JPS5918087B2 - 膜処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、種々の有機性物質、又は無機性物質を含有す
る液体を透過膜などの膜利用によって分離、濃縮又は拡
散などの処理において、透過膜面、たとえばマイクロポ
ーラス膜乃至ウルトラフィルトレージョン膜、逆浸透膜
等の透過膜面に直接的に汚染性物質が析出若しくは付着
することを容易に防止し、効果的な処理ができる有用な
方法に関するものである。

近時、液中に溶存、懸垂する成分を分別濃縮あるいは濃
縮する方法として、ウルトラフィルトレージョン膜ある
いは逆浸透過膜を利用する方法がクローズアップされて
きた。

この方法は、液中に含有する懸濁性固体および溶存する
有機成分、無機成分を、膜の高圧側において濃縮し膜の
透過側（低圧側）にきわめて純度の高い透過液を得る方
法で、同じ膜利用した脱塩法である電気透析法において
は不可能な非電離性有機物の分離、濃縮にも利用でき、
食品工業における蛋白の分別、分離、濃縮、乳糖の濃縮
、糖の濃縮、アミノ酸の濃縮、地下かん水の脱塩、重金
属廃水の処理などに広く利用され、クローズドシステム
の一手段としての利用可能性が太きい。

このように膜利用分野は非常に広きにわたっているもの
の、この方法において最も重要な問題は、膜への汚染で
ある。

すなわち、この方法では膜面において濃縮が進行するた
め、当然膜面での液中成分の析出が生ずるし、且つまた
液中にすでに存在している懸濁物も付着し、膜透過液量
や質の低下をまねくほか保守管理面に多大の負担がかか
ることになる。

その対策としては、従来では被処理液の精密な前処理を
行なって懸濁性物質を除去したり、懸濁性物質ではなく
とも膜面にて析出のおそれのあるコロイド性有機物やＳ
ｉＯ２を除去したり、あるいは膜面を流過する液の流速
を高くし膜面での濃度分極を阻止する方法が考案されて
いる。

し 。かしながら、供給液の質によってはかなり綿密な
前処理をしても、膜面への汚染物付着は起るもので、特
に蛋白質濃縮プロセス、糖濃縮プロセスあるいは工場廃
水処理プロセスに起沖過法、逆浸透圧法を応用する場合
には必然といってよい位置るものである。

また、液中の懸濁性物質の分離、高分子物質の分離、高
分子コロイド性物質の分離、色素の分離などに、細孔５
ミクロン乃至０．１ミクロン程度のマイクロポーラス膜
を利用することができるが、当然この膜にも膜面汚染が
おこる。

この種の膜には金属製、セラミックス製、カーボン製な
ど無機質のものから、アセチルセルローズ、ポリエステ
ル、アクリロニトリルなどの有機質のものまである。

このため膜汚染物除去方法としては、従来流体の流速を
高速とし、膜面での濃度分極による析出あるいは付着を
防止せんとしているが、この方法によると流速を高速に
したために生じる圧力損失、並びにポンプ容量の増大等
の問題があり、また、膜面間を狭くして膜面に流体によ
る剪断力を与えて汚染物の剥離を行なう方法もあるが、
この場合にはその装置が非常に複雑となる。

また、汚染された場合に、薬剤を使用する化学洗浄ある
いは水流によるフラッシュ洗浄、空気又はスポンジ体を
使用する物理洗浄等の物理的方法が提案されているが、
それぞれ一長一短があり、実用化にあたって、膜への損
傷対策、洗浄システムの合理化、洗浄薬剤の処分などま
だ種々解決を要する問題も多Ｇ）。

本発明は、透過膜面への直接的膜汚染を的確に防止し、
透過膜の活性層を保護することによって該膜固有の特性
を長期間膜機能を十二分に発揮させることを目的とする
ものである。

また本発明の方法では、透過膜を損傷させることなく保
護し安定した膜処理を可能とし且つ稼動効率の高いさら
に保守管理面も著しく簡易経済的となる膜処理方法とす
ることにある。

