を付与する手段としては、密度やMI値の異なるポリ
オレフィンを複合化することで達成される。The MI value (melt index value) measured according to ASTM D-1238 is 0.1 to 50 g / 1.
A range of 0 min is preferable, and a range of 0.3 to 15 g / 10 min is more preferable. Since the polyolefin having an MI value of less than 0.1 g / 10 min has too high a melt viscosity, it is difficult to shape the polyolefin and to form a desired microporous membrane. On the other hand, a polyolefin having an MI value of more than 50 g / 10 min has a too low melt viscosity, so that it is difficult to perform stable shaping. The MI value is preferably in the range of 0.05 to 20.0 g / 10 min, more preferably 0.1 to 5.0 g / 10 min according to the measurement method according to JIS K6760.
Range. When the MI value is less than 0.05 g / 10 min, the polymer viscosity is extremely high, and melt spinning becomes difficult, which is not preferable. If it exceeds 20.0 g / 10 min, the crystal orientation of the multilayer body becomes insufficient, and a uniform microporous structure cannot be obtained. Means for providing a difference in pore diameter between adjacent layers can be achieved by compounding polyolefins having different densities and MI values.
【0030】支持層と、少なくとも緻密層を有する中間
層には、紡糸温度、紡糸ドラフトを共通にできることか
ら、同種材料を使用することが望ましいが、必ずしも限
られるものではない。使用するポリマーに依存するが、
例えば紡糸温度170〜270℃、ドラフト比50〜4
000の条件範囲から最適な条件を選定することができ
る。溶融紡糸、延伸法によって形成される微細孔は、密
度あるいはMI値を調整したポリエチレンを配置するこ
とで、本発明の微細孔の孔径がより小さな緻密層が微細
孔の孔径がより大きな支持層に挟まれた多層構造を有す
る複合化中空糸膜を得ることができる。以上に述べたポ
リエチレンの密度あるいはMI値は、重合条件の設定や
ブレンド等により自由に調整が可能であり、必要に応じ
て選定することができる。The spinning temperature and the spinning draft can be commonly used for the support layer and the intermediate layer having at least the dense layer. Therefore, it is desirable to use the same kind of material, but it is not necessarily limited. Depending on the polymer used,
For example, spinning temperature 170-270 ° C, draft ratio 50-4
000 condition range can be selected. Melt spinning, micropores formed by the drawing method, by arranging polyethylene of which density or MI value is adjusted, the dense layer having a smaller pore diameter of the present invention becomes a support layer having a larger pore diameter of the micropores. A composite hollow fiber membrane having a sandwiched multilayer structure can be obtained. The density or MI value of polyethylene described above can be freely adjusted by setting polymerization conditions, blending, and the like, and can be selected as needed.
【0031】最外層、中間層、最内層のいずれも、微細
孔が形成され、微細孔は各層の内部ないし各層間で連通
して、中空糸膜の一方の表面から他方の表面まで水を濾
過しながら透過させる。そのような微細孔としては、ス
タックドラメラと、そのスタックドラメラと結合したミ
クロフィブリルにより形成されたものが望ましい。Micropores are formed in each of the outermost layer, the intermediate layer and the innermost layer, and the micropores communicate with each other inside or between the layers to filter water from one surface of the hollow fiber membrane to the other surface. While transmitting. As such micropores, those formed by a stack dramella and microfibrils combined with the stack dramella are desirable.
【0032】すなわち、溶融紡糸した未延伸糸に延伸処
理を施したもので、延伸処理することにより、応力が構
造的に弱い非結晶部分に集中し、非晶鎖が選択的に延伸
方向に伸張し、スタックドラメラ間に開裂が生じ、同時
に、スタックドラメラの一部も剥離し、これらが集合し
てミクロフィブリルが形成される。そして、スタックド
ラメラの中で凝集力の強い部分が、その構造を保持した
状態で応力に耐え、図10に示すように、延伸方向に沿
った多数のミクロフィブリル20,20,・・・と、これ
が結合しているスタックドラメラの18,18,・・・の
結節部との間にスリット状の微細孔22,22,・・・が
形成される。That is, the unstretched melt-spun yarn is subjected to a stretching treatment, and by the stretching treatment, the stress is concentrated on an amorphous portion having a weak structure, and the amorphous chain is selectively elongated in the stretching direction. Cleavage occurs between the stack lamellas, and at the same time, a part of the stack lamellas also exfoliates, and these aggregate to form microfibrils. Then, a portion having a high cohesive force in the stack dramella withstands stress while maintaining its structure, and as shown in FIG. 10, a large number of microfibrils 20, 20,. , Are connected to the joints of the stack lamellae 18, 18,... To form slit-shaped fine holes 22, 22,.
【0033】通常、微細孔22の孔径、即ち大きさは、
ミクロフィブリル20の長さ(スリット状微細孔長辺の
長さ、またはスタックドラメラ間距離に相当する)Lの
平均値と、ミクロフィブリル間隔Wの平均値の2つのパ
ラメータによって表現されている。中空糸膜による濾過
においては、透過流量は主としてミクロフィブリルの長
さLに依存し、ミクロフィブリルが長いほど、透過流量
は多くなる。他方、分画精度は主としてミクロフィブリ
ル間隔Wに依存し、ミクロフィブリル間隔が狭い方が分
画精度を高めることができるものの、実際上、高い膜強
度を維持しつつ、高い透過流量と分画精度を単一層で達
成することはきわめて困難である。本発明の複合化中空
糸膜においては、最外層および最内層として比較的大き
な孔径の微細孔の形成された支持層を配置し、膜強度を
高く維持させつつ、中間層として比較的小さな孔径の微
細孔の形成された緻密層を配置して濾過性能を高めるこ
とにより、高い膜強度を維持しつつ、高い透過流量と高
い分画精度を共に発揮させるものである。すなわち、本
発明においては、緻密層に形成される微細孔についての
平均ミクロフィブリル長と平均ミクロフィブリル間隔
は、支持層に形成される微細孔についての平均ミクロフ
ィブリル長と平均ミクロフィブリル間隔よりもそれぞれ
小さい。Usually, the hole diameter, that is, the size of the fine holes 22 is
The average value of the length L of the microfibrils 20 (corresponding to the length of the long side of the slit-shaped micropore or the distance between the stack lamellas) L and the average value of the microfibril intervals W are represented by two parameters. In filtration with a hollow fiber membrane, the permeation flow rate mainly depends on the length L of the microfibrils, and the longer the microfibrils, the larger the permeation flow rate. On the other hand, the fractionation accuracy mainly depends on the microfibril interval W, and a smaller microfibril interval can increase the fractionation accuracy. However, in practice, a high permeation flow rate and a fractionation accuracy are maintained while maintaining a high membrane strength. Is very difficult to achieve in a single layer. In the composite hollow fiber membrane of the present invention, a support layer in which fine pores having a relatively large pore diameter are formed is disposed as the outermost layer and the innermost layer, and while maintaining a high membrane strength, a relatively small pore diameter is used as the intermediate layer. By arranging a dense layer in which micropores are formed to improve the filtration performance, it is possible to exhibit both a high permeation flow rate and a high fractionation accuracy while maintaining high membrane strength. That is, in the present invention, the average microfibril length and the average microfibril interval for the micropores formed in the dense layer are respectively smaller than the average microfibril length and the average microfibril interval for the micropores formed in the support layer. small.
【0034】本発明の複合化中空糸膜においては、延伸
処理前と延伸処理後においてその層厚はほとんど変らな
いものとして考えることができ、支持層としては、その
各層厚は、20〜50μmの範囲内にあることが望まし
い。外圧耐久性を確保し、変形を防止するには20μm
以上あることが望ましく、他方、50μmよりも厚い
と、紡糸後に、冷却に長時間を要することになり、厚さ
方向に結晶配向秩序度合いの乱れが生じやすくなり、延
伸後においても微細孔の寸法が厚さ方向にわたって不規
則になるからである。このように本発明の複合化中空糸
膜においては、支持層の厚みが従来からあるものよりも
薄いものの、3層以上の多数層構成となっているから、
50μm以下であっても、複合化中空糸膜として十分な
強度を発揮することができる。緻密層の層厚は、支持層
の層厚よりも薄いことが望ましく、緻密層の層厚を支持
層の層厚よりも薄くすることにより、透過流量を高め、
濾過寿命を向上させることができる。そのような緻密層
の厚みは、0.5〜20μmであることが好ましく、3
〜12μmであることがより好ましい。緻密層の厚みを
0.5μm未満とすると、緻密層中にピンホール欠陥が
発生しやすい傾向にあり、また安定して溶融紡糸するこ
とが難しく、他方、緻密層の厚みを20μmを超えたも
のとすると、中空糸膜の透水量が低下する傾向にある。
また、緻密層の膜厚は全膜厚の1/3以下であることが
好ましく、これより厚い中空糸膜では高い透水性能が効
果的に得られにくくなる。In the composite hollow fiber membrane of the present invention, it can be considered that the layer thickness hardly changes before and after the stretching treatment. As the support layer, each layer thickness is 20 to 50 μm. Desirably within the range. 20μm to ensure external pressure durability and prevent deformation
On the other hand, if the thickness is more than 50 μm, cooling takes a long time after spinning, and the degree of crystal orientational order is likely to be disordered in the thickness direction. Is irregular in the thickness direction. As described above, in the composite hollow fiber membrane of the present invention, although the thickness of the support layer is thinner than the conventional one, it has a multi-layer structure of three or more layers.
Even if it is 50 μm or less, sufficient strength can be exhibited as a composite hollow fiber membrane. The layer thickness of the dense layer is desirably smaller than the layer thickness of the support layer, and the permeation flow rate is increased by making the layer thickness of the dense layer smaller than the layer thickness of the support layer.
The filtration life can be improved. The thickness of such a dense layer is preferably from 0.5 to 20 μm,
More preferably, it is 12 μm. When the thickness of the dense layer is less than 0.5 μm, pinhole defects tend to be easily generated in the dense layer, and it is difficult to perform stable melt spinning, while the thickness of the dense layer exceeds 20 μm. Then, the water permeability of the hollow fiber membrane tends to decrease.
In addition, the thickness of the dense layer is preferably 1/3 or less of the total thickness, and a hollow fiber membrane having a thickness larger than this makes it difficult to effectively obtain high water permeability.
