JPS61136403A - 限外濾過装置の濾過能力回復方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、限外濾過膜を用いて各種ラテックスまたはス
ラリー等の被濾過物を濾過濃縮する工程において、ラテ
ックスまたはスラリー中の微粒子の堆積によって濾過能
力の低下した濾過膜の一過性能を回復する限外濾過膜の
洗浄方法に係る。

「従来の技術」 近年、省エネルギーや自然環境保護の見地から固体及び
液体からなる組成物の固液分離に限外、濾過装置が使用
され、特に熱可塑性餠脂粒子エマルノ３ン（熱塑可性樹
脂ラテックス）の濃縮に限外濾過装置が多用されるに至
っている。　しかし、該限外濾過装置は、連続して氏時
間固・液分離操作、濃縮操作を（テっでいると、その濾
過膜面に微粒子固体が付着堆積して、堆積層による被覆
層が形成され、その結果濾過能力が経時的に低下すると
いう現象が生じ、これを放置すると者しく濾過能力が低
下するばかりでなく、Ｐ８膜が管状になっている場合、
ついには堆積物による閉塞がおこり、また−過圧が高く
なって濾過膜を破損するという欠点がある。

濾過膜面のｉｌｉ積物を除去する方法として、例えば次
のような方法が開示されている。

（１）入ボンノ等軟質物体でもって濾過ｉ表面をこする
方法（特開昭５６−２４００５号、同５６−３１４０３
号） （２）堆積物の溶剤で濾過膜に堆積したものを溶解する
方法（特公昭５６−１１４８８号、特開昭５０−１２３
７４３号） （３）気液混合体を通す方法（特公昭５５−４９８８７
号） しかしながら、（１）の方法では、軟質物体は長期使用
の間に、その表面が堆積物または濾過膜等によって削り
取られ、または劣化により洗浄能力を失ってしまうとい
う欠点があり、また軟質物体が柔らか過ぎると洗浄効果
に乏しく、硬すぎると膜を傷つける等、適当な硬度の軟
質物体を選択するのが難しい、そして、この方法の最大
の欠点は、削り取られた軟質物体が異物となって被濾過
吻の中に混入し、被濾過膜を汚染してしまうという点に
あった。

（２）の方法では、堆積物を完全に除去するという点で
は優れでいるけれども、完全に除去するためには相当量
の溶剤が必要となり、経済的に不利であるばかりでなく
、洗浄後溶剤を濾過膜から完全に除かねばならないとい
う濾過装置の構造上、濾過操作上避けられない問題が残
る。すなわち、溶剤が完全に除去されていない場合、次
の濃縮操作時に、溶剤に溶解していた堆積物が、媒体に
接触すると、再び微細粒子として析出して濾過膜に付着
し、急速に濾過能力の低下が起り、また、特に溶剤が濾
過膜内にも浸透しているので、浸透した溶剤を完全に除
去することが困難であり、次回のａｍ時に膜内に微粒子
が析出することになり、これは洗浄前の膜表面のみの堆
積物に比べて極めて感賞のものとなり、しばしば濾過膜
の寿命に対し決定的な障害になることが多かった。

（３）の方法は、気液混合体のＷＲ贅が複雑であるとと
もに、一旦気液混合体のＩｌ整または洗浄操作に失敗し
た場合、気体が濾過膜内に残留して、膜の一部を液不透
過性、にし、むしろ洗浄に対して逆効果となり、また能
力回復の効果も他の方法に比して小さいという欠、αが
あった。

また、限外−適法を採用する上で最も型費なことは、濾
過後濃縮した成分、すなわち被濾過成分が汚染されては
ならないことである。ところが、（１）、（２）の方法
では、逆汚染という問題が残り、例えば熱可塑性樹脂ラ
テックス等の濃縮には採用し得ない致命的な欠、αとな
っていた。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明者らは、限外濾過装置を用いて熱可塑性樹脂ラテ
ックスを効率よくかつ汚染することなく長期間連続しで
濃縮する方法についで脱意検討した結果、濃縮操作を中
断して、熱可塑性樹脂ラテックス粒子を乾燥して得られ
るｌｉ集体粒子を、水とともに、限外濾過膜面の洗浄に
使用することにより、濾過膜面に堆積されていたテテッ
クス微粒子が極めて容易に除去でき、−過膜の水透過率
が短時間で元の性能に回復すること見いだし、本発明を
完成するに到った。

