JPS61118104A - 液体分離装置 - 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】 く技術分野〉 本発明は有機、無機物質を含有する被処理液を透過膜に
供給して膜透過液と濃縮液とに分離する液体分離装置に
関する。

〈従来技術〉 近年、透過膜を用いた分離方法は省資源、省エネルギー
等の利点から応用分野が急激に拡大している。しかしな
がら、従来、被処理液中の特定成分を透過膜を用いて分
離する際に次のような問題があった。すなわち、特定成
分が透過膜を透過する際に、被処理液と接する膜面近傍
に濃度分極層やゲル層が形成される。また被処理液中に
は浮遊物や懸濁物が含まれる場合があり、これらが膜面
に付着したり、被処理液中の特定成分の膜面沈着により
膜汚染が生じる。これらの因子は透過膜の性能を低下さ
せ、単位面積あたりの透過液量（以下フラックスと称す
。）を低下させる。このため、濃度分極層やゲル層、膜
汚染とによって生ずるフラックスの低下を防止する手段
として、被処理液を高流速で供給する方法や種々の膜面
洗浄方法が実施されている。しかし、被処理液を高流速
で供給する場合には機械的エネルギーの損失が大きく、
液供給用ポンプ等が大型化するなど経済的に不利であり
、透過膜法の効果が減少するという欠点がある。またス
ポンジポール等による膜面の物理的洗浄法は膜面を損傷
する欠点を有し、また薬剤による洗浄法も膜の劣化、被
処理液中への薬剤の混入による悪影響等のおそれがある
という欠点を有している。また特開昭５８−９５５０３
．５８−１５９８１１の各公報に導電性シート或いは２
枚の電極を用いて、高周波電圧を印加することにより、
充放電の繰り返しによるマイクロ波振動或いは圧電振動
を生じせしある方法が開示されているが、これらはいず
れも導電シートや電極に直接高周波電圧が印加されるこ
とから、電極体の劣化が生じやすいこと、また電極端子
との位置関係が異なると均一な振動が確保し難い等の欠
点があった。

く目的〉 本発明は上記従来の欠点を解消し、フラックスの低下を
防ぎなから膜分離処理をすることができる液体分離装置
の提供を目的とする。

く構成〉 本発明は被処理液を透過膜に供給して膜透過液と濃縮液
とに分離する液体分離装置であって、透過膜と磁性体と
を実質的に一体化してなる膜構造体と、前記磁性体を磁
歪振動させるための励磁手段とを有することを特徴とす
る液体分離装置である。

本発明に使用する透過膜は逆浸透膜、限外濾過膜、精密
濾過膜等の何れでもよく、またＦＲＰ多孔管、不織布、
織布等の支持体を有する透過膜、またはこれらの支持体
を有さない透過膜を用いることができる。透過膜の材質
は特に限定されないが、例えばポリスルホン、ポリアミ
ド、ポリオレフィン、ポリイミド、酢酸セルロースなど
の透過膜が使用できる。

この透過膜と下記磁性体とを実質的に一体化してなる膜
構造体とは、要するに磁性体に発生した磁歪振動を透過
膜に伝達できるような構造であれは特に限定されず、透
過膜と磁性体とが直接あるいは間接的に接触しておれば
よい。

本発明に使用する磁性体としては磁歪特性の良好なもの
がよいが、この磁性体を透過膜等に巻けける場合にはシ
ート状やリボン状のものが好まし　　　　をく、加工性
のよい磁性体材料やアモルファス合金が適している。表
１にシート状或いはリボン状に表１ て用いるのに都合のよい磁性体材料の例を示す。

また、本発明において、薄帯状とは一般的に厚さが１０
０８ｍ以下のものをいうが、例えばアモルファス合金の
シートはその厚さが２０〜３０μｍである。そしてアモ
ルファス合金は柔軟性と可撓性に富む強磁性体であって
、筒状にしたり、巻付けることが容易であるため、透過
膜と一体化するためには好適である。またアモルファス
合金の特徴は磁歪が大きく、大きな磁歪振動が得られる
。また鉄損値が小さく必要な磁歪を得るためには省電力
となる。このように、アモルファス合金は透過膜に密着
して巻付けることができ、さらに大きな磁歪振動を有効
に透過膜に伝達できるため本発明において好ましく用い
ることができる。

磁性体を薄帯状として、透過膜を包覆するように配設し
て膜構造体を組立てる場合に、薄帯状の磁性体が透過膜
の透過性能に悪影響を及ぼしてフラックスの低下を生じ
させないように、また薄帯状の磁性体に生じた磁歪振動
が透過膜に有効に伝達されるように、透過膜と薄帯状の
磁性体とを実質的に一体化できれば、膜構造体の形状や
構造は特に限定されない０例えば、チューブ型、スパイ
ラル型、プリーツ型、ホローファイバ型、プレートアン
ドフレーム型等が使用できる。