【0035】支持層において、その平均ミクロフィブリ
ル長は0.5〜10μmが好ましく、平均ミクロフィブリ
ル間隔は0.1〜0.6μmが好ましい。ミクロフィブリ
ル長が0.5μm未満であったり、ミクロフィブリル間隔
が0.1μm未満であると、複合化中空糸膜全体の透過流
量が不足してしまう。他方、ミクロフィブリル長が10
μmよりも長いと中空糸膜の延伸後の破断伸度が不足し
やすい。また、ミクロフィブリル間隔が0.6μmよりも
広い場合も機械的強度が不足しやすい。緻密層において
は、その平均ミクロフィブリル長は0.2〜5μmが好ま
しく、平均ミクロフィブリル間隔は0.02〜0.3μm
が好ましい。ミクロフィブリル長が0.2μm未満であっ
たり、ミクロフィブリル間隔が0.02μm未満である
と、緻密層の濾過抵抗が大きくなり複合化中空糸膜全体
の透過流量が不足してしまう。他方、ミクロフィブリル
長が5μmよりも長いと緻密層の機械的強度が不足しや
すく、ミクロフィブリル間隔が0.3μmよりも広いと複
合化中空糸膜として分画精度が低下しやすい。複合化中
空糸膜の濾過流量向上については、支持層の微細孔ミク
ロフィブリル長を長くし、緻密層の厚みを薄くすること
が効果的である。In the support layer, the average microfibril length is preferably 0.5 to 10 μm, and the average microfibril interval is preferably 0.1 to 0.6 μm. When the microfibril length is less than 0.5 μm or the microfibril interval is less than 0.1 μm, the permeation flow rate of the entire composite hollow fiber membrane becomes insufficient. On the other hand, when the microfibril length is 10
If it is longer than μm, the elongation at break of the hollow fiber membrane after stretching tends to be insufficient. Also, when the microfibril interval is wider than 0.6 μm, the mechanical strength tends to be insufficient. In the dense layer, the average microfibril length is preferably 0.2 to 5 μm, and the average microfibril interval is 0.02 to 0.3 μm.
Is preferred. If the microfibril length is less than 0.2 μm or the microfibril interval is less than 0.02 μm, the filtration resistance of the dense layer increases, and the permeation flow rate of the entire composite hollow fiber membrane becomes insufficient. On the other hand, if the microfibril length is longer than 5 μm, the mechanical strength of the dense layer tends to be insufficient, and if the microfibril interval is wider than 0.3 μm, the separation accuracy tends to be reduced as a composite hollow fiber membrane. To increase the filtration flow rate of the composite hollow fiber membrane, it is effective to increase the microporous microfibril length of the support layer and reduce the thickness of the dense layer.
【0036】尚、本発明において、そのミクロフィブリ
ル長、ミクロフィブリル(束)間隔は、例えば次のよう
にして測定することができる。まず、測定する多孔質膜
をその延伸方向に沿って極薄切片として切り出してサン
プルとし、透過型電子顕微鏡を用いてこのサンプルを6
500倍にして画像処理装置に取り込む。そして、図1
4に示すように、取り込んだ画像に対して、一定ピッチ
(例えば、0.052μm)で走査線をn本引く。この
際、各走査線毎に、微細孔22上の線分の長さ、例え
ば、a1、a2、a3、・・・を合計する(距離総和)。各走
査線においても、同様にして、例えば、b1、b2、b
3、・・・を合計する。このとき、微細孔22上の線分の長
さ(ミクロフィブリル長またはミクロフィブリル(束)
間隔)を測定できないもの、例えば微細孔22’につい
ては除外してよい。また、各走査線が通過した微細孔2
2,22,・・・の数を求める(数総和)。例えば、図7
中、1本目の走査線では5個、2本目の走査線では6
個、n本目の走査線では6個となる。そして、距離総和
を数総和で除する(距離総和/数総和)。この測定にお
いて、走査線の走査方向が延伸方向に垂直であれば、ミ
クロフィブリル(束)間隔が求まり、走査線の走査方向
と延伸方向が平行であれば、ミクロフィブリル長が求ま
る。In the present invention, the microfibril length and the microfibril (bundle) interval can be measured, for example, as follows. First, the porous membrane to be measured is cut out as an ultrathin section along the stretching direction to obtain a sample, and the sample is subjected to transmission electron microscopy.
The image is taken into the image processing device after being magnified 500 times. And FIG.
As shown in FIG. 4, n scanning lines are drawn at a constant pitch (for example, 0.052 μm) from the captured image. At this time, for each scanning line, the lengths of the line segments on the fine holes 22, for example, a1, a2, a3,... Are summed (total distance). Similarly, for each scanning line, for example, b1, b2, b
3. Sum up. At this time, the length of the line segment on the micropore 22 (microfibril length or microfibril (bundle))
Those for which the distance cannot be measured, for example, the fine holes 22 'may be excluded. Also, the fine holes 2 through which each scanning line has passed
The numbers 2, 22, ... are obtained (sum of numbers). For example, FIG.
Among them, 5 for the first scan line and 6 for the second scan line
For the nth scanning line, the number is six. Then, the total distance is divided by the total number (total distance / total number). In this measurement, if the scanning direction of the scanning line is perpendicular to the stretching direction, the microfibril (bundle) interval is determined. If the scanning direction of the scanning line is parallel to the stretching direction, the microfibril length is determined.
【0037】中間層としては、緻密層を1層形成するば
かりでなく、例えば、図11に示すように、最外層12
と最内層14の間に緻密層16を2層形成したり、また
は、図12に示すように、最外層12と最内層14の間
に、緻密層16と、支持層と緻密層の中間の特性を有す
る層17を形成してもよく、最外層12よりも外側に、
最外層12よりも緻密な層を形成しない限り、種々のパ
ターンの4層以上の層構成を採用することができる。As the intermediate layer, not only one dense layer is formed, but also, for example, as shown in FIG.
12, two dense layers 16 are formed between the outermost layer 12 and the innermost layer 14, or between the outermost layer 12 and the innermost layer 14, between the dense layer 16 and the support layer and the dense layer. A layer 17 having characteristics may be formed, and outside the outermost layer 12,
As long as a layer denser than the outermost layer 12 is not formed, a layer configuration of four or more layers of various patterns can be adopted.
【0038】本発明の複合化中空糸膜は、3層構成もし
くは4層以上の構成からなるものであって、濾過機能を
最も発揮する緻密層を中間層として位置付けたものであ
る。従来の2層構成の複合化中空糸膜であって、緻密層
が最外層に配置されたものであると目詰りし易いが、本
発明の複合化中空糸膜であると緻密層が最外層に配置さ
れないので、目詰りしにくい。また、従来の2層構成の
複合化中空糸膜であって、緻密層が最内層に配置された
ものであると、結晶配向度を所定範囲内に制御すること
が困難で、緻密層に形成される微細孔寸法が不均一とな
り(孔径分布が広く)、分画精度が低くなるものであっ
たが、本発明のものであると、緻密層が中間層として配
置されていることから、最内層よりも外側に位置するの
で、紡糸時の緻密層の冷却速度が速くなり、配向度秩序
が向上し、結晶配向度が安定化する。その結果、形成さ
れる微細孔の孔径が均一になり(孔径分布が狭く)、分
画精度が向上する。上述してきたように、3層以上の層
数で構成することにより、支持層および緻密層とも、結
晶配向秩序度合い及び制御が容易になるので、微細孔制
御が可能となり、濾過寿命と分画精度を共に向上させる
ことができる。The composite hollow fiber membrane of the present invention has a three-layer structure or a structure of four or more layers, in which a dense layer exhibiting the best filtration function is positioned as an intermediate layer. In a conventional composite hollow fiber membrane having a two-layer structure, clogging is likely to occur when the dense layer is disposed in the outermost layer. However, in the composite hollow fiber membrane of the present invention, the dense layer is the outermost layer. Because it is not placed in Further, in the case of a conventional composite hollow fiber membrane having a two-layer structure, when the dense layer is disposed in the innermost layer, it is difficult to control the degree of crystal orientation within a predetermined range. Although the micropore size to be formed is non-uniform (the pore size distribution is wide) and the fractionation accuracy is low, in the case of the present invention, since the dense layer is arranged as an intermediate layer, Since it is located outside the inner layer, the cooling rate of the dense layer during spinning is increased, the orientation degree order is improved, and the crystal orientation degree is stabilized. As a result, the pore size of the formed fine pores becomes uniform (the pore size distribution is narrow), and the fractionation accuracy is improved. As described above, by configuring the number of layers of three or more layers, the degree of crystal orientational order and control of both the support layer and the dense layer are facilitated, so that micropore control becomes possible, and the filtration life and the separation accuracy are improved. Can be improved together.
【0039】本発明の複合化中空糸膜は、その空孔率が
75vol%以上であることが望ましい。空孔率を75vol
%以上とすることにより、濾過寿命を長くすることがで
きる。さらに、初期の膜透過流量(透水量)を高めるこ
とにより、好ましくは、初期透水量を16L/(m2・
hr・KPa)以上とすることにより、濾過寿命をさら
に向上させることができる。初期透過流量(透水量)
は、本発明の複合化中空糸膜の構造において、その支持
層の微細孔のミクロフィブリル長をより長くし、緻密層
の厚さを薄くすることにより、より向上する。The composite hollow fiber membrane of the present invention desirably has a porosity of 75 vol% or more. 75% porosity
%, The filtration life can be prolonged. Furthermore, by increasing the initial membrane permeation flow rate (water permeation amount), preferably, the initial water permeation amount is set to 16 L / (m 2 ···
(hr · KPa) or more, the filtration life can be further improved. Initial permeation flow rate (permeate amount)
In the structure of the composite hollow fiber membrane of the present invention, the microfibril length of the micropores in the support layer is made longer and the thickness of the dense layer is made thinner, thereby further improving the structure.
【0040】上述した複合化中空糸膜は、例えば次のよ
うにして製造される。同心円状に配設された三つ以上の
環状吐出口を有する中空糸製造用ダイを用い、結晶性溶
融ポリマーを共押出しし、冷却、巻き取って、最内層お
よび最外層と緻密層を含む中間層が積層された構成の複
合未延伸中空繊維(未延伸糸)を作製する。この際、互
いに隣接する各層に、密度やMI値の異なるポリオレフ
ィンを複合化することで孔径差が付与される。The composite hollow fiber membrane described above is manufactured, for example, as follows. Using a hollow fiber manufacturing die having three or more annular discharge ports arranged concentrically, co-extruding a crystalline molten polymer, cooling and winding up, an intermediate layer including the innermost layer and the outermost layer and a dense layer A composite unstretched hollow fiber (unstretched yarn) having a configuration in which layers are laminated is produced. At this time, a difference in pore diameter is provided by compounding polyolefins having different densities and MI values into the layers adjacent to each other.