すなわち、本発明の、＠的は、被濾過物微粒子の濾過膜
への堆積によって生じる濾過能力の低下した限外濾過装
置の濾過性能を回復する方法を提供するにある。

［問題点を解決するための手段」 しかして、本発明の要旨とするところは、被濾過微粒子
の濾過膜への堆積によって濾過能力の低下した限外濾過
装置の濾過能力を回復する方法において、微粒子の粒径
よりも大きくかつ微粒子と同系統の化学組成を有する塊
状物を、該塊状物を溶解しない液状媒体とともに、限外
濾過装置を通過させることを特徴とする限外濾過装置の
濾過能力回復方法に存する。

本発明の詳細な説明するに、本発明方法に使用しうる限
外濾過装置は、限外濾過ｌｌまたは半透膜をセットし、
かつ連続的に運転しうる構造なら、その種類、構造等特
に限定されるものではなく、また濾過膜も筒状、平板状
等いかなる構成であってもよい、さらに、−過膜は、有
機高分子膜または無機質膜のいずれであってもよい１本
発明方法は、特に濾過膜が日前状に構成し、被−遺物が
該−過膜の一方の面上を通過し、その際被濾過物中の分
散媒体のみが該濾過膜を透過し濾過装置外に排出される
構造としたものでの利用価値が高い。

本発明方法で対象となる。ｆＩ過膜に堆積する被濾過微
粒子とは、例えば塩化ビニルまたは塩化ビニルとそれに
共重合しうるコモ／マーとの乳化重合によって製造され
る塩化ビニル系樹脂ラテックス、スチレン、ブタノエン
、アクリロニトリル等の乳化重合によって製造されるポ
リスチレン系ラテックス、スチレン−アクリロニトリル
系共重合体、スチレン−ブタジェン系共重合ラテックス
、スチレン−アクリロニトリル−ブタノエン系共重合体
ラテックス等の熱可塑性Ｗ脂うテックス、天然ゴムラテ
ックス、蛋白質、酵素、ノ１−ス、チーズ大豆本ニー、
糖類等食品加工ｗＬ＊たはその排水、歇パルプ排液、及
び泥水等の濾過または濃縮によって濾過膜に付着、堆積
した微粒子を云い、特に熱可塑性樹脂ラテックス、この
内でも塩化ビニル系樹脂ラテックスの濃縮によって堆積
した微粒子に最も有効に適用できる。勿論、被−遺物、
すなわち、濃縮または濾過するものは、上述のラテック
ス等に限定されるものではない、これらラテックス、食
品加工液、排水、泥水は、はとんどが、約５μ以下、待
に番μ以下の微粒子からなり、該微粒子は、限外濾過馬
上を通過する被濾過物中の分散媒体、特に水が濾過膜を
透過するときに、−過膜上に付着、堆積して限外濾過装
置の濾過能力を低下させる原因になっている。

例えば、塩化ビニル系樹脂ラテックスについて詳述する
に、塩化ビニル系樹脂ラテックスは、通常、塩化ビニル
または塩化ビニルとそれに共重合可能なコモ／マーとの
混合物を、水、乳化剤及び水溶性重合触媒の存在下に乳
化重合して得られるか、または、塩化ビニルまたは塩化
ビニルとそれに共重合可能なコモノマーとの混合物を、
水、懸濁剤または乳化剤及び塩化ビニルに溶解する重合
触媒とともに機械的撹拌によって塩化ビニルまたはコモ
ノマーの均一微細分散液を調製した後幾濁重合する、い
わゆる徽庸患濁重合法によって製造される。該ラテック
スは、その中に塩化ビニル系樹脂からなる平均粒子径５
μ以下、特に３μ以下の微粒子を含んでおり、そのラテ
ックスの固形分濃度は１０〜７０重量％の範囲にあるの
が望ましい、勿論、固形分濃度は、上述の範囲に限定さ
れるものではない。

