JPWO2014003171A1 - 分離膜および分離膜エレメント - Google Patents
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Abstract
Description
(1)供給側の面と透過側の面とを備えた分離膜本体と、前記分離膜本体の透過側の面に固着する複数の流路材とを備える分離膜であって、
前記複数の流路材の重量W(g)、および前記複数の流路材の前記透過側の面への含浸部を除く体積V(cm3)が、
1.0≦W/V≦2.5を満たし、かつ
示差走査熱量計を用いて測定した前記流路材の融点が200℃以下である分離膜。
(2)前記透過側の面に平行な第1方向における前記流路材の幅に対する前記流路材の厚みの比が0.2以上1以下である、前記(1)に記載の分離膜。
(3)前記流路材の幅が、前記透過側の面に平行な第1方向において隣り合う前記流路材の間隔よりも広くなるよう、互いに離れて設けられる、前記(1)または(2)に記載の分離膜。
(4)前記第1方向において、前記流路材の幅に対する前記流路材の間隔の比が0.3以上1.3以下である、前記(2)または(3)に記載の分離膜。
(5)前記分離膜に設けられた全ての流路材の厚みの差の最大値が0.25mm以下である、前記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の分離膜。
(6)前記分離膜本体が、基材と、前記基材上に設けられた多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に設けられた分離機能層とを備え、前記基材が長繊維不織布である、前記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の分離膜。
(7)前記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の分離膜を含む分離膜エレメント。
〔1.分離膜〕
(1−1)概要
分離膜とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得ることができる膜である。分離膜は、分離膜本体と、分離膜本体上に配置された複数の流路材とを備える。
<概要>
分離膜本体としては、使用方法、目的等に応じた分離性能を有する膜が用いられる。分離膜本体は、単一層によって形成されていてもよいし、分離機能層と基材とを備える複合膜であってもよい。また、図3に示すように、複合膜においては、分離機能層203と基材201との間に、多孔性支持層202が形成されていてもよい。
分離機能層の厚みは具体的な数値に限定されないが、分離性能と透過性能の点で5〜3000nmであることが好ましい。特に逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜では5〜300nmであることが好ましい。
(A)エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに
(B)前記化合物(A)以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物
を含有することができる。具体的には、分離機能層は、化合物(A)の加水分解性基の縮合物ならびに化合物(A)および/または(B)のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
・化合物(A)のみが縮合および/または重合することで形成された重合物、
・化合物(B)のみが重合して形成された重合物、並びに
・化合物(A)と化合物(B)との共重合物
のうちの少なくとも1種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物(A)と化合物(B)との共重合体中で、化合物(A)は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
多孔性支持層は、分離機能層を支持する層であり、多孔性樹脂層とも言い換えられる。
分離膜本体の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜本体は基材を有してもよい。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。
図1〜図3に示したように、分離膜本体2の透過側の面22には、透過側流路5を形成するように複数の透過側流路材(流路材)3が設けられる。「透過側流路を形成するように設けられる」とは、分離膜が後述の分離膜エレメントに組み込まれたときに、分離膜本体を透過した透過流体が集水管に到達できるように、流路材が形成されていることを意味する。流路材の構成の詳細は以下のとおりである。
<<流路材の重量と透過側の面への含浸部を除く流路材の体積との比>>
分離膜本体の透過側の面に固着する複数の流路材の重量W(g)、および前記複数の流路材の前記透過側の面への含浸部を除く体積V(cm3)は、1.0≦W/V≦2.5であることが好ましく、1.0≦W/V≦1.5であることがより好ましい。