【0041】紡糸温度としては、ポリオレフィンの融点
以上(好ましくは融点より10〜100℃高い温度とす
る)で、吐出物は10〜40℃の雰囲気中0.1〜3m
/秒なる引取速度で引取り、得られた多層体を、そのま
まか、またはポリオレフィンの融点以下の温度(好まし
くは融点より5〜50℃低い温度)で熱処理を行ってス
タックドラメラを形成させる。この際、紡糸条件とし
て、支持層用ポリマーおよび緻密層用ポリマーをそれぞ
れ単独で押出して冷却した場合に、支持層用ポリマーか
らなる未延伸中空繊維の結晶配向度fcが0.8〜0.9
9、緻密層用ポリマーからなる未延伸中空繊維の結晶配
向度fcが0.2〜0.75となるように設定することが
望ましい。結晶配向度fcが大きいほど、ラメラ結晶集
合体の大きさが大きくなり、延伸後のミクロフィブリル
長を長くすることができる。したがって、このような結
晶配向度をもつ複合未延伸中空繊維に延伸処理を施すこ
とにより、比較的大きな微細孔を有する支持層と、小さ
な微細孔を有する緻密層とを備えた複合化中空糸膜とす
ることができ、高い透水性能と高い分画特性を共に発揮
することができる。The spinning temperature is not lower than the melting point of the polyolefin (preferably, a temperature higher than the melting point by 10 to 100 ° C.).
The resulting multilayer body is subjected to a heat treatment at a temperature equal to or lower than the melting point of the polyolefin (preferably at a temperature lower by 5 to 50 ° C. than the melting point) to form a stacked lamella. At this time, as a spinning condition, when the polymer for the support layer and the polymer for the dense layer are individually extruded and cooled, the degree of crystal orientation fc of the undrawn hollow fiber composed of the polymer for the support layer is 0.8 to 0.9.
9. It is desirable to set the degree of crystal orientation fc of the undrawn hollow fiber made of the polymer for the dense layer to be 0.2 to 0.75. As the degree of crystal orientation fc increases, the size of the lamellar crystal aggregate increases, and the microfibril length after stretching can be increased. Therefore, by subjecting the composite unstretched hollow fiber having such a degree of crystal orientation to a stretching treatment, a composite hollow fiber membrane having a support layer having relatively large micropores and a dense layer having small micropores is provided. And both high water permeability and high fractionation characteristics can be exhibited.
【0042】複合未延伸中空繊維を作製した後、延伸処
理を施して開孔処理を行ない多孔質構造膜とする。延伸
処理は室温での冷延伸と、加熱下での熱延伸の二段延
伸、または熱延伸をさらに多段に分割して行なう多段延
伸が望ましい。冷延伸処理によって、まず、高配向結晶
性未延伸中空糸に結晶構造の破壊が起こり、均一でミク
ロなクラッキングが生じる。冷延伸は、比較的低い温度
で多層体の構造破壊を起こさせてスタックドラメラ間に
ミクロクラックを発生させる過程であり、この冷延伸は
0℃〜ポリマーの融点より50℃低い温度の範囲で行う
のが好ましい。ポリオレフィンとしてポリエチレンを用
いた場合、この冷延伸温度は0〜80℃、好ましくは1
0〜50℃の範囲である。また、冷延伸倍率としては、
5〜200%が好ましい。5%以下ではミクロクラック
の発生が不十分となり、目的とする孔径が得られにくく
なる。また、200%を超えるとスタックドラメラの変
形が起こり、各微多孔質層の開孔率が低下するので好ま
しくない。After preparing the composite undrawn hollow fiber, it is subjected to a drawing treatment to perform a pore opening treatment to obtain a porous structure membrane. The stretching treatment is preferably a two-stage stretching of cold stretching at room temperature and a hot stretching under heating, or a multi-stage stretching in which the hot stretching is further divided into multiple stages. By the cold drawing treatment, first, the crystal structure of the highly oriented crystalline undrawn hollow fiber is broken, and uniform and micro cracking occurs. Cold stretching is a process of causing microstructure cracks between stacked lamellae by causing structural destruction of a multilayer body at a relatively low temperature. This cold stretching is performed in a temperature range from 0 ° C. to 50 ° C. lower than the melting point of the polymer. It is preferred to do so. When polyethylene is used as the polyolefin, the cold stretching temperature is 0 to 80 ° C, preferably 1 to 80 ° C.
The range is from 0 to 50 ° C. Also, as the cold stretching ratio,
5-200% is preferred. If the content is 5% or less, the generation of microcracks becomes insufficient, and it becomes difficult to obtain a target pore diameter. On the other hand, if it exceeds 200%, deformation of the stack lamella occurs, and the porosity of each microporous layer decreases, which is not preferable.
【0043】そして、次いで行う熱延伸は、多層体中に
発生させたミクロクラックを拡大し、スタックドラメラ
間にミクロフィブリルを形成して、スリット状の微細孔
を有する多孔質膜とする過程である。熱延伸温度として
は、ポリオレフィンの融点を超えない範囲で、できるだ
け高い温度で行うのがよい。また、熱延伸倍率として
は、目的とする孔径により適宜選定すればよいが、50
〜2000%、好ましくは100〜1000%の範囲と
するのが工程安定性の点でよい。冷延伸、熱延伸の方法
は周知の多孔質化方法を用いればよいが、総延伸倍率
(冷延伸倍率×熱延伸倍率)を5以上とすることが望ま
しく、6〜8倍であればより好ましい。延伸倍率を5倍
以上とすることによって膜全体の空孔率を75vol%以
上とすることができ、初期透水量、積算透水量を増加で
きる。また熱延伸の変形速度は、用いるポリマーによっ
て最適条件が異なるが、0.01〜10min-1の範囲
で行うことが好ましい。0.01min-1より小さい場
合、未延伸糸の糸切れが生じ易く、10min-1よりも
大きいと上記空孔率を達成しにくいので不適切である。
更に必要に応じて、得られた延伸糸の応力を緩和し、寸
法安定性を得るために、この膜を定長下、または少し弛
緩させた状態で熱セットを行い、応力緩和を行うことが
好ましい。熱セットを効果的に行うためには、熱セット
温度は延伸温度以上、融点温度以下であることが好まし
い。こうして3層以上の層からなる複合化中空糸膜が得
られる。このような溶融紡糸法と延伸開孔法で製造する
ことにより、溶剤や可塑剤等を含まず、クリーンで衛生
的な膜を得ることができる。Then, the subsequent hot stretching is a process in which the microcracks generated in the multilayer body are enlarged, microfibrils are formed between the stack lamellas, and a porous film having slit-like micropores is formed. is there. The hot stretching temperature is preferably as high as possible without exceeding the melting point of the polyolefin. Further, the heat stretching ratio may be appropriately selected depending on the target pore diameter.
It is good in the point of process stability to make it the range of -2000%, preferably 100-1000%. The cold stretching and the hot stretching may be performed by using a well-known method of making porous. The total stretching ratio (cold stretching ratio × hot stretching ratio) is preferably 5 or more, and more preferably 6 to 8 times. . By setting the stretching ratio to 5 times or more, the porosity of the entire membrane can be 75 vol% or more, and the initial water permeability and the accumulated water permeability can be increased. Although the optimal conditions for the deformation rate of the hot stretching vary depending on the polymer used, it is preferable to perform the deformation in the range of 0.01 to 10 min -1 . 0.01 min -1 is smaller than, easily yarn breakage of the undrawn yarn is caused, is unsuitable because it is difficult to achieve as large as the porosity than 10min -1.
Further, if necessary, in order to relieve the stress of the obtained drawn yarn and obtain dimensional stability, the film may be heat set under a fixed length or in a state in which the film is slightly relaxed to relieve the stress. preferable. In order to perform heat setting effectively, the heat setting temperature is preferably equal to or higher than the stretching temperature and equal to or lower than the melting point temperature. Thus, a composite hollow fiber membrane composed of three or more layers is obtained. By producing by such a melt spinning method and a stretch opening method, a clean and sanitary film containing no solvent, plasticizer, or the like can be obtained.
【0044】本発明においては、支持層用溶融ポリマ
ー、緻密層用溶融ポリマーがダイから吐出され、伸長応
力下、冷却される過程においては、溶融ポリマー分子鎖
の分子運動性低下(溶融粘性の増加)と分子鎖の折り畳
み結晶成長(ラメラ結晶の成長)が競合し合う。冷却進
行と共にこの二つの現象が平衡に達した状況で複合未延
伸中空繊維中の結晶配向度(ラメラ結晶の配向秩序度合
い)が決まるものと考えられる。本発明において、等温
結晶化時間τとは、等温下、分子鎖が球晶へと結晶化
し、球晶が成長し、隣接する球晶どうしがぶつかり合い
成長がストップする時点を終点としたとき、この終点に
至る迄の時間の1/2を云う。In the present invention, during the process in which the molten polymer for the support layer and the molten polymer for the dense layer are discharged from the die and cooled under elongational stress, the molecular mobility of the molten polymer molecular chains decreases (the melt viscosity increases). ) And the growth of a folded crystal of a molecular chain (the growth of a lamellar crystal) compete with each other. It is considered that the degree of crystal orientation (degree of orientational order of lamellar crystals) in the composite undrawn hollow fiber is determined when the two phenomena reach an equilibrium with the progress of cooling. In the present invention, the isothermal crystallization time τ is, under isothermal conditions, when the molecular chain crystallizes into a spherulite, the spherulite grows, and when the time when the adjacent spherulites hit each other and the growth stops, the end point, It means 1/2 of the time to reach this end point.
【0045】本発明の複合未延伸中空繊維の結晶構造
は、ラメラ結晶が繊維軸方向にスタックした形態であ
り、等温結晶化時の球晶構造ではないが、この結晶化時
間τが分子鎖の折り畳み結晶成長の速さを定量化する一
つの指標となる。複合未延伸中空繊維におけるラメラ結
晶の配向度が大きいほど秩序のあるラメラ結晶集合体の
大きさが大きい。本発明ではこのラメラ結晶の大きさ
が、延伸後のミクロフィブリル長の大きさに対応するこ
とを見い出し、上述のラメラ結晶の大きさに関する条件
を満たすことにより、延伸後の中空糸において、支持層
のミクロフィブリル長を緻密層のミクロフィブリル長よ
りも長くさせることができる。The crystal structure of the composite unstretched hollow fiber of the present invention is a form in which lamellar crystals are stacked in the fiber axis direction, and is not a spherulite structure at the time of isothermal crystallization. This is one index for quantifying the growth rate of the folded crystal. The larger the degree of orientation of the lamellar crystals in the composite undrawn hollow fiber, the larger the size of the ordered lamellar crystal aggregate. In the present invention, it has been found that the size of the lamella crystal corresponds to the size of the microfibril length after stretching, and by satisfying the above-mentioned condition regarding the size of the lamella crystal, the support layer is formed in the hollow fiber after stretching. Can be made longer than the microfibril length of the dense layer.