勿論、磁性体を透過膜等に直接巻付ける構成をとらない
場合には、磁性体をシート状やリボン状等の薄帯状にす
る必要はない。

また本発明に使用する励磁手段は例えば励磁コイルと交
流電源を用い、励磁コイルを磁性体に巻回した構造とす
ることができるが、要するに磁性体を磁わい振動させる
ことができればよく、磁性体の外面に励磁コイルを巻回
した構造に限定されるものではない。

本発明においては磁性体の励磁手段である励磁コイルに
通電して磁性体に磁歪振動を生じさせ、これによって透
過膜を直接振動させることにより、透過膜のフラックス
低下を防止することができる。

（この際、励磁コイルに通電する条件は、フラックスの
低下を防止することができる程度の磁わい振動が生じれ
ばよく、電流値等は特に限定さないが、望ましくは周波
数が０．１〜１００００　Ｈｚとするのがよい。

また、透過膜に対する振動の付勢は連続的に行なっても
よいし、間欠的に付勢してもよい。

以下、図面に基づいて本発明をさらに詳述する。

第１図はチェーブ型の液体分離装置の例を示す一部断面
正面図である。チェーブ状の透過膜１にテープ状のアモ
ルファス合金からなる磁性体２が一定間隔をおいて螺旋
状に巻付けられて膜構造体Ｍが構成されている。かかる
膜構造体Ｍは多孔管３内に挿入され、さらにその外周に
所定ターン数の励磁コイル４が巻回されている。この励
磁コイル４は交流電源５に接続されている。

第２図はチューブ型液体分離装置の他の例を示す一部断
面斜視図である。チューブ状の透過膜ｌの外周に薄帯状
の磁性帯２を螺旋状に巻付けており、このようにした膜
構造帯Ｍを多数本束ねたものを外筒６内に挿入し、外筒
６の外周に励磁コイル４を巻回したものである。５は交
流電源である。

したがって、この励磁コイル４に通電すれば各透過膜１
の磁性体２が磁歪振動して良好な液体分離動作が行われ
る。

第３図はスパイラル型の液体分離装置の例を示す一部断
面斜視図である。シート状の透過ｙｔ１、透過液スペー
サー及び原液スペーサー（図示しない）が積層された状
態のスパイラル型に透過液集水管９の回りに巻付けられ
ており、その外周はテープ状のアモルファス合金からな
る磁性体２が巻付けられて膜構造体Ｍが構成されている
。この膜構造体Ｍは外筒６内に挿入され、外部に励磁コ
イル４が巻回されている。５は交流電源である。

第４図はスパイラル型の液体分離装置の第３図に示すも
のとは異なる膜構造体Ｍを示す一部展開斜視図である。

すなわち原液スペーサ８と透過膜１との間に穿孔性の磁
性体２のシートを介在させた膜構造体Ｍ、詳しくは図に
示すように透過膜１、透過液スペーサ７、透過膜１、磁
性体２、原液スペーサ８を積層した形で構成される膜構
造体Ｍを透過液管９の周囲に複数回巻付けた状態とし、
これを第３図に示す外筒６内に挿入し、外筒６に励磁コ
イル４を巻回して液体分離装置を構成している。したが
って励磁されると、透過液管９に巻回された膜構造体Ｍ
を構成する磁性体２が同じく巻回された状態で磁歪振動
することになる。

第５図はホローファイバ型の液体分離装置の例を示す一
部断面正面図である。ホローファイバ状の透過膜１が多
数本束ねられて、円筒状の磁性体２内に挿入され、透過
膜１の両端においてそれぞれの透過１９１間及び透過膜
１と磁性体２間とを樹脂７で液密に固めて膜構造体Ｍが
構成されている。

この膜構造体Ｍは外筒６内に挿入され、外周に励磁コイ
ル４が巻回されている。

第６図及び第７図にプレート型の液体分離装置の一例を
示す横断面図と斜視図を示す。板状の磁性体２と多孔性
支持板１０を収納した一対のプレート１１．１１と原液
人口１３と濃縮液出口１４を備えたプレート１５を有し
、プレート１１とプレート１５の間にパツキン１６を介
して透過膜１を挟んで全体をポルト１７で締めて膜構造
体Ｍを構成している。そしてこの膜構造体Ｍに励磁コイ
ル４を巻回している。１８は透過液出口である。

交流電源５により通電すれば磁場がかかり、磁性体２が
磁わい振動し、支持板１０を介して透過膜１が振動する
。本例の場合は磁性体２を板状に構成しており、薄帯状
の磁性体以外の場合にも本発明が適用される例を示すも
のである。