本発明方法は、熱可塑性樹脂ラテックスの内でも平均粒
子径０．１〜２μの範囲の微粒子を含む乳化重合法によ
って製造された塩化ビニル系樹脂ラテックスでの使用が
最も好ましい、固形分濃度が、１０重量％より低ν・場
合には、被濾過物が一過または濃縮によって、経済的な
濃度に至るまでに要する時間が長く、また７０重１％よ
り高い場合は、水と’濾過膜の接触が少なくなり、−過
能力が低下し、かつ堆積も加速され、両者とも経済的効
率が問題となる。また、７０重量％より高い濃度である
場合、限外濾過による実質的な濃縮は不要である。

微粒子の粒径よりも大きくかつ微粒子と同系統の化学組
成を有する塊状物としては、例えば、次のようにして生
成したものが使用できる。

■　熱可塑性樹脂ラテックスを乳化重合または微細懸濁
重合によって！ｌ遺する時に副生する、ラテックス微粒
子よりも大きな凝集体粒子を分離して得たもの、 ■　熱可勉性樹胃ラテックスを凝集剤などを添加してラ
テックスを破壊し、ラテックス微粒子を凝集させて大粒
子（凝集体粒子）とし分離したもの、■　熱可塑性樹脂
ラテックスを加熱により不安定化させて凝集させラテッ
クス微粒子よりも大きい凝集体粒子とし、これをラテッ
クスから分離したもの、 ■　熱可塑性樹脂ラテックスを撹拌などの剪断力をかけ
てラテックスを不安定にしてラテックス微粒子よりも大
きい凝集体粒子とし、これをラテックスから分離したも
の、 ■　熱可塑性樹脂ラテックスを噴霧乾燥、真空乾燥等の
乾燥操作を施して得られるラテックス粒子よりも大きい
凝集体粒子そのまま、あるいはこれを粉砕または分級し
たもの。

また、上記■〜■の方法で得られる凝集体粒子が大きな
塊状物であるときは、ラテックスから分離した後、湿式
粉砕機等で所望の粒径になるように粉砕し、乾燥するこ
となく使用することもできる。　本発明方法では塊状物
を°層外濾過装置に通過させる闇に、容易に塊状物が破
壊されるようになった凝集体粒子であるのが好ましい、
ここでは熱可塑性樹脂ラテックスからの塊状物の製造方
法について述べたが、この他の被濾過物の塊状物の製造
方法も適宜上述と同様の方法によって製造することがで
きる。

塊状物の適当な粒径の範囲は、被濾過微粒子の枦：Ａ膜
えの堆積状態にもよるが、例えば、限外濾過装置にセッ
トされたＰ８膜が筒状である場合、管（ｆｉａｔ）内径
に対して５０％以下、好ましくは３５％以下、特に２０
％以下の粒径を有するものが好ましい、また、塊状物の
粒径の下限は、堆積した微粒子の粒径の５倍以上の大！
＆さ、特に５０倍以上の大きさであるのが好ましい。例
えば、被濾過物が平均粒子径０．１〜２μの範囲の微粒
子を含む塩化ビニル系樹脂ラテックスを枦遇した場合、
塊状物の大ささは、１０μ以上、特に１００μ以上ある
のが望ましい、塊状物の粒径がこの＠囲をはずれて、す
なわち管内径の５０％を超えると、管内での運動性が劣
るために濾過能力回復の効果が劣り、また洗浄作業中に
管内、もしくは管外の流路などで塊状物同志によるライ
ンの閉塞などを起す原因となり易い、＊た、塊状物の粒
径が、微粒子の５倍よりも小さい場合には濾過能力の回
復効果はほとんどなく、むしろそれ自体が濾過膜面に堆
積し、−屑堆積屑を厚いものにしてしまう恐れがある。

したがって、塊状物の粒径は、限外濾過装置、ラテック
ス微粒子の粒径等によって経験的に適宜大きさのものを
選択するのが望ましい。

本発明方法に用いる塊状物はまた、被濾過微粒子の成分
と同系統の化学組成を有することが必要である。同系統
の化学組成とは、限外濾過操作と塊状物の濾過能力回復
操作とを長期に連続して繰り返すとき、被−逸物への塊
状物の混入により物理的、化学的に悪影響を与えない化
学組成のものを云い、例えば被濾過物が塩化ビニルホモ
ポリマーの場合、塊状物が塩化ビニルホモポリマーまた
は塩化ビニルを主体としたコポリマー等の塩化ビニル系
悄Ｉ脂である。勿論、塊状物としては被濾過微粒子と同
一化学組成であるのが好ましいことはいうまでもない。