【0046】詳細はまだ明らかでないが、伸長応力下で
の結晶成長過程においては、ラメラ結晶配向度、ラメラ
結晶の大きさは、等温結晶化時間τが短いポリマーほど
大きくなる傾向が見られる。したがって、緻密層用ポリ
マーの結晶化時間τpが支持層用ポリマーの結晶化時間
τsよりも長くなる(τp/τs>1)ように各層のポリ
マーを選定することにより、緻密層におけるラメラ結晶
の大きさが支持層のラメラ結晶の大きさよりも小さくな
り、よって、緻密層におけるミクロフィブリルの長さが
支持層のミクロフィブリルの長さよりも短くなり、その
結果、緻密層における微細孔は支持層の微細孔よりも小
さくなる。したがって、透水性と分画精度を共に向上さ
せることができる。但し、τp/τs>100となるほど
急速に結晶化するポリマーを支持層に用いると、支持層
の厚みを前述のように設定しても厚み方向に配向秩序が
乱れる為に、延伸後の微細孔寸法も不均一になりやす
く、このようなポリマー選定は不適切である。Although the details are not clear yet, in the crystal growth process under an elongation stress, the degree of lamellar crystal orientation and the size of the lamellar crystal tend to increase as the polymer has a shorter isothermal crystallization time τ. Therefore, by selecting the polymer of each layer so that the crystallization time τp of the polymer for the dense layer is longer than the crystallization time τs of the polymer for the support layer (τp / τs> 1), the size of the lamella crystal in the dense layer is increased. Is smaller than the size of the lamella crystals in the support layer, and thus the length of the microfibrils in the dense layer is shorter than the length of the microfibrils in the support layer. Smaller than the hole. Therefore, both water permeability and fractionation accuracy can be improved. However, if a polymer that crystallizes so rapidly that τp / τs> 100 is used for the support layer, even if the thickness of the support layer is set as described above, the orientational order is disturbed in the thickness direction. The dimensions are also likely to be non-uniform, making such a polymer selection inappropriate.
【0047】上述した複合化中空糸膜を水濾過処理に用
いるため、恒久親水化処理を施し、微細孔表面を親水性
高分子で被覆し、水に対して濡れやすくしておくことが
望ましい。すなわち、上記複合化中空糸膜のスタックド
ラメラの結節部とミクロフィブリルの表面を親水性重合
体にて被覆して被覆層を形成しておくことが望ましい。
以下、上記製造した親水化処理の施されていない複合化
中空糸膜をプレカーサーと称する。In order to use the above-mentioned composite hollow fiber membrane for the water filtration treatment, it is desirable to perform a permanent hydrophilization treatment, coat the surface of the micropores with a hydrophilic polymer, and make it easy to wet with water. That is, it is desirable to form a coating layer by coating the knot portion of the stack dramella of the composite hollow fiber membrane and the surface of the microfibril with a hydrophilic polymer.
Hereinafter, the composite hollow fiber membrane that has not been subjected to the hydrophilization treatment is referred to as a precursor.
【0048】ここで用いる親水性共重合体は、エチレン
を20モル%以上および親水性モノマーを10モル%以
上含む共重合体が好ましく、これら共重合体は、ランダ
ムコポリマー、ブロックコポリマー、グラフトコポリマ
ー等いずれのタイプの共重合体であってもよい。共重合
体に占めるエチレン含量が20モル%未満では、共重合
体はプレカーサーに対して親和性が弱く、プレカーサー
を親水性共重合体溶液に浸漬処理しても十分に親水性共
重合体を被覆することが困難となり好ましくない。The hydrophilic copolymer used herein is preferably a copolymer containing at least 20 mol% of ethylene and at least 10 mol% of a hydrophilic monomer, and these copolymers include random copolymers, block copolymers, graft copolymers and the like. Any type of copolymer may be used. If the ethylene content in the copolymer is less than 20 mol%, the copolymer has a weak affinity for the precursor, and sufficiently coats the hydrophilic copolymer even when the precursor is immersed in the hydrophilic copolymer solution. It is difficult to do so, which is not preferable.
【0049】この親水性共重合体を重合する際に使用す
る親水性モノマーとしては、例えばビニルアルコール、
(メタ)アクリル酸及びその塩、ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)ア
クリル酸エステル、ビニルピロリドン、アクリルアミド
等のビニル化合物を挙げることができ、これら親水性モ
ノマーが一種以上含まれていればよいが、特に好ましい
モノマーとしてビニルアルコールを挙げることができ
る。具体的な親水性重合体としてはエチレン−ビニルア
ルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドン、ポリ酢酸ビニルの加水分解物などを用いる
ことができる。また、この親水性共重合体は、エチレン
及び親水性モノマー以外の第三成分を一種以上含んでい
てもよく、第三成分としては例えば酢酸ビニル、(メ
タ)アクリル酸エステル、ビニルアルコール脂肪酸エス
テル、ビニルアルコールのフォルマール化物若しくはブ
ラチール化物等を挙げることができる。The hydrophilic monomer used for polymerizing the hydrophilic copolymer includes, for example, vinyl alcohol,
Examples thereof include vinyl compounds such as (meth) acrylic acid and salts thereof, hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, vinylpyrrolidone, and acrylamide. When one or more of these hydrophilic monomers are contained. Although vinyl alcohol may be mentioned as a particularly preferred monomer. Specific hydrophilic polymers include ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, and hydrolyzate of polyvinyl acetate. The hydrophilic copolymer may contain one or more third components other than ethylene and the hydrophilic monomer. Examples of the third component include vinyl acetate, (meth) acrylic acid ester, vinyl alcohol fatty acid ester, Formalized or bratylized vinyl alcohol can be mentioned.
【0050】複合化中空糸膜プレカーサーへの親水性共
重合体の被覆量はプレカーサー重量換算で3〜30重量
%の範囲が望ましく、3〜15重量%であればより好ま
しい。親水性共重合体の被覆量が3重量%未満の複合化
中空糸膜は水との親和性が乏しく、複合化中空糸膜への
通水性が不足し、他方、親水性共重合体の被覆量が30
重量%を超えて多くなると共重合体による複合化中空糸
膜の孔の閉塞などが起こりやすく、その透水性が低下し
易い。複合化中空糸膜に対する親水性共重合体の付着率
は、親水化溶液の濃度や脱液処理の条件等を適宜設定す
ることによって調節することができる。The coating amount of the hydrophilic copolymer on the composite hollow fiber membrane precursor is preferably in the range of 3 to 30% by weight in terms of the precursor weight, more preferably 3 to 15% by weight. A composite hollow fiber membrane having a coating amount of a hydrophilic copolymer of less than 3% by weight has poor affinity for water and lacks water permeability to the composite hollow fiber membrane. Quantity is 30
If the amount exceeds the weight percentage, blockage of the pores of the composite hollow fiber membrane by the copolymer tends to occur, and the water permeability tends to decrease. The adhesion rate of the hydrophilic copolymer to the composite hollow fiber membrane can be adjusted by appropriately setting the concentration of the hydrophilizing solution, the conditions for the liquid removal treatment, and the like.
【0051】親水性共重合体の溶剤は、水混和性有機溶
剤であることが好ましく、その具体例としては、メタノ
ール、エタノール、n−プロパノール、イソプロピルア
ルコール等のアルコール類、ジメチルスルホキシド、ジ
メチルホルムアミド等を挙げることができる。これら溶
剤は単独でも用い得るが、水との混合物は親水性共重合
体に対する溶解性が強いので、より好ましい。また、親
水性共重合体を被覆した複合化中空糸膜を乾燥するに際
して用いる溶剤の蒸気含有雰囲気の作りやすさ、すなわ
ち、溶剤の蒸気圧の低さ、人体に対する低毒性の点か
ら、沸点100℃未満のアルコール類、例えばメタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコール等と水の混合
系溶剤を用いることが特に好ましい。水混和性有機溶剤
と水との混合割合は、そのプレカーサーへの浸透性を阻
害せず、共重合体の溶解を低下させない範囲であればよ
く、用いられる共重合体の種類によっても異なるが、有
機溶剤としてエタノールを用いる場合、エタノール/水
の割合は、90/10〜30/70(vol%)の範囲で
あることが好ましい。The solvent for the hydrophilic copolymer is preferably a water-miscible organic solvent, and specific examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol and isopropyl alcohol, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide and the like. Can be mentioned. These solvents can be used alone, but a mixture with water is more preferable because of its high solubility in the hydrophilic copolymer. Further, from the viewpoint of the ease of creating a vapor-containing atmosphere of a solvent used when drying the composite hollow fiber membrane coated with the hydrophilic copolymer, that is, the low vapor pressure of the solvent and the low toxicity to the human body, the boiling point is 100%. It is particularly preferable to use a mixed solvent of an alcohol having a temperature of lower than 0 ° C, for example, methanol, ethanol, isopropyl alcohol and the like, and water. The mixing ratio of the water-miscible organic solvent and water does not impair the permeability to the precursor and may be within a range that does not reduce the dissolution of the copolymer, and varies depending on the type of the copolymer used, When ethanol is used as the organic solvent, the ratio of ethanol / water is preferably in the range of 90/10 to 30/70 (vol%).
【0052】親水性共重合体溶液の濃度は、0.1〜1
0重量%程度、好ましくは0.5〜5重量%の範囲であ
る。濃度が0.1重量%未満の溶液でプレカーサーを処
理したものは親水性共重合体の均一な被覆を行うことが
難しく、10重量%を超えると溶液粘度が大きくなり過
ぎ、この溶液でプレカーサーを処理すると、複合化中空
糸膜の微細孔が共重合体で閉塞されてしまう。被覆する
方法としては従来から知られている親水性重合体溶液に
プレカーサーを浸漬し、引き上げた後、加熱乾燥により
溶媒を蒸発乾燥する方法が適用できる。その場合、同じ
濃度の共重合体溶液に2回以上浸漬処理を行ってもよ
く、濃度の異なる溶液に浸漬を2回以上行ってもよい。The concentration of the hydrophilic copolymer solution is 0.1 to 1
It is about 0% by weight, preferably in the range of 0.5 to 5% by weight. When the precursor is treated with a solution having a concentration of less than 0.1% by weight, it is difficult to uniformly coat the hydrophilic copolymer, and when the concentration exceeds 10% by weight, the solution viscosity becomes too large. If it is treated, the micropores of the composite hollow fiber membrane will be closed by the copolymer. As a coating method, a conventionally known method in which a precursor is immersed in a hydrophilic polymer solution, pulled up, and then the solvent is evaporated and dried by heating and drying can be applied. In that case, the immersion treatment may be performed twice or more in the copolymer solution having the same concentration, or the immersion treatment may be performed twice or more in the solutions having different concentrations.