示差走査熱量計を用いて測定した流路材の融点は、200℃以下であることが好ましく、100〜170℃であることがより好ましい。この範囲の融点を有する材料は高い加工性を持つ。よって、製造時に、後述の加圧熱処理によって、流路材の密度を上記範囲に変化させることが容易となる。なお、流路材が、互いに異なる融点を持つ複数の材料の混合物で形成されている場合は、いずれの材料の融点も200℃以下であることが好ましい。
流路材3は、分離膜本体2とは異なる素材で形成されている。異なる素材とは、分離膜本体2で使用される材料とは異なる組成を有する材料を意味する。特に、流路材3の組成は、分離膜本体2のうち、流路材3が形成される面、すなわち透過側の面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体2を形成するいずれの層の組成とも異なることがより好ましい。
<<概要>>
従来広く用いられているトリコットは編み物であり、立体的に交差した糸で構成されている。つまり、トリコットは、二次元的に連続した構造を有している。このようなトリコットが流路材として適用された場合、流路の高さはトリコットの厚みよりも小さくなる。すなわち、トリコットの厚みの全てを流路の高さとして利用することはできない。
これに対して、本発明の構成の例として、図1〜図3等に示す流路材3は、互いに重ならないように配置されている。よって、本実施形態の流路材3の厚み(つまり高さ)は全て、流路の溝の高さとして活用される。よって、本実施形態の流路材3が適用された場合、流路材3の厚みと同じ厚みを有するトリコットが適用された場合よりも、流路は高くなる。つまり、流路の断面積がより大きくなるので、流動抵抗はより小さくなる。
(概要)
図1〜図3に示すように、a〜fは下記値を指す。
a:分離膜本体の長さ
b:分離膜本体の幅方向における流路材の間隔
c:流路材の厚み(高さ)(流路材と分離膜本体の透過側の面との高低差)
d:流路材の幅
e:分離膜本体の長さ方向における流路材の間隔
f:流路材の長さ
値a〜fの測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。各値は、1枚の分離膜において30箇所以上で測定を行い、それらの値を総和した値を測定総箇所の数で割って平均値を算出することで、求められる。このように、少なくとも30箇所における測定の結果得られる各値が、上記範囲を満たせばよい。
長さaは、第2方向における分離膜本体2の一端から他端までの距離である。この距離が一定でない場合、1枚の分離膜本体2において30箇所以上の位置でこの距離を測定し、平均値を求めることで長さaを得ることができる。
第1方向における流路材3の間隔bは、流路5の幅に相当する。1つの断面において1つの流路5の幅が一定でない場合、つまり隣り合う2つの流路材3の側面が平行でない場合は、1つの断面内で、1つの流路5の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。例えば図3に示すように、第2方向に垂直な断面において、流路材3は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する2つの流路材3の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。次に、任意の30箇所以上の断面において、流路材3の間隔を測定して、それぞれの断面でこの平均値を算出する。そして、これらの平均値からさらに相加平均値を算出することで、間隔bが得られる。
厚みcとは、流路材と分離膜本体の表面との高低差である。図3に示すように、厚みcは、第2方向に垂直な断面における、流路材3の最も高い部分と分離膜本体の透過側面との高さの差である。すなわち、流路材の厚みに関しては、基材中に含浸している部分の厚みは考慮しない。厚みcは、30箇所以上の流路材3について厚みを測定し、平均して得られる値である。流路材の厚みcは、同一の平面内における流路材の断面の観察によって得られてもよいし、複数の平面における流路材の断面の観察によって得られてもよい。
幅dは、次のように測定される。まず、第1方向に垂直な1つの断面において、1つの流路材3の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図3に示すような上部が細く下部が太い流路材3においては、流路材下部の幅と上部の幅を測定し、その平均値を算出する。このような平均値を少なくとも30箇所の断面において算出し、その相加平均を算出する。
間隔eは、第2方向における流路材3間の距離である。間隔eは好ましくは0mm以上100mm以下であり、より好ましくは0mm以上30mm以下である。間隔eが上記範囲内であることで、膜落ち込みを抑制しつつ、圧力損失を比較的小さくすることができる。
図1に示すように、流路材3が第2方向において分離膜本体2の一端から他端まで連続して設けられている場合、間隔eは0mmである。