本発明は、圧力を分離の駆動力として被処理液を透過膜
により膜透過液と濃縮液、分離液、拡散液など腹側残留
液（以下濃縮液という）とに分離する透過膜処理におい
て、被処理液を通液する前に、使用する透過膜面上に感
水性の高分子物質溶液を通液し、次いでこの透過膜面上
に付着した感水性高分子物質を不溶化処理して該感水性
高分子物質による皮膜を形成させたのち、被処理液を通
液することを特徴とするものであり、かくて被処理液の
水分子によって感水性高分子物質皮膜は表面から次第に
溶脱され、該皮膜上に付着せんとする汚染物は溶脱され
る皮膜成分とともに洗脱され、皮膜面への汚染物の付着
が阻止され、当然のことながら、その下層に位置する透
過膜面への汚染を完全に回避することができる。

そして、かかる皮膜が溶脱される前または後に再度皮膜
を形成させるものである。

また、前記感水性高分子物質の皮膜が感水性の低いとき
には、被処理液中に前記皮膜の補説を促進する溶媒を混
入したり、汚染物が成る程度皮膜上に付着した段階で定
期的に別途溶脱、再形成したり、あるいは前記皮膜が熱
により溶脱が促進される物質であるときには被処理液を
加温して通液したり、別途熱水等で溶脱、再形成するも
よい。

また、前記皮膜を形成させるときに、その感水性高分子
物質と共に可塑剤、柔軟剤を添加することによって、そ
の皮膜の性質を調整することもできる。

さらに本発明を詳述すれば、本発明における感水性高分
子物質の皮膜を形成させるには、例えば透過膜にポリビ
ニールアルコール水溶液を塗布したのちに飽和塩水ある
いは酢酸メチルやメタノール等を接触させ、かくて透過
膜面上に塗布されたポリビニールアルコールを不溶化し
て薄膜を形成させることができ、ポリビニールアルコー
ルは鹸化度、重合度によってその感水性に差があるから
、適当に選定して使用する。

すなわち、鹸化度８８％程度の感水性の高いポリビニー
ルアルコールでは、これを水溶液としたのち、使用する
透過膜に塗布して飽和塩水を通液させるだけで簡単に塩
析させて皮膜を形成することができ、鹸化度または重合
度の高いポリビニールアルコールは感水性が低いので、
加熱して６０℃以上にすれば完全に溶解するから、これ
を透過膜面に塗布して冷水で冷却したり、酢酸メチルを
接触させたりして不溶化させて皮膜を形成させることが
できる。

さらに皮膜材料としての感水性高分子物質としては、前
記のポリビニールアルコールのほか、ポリビニールピロ
リドン、ポリアクリルアマイドあるいは酸、カルボキシ
ルメチルセルローズ、スターチなどの水溶性の天然高分
子物質を利用できる。

また、皮膜形成の際の溶媒としては、酸、無機塩、酢酸
工チル、クロロホルム、ベンゼン、ヘキサンエーテル、
ジエチルエーテル等があり、皮膜を溶脱する溶媒として
は、水、湯、酸、アルコール、多価アルコール、クロロ
ホルム、メタノール、エチルアルコール等が用いられる
。

なお、前記感水性高分子物質の皮膜を形成させる透過膜
材料としては、無機材、有機材を使用することができる
。

無機材としては、例えばセラミック製、カーボン製、金
属製、その他各種のものがあり、金属製の場合にはほと
んど該透過膜の材質、特性に対する配慮をせずに皮膜の
形成、溶脱を熱水、アルカリ、酸あるいはその他の有機
溶媒を使用することができて有利である。

有機材の透過膜材料でも、無機酸、アルカリ剤、有機溶
媒に対する耐性を有するものが便利であり、例えばポリ
ビニールアルコール系の膜、ポリアクリルニトリル系膜
、ポリイミド系膜、ポリベンツイミダゾール系膜などが
有利に使用できる。