【0053】浸漬処理を行う親水性共重合体溶液の温度
は、高い程その粘度は低下し、プレカーサーへの溶液の
浸透性が向上し好ましいが、安全面からその溶液の沸点
以下であることが好ましい。浸漬処理時間は、用いるプ
レカーサーの膜厚、微細孔径、空孔率により異なるが、
数秒〜数分の範囲とするのが好ましい。プレカーサーは
親水性重合体溶液に浸漬後、乾燥処理を行う前に有機溶
剤の蒸気が3vol%以上含まれ、温度が室温からその溶
剤の沸点以下の温度にある雰囲気下に立ち上げ少なくと
も30秒以上滞在させセッティング工程を施すことが好
ましい。The higher the temperature of the hydrophilic copolymer solution to be subjected to the immersion treatment, the lower the viscosity thereof, and the better the permeability of the solution to the precursor, which is preferable. However, from the viewpoint of safety, the temperature is preferably lower than the boiling point of the solution. preferable. The immersion time depends on the thickness of the precursor used, the fine pore diameter, and the porosity.
It is preferable to set the range from several seconds to several minutes. The precursor is immersed in the hydrophilic polymer solution, and before being dried, contains an organic solvent vapor of 3 vol% or more, and is started in an atmosphere having a temperature from room temperature to a temperature not higher than the boiling point of the solvent, and is then started for at least 30 seconds or more. It is preferable to carry out a setting step.
【0054】この処理工程の目的は、プレカーサーを構
成するミクロフィブリルとスタックドラメラとの結節部
の表面に親水性共重合体の被膜を形成することによる微
細孔の閉塞を紡糸することにある。また、ミクロフィブ
リルを結束させてスリット状の微細孔を大孔径化して楕
円状の微細孔を作り透水量の増大を図ると共に、処理水
との親和性を高めることにある。The purpose of this treatment step is to spin off the micropores by forming a coating of a hydrophilic copolymer on the surface of the node between the microfibrils and the stack dramella constituting the precursor. Another object of the present invention is to bind microfibrils to increase the diameter of slit-shaped fine holes to form elliptical fine holes, thereby increasing the amount of water permeation, and increasing the affinity with treated water.
【0055】本セッティング工程中での親水性共重合体
のプレカーサー表面での被膜形成を防ぐには、プレカー
サー表面での急速な乾燥を防ぐ必要があり、そのために
は、共重合体溶液のプレカーサー表面での蒸発速度を押
え、かつ、プレカーサー表面が溶剤で濡れている状態に
保つことが必要である。この観点から、セッティング工
程の雰囲気は水混和性有機溶剤の蒸気が3vol%以上の
雰囲気下にすることが好ましい。In order to prevent the hydrophilic copolymer from forming a film on the precursor surface during the setting step, it is necessary to prevent rapid drying on the precursor surface. It is necessary to suppress the evaporation rate in the process and to keep the precursor surface wet with the solvent. From this viewpoint, it is preferable that the atmosphere in the setting step be an atmosphere in which the vapor of the water-miscible organic solvent is 3 vol% or more.
【0056】セッティング工程におけるプレカーサーか
らの溶剤の蒸発速度は極力遅くする方が好ましく、セッ
ティング工程の雰囲気は溶剤の飽和蒸発濃度に近い雰囲
気とする方がよい。また、この工程でのプレカーサー面
での溶剤の蒸発を遅くするには、セッティング温度を低
温にする方がよいが、余り低すぎるとセッティング工程
での脱溶剤が進まないという現象が起こり好ましくな
い。従って、該雰囲気の温度は室温以上、水混和性溶剤
の沸点以下とすることが好ましい。The evaporation rate of the solvent from the precursor in the setting step is preferably as low as possible, and the atmosphere in the setting step is preferably an atmosphere close to the saturated evaporation concentration of the solvent. Further, in order to delay the evaporation of the solvent on the precursor surface in this step, it is better to lower the setting temperature. However, if the temperature is too low, the phenomenon that the desolvation does not proceed in the setting step undesirably occurs. Therefore, it is preferable that the temperature of the atmosphere be equal to or higher than room temperature and equal to or lower than the boiling point of the water-miscible solvent.
【0057】浸漬後のプレカーサーは浸漬浴より該雰囲
気中に立ち上げるが、立ち上げの角度は45゜〜90゜
の範囲とするのが好ましい。立ち上げることによりプレ
カーサーに付着した共重合体溶液の一部が自重によって
プレカーサーより脱液される。その脱液量は、プレカー
サーの浴面からの立ち上げる速度、浸漬溶液の粘度、プ
レカーサーの浴面からの立ち上げる高さ等により異な
る。このセッティング工程での脱液効果を高めるための
補助手段として、ガイド、スリット等によりプレカーサ
ー表面にある溶液の拭き取りを併用してもよい。The precursor after immersion is raised from the immersion bath into the atmosphere, and the rising angle is preferably in the range of 45 ° to 90 °. By starting up, a part of the copolymer solution attached to the precursor is removed from the precursor by its own weight. The amount of liquid removed depends on the speed at which the precursor rises from the bath surface, the viscosity of the immersion solution, the height of the precursor rising from the bath surface, and the like. As an auxiliary means for enhancing the drainage effect in this setting step, wiping of the solution on the precursor surface by a guide, a slit or the like may be used together.
【0058】このセッティング時間は、少なくとも30
秒が好ましく、この間に浴剤のプレカーサーからの蒸発
に伴う共重合体溶液の濃縮と膜のミクロフィブリルとス
タックドラメラ表面でのマイグレーションによる均一化
が行われる。特に、プレカーサーを連続的に親水性共重
合体溶液にて処理する場合、このセッティング時間は、
少なくとも30秒以上が必要である。30秒未満のセッ
ティングでは溶剤の蒸発に伴う濃縮が不十分であって、
過剰の溶液がプレカーサーに付着した状態で乾燥を行う
ことになり、親水性共重合体により微細孔の閉塞が発現
し、併せて、共重合体の膜構造内での均一付着化が不十
分となり、透水性能、分画性能の良好な複合化中空糸膜
が得られにくい。The setting time should be at least 30.
Seconds are preferred, during which the concentration of the copolymer solution as the bath agent evaporates from the precursor and homogenization by migration of the microfibrils of the membrane and the surface of the stacked dramellar are carried out. In particular, when the precursor is continuously treated with the hydrophilic copolymer solution, the setting time is as follows:
At least 30 seconds or more are required. If the setting is less than 30 seconds, concentration due to evaporation of the solvent is insufficient,
Drying is performed in a state where the excess solution adheres to the precursor, and pores are blocked by the hydrophilic copolymer, and at the same time, uniform adhesion of the copolymer within the membrane structure becomes insufficient. It is difficult to obtain a composite hollow fiber membrane having good water permeability and fractionation performance.
【0059】なお、蒸気セッティング時間を30秒とし
たときの溶剤のプレカーサーからの蒸発量は、用いた親
水性共重合体溶液の15〜30%程度であることが好ま
しい。セッティング工程でのプレカーサーからの溶剤の
蒸発量をコントロールする方法としては、セッティング
雰囲気温度、該雰囲気中に空気や不活性ガス等の気体を
送風する方法等を挙げることができる。The amount of evaporation of the solvent from the precursor when the vapor setting time is 30 seconds is preferably about 15 to 30% of the hydrophilic copolymer solution used. Examples of a method for controlling the evaporation amount of the solvent from the precursor in the setting step include a setting atmosphere temperature, a method of blowing a gas such as air or an inert gas into the atmosphere, and the like.
【0060】乾燥工程とは、延伸法によって得られた無
数のスリット状の微細孔を形成するミクロフィブリルを
親水性共重合体で被覆収束し、楕円状の微細孔へ構造変
化させ、孔径を拡大して固定する重要な工程である。ま
た、乾燥と同時に中空糸膜の収縮が発生するため、その
収縮分を加味し、乾燥工程前の糸の供給速度を乾燥後の
巻取速度よりも高め、膜の特性に応じ、中空糸膜を充分
に収縮させながら親水化処理することで、孔径拡大とと
もに高透水性能化することができる。In the drying step, microfibrils forming innumerable slit-like micropores obtained by a stretching method are covered with a hydrophilic copolymer, converged, and the structure is changed into elliptical micropores, and the pore diameter is enlarged. This is an important step of fixing. In addition, since the hollow fiber membrane shrinks at the same time as drying, taking into account the shrinkage, the feeding speed of the yarn before the drying step is higher than the winding speed after drying, and the hollow fiber membrane is adjusted according to the characteristics of the membrane. By performing hydrophilic treatment while sufficiently shrinking, it is possible to increase the pore diameter and increase the water permeability.
【0061】巻取速度に対する乾燥前の供給速度が中空
糸膜の収縮に対し早い場合は、乾燥前に糸たるみが発生
し、工程安定性が低下する。逆に、中空糸膜の収縮分を
加味せず供給速度が巻取速度と等しい場合は、乾燥工程
で糸の収縮に対し糸が引っ張られ高張力下で処理される
ため、スリット状微細孔のまま楕円状に孔径拡大されず
に処理され、十分な透水性能を得ることができない。そ
こで、処理する中空糸膜の収縮の程度に応じ、乾燥前後
の供給及び巻取速度を調整することが好ましい。If the feeding speed before drying with respect to the winding speed is faster than the shrinkage of the hollow fiber membrane, yarn slack occurs before drying, and the process stability decreases. Conversely, if the feeding speed is equal to the winding speed without considering the shrinkage of the hollow fiber membrane, the yarn is pulled in response to the shrinkage of the yarn in the drying step and is processed under high tension. The treatment is performed without expanding the hole diameter in an elliptical shape as it is, and sufficient water permeability cannot be obtained. Therefore, it is preferable to adjust the supply and take-up speeds before and after drying according to the degree of shrinkage of the hollow fiber membrane to be treated.
【0062】セッティングを終了したプレカーサーの乾
燥処理は、真空乾燥、熱風乾燥等公知の乾燥方法によれ
ばよい。乾燥温度は複合化中空糸膜が熱によって変形を
受けない温度であればよい。例えばポリエチレン製複合
化中空糸膜の場合には120℃以下の温度で乾燥するの
が好ましく、40〜70℃の温度で乾燥することが特に
好ましい。乾燥時間は、微細孔の孔径、膜厚、処理速度
等により異なるが、1分から10分程度で、中空糸膜が
十分乾燥していればよい。こうした親水化処理が行なわ
れることにより、図13に示すように、ミクロフィブリ
ルは複数本づつ結束してミクロフィブリル束21にな
り、微細孔22はスリット状から楕円状となる。The drying of the precursor after the setting is completed may be performed by a known drying method such as vacuum drying and hot air drying. The drying temperature may be a temperature at which the composite hollow fiber membrane is not deformed by heat. For example, in the case of a composite hollow fiber membrane made of polyethylene, it is preferable to dry at a temperature of 120 ° C or lower, and it is particularly preferable to dry at a temperature of 40 to 70 ° C. The drying time varies depending on the diameter of the fine pores, the film thickness, the processing speed, etc., but it is sufficient that the drying time is about 1 minute to 10 minutes as long as the hollow fiber membrane is sufficiently dried. By performing such a hydrophilic treatment, as shown in FIG. 13, a plurality of microfibrils are bound together to form a microfibril bundle 21, and the micropores 22 are changed from a slit shape to an elliptical shape.