本発明方法は、上記の塊状物を、該塊状物を溶解しない
液状媒体とともに、被濾過微粒子が堆積して濾過能力の
低下した限外濾過膜の洗浄に使用するにある。塊状物の
通過は、被濾過物の濾過膜入口から一方向に行っても、
−過膜出口から入口に向けて行ってもよい、塊状物及び
液状媒体を少なくし、正逆両方向に繰り返し循環するの
が操作上置も好ましい、液状媒体とは、塊状物を溶解し
ないものなら待に限定されるものではないが、被−逸物
の濾過または濃縮の際に枦３Ｉ！ＡＩ！！ｌを透過した
媒体を用いるのが好ましい、ｊｌＬ状物が水に溶解しな
い場合、液状媒体として水を用いるのが、環境汚染がな
く、また大量に使用できるので最も好ましい、被−逸物
が熱可塑性樹脂ラテックスの場合、濾過または濃縮操作
により分離した水を用いるのが連続して枦遇する被濾過
物に悪影響を与えず、また塊状物とのなじみ、ラテック
スとのなじみが良いので好ましい。液状媒体に対する塊
状物の濃度は、限外濾過装置の濾過膜に堆積した微粒子
の層の厚さ、−過膜の構造（管状か、平面か等）、塊状
物の粒径等によって異なるけれども０．００１〜３０重
量％、好ましくは０．０１〜１０重量％、特に０．１〜
５重量％の範囲から選択するのが望ましい。本発明方法
は微量の塊状物の添加で極めて大きな洗浄効果を発揮す
る。この範囲の濃度よりも高いと塊状物の運動性が劣り
濾過能力回復の効果が少なく、ラインの閉塞を起す危険
も含まれる。

しかして、液状媒体に分散した塊状物の通過速度は、そ
の効果、装置の構造、経済性の面から考慮し毎秒０．５
〜４曽の速度範囲で行うのが好ましく、該速度は液状媒
体供給用ポンプ等で調節する０通過時間は、極めて短時
間で充分である。＊た、液状媒体の温度は、５〜８０℃
の範囲で実施するのが望ましい、温度が高くなりすぎる
と濾過膜の保守の関係上好ましくなく、例えば熱可塑性
樹脂ラテックスの透過液を用いる場合、加温することな
くそのままの温度で用いるのが望ましい。

「免明の効果」 本発明方法によれば、次のような効果がある■　微粒子
より大きくかつ同系統の化学組成を有する塊状物が、被
濾過物から容易に得られるので、入手経路が明確であり
、また、塊状物の製造も極めて簡単である。

■　被濾過物と同系統の化学組成を有する塊状物を用い
るので、堆積微粒子の除去時に必然的にともなう塊状物
の摩耗によって生ずる粒子が被濾過物に混入しても、被
濾過膜の汚染、異物の混入の心配はない。

■　塊状物の本質的な硬度が堆積微粒子と同一であり、
硬度が堆積微粒子より柔らかいスポンジ等軟質物質より
は除去効率が良好で、濾過回復能力が着しくすぐれてい
る。また、スポンジ等の劣化により硬化した軟質物質で
の濾過膜の損傷の心配も皆無になった。

■　凝集、分級、または粉砕などにより得られた塊状物
の形状は、一般的に不規則な表面形状をしでいる場合が
多く、その不規則形状が一層堆積微粒子の除去に役立つ
。

■　濾過能力回復効率が、塊状物による洗浄に上りほぼ
新品当時と同程度まで向上し、従来の軟質物質での洗浄
とは看しく相違し、従来の周期的に必要とされていた新
品−過膜への交換が不要となり、コスト低減につながっ
た。

「実施例」 次に本発明方法を実施例にて詳述するが、本発明は、そ
の要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるもの
ではない。

実施例 乳化重合法によって！！した固形分約４５重量％の微粒
子（粒子径２μ以下）を含む塩化ビニル系樹脂ラテック
スを、管内径１インチの筒状濾過膜をセットした限外濾
過装置を用いて濃縮を行い、−過膜を透過した水を主成
分とする媒体を分離した。濃縮運転中の条件は、管状炉
−Ａ膜入ロ圧力４　、０　ｋｇ／　ａｍ”　、出口圧力
２　、５　ｋｇ／ｃｔａ２、ラテックス流速１　、８　
ｍ１秒、ラテックス温度５０℃で行った。

