JPS58109106A - 膜性能回復方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は有機物によって汚染された腹分廂装置の膜性
能回復方法に関するものである。

逆浸透膜、限外濾過膜などの透過膜を備えた膜分離装置
によシ有機物を含む液を処理すると、処理量の増加に伴
い有機物により膜面が汚染され、溶質除去率、透過水量
などの膜性能の低下が起る従来、膜性能の低下した透過
膜に対して、膜性能回復剤、例えば酢酸ビニルと不飽和
カルボン酸との共重合によって得られるアセチル基を有
ポリマー、ポリビニルアルコール、その他のビニル系ポ
リマー等の水溶性高分子物質により処理して膜性能を回
復することが提案されているが、これらの処理方法では
特に有機物で汚染された膜の場合、溶質の除去率は上昇
するが、透過水量は低下する欠点がある。

またポリビニル環状ラクタム水溶液等を用いて透過膜を
処理するに先立ち、公知の半透膜洗浄剤、例えばシュウ
酸、クエン酸、クエン酸アンモニウム、ＥＤＴＡ、ポリ
リン酸、界面活性剤、酵素洗剤、次亜塩素酸ナトリウム
、ホルマリンなどの水溶液を用いて予め膜面を洗浄する
方法も提案されているが、このような方法によれば除去
率の回復が悪い欠点があった。

この発明は以上のような従来法の欠点を除去するために
なされたもので、活性炭を含む洗浄液および膜面処理剤
で処理することによシ、有機物によって汚染された透過
膜の性能を迅速かつ確実に回復させることのできる膜性
能回復方法を提供することを目的としている。

この発明は有機物によって汚染された膜分離装置の膜面
に、活性炭を含む洗浄液を接触させた後、さらに水溶性
高分子物質を含む膜面処理剤と接触させることを特徴と
する膜性能回復方法である。

膜性能の低下現象は膜自体の機能劣化と汚染物質の膜面
への付着による性能低下に大別される。

膜自体の機能劣化には膜素材の化学的変化と、膜形態の
物理的または化学品変化（通常は加水分解）があり、汚
染物質の膜面への付着による性能低下には無機物による
ものと、有機物によるものとが含量れる。有機物を含む
水溶液を処理することによって性能低下した膜は、一般
に透過水量およびゝ溶質除去率が低下したり、また場合
によっては溶質除去率は上昇するが、透過水量は低下す
るなど、上記劣化形態の複数のものが組合わされている
ものと推測される。

本発明において対象となる膜は、有機物を含む液を処理
して透過液および／または濃縮液を得るようにした膜分
離装置に使用された透過膜で、有機物による汚染で膜性
能が低下したものであるここで有機物を含む液とは、膜
汚染性の有機物を含む液で、有機性廃水、下水、生活廃
水、醗酵腋、果汁液、草汁液、糖汁液、蛋白含有液など
が含まれる。また膜の種類としては、逆浸透膜、限外沖
過膜、精密濾過膜、透析膜などかあシ、その形状は中空
糸膜、平板膜、管型膜、スパイラル型膜、ロッド型膜な
どのモジュールに適用できる。膜素材としても限定され
ず、酢酸セルロー〆、ニトロセルローズ、エチルセルロ
ーズ、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリ
ル、ポリベンズイミダシロン系薄膜などがあげられる。

本発明では、まず上記のような性能低下した膜面に、活
性炭を含む洗浄液を接触させて洗浄工程を行う。活性炭
としては、植物質（木材、鋸屑、木炭、ヤシガラ炭、素
灰など）、石炭質（泥炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭
など）、石油質（石油残渣、硫酸スラッジ、オイルカー
ボンなど）、その他（パルプ廃液、合成樹脂廃材、その
他有機債廃材など）の各種原料から製造したものを使用
することができる。活性炭の形状は粉末状、粒状（球状
、破砕状など）いずれでもよいが、表面積が大きく、吸
着速度の速い粉末状のものが望ましく、取扱の点からは
粒径の小さい球状のものが良い。粉末状活性炭は粒径０
．２闘以下のものであり、粒状活性炭は粒径０．２龍を
越え、２龍以下のものが好ましい。