【0063】この親水化処理を施した複合化中空糸膜に
おいては、緻密層における微細孔の大きさに関し、ミク
ロフィブリル束間の平均距離Daが0.2〜0.5μmで
あることが好ましく、0.3〜0.4μmであることがよ
り好ましい。ミクロフィブリル束間の平均距離Daが0.
2μm以上とした中空糸膜では特に透水量が大きく、ま
た、Daが0.5μm以下の中空糸膜では微粒子の阻止能
力が良好、つまり高分画な膜となっている。同様に、支
持層における微細孔の大きさに関し、ミクロフィブリル
束間の平均距離Dbは0.2〜1μmであることが好まし
く、0.4〜0.5μmであることが好ましい。Dbが0.
2μm未満なる微細孔からなる支持層を有する中空糸膜
では水透過速度が低下する傾向にあり、他方、Dbが1
μmを超える場合、中空糸膜の機械的強度が低下する傾
向にある。また、支持層中におけるミクロフィブリル長
Mは、0.4〜4.0μmであることが好ましく、0.7
〜2.0μmであることがより好ましい。ミクロフィブ
リル長Mが0.4μm未満の微細孔をもつ支持層を有す
る中空糸膜では水透過速度が低下する傾向にあり、ミク
ロフィブリル長Mが4.0μmを超える場合、中空糸膜
の機械的強度が低下する傾向にある。In the composite hollow fiber membrane subjected to the hydrophilic treatment, the average distance Da between the microfibril bundles is preferably 0.2 to 0.5 μm with respect to the size of the fine pores in the dense layer. More preferably, it is 0.3 to 0.4 μm. The average distance Da between the microfibril bundles is 0.
A hollow fiber membrane having a diameter of 2 μm or more has a particularly large water permeability, and a hollow fiber membrane having a Da of 0.5 μm or less has a good ability to block fine particles, that is, a high-fractionation membrane. Similarly, with respect to the size of the micropores in the support layer, the average distance Db between the microfibril bundles is preferably 0.2 to 1 μm, and more preferably 0.4 to 0.5 μm. Db is 0.
In a hollow fiber membrane having a support layer composed of micropores of less than 2 μm, the water permeation rate tends to decrease, while Db is 1
If it exceeds μm, the mechanical strength of the hollow fiber membrane tends to decrease. The microfibril length M in the support layer is preferably from 0.4 to 4.0 μm, and 0.7
More preferably, it is 2.0 μm. In a hollow fiber membrane having a support layer having micropores having a microfibril length M of less than 0.4 μm, the water permeation rate tends to decrease, and when the microfibril length M exceeds 4.0 μm, the mechanical properties of the hollow fiber membrane tend to decrease. The strength tends to decrease.
【0064】この複合化中空糸膜では、緻密層のミクロ
フィブリル束間隔Daと支持層のミクロフィブリル束間
隔Dbの比が1.3≦Db/Da≦4.0となることが好ま
しい。Db/Daを1.3以上とすることで、分画精度と
透水量をより高めることができ、耐目詰まり性が向上す
る。他方、Db/Daが4.0を超えると互いに隣接する
ポリオレフィンの物性差が拡大するので、紡糸あるいは
延伸安定性が低下する傾向にある。また、複合化中空糸
膜において、バブルポイント法により求めた膜の最大孔
径が0.05〜1.0μmの範囲にあることが好ましい。
最大孔径が0.05μm未満の中空糸膜では水透過速度
が低下する傾向にあり、1.0μmを超える場合、機械
的強度が低下する。In this composite hollow fiber membrane, the ratio of the microfibril bundle interval Da of the dense layer to the microfibril bundle interval Db of the support layer preferably satisfies 1.3 ≦ Db / Da ≦ 4.0. By setting Db / Da to 1.3 or more, the accuracy of fractionation and the amount of water permeation can be further increased, and the clogging resistance is improved. On the other hand, if Db / Da exceeds 4.0, the difference in physical properties between adjacent polyolefins increases, and the spinning or drawing stability tends to decrease. In the composite hollow fiber membrane, the maximum pore diameter of the membrane determined by the bubble point method is preferably in the range of 0.05 to 1.0 μm.
In a hollow fiber membrane having a maximum pore diameter of less than 0.05 μm, the water permeation rate tends to decrease, and when it exceeds 1.0 μm, the mechanical strength decreases.
【0065】本発明の複合化中空糸膜であると、粒子直
径0.05〜0.3μmのポリスチレンラテックス標準粒
子についての阻止率(即ち、分画精度)を90%以上と
することができる。With the composite hollow fiber membrane of the present invention, the rejection (that is, fractionation accuracy) for polystyrene latex standard particles having a particle diameter of 0.05 to 0.3 μm can be 90% or more.
【0066】本発明の中空糸膜モジュールは、特に加圧
濾過により高流量処理が必要で、かつ逆洗再生を行い高
寿命を必要とするような用途に適しており、具体的な利
用分野としては、浄水場におけるクリプトスポリジウム
対策としての浄水処理の高次処理、河川水湖沼水の濾
過、工業用水の濾過、下排水の固液分離、排水処理、海
水の淡水化の前処理等の汚濁性の高い液体を濾過する用
途が挙げられる。The hollow fiber membrane module of the present invention is particularly suitable for applications requiring high flow rate treatment by filtration under pressure, and requiring a long life by performing backwashing regeneration. Is a high level of water purification treatment as a measure against Cryptosporidium in water treatment plants, filtration of river water, lakes and marshes, filtration of industrial water, solid-liquid separation of sewage, wastewater treatment, pretreatment of seawater desalination, etc. For filtering liquids having a high viscosity.
【0067】[0067]
【実施例】[中空糸膜1]同心円状に配置された三つの
環状の吐出口を有する中空糸製造用ノズルを用いて内側
と外側の吐出口から、密度0.966g/cm3、MI値
1.35g/10minの高密度ポリエチレン(「サンテック
HD−B161」旭化成工業(株)製)を、中間の吐出
口から密度0.960g/cm3、MI値0.9g/10min
の高密度ポリエチレン(「ニポロンハード5110」東
ソー(株)製)を吐出させ、三層構造のポリエチレン中
空糸を溶融紡糸した。このとき、吐出温度は170℃
で、内層側吐出量3.2cc/min、外層側吐出量3.
2cc/min、中間層側吐出量0.65cc/mi
n、内層と中間層と外層の吐出量比4.9/1/4.9、
吐出線速度6.1cm/min、ドラフト比979とな
るように吐出させた。更にノズルから吐出させた糸に温
度21℃、風速1m/秒の冷却風を糸の周囲に均一にあ
てながら巻取速度60m/minにて巻き取り、ポリエ
チレン多層体を得た。EXAMPLE [Hollow Fiber Membrane 1] A density of 0.966 g / cm 3 , MI value was measured from inner and outer discharge ports using a hollow fiber production nozzle having three annular discharge ports arranged concentrically. 1.35 g / 10 min high-density polyethylene (“Suntech HD-B161” manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) was supplied through the middle discharge port at a density of 0.960 g / cm 3 and an MI value of 0.9 g / 10 min.
("Nipolon Hard 5110" manufactured by Tosoh Corporation) was melt-spun to form a polyethylene hollow fiber having a three-layer structure. At this time, the discharge temperature is 170 ° C.
The inner layer side discharge amount is 3.2 cc / min, and the outer layer side discharge amount is 3.2 cc / min.
2 cc / min, middle layer discharge amount 0.65 cc / mi
n, the discharge rate ratio of the inner layer, the intermediate layer and the outer layer is 4.9 / 1 / 4.9,
Discharge was performed at a discharge linear velocity of 6.1 cm / min and a draft ratio of 979. Further, a cooling air having a temperature of 21 ° C. and a wind speed of 1 m / sec was uniformly applied to the yarn discharged from the nozzle at a winding speed of 60 m / min while uniformly surrounding the yarn to obtain a polyethylene multilayer body.
【0068】得られたポリエチレン多層体を115℃に
加熱した空気中で定長のまま16時間熱処理を行った。
さらに、この多層体を30℃に保たれた口ーラー間で6
0%冷延伸し、引き続いて111℃の加熱炉中で総延伸
量が550%になるように熱延伸を行った。このとき、
熱変形速度は1.3/minとした。さらに120℃の
加熱炉中で定長のまま、熱セットを行い、複合化中空糸
膜プレカーサーを得た。次に、エチレン含有量32mol
%のエチレン−ビニルアルコール共重合体(「ソアノー
ルDC3203」日本合成化学(株)製)を70℃のエ
タノール/水混合溶液(混合比60/40vol%)に1.
0重量%溶解した親水性共重合体溶液を調製した。この
親水性共重合体溶液中に上記の複合化中空糸膜プレカー
サーを500秒間浸潰した後、プレカーサーを引き上
げ、ガイドにより表面に過剰に付着した親水化剤溶液の
一部を絞り落とした。The obtained polyethylene multilayer body was subjected to a heat treatment for 16 hours in the air heated to 115 ° C. while keeping the fixed length.
Further, the multilayer body was placed between a mouth and a roll kept at 30 ° C. for 6 hours.
The film was cold-stretched by 0%, and subsequently hot-stretched in a heating furnace at 111 ° C. so that the total amount of stretching was 550%. At this time,
The heat deformation rate was 1.3 / min. Further, heat setting was performed in a heating furnace at 120 ° C. while keeping the fixed length to obtain a composite hollow fiber membrane precursor. Next, ethylene content 32 mol
% Of an ethylene-vinyl alcohol copolymer (“Soarnol DC3203” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) in 70% ethanol / water mixed solution (mixing ratio 60/40 vol%).
A 0% by weight dissolved hydrophilic copolymer solution was prepared. After immersing the composite hollow fiber membrane precursor in this hydrophilic copolymer solution for 500 seconds, the precursor was lifted up, and a part of the hydrophilic agent solution excessively attached to the surface was squeezed out by a guide.