予め塩化ビニル樹脂ラテックスを噴霧乾燥して得た径１
〜５１の凝集体粒子（ｊｊｌＬ状物）１０ｋｇを５０℃
の水３００Ｉに分散し、該分散液を７０バツチ目、１４
０バツチ目、２１０バツチ目及び２７０パツチ目に上述
の管状−過膜をセットした限外濾過装置に管状ｆＰ−Ａ
膜入ロ圧力２　、０　ｋｇ／　ａｍ２、出口圧力１　ｋ
ｇ／　ａｍ２、流速１．８ｍ／秒で２時間通過させた。

その濾過能力の回復状況を濾過膜の能力の１バツチ毎の
平均濾過水ｆｉ　（ｌ　／　ｖａ”／　ｈｒ）を測定し
その代表バッチ目の値を、第１表に記した。また、凝集
体粒子を濾過膜を透過した水に分散したものを実施例と
同様にして洗浄を行ったが、実施例と比較し、洗浄直後
の濾過能力が若干良好（７０バツ千目及び２７０バフチ
目、それぞれ８６１／箇”／ｈｒ）であったほかは、は
とんど同一であり、大差なかった。

比較例 実施例と同様の塩化ビニル系樹脂ラテックスを管内径１
インチの筒状濾過膜をセットした限外濾過装置に実施例
と同様の方法で濃縮を行った。

１バツチ濃縮終了毎に筒状濾過膜径より若干大きい径の
スポンジを５０℃の水とともに、−過膜入口圧力２　ｋ
ｇ／　ｃａｂ２、出口圧力１　ｋｇ／　ａｍ”、流速１
．８ｍ／秒で濾過膜を約１０回往復させ、−過膜微粒子
の除去を行った。スポンジを含む水を約１０回往復させ
るに要する時間は２時間であった。

その結果を実施例のパッチ数と対比させて第１表に記し
た。（第１表は次頁） 実施例、比較例を検討の結果、実施例では毎バッチ洗浄
を行わないので濾過能力の低下が速い、しかし、第１回
目の塊状物洗浄によって、その能力は濾過膜新品の値に
達し、これが２７０バツチ目に至っても（第４回目の塊
状物洗浄後）同じ値に回復することは注目に値する。一
方、比較例はスポンジ洗浄を毎バッチ行っているので実
施例に比較して濾過能力の低下は小さいが、経過バッチ
数が多くなるに従ってその濾過能力は次第に低下し、そ
の回復は不可能であり濾過膜の交換が必要になることが
明確である。

したがって、スポンジ洗浄と同時間かけて、凝集体粒子
の分散液で洗浄を行えば常に新品の濾過膜の濾過能力を
示すことになり、その経済的価値は頗る大である。

第１表

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）被濾過微粒子の濾過膜への堆積によって濾過能力
   の低下した限外濾過装置の濾過能力を濾過膜の洗浄によ
   り回復する方法において、微粒子の粒径よりも大きくか
   つ微粒子と同系統の化学組成を有する塊状物を、該塊状
   物を溶解しない液状媒体とともに、洗浄に使用すること
   を特徴とする限外濾過装置の濾過能力回復方法。
2. （２）被濾過微粒子が熱可塑性樹脂ラテックス粒子であ
   る特許請求の範囲第１項記載の限外濾過装置の濾過能力
   回復方法。
3. （３）熱可塑性樹脂ラテックス粒子が塩化ビニル系樹脂
   ラテックス粒子である特許請求の範囲第２項記載の限外
   濾過装置の濾過能力回復方法。
4. （４）塊状物が、被濾過微粒子と同一化学組成である特
   許請求の範囲第１項記載の限外濾過装置の濾過能力回復
   方法。
5. （５）塊状物が熱可塑性樹脂ラテックス粒子の凝集体粒
   子である特許請求の範囲第１項または第４項記載の限外
   濾過装置の濾過能力回復方法。
6. （６）液状媒体が限外濾過膜を透過した濾過媒体である
   特許請求の範囲第１項記載の限外濾過装置の濾過能力回
   復方法。
7. （７）液状媒体が水である特許請求の範囲第１項または
   第６項記載の限外濾過装置の濾過能力回復方法。