活性炭を添加する洗浄液としては、有機物含量の少ない
水が望１しく、純水、水道水、井水、工業用水、対象と
なる膜で処理した透過膜などがあげられる。この洗浄液
は活性炭のほかに、他の洗浄剤等を含んでいてもよい。

洗浄液の活性炭添加濃度は０．０１〜３ｏ％（ｗｔ／ｖ
ｏｌ　）程度が好ましい。

液温は０〜５０℃程度でよいが、通常は常温で使用する
。洗浄液の州は特に限定されないが、ｐＨ２〜１１が好
ましく、汚染の状態や活性炭の種類によシ、吸着に適し
た肯とするのが望ましい。

洗浄液と膜面の接触方法は、活性炭を添加した洗浄液に
透過膜を浸漬して接触させてもよいが、洗浄液をポンプ
で膜分離装置に供給して循環する方法が適している。図
面はこのような方法を示す系統図であシ、１は原液槽、
２は膜分離装置、６は透過膜、４は洗浄液槽を示す。

図面において、膜分離工程は、原液管５がら有機物を含
む原液を原液槽１に導入し、給液管６がらポンプ７によ
シ加圧して原液を膜分離装置２に供給して膜分離を行い
、７処理水管８がら透過液を得る。一方濃縮液は濃縮液
管９がら排出するが、場合により返送管１ｏから原液槽
１に循環し、処理をくシ返す。

以上によシ透過膜３が汚染され、透過水量が低下したと
きは、ポンプ７による原液の供給を停止し、膜面の洗浄
工程に移る。洗浄工程では、活性炭を添加した洗浄液を
洗浄液槽４に入れ、攪拌機１１などで攪拌し、懸濁また
は流動状態にしておく。、この洗浄液をポンプ１２によ
）、送液管１３から膜分離装置２に供給し、透過膜３に
接触させる。接触の終った洗浄液は返送管１４から洗浄
液槽４に循環して洗浄を行う。

洗浄液と膜面の接触時間は１０分ないし１０時間程度が
適当である。汚染した透過膜装置を洗浄工程に供する場
合、予め水洗したのち洗浄液と接触させると効果的に洗
浄が行え、また洗浄液による洗浄後に水洗を行うと、付
着した活性炭等が除去され、次の工程に影響を与えない
。これらの場合、水洗に際して、スポンジボール等の弾
性洗浄体による膜面の摩擦洗浄を併用すると、活性炭の
負荷を軽減したル、洗浄後の付着活性炭の除去が完全と
なシ好ましい。

また洗浄を実施するに際して、運転を停止し、圧力を開
放したのち、膜裏面の透過液側に清浄な液（透過液でも
よい）を供給して１昼夜程度放置すると、透過液側の浸
透圧がＩＩｍ液側よシも低いので、膜裏面から膜表面に
液の拡散浸透が起り、膜表面に付着した汚染物質を浮き
上らせ、膜面への付着力を弱くし、活性炭による吸着力
を容易にするので好ましい。

以上によル洗浄を終った洗浄液は、活性炭の吸着能がな
くなるまで、くシ返し使用できる。活性炭の吸着能が低
下した場合は、洗浄液から活性炭を分離し、加熱再生な
どの適当な再生方法によシ再生して使用可能である。

以上によシ洗浄工程を終り、続いて水溶性高分子物質を
含む膜面処理剤を膜面に接触させて膜面処理工程を行う
。洗浄工程後、膜面処理工程に先立ち膜面を水洗するの
が望ましい。