【0069】引き続き、エタノール蒸気濃度40vol
%、60℃の雰囲気中に立上げ角度90゜で立上げ、5
00秒間滞在させてプレカーサーの微細孔内表面に親水
化剤を均一付着させた後、70℃の熱風にて10%オー
バーフィードさせながら溶媒を乾燥した。尚、雰囲気中
のエタノール濃度は、ガス検知管(「ガステック検知
管」ガステック株式会社製)を用いて測定した。得られ
た親水化された複合化中空糸膜におけるそのプレカーサ
ーに対するエチレン−ビニルアルコール共重合体の被覆
量は10.9重量%であった。尚、親水性共重合体の被
覆量は下記式に従って算出した。Subsequently, an ethanol vapor concentration of 40 vol
%, At a rising angle of 90 ° in an atmosphere of 60 ° C., 5
After allowing the hydrophilic agent to adhere uniformly to the inner surface of the micropores of the precursor for 00 seconds, the solvent was dried while overfeeding by 10% with hot air at 70 ° C. The ethanol concentration in the atmosphere was measured using a gas detector tube ("Gastec detector tube" manufactured by Gastech Co., Ltd.). The coating amount of the ethylene-vinyl alcohol copolymer on the precursor in the obtained hydrophilic composite hollow fiber membrane was 10.9% by weight. In addition, the coating amount of the hydrophilic copolymer was calculated according to the following equation.
【数1】 得られた複合化中空糸膜(三層複合膜[緻密層中間
層])の膜特性を表1に示した。(Equation 1) Table 1 shows the membrane characteristics of the obtained composite hollow fiber membrane (three-layer composite membrane [dense layer intermediate layer]).
【0070】[中空糸膜2]同心円状に配置された二つ
の環状の吐出口を有する中空糸製造用ノズルを用いて内
側の吐出口から、密度0.960g/cm3、MI値0.
9g/10minの高密度ポリエチレン(「ニポロンハード
5110」東ソー(株)製)を、外側の吐出口から密度
0.966g/cm3、MI値1.35g/10minの高密度
ポリエチレン(「サンテックHD−B161」旭化成工
業(株)製)を吐出させ、二層構造のポリエチレン中空
糸を溶融紡糸した。このとき、吐出温度は170℃で、
内層側吐出量1.3cc/min、外層側吐出量10.1
cc/min、内層と外層の吐出量比1/7.7、吐出
線速度14.3cm/min、ドラフト比714となる
ように吐出させた。更にノズルから吐出させた糸に温度
21℃、風速1m/秒の冷却風を糸の周囲に均一にあて
ながら巻取速度102m/minにて巻き取り、ポリエ
チレン多層体を得た。[Hollow Fiber Membrane 2] Using a hollow fiber production nozzle having two concentrically arranged annular discharge ports, the density was 0.960 g / cm 3 and the MI value was 0.9 from the inner discharge port.
9 g / 10 min high-density polyethylene (“Nipolon Hard 5110” manufactured by Tosoh Corporation) was supplied from the outer discharge port to a high-density polyethylene having a density of 0.966 g / cm 3 and an MI value of 1.35 g / 10 min (“Suntech HD-B161 (Made by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) and melt-spun a polyethylene hollow fiber having a two-layer structure. At this time, the discharge temperature was 170 ° C.
Inner layer side discharge rate 1.3 cc / min, outer layer side discharge rate 10.1
Discharge was performed so as to be cc / min, the discharge amount ratio between the inner layer and the outer layer was 1 / 7.7, the discharge linear velocity was 14.3 cm / min, and the draft ratio was 714. Further, a cooling air having a temperature of 21 ° C. and a wind speed of 1 m / sec was uniformly wound around the yarn discharged from the nozzle at a winding speed of 102 m / min while uniformly surrounding the yarn to obtain a polyethylene multilayer body.
【0071】得られたポリエチレン多層体を115℃に
加熱した空気中で定長のまま16時間熱処理を行った。
さらに、この多層体を30℃に保たれたローラー間で6
0%冷延伸し、引き続いて111℃の加熱炉中で総延伸
量が600%になるように熱延伸を行った。このとき、
熱変形速度は1.1/minとした。さらに120℃の
加熱炉中で定長のまま、熱セットを行い、複合化中空糸
膜プレカーサーを得た。次に、エチレン含有量32mol
%のエチレン−ビニルアルコール共重合体(「ソアノー
ルDC3203」日本合成化学(株)製)を70℃のエ
タノール/水混合溶液(混合比60/40vol%)に1.
0重量%溶解した親水性共重合体溶液を調製した。この
親水性共重合体溶液中に上記の複合化中空糸膜プレカー
サーを500秒間浸漬した後、プレカーサーを引き上
げ、ガイドにより表面に過剰に付着した親水化剤溶液の
一部を絞り落とした。The obtained polyethylene multilayer body was subjected to a heat treatment for 16 hours in the air heated at 115 ° C. while keeping the fixed length.
In addition, the multilayer body was placed between rollers maintained at 30 ° C. for 6 hours.
The film was cold-stretched by 0%, and subsequently hot-stretched in a heating furnace at 111 ° C. so that the total stretching amount was 600%. At this time,
The heat deformation rate was 1.1 / min. Further, heat setting was performed in a heating furnace at 120 ° C. while keeping the fixed length to obtain a composite hollow fiber membrane precursor. Next, ethylene content 32 mol
% Of an ethylene-vinyl alcohol copolymer (“Soarnol DC3203” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) in 70% ethanol / water mixed solution (mixing ratio 60/40 vol%).
A 0% by weight dissolved hydrophilic copolymer solution was prepared. After dipping the above-mentioned composite hollow fiber membrane precursor in this hydrophilic copolymer solution for 500 seconds, the precursor was pulled up, and a part of the hydrophilizing agent solution excessively attached to the surface was squeezed out by a guide.
【0072】引き続き、エタノール蒸気濃度40vol
%、60℃の雰囲気中に立上げ角度90゜で立上げ、5
00秒間滞在させてプレカーサーの微細孔内表面に親水
化剤を均一付着させた後、70℃の熱風にて10%オー
バーフィードさせながら溶媒を乾燥した。得られた親水
化された複合化中空糸膜におけるプレカーサーに対する
エチレン−ビニルアルコール共重合体の被覆量は10.
5重量%であった。得られた複合化中空糸膜(緻密層内
層化複合膜)の膜特性を表1に示した。Subsequently, an ethanol vapor concentration of 40 vol
%, At a rising angle of 90 ° in an atmosphere of 60 ° C., 5
After allowing the hydrophilic agent to adhere uniformly to the inner surface of the micropores of the precursor for 00 seconds, the solvent was dried while overfeeding by 10% with hot air at 70 ° C. The coating amount of the ethylene-vinyl alcohol copolymer on the precursor in the obtained hydrophilized composite hollow fiber membrane was 10.
It was 5% by weight. Table 1 shows the membrane properties of the obtained composite hollow fiber membrane (compact layer-inner layered composite membrane).
【0073】[中空糸膜3]一つの環状の吐出口を有す
る中空糸製造用ノズルを用いて上記中空糸膜1での中間
層に用いたポリマーを吐出量6.4cc/minで吐出
し溶融紡糸した。その時の吐出温度は170℃であり、
60m/minの巻取速度で巻取った。得られた未延伸
中空糸を中空糸膜1と同じ条件にて熱処理、延伸処理、
親水化処理を行った。得られた親水化された複合化中空
糸膜のプレカーサーに対するエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体の被覆量は8.0重量%であった。得られた
中空糸膜(均一膜)の膜特性を表1に示した。[Hollow Fiber Membrane 3] The polymer used for the intermediate layer in the hollow fiber membrane 1 is discharged at a discharge rate of 6.4 cc / min and melted using a hollow fiber manufacturing nozzle having one annular discharge port. Spun. The discharge temperature at that time was 170 ° C,
The film was wound at a winding speed of 60 m / min. The obtained undrawn hollow fiber is subjected to a heat treatment and a drawing treatment under the same conditions as the hollow fiber membrane 1,
A hydrophilic treatment was performed. The coating amount of the ethylene-vinyl alcohol copolymer with respect to the precursor of the obtained hydrophilized composite hollow fiber membrane was 8.0% by weight. Table 1 shows the membrane characteristics of the obtained hollow fiber membrane (uniform membrane).
【0074】尚、表1中、膜の空孔率は、カルロエルバ
社製水銀ポロシメーター221型を用いて測定した。膜
の透水量は、有効膜面積70〜90cm2のミニモジュ
ールを作成し、差圧98kPaで水温25℃のイオン交
換水を濾過し、そのときの透水量を測定した。分画粒子
径は、膜面積が約50cm2の中空糸膜のモジュール
で、0.1wt%の界面活性剤(ポリエチレングリコー
ル−p−イソオクチルフェニルエーテル)の所定粒子径
の単一分散粒子径のポリスチレンラテックス粒子を濾過
し、濾液のラテックス粒子の濃度を分光光度計(「U−
3400」日立製)により320nmの波長で測定し、
捕捉率90%における粒子径を求めた。In Table 1, the porosity of the film was measured using a mercury porosimeter 221 manufactured by Carlo Elba. As for the water permeability of the membrane, a mini-module having an effective membrane area of 70 to 90 cm 2 was prepared, ion-exchanged water at a water temperature of 25 ° C. was filtered at a differential pressure of 98 kPa, and the water permeability at that time was measured. The fractionated particle size is a module of a hollow fiber membrane having a membrane area of about 50 cm 2 , a monodispersed particle size of a predetermined particle size of a surfactant (polyethylene glycol-p-isooctylphenyl ether) of 0.1 wt%. The polystyrene latex particles are filtered, and the concentration of the latex particles in the filtrate is measured with a spectrophotometer (“U-
3400 "manufactured by Hitachi) at a wavelength of 320 nm,
The particle size at a capture rate of 90% was determined.
【表1】 [Table 1]
【0075】上記中空糸膜1〜3を用いてそれぞれ中空
糸膜編地に加工し、シート状に配列し、その両端開口部
をウレタン樹脂製のポッティング材(固定部材)を使用
し、図4に示した中空糸膜モジュール80を製造した。
尚、中空糸膜製編織物32は、有効長約1.2m、有効
面積が約15m2であった。これらの中空糸膜モジュー
ルを用いて、乾燥酵母濃度200ppmの懸濁溶液を、
加圧濾過、逆洗浄、エアースクラビング洗浄、排液を6
0分サイクルにて繰り返し、定流量濾過にて、LV=
0.1m3/m2・hr(単位面積1時間当たりの流量)
の条件にて、OUT→INの全量濾過で通水濾過試験を
実施した。この際の初期および7日後の濾過圧力(膜間
差圧)を測定し、その結果を表2に示した。Each of the hollow fiber membranes 1 to 3 is processed into a hollow fiber membrane knitted fabric and arranged in a sheet shape. The openings at both ends are formed by using a urethane resin potting material (fixing member). Was manufactured.
The knitted fabric 32 made of a hollow fiber membrane had an effective length of about 1.2 m and an effective area of about 15 m 2 . Using these hollow fiber membrane modules, a suspension solution having a dry yeast concentration of 200 ppm was prepared.