このように透過膜面上に感水性高分子物質の皮膜を形成
させたのち、被処理液を加圧下に通液して膜処理を行な
うと、皮膜が感水性の高い場合には被処理液中の水によ
って次第に溶脱され、皮膜面上に付着した汚染物もそれ
と同時に流亡するから、皮膜の厚さは薄くなり、皮膜の
消失あるいはその直前に再度皮膜の形成を行なえばよい
。

また感水性の低い高分子物質を皮膜形成材料としたとき
、また感水性の極度に低い高分子物質、例えば鹸化度、
重合度の高いポリビニールアルコール等の場合には、被
処理液中の冷水ではこれら皮膜を溶脱、汚染物と共に流
亡させることは困難であるから、ジエチレントリアミン
、トリエチレンテトラミン、エタノール等の適当な溶媒
を被処理液に添加しても、あるいは一旦運転を停止して
これら溶媒にて洗浄溶脱し、再度皮膜を形成させたり、
一時的に被処理液を６０℃程度に加温したり、一旦運転
を停止して６０℃程度の熱水にて洗浄溶脱し、再度被膜
を容易適確に形成させてもよい。

さらに本発明の具体例を示せば、Ｎａｃｌ除去率９０％
のアセチルセルローズ糸管型透過膜表面に、鹸化度８８
％、重合度５００のポリビニールアルコール２０％水溶
液を塗布し、直ちにこれを常温の飽和食塩水中に５分間
浸漬してポリビニールアルコールの皮膜を形成させ、次
にこの前型膜を使用して、圧力３０ｋｇｆ／ｉ、温度２
５℃、平均流速１、３ ｍ ／ ｓ、回収率７５％の条
件で、砂濾過した下水の二次処理水を通水したところ、
約２４時間の処理で膜透過水量の平均値は４７０ ｌ／
ｍ”・ｄであった。

また、鹸化度９８％、重合度１７００のポリビニールア
ルコール５％水溶液を前記と同様の管型透過膜に塗布し
、直ちにこれを常温の飽和食塩水中に５分間浸漬し、同
様に被処理水を処理し、同様の結果を得た。

このように本発明は、透過膜面上に感水性高分子物質の
皮膜を形成させたのちに被処理液を通液するものである
から、透過膜面上に直接汚染物が析出したり、付着した
りすることなく、析出付着したとしても透過膜面を覆う
皮膜上におこるもので、これを運転中に被処理液の通液
をもって逐次溶脱するが、一時的に停止して化学的に溶
脱除去すれば、透過膜面は常時清浄に保持される。

また、再使用時には、再度透過膜面上に皮膜を形成すれ
ばよい。

このようにきわめて簡単な操作を反復することによって
運転しながらでも膜面汚染を効果的に防止し、長期間膜
機能を十二分に発揮させることができ、さらにまた膜面
の再生も極めて容易に行なえるものであって膜の損傷防
止に役立ち処理装置も簡易化され安価に良質な透過液を
多量に得ることができて、その処理操作も簡単で安定し
ており作業効率をも著しく向上できるなどの特長がある
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力を分離の駆動力として被処理液を透過膜により
   透過液と濃縮液とに分離する透過膜処理において、被処
   理液を通液する前に、使用する透過膜面上に感水性高分
   子物質溶液を通液し、次いでこの透過膜面上に付着した
   感水性高分子物質を不溶化処理して該感水性高分子物質
   による皮膜を形成させたのち、被処理液を通液すること
   を特徴とする膜処理方法。 ２ 前記高分子物質が可塑剤及び／又は柔軟剤を含んで
   皮膜を形成する特許請求の範囲第１項記載の膜処理方法
   。 ３ 前記感水性高分子物質による皮膜を形成する際に、
   冷水を用いる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方
   法。 ４ 前記被処理液を加温して通液し皮膜の洗浄溶脱した
   のち再度皮膜形成によって処理する特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の膜処理方法。 ５ 前記感水性高分子物質による皮膜を熱水にて溶脱さ
   せた後再度皮膜形成によって処理する特許請求の範囲第
   １項、第２項又は第３項記載の方法。