水溶性高分子物質としては合成、天然のいずれのもので
もよく、透過膜の活性表面層に吸着、付着して、脱着し
にくいものが使用できる。一般的には不飽和炭化水素の
単独または共重合体が有効であシ、特にビニル系重合体
例えばポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテ
ル、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニ
ルカプロラクタム、ポリ酢酸ビニル、部分けん化ポリ酢
酸ビニル、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル
−スチレン共重合体、酢酸ヒニルーマレイン酸共重合体
、酢酸ビニル−Ｎビニルピロリドン共重合体、塩化ビニ
ル系共重合体、その他のビニル系共重合体（例えばエチ
レン、スチレン、クロトン酸、マレイン酸などとの共重
合体）やポリエチレングリコールアルキルエーテルなど
が好ましい。天然のものとしてはタンニン酸、フミン酸
、これらの誘導体などが例示できる。

水浴性高分子物質は１種でも、数種の混合物で使用して
もよく、また他の添加剤と配合して処理剤としてもよい
。分子量は１，０００以上、好ましくは２，０００〜４
０，０００のものを使用する。高分子物質水溶液の濃度
、膜面との接触時間などは、膜の性能低下の割合、汚染
の状態、活性炭洗浄の条件などによって異なシ、使用す
る高分子溶液の濃度によ多接触時間も異なってくるが、
通常高分子物質の濃度は１〜１，０００ｍ９／ｉ！、膜
面との接触時間は０．５分〜２４時間、好ましくは５分
〜２時間程度とする。膜面処理剤の声は高分子物質の種
類、膜の種類などによシ適当な値に決めるのが望　　　
　′ましいが、一般的にはｐＨ２〜１２程度である。

膜面処理剤と膜面との接触方法は特に限定されないが、
図示のように膜分離装置に循環供給して接触させる方法
が適当である。この場合、洗浄工程の終了によシ洗浄液
槽４から洗浄液を排出して、膜面処理剤の水溶液を入れ
、洗浄工程の場合と同様に膜分離装置２に循環供給し、
透過膜３に接触させる。もちろん洗浄液槽４とは別の槽
に膜面処理剤を入れて膜分離装置２に循環するようにし
てもよい。これらの場合の供給液圧力は０．１〜１゜初
！／−程度である。

また膜面処理剤は原液槽１に入れて原液と同様に循環供
給してもよく、この場合、独立した膜面処理工程を設け
ないで、洗浄工程ののち膜分離工程に移シ、その初期に
おいて膜面処理剤を金力原液を膜面に供給して膜面処理
を行ってもよい。これらの場合の供給圧力は１０〜７０
Ｋｇｆ／−程度である。

以上によ如洗浄工程および膜面処理工程を行った膜分離
装置２はそのまま、または水洗を行って膜分離工程に移
る。透過膜３は溶質除去率、透過水量とも回復している
ので、新品透過膜に近い膜性能で膜分離を行うことがで
きる。。

なお、上記説明において、洗浄液または膜面処理剤と膜
面との接触方法は図示方法に限定されず、他の方法も採
用可能である。

本発明では、活性炭を含む洗浄液を汚染された膜面に接
触させた後、さらに水溶性高分子物質を含む膜面処理剤
と接触させるようにしたので、活性炭により汚染有機物
を有効に除去して透過膜の活性表面層を露出させ、これ
によシ透過水量を回復させ、その後腹面処理剤により露
出した活性表面を処理することによシ、有効量の高分子
物質を均一に付着させ、これに上□゛シ溶質除去率を改
善す６３カ８□６゜２゜よう“□ｉ□、よ、。および高
分子物質による処理を組合せることによシ、有機物汚染
により性能低下した透過膜の透過水量および溶質除去率
の両方とも回復でき、総合的な膜性能の回復が可能であ
る。また本発明によれば、薬品洗浄によシネ可逆的々劣
化を起した膜に対しても、十分膜性能を回りすることが
できる。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例１ 酢酸セルローズ膜から外る管型ルーズ逆浸透膜モジュー
ル（直径１１．５龍へ長さ５０　ｃｍ　）を２本装着し
た逆浸透膜装置で厨房廃水を処理し、中水道として使用
する過程において、次亜塩素酸ナトリウムによる洗浄を
行い、不可逆的な劣化を起した膜を対象として、膜の性
能回復試験を実施した、まず、水道水に粒径０．１５龍
以下の粉末活性炭クラレコールＰＦＫ（株式会社クラレ
商標）　ｔ　ｏ１％　（ｗｔ／ｖｏｌ　）濃度で添加し
た洗浄液６１を洗浄液槽に調製した。この洗浄液を上記
逆浸透膜装置にポンプで低圧（０，４Ｋｇｆ／ｃｊ）で
供給して循環し、Ｌ１ 膜面と２時間接触させた。なお膜は予め５分間水洗した
ものを用い、洗浄液と接触後も５分間水洗した。