Pressure filtration, reverse cleaning, air scrubbing cleaning, drainage 6
Repeat at 0 minute cycle, and with constant flow filtration, LV =
0.1 m 3 / m 2 · hr (flow rate per unit area per hour)
Under the conditions described above, a water-pass filtration test was carried out by total filtration from OUT to IN. At this time, the filtration pressure (transmembrane pressure difference) at the initial stage and after 7 days was measured, and the results are shown in Table 2.
【0076】[0076]
【表2】 表2から、本実施例の中空糸膜モジュールであると、膜
間差圧が小さく、かつ、その使用による上昇も小さく、
OUT→IN濾過では緻密層が最内層に位置するよりも
緻密層部の膜外表面の膜面積を稼ぐことができ、フラッ
クス(濾過流量)アップが可能で、同分画性能の同膜面
積の均一膜はもとより緻密層内層化複合中空糸膜のモジ
ュールに対しても、耐目詰まり性の優れた長寿命、耐久
性を維持しつつ、更なる透水量の増加を図ることができ
た。[Table 2] From Table 2, it can be seen that the hollow fiber membrane module of this example has a small transmembrane pressure and a small increase due to its use.
OUT → IN filtration can increase the film area of the outer surface of the dense layer portion, and can increase the flux (filtration flow rate) as compared with the case where the dense layer is located at the innermost layer. In addition to a uniform membrane as well as a module with a dense-layer inner-layered composite hollow fiber membrane, it was possible to further increase the water permeability while maintaining a long life and durability with excellent clogging resistance.
【0077】[0077]
【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールであると、
定流量濾過においては、処理圧力が低く、逆洗回復性も
優れることから、安定した長期安定運転が可能であり、
長期に渡ってより高い濾過効率を維持することができ
る。また、高汚濁性水の加圧濾過において、高透水量で
使用しても、中空糸膜の固着一体化が生じにくく、透水
量の経時的低下が少ないというこの平型タイプの形態を
有する中空糸膜モジュールの特性が維持できる。また、
同じ分画性能を持つ従来の中空糸膜を使用した場合と比
較し、細菌の完全除去等の目的とする高い分画性能を保
ちながら、より高い濾過流量を得ることができるので、
使用膜量を低減することができ、その結果、モジュール
のコンパクト化も図ることができる。According to the hollow fiber membrane module of the present invention,
In constant flow rate filtration, the processing pressure is low and the backwash recovery is excellent, so stable long-term stable operation is possible.
Higher filtration efficiency can be maintained over a long period of time. In addition, in the pressure filtration of highly polluted water, even when used with a high water permeability, the hollow fiber membrane has a flat type form in which the adhesion and integration of the hollow fiber membrane are hard to occur, and the water permeability does not decrease with time. The characteristics of the thread membrane module can be maintained. Also,
As compared with the case of using a conventional hollow fiber membrane having the same fractionation performance, it is possible to obtain a higher filtration flow rate while maintaining a high fractionation performance for the purpose of completely removing bacteria and the like,
The amount of film used can be reduced, and as a result, the module can be made compact.
【0078】また、OUT→IN,IN→OUTの両方
向からの通水に対しても、耐目詰まり性に優れる。ま
た、中空糸膜の支持層の各層厚が、20〜50μmで、
緻密層の層厚が支持層の層厚よりも薄いものであれば、
外圧耐久性が高く、変形しにくく、かつ、微細孔の分画
精度が高い上に、透過流量が高く、濾過寿命が長い。ま
た、その複合化中空糸膜の空孔率が75vol%以上であ
ることにより濾過寿命がより長くなる。さらに、特定量
の親水性共重合体からなる被覆層が形成されていること
により、水との親和性が高くなり、透水性が向上する。
さらに、複合化中空糸膜における、緻密層のミクロフィ
ブリル束間隔Daと支持層のミクロフィブリル束間隔Db
の比が特定の関係にあることにより、分画精度と透水量
をより高めることができ、耐目詰まり性が向上し、か
つ、安定して製造することができる。Also, it is excellent in clogging resistance against water flow from both directions OUT → IN and IN → OUT. Further, the thickness of each support layer of the hollow fiber membrane is 20 to 50 μm,
If the layer thickness of the dense layer is smaller than the layer thickness of the support layer,
It has high external pressure durability, is hardly deformed, has high precision of fine pore separation, has a high permeation flow rate, and has a long filtration life. In addition, since the porosity of the composite hollow fiber membrane is 75 vol% or more, the filtration life becomes longer. Furthermore, by forming the coating layer made of a specific amount of the hydrophilic copolymer, affinity with water is increased, and water permeability is improved.
Further, in the composite hollow fiber membrane, the microfibril bundle interval Da of the dense layer and the microfibril bundle interval Db of the support layer are set.
Is in a specific relationship, it is possible to further increase the fractionation accuracy and the amount of water permeation, to improve the clogging resistance, and to stably manufacture.
【図1】 中空糸膜モジュールの一例を示す側断面図で
ある。FIG. 1 is a side sectional view showing an example of a hollow fiber membrane module.
【図2】 中空糸膜モジュールの一例を示す側断面図で
ある。FIG. 2 is a side sectional view showing an example of a hollow fiber membrane module.
【図3】 中空糸膜モジュールの一例を示す側断面図で
ある。FIG. 3 is a side sectional view showing an example of a hollow fiber membrane module.
【図4】 中空糸膜モジュールの一例を示す部分透視側
面図である。FIG. 4 is a partially transparent side view showing an example of a hollow fiber membrane module.
【図5】 エレメントの一例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an example of an element.
【図6】 中空糸膜編地(織物)を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a hollow fiber membrane knitted fabric (woven fabric).
【図7】 気体分散体の一例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an example of a gas dispersion.
【図8】 気体分散体の一例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing an example of a gas dispersion.
【図9】 複合化中空糸膜の一例を示す部分斜視図であ
る。FIG. 9 is a partial perspective view showing an example of a composite hollow fiber membrane.
【図10】 複合化中空糸膜を構成する層の拡大平面図
である。FIG. 10 is an enlarged plan view of a layer constituting the composite hollow fiber membrane.
【図11】 層構成の一例を説明するための側断面図で
ある。FIG. 11 is a side sectional view illustrating an example of a layer configuration.
【図12】 層構成の一例を説明するための側断面図で
ある。FIG. 12 is a side sectional view illustrating an example of a layer configuration.
【図13】 親水化処理された複合化中空糸膜を構成す
る層の拡大平面図である。FIG. 13 is an enlarged plan view of a layer constituting a composite hollow fiber membrane subjected to a hydrophilic treatment.
【図14】 微細孔の平均孔径の測定方法を示す平面図
である。FIG. 14 is a plan view showing a method for measuring an average pore diameter of micropores.
10 複合化中空糸膜 12 最外層 14 最内層 16 緻密層 18 スタックドラメラ 20 ミクロフィブリル 21 ミクロフィブリル束 22 微細孔 30 中空糸膜モジュール 32 編織物 34 エレメント 36 給気部材 37 給気部材 38 気体分散体 39 気体分散体 40 収容体 42 支持部材 44 固定部材 68 中空糸膜モジュール 70 エレメント 80 中空糸膜モジュール Reference Signs List 10 composite hollow fiber membrane 12 outermost layer 14 innermost layer 16 dense layer 18 stack dramella 20 microfibril 21 microfibril bundle 22 micropore 30 hollow fiber membrane module 32 knitted fabric 34 element 36 air supply member 37 air supply member 38 gas dispersion Body 39 Gas dispersion 40 Container 42 Support member 44 Fixing member 68 Hollow fiber membrane module 70 Element 80 Hollow fiber membrane module
Claims (4)
に沿って配列し、該中空糸膜の少なくとも一端が開口状
態を保って固定部材で固定されたエレメントと、該エレ
メントを収容する収容体と、該収容体内に気体を供給す
る給気部材と、該給気部材からの気体を分散誘導する気
体分散体とを備えた中空糸膜モジュールであって、 前記中空糸膜が、微細孔を複数有する三次元網目構造の
膜が3層以上積層し、最外層と最内層の間に位置する中
間層として、微細孔の平均孔径が最外層および最内層の
微細孔の平均孔径よりも小さい緻密層を有した複合化中
空糸膜であることを特徴とする中空糸膜モジュール。1. A plurality of knitted fabrics comprising a hollow fiber membrane are arranged along one direction, and at least one end of the hollow fiber membrane is kept open to be fixed by a fixing member, and the element is housed. A hollow fiber membrane module including a container, an air supply member for supplying gas into the container, and a gas dispersion for dispersing and guiding the gas from the air supply member, wherein the hollow fiber membrane has a fine structure. Three or more layers of a three-dimensional network structure film having a plurality of holes are laminated, and as an intermediate layer located between the outermost layer and the innermost layer, the average pore size of the fine pores is larger than the average pore size of the outermost layer and the innermost layer. A hollow fiber membrane module comprising a composite hollow fiber membrane having a small dense layer.
クドラメラと、該スタックドラメラと結合したミクロフ
ィブリルにより形成されたものであり、最外層および最
内層の各厚さは20〜50μmの範囲内にあり、緻密層
は各最外層および最内層よりも薄く、複合化中空糸膜全
体としての空孔率が75vol%以上であることを特徴と
する請求項1記載の中空糸膜モジュール。2. The composite hollow fiber membrane, wherein the micropores are formed by a stack dramella and microfibrils bonded to the stack dramella, and each of the outermost layer and the innermost layer has a thickness of 20 to 2. The hollow fiber membrane according to claim 1, wherein the dense layer is thinner than each of the outermost layer and the innermost layer, and has a porosity of 75 vol% or more as a whole of the composite hollow fiber membrane. module.
膜に対して3〜30重量%の親水性共重合体からなる被
覆層が形成されていることを特徴とする請求項1または
2記載の中空糸膜モジュール。3. The composite hollow fiber membrane according to claim 1, wherein a coating layer comprising a hydrophilic copolymer in an amount of 3 to 30% by weight based on the composite hollow fiber membrane is formed. Or the hollow fiber membrane module according to 2.
束間の平均距離Daと、支持層の微細孔のミクロフィブ
リル束間の平均距離Dbとが次式を満足することを特徴
とする請求項3記載の中空糸膜モジュール。 1.3≦Db/Da≦4.04. An average distance Da between microfibril bundles of micropores of said dense layer and an average distance Db between microfibril bundles of micropores of said support layer, wherein: 4. The hollow fiber membrane module according to 3. 1.3 ≦ Db / Da ≦ 4.0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6595498A JPH11262640A (en) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | Hollow fiber membrane module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6595498A JPH11262640A (en) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | Hollow fiber membrane module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11262640A true JPH11262640A (en) | 1999-09-28 |
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ID=13301898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6595498A Withdrawn JPH11262640A (en) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | Hollow fiber membrane module |
Country Status (1)
Country | Link |
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