以下に本発明に係る具体的な実施装置とその装置による
実施例を示す。

裏胤皿工 不織布を支持体としたチューブ状ポリスルホン限外濾過
膜である透過膜に、厚み２５μｍのテープ状のアモルフ
ァス合金からなる磁性体２を適当な間隔をおいて巻付け
、これをＦＲＰ多孔管３内に挿入して、その外部に励磁
コイル４を巻回することにより第１図に示すような液体
分離装置を製作した。次いで励磁コイル４に周波数６０
馳と１００　ＨｚＶ　　　　　　の別々の交流電源５を
接続して電圧５ｖで通電した。この状態で上記装置にポ
リエチレングリコール（平均分子量２００００　）の１
％水溶液を平均圧力４ｋｇｆ／ｃｍ２．流量５Ｊ／ｗｉ
ｎで供給した。フラックスおよびポリエチレングリコー
ル除去率の測定結果を表２に示す。比較例として励磁コ
イルに通電を行なわない以外は同じ条件でポリエチレン
グリコール水溶液を供給した結果を表２に併せて示す。

表２から明らかな如く、本発明によれば比較例、すなわ
ち従来例による場合に比べて高いフラックスが得られる
。

表２ シート状のポリオレフィン限外濾過膜である透　　　　
　２過膜１を用いて第３図に示す巻回物を製作し、この
巻回物の外周に、厚み２５μｍのテープ状のアモルファ
ス合金からなる磁性体２を巻付け、これを外筒６内に装
着し、その外周に励磁コイル４を巻回することにより第
３図に示すような液体分離装置を製作した。この液体分
離装置にカチオン性電着塗料を平均圧力２ｋｇｆ／ｃｄ
、流量５　Ｉｔ　／ｗｉｎで供給し、３０分毎に３分間
、周波数６０　＋１ｚの交流電圧５ｖを課電して励磁コ
イルを間欠的に付勢した。このときのフラックスの変化
を第８図の実線で示した。比較例として励磁コイルに通
電を行なわない以外は同じ条件で行なったときのフラッ
クスの変化を破線で示した。

第８図から明らかなように、本発明によれば、約３０分
おきにフラックスが顕著な回復を示し、高フラツクスが
得られる。

なお、磁性体としてアモルファス合金を用いた場合には
、その磁気特性からより大きい磁歪振動を発生させるこ
とができ、かつ鉄損値が小さいため省電力となる。また
厚さが特に薄いため透過膜と一体化し易く体積の増加も
掻く僅かで液体分離装置を構成できる。

く効果〉 本発明は以上の構成よりなり、磁性体辷磁歪振動を発生
させ、これにより透過膜を直接振動させることができる
ので、透過膜付近の濃度分極および膜面汚染によるフラ
ックスの低下を防止し、高効率の液体分離を長期に亘っ
て持続させることができる。特に本発明では磁歪振動を
利用しているので、磁性体は間接的に励磁されれば十分
であり、装置構成上の制約を受けない。また電流等を直
接磁性体に流す必要もないので材料の劣化に対しても有
利である。また励磁コイル内で発生する磁場の強さは略
均−であるので、発生する磁歪振動のむらが生じず、全
域に亘って均一な液体分離機能が確保できる。

また、磁性体を薄帯状にすれば、透過膜に直接巻付ける
ことができ、磁歪振動を効果的に透過膜に伝えることが
できるし、膜構造体の体積増加等をほとんど生じること
なく装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施装置の一部断面正面図、第
２図は本発明の第２の実施装置の一部断面正面図、第３
図は本発明の第３の実施装置の一部断面斜視図、第４図
は本発明の第４の実施装置の要部の斜視図、第５図は本
発明の第５の実施装置の一部断面正面図、第６図と第７
図は本発明の第６の実施装置を示す横断面図と斜視図、
第８図は実施例２の結果を示すグラフ図である。 １・・・透過膜 ２・・・磁性体 ３・・・多孔管 ４・・・励磁コイル ５・・・交流電源 ６・・・外筒 ７・・・透過液スペーサ ８・・・原液スペーサ １　　　　　９°°°透過液１水管 １０・・・多孔性支持板 １１・・・プレート １３・・・原液入口 １４・・・濃縮液出口 １５・・・プレート １６・・・パツキン １７・・・ボルト １８・・−・透過液出口 Ｍ・・・膜構造体 特許出願人　　日東電気工業株式会社 同　　　　大阪変圧器株式会社 代　理　人　　弁理士　　西１）　新 築２図 第３図 第６図 第８図 豆午）”ｌｌ　　（ｈン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理液を透過膜に供給して膜透過液と濃縮液と
   に分離する液体分離装置であって、透過膜と磁性体とを
   実質的に一体化してなる膜構造体と、前記磁性体を磁歪
   振動させるための励磁手段とを有することを特徴とする
   液体分離装置。
2. （２）磁性体は透過膜を一部包覆する薄帯状の磁性体で
   ある特許請求の範囲第１項記載の液体分離装置。
3. （３）磁性体がアモルファス合金である特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の液体分離装置。