次に酢酸ビニルとマレイン酸との共重合物の１５ｍ９／
ｌ！水溶＄１００７を原液槽に調製し、この水溶液を逆
浸透膜装置にポンプで高圧（２０Ｋ９ｆｌｃｒ！　）で
供給して循環し、上記の洗浄した膜面と１時間接触させ
た。

膜の性能回復度を、２．０００■／１食塩溶液により２
０に９ｆ／ｃ＃！、２５℃の条件で透過試験を行い測定
した。

比較例として、粉末活性炭による洗浄を行わないで、酢
酸ビニルとマレイン酸との共重合物の１５ｍ９／ｌ水浴
液を膜面と同一条件で接触させた場合（比較例１）、活
性炭による洗浄を同条件で行い、共重合物による処理を
行わなかった場合（比較例２）および活性炭洗浄の代９
にシュウ酸０．１ｗｔ％、ヘキサメタリン酸ナトリウム
０．１ｗ１％の洗浄液３０１で１時間洗浄したのち、酢
酸ビニルとマレイン酸共重合物による処理を同条件で行
った場合（比較例６）についても同様の試験を行った。

結果を表−１に示す。

表−１ 表−１の結果よシ、粉末活性炭による洗浄を行ったのち
、高分子水溶液と膜面を接触させた場合、大幅な透過水
量および溶質除去率の回復効果がみられ、この膜の初期
の透過水量は２．３３、溶質除去率は３３．８　％であ
るので、新しい膜に近い膜性能に回復したことを示して
いる。

比較例１の場合は溶質除去率は回復するが、透過水線が
低下し、比較例２の場合は透過水量は回復するが、溶質
除去率は低下し、比較例３の場合は透過水量は回復する
が、溶質除去率は回復しない。

実施例２ 有機高分子水溶液としてポリビニルメチルエーテルの１
５０　ｍ９／ｌ！水溶液を用い、他の条件は実施例１と
同一で膜の性能回復試験を行った。また比較例４として
活性炭洗浄を行わない場合および比較例５として活性炭
洗浄のみを行った場合について同様の試験を行った。結
果を表−２に示す。

表−２ 表−２の結果よシ、実施例２の場合、透過水量および溶
質除去率に回復効果がみられるのに対し、比較例４の場
合は溶質除去率は回復するが、透過水量が低下し、比較
例５の場合は透過水量は回りするが、溶質除去率は低下
する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の洗浄方法の一例を示す系統図であり、
１は原液槽、２は膜分離装置、３は透過膜、４は洗浄液
槽である。 代理人　弁理士　　柳　原　　　　成

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）有機物によって汚染された膜分離装置の膜面に、
   活性炭を含む洗浄液を接触させた後、さらに水溶性高分
   子物質を含む膜面処理剤と接触させることを特色とする
   膜性能回復方法 （２）活性炭は粉末活性炭である特許請求の範囲第１項
   記載の膜性能回復方法 （′５）水浴性高分子物質はビニル系高分子重合体であ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の膜性能回復
   方法 （４）洗浄ｇまたは膜面処理剤を膜分離装置に供給して
   膜面に接触させる特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載の膜性能回復方法（５）洗浄液との接触
   の前または後に膜面を水洗する特許請求の範囲第１項な
   いし第４項のいずれかに記載の膜性能回復方法