長さfは、第2方向における流路材3の長さである。長さfは、1枚の分離膜1内で、30個以上の流路材3の長さを測定し、その平均値を算出することで求められる。流路材の長さfは、分離膜本体の長さa以下であればよい。分離膜1の巻回方向における内側端部から外側端部まで、流路材3が連続的に設けられている場合は、流路材の長さfは分離膜本体の長さaと同等である。
上述したように、本実施形態の流路材は、従来のトリコットのような連続形状を有する流路材に比べて圧力損失を小さくすることができる。言い換えると、本実施形態の技術によると、圧力損失が同等であっても、従来技術よりもリーフ長を大きくすることができる。リーフ長を大きくすることができると、リーフ数を低減することができる。
i)a2f2(b+c)2(b+d)×10−6/b3c3(e+f)2≦1400かつ
ii)850≦a≦7000かつ
iii)b≦2かつ
iv)c≦0.5かつ
v)0.15≦df/(b+d)(e+f)≦0.85
流路材を配置するほど、すなわち流路材の幅が広くなるほど加圧ろ過時でも透過側流路が安定に確保されやすくなる。しかしながら、透過側流路、すなわち流路材の間隔(溝幅)bが狭くなるほど流動抵抗が高くなってしまう。逆に、流路材の配置が少なすぎると流動抵抗は低くなるが、加圧ろ過時の流路を安定に確保できない。よって、流路材の幅と間隔のバランスが重要であり流路材の第1方向において、前記流路材の幅dに対する前記流路材の間隔bの比が0.3以上1.3以下であることが好ましい。流路材の幅dに対する前記流路材の間隔bの比の下限は、0.4以上であることがより好ましく、上限は1以下であることがより好ましく、0.75以下であることがさらに好ましい。
本発明では流路材が加圧熱処理されるため、流路材の厚み(高さ)が低く、また幅が広くなる傾向にあるため流路が狭くなる傾向にある。そうすると、流動抵抗が大きくなり加圧ろ過による造水効率が低下する。よって、流路材の幅と高さのバランスが重量であり、前記流路材の幅dに対する流路材の厚み(高さ)の比が0.2以上1以下であることが好ましく、0.25以上0.7以下がさらに好ましい。
流路材の形状は特に限定されないが、流路の流動抵抗を少なくし、透過させた際の流路を安定化させるような形状が選択され得る。これらの点で、分離膜の面方向に垂直ないずれかの断面において、流路材の形状は、直柱状や台形状、曲柱状、あるいはそれらの組み合わせでもよい。
流路材の断面形状は、流動抵抗を低減する観点から、後述の分離膜面に対して垂直な直柱状であることが好ましい。また、流路材は、高い箇所ほど幅が小さくなるように形成されていてもよいし、逆に高い箇所ほど幅が広くなるように形成されていてもよいし、分離膜表面からの高さによらず、同じ幅を有するように形成されていてもよい。
分離膜本体の透過側の面に対する異素材の投影面積比は、特に透過側流路の流動抵抗を低減し、流路を安定に形成させる点では、0.03以上0.85以下であることが好ましく、0.2以上0.75以下であることがより好ましく、0.3以上0.6以下であることがさらに好ましい。なお、投影面積比とは、分離膜を5cm×5cmで切り出し、分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる流路材の投影面積を、切り出し面積(25cm2)で割った値である。
図3に示すように、分離膜本体2中に、より具体的には基材201中に、流路材3の成分が含浸していてもよい。分離膜の基材側、すなわち透過側に流路材3を配置し、ホットメルト法などで基材側から加熱すると、分離膜の裏側(すなわち、分離膜本体の透過側の面側)から表側(すなわち、分離膜本体の供給側の面側)に向かって流路材3の含浸が進行する。含浸が進行するにつれて流路材と基材との接着が強固になり、加圧ろ過しても流路材が基材から剥離しにくくなる。基材中で、流路材の成分が含浸している部分を、図3中で「含浸部31」として示している。
(2−1)概要
図4に示すように、分離膜エレメント100は、集水管8と、上述したいずれかの構成を備え、集水管8の周囲に巻回された分離膜1を備える。また、分離膜エレメント100は、図示しない端板等の部材をさらに備える。
分離膜1は、集水管8の周囲に巻回されており、幅方向が集水管8の長手方向に沿うように配置される。その結果、分離膜1は、長さ方向が巻回方向に沿うように配置される。
<流路材>
分離膜エレメント100は、重なり合う分離膜の供給側の面の間に、分離膜1に対する投影面積比が0を超えて1未満となる流路材を備える(図示せず)。供給側流路材の投影面積比は0.03以上0.50以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.10以上0.40以下、特に好ましくは、0.15以上0.35以下である。投影面積比が0.03以上0.50以下であることで、流動抵抗が比較的小さく抑えられる。
分離膜の供給側流路材の厚みは、上述した分離膜透過側の流路材の厚みと同手法で求めることができる。
また、供給側の流路は、分離膜本体自体の凹凸形状によって形成されていてもよい。凹凸の高さ、ピッチ等は、流路材と同様に設定可能である。
上述したように、透過側流路は、分離膜本体上に設けられた透過側流路材によって形成される。
集水管8は、その中を透過水が流れるように構成されていればよく、材質、形状、大きさ等は特に限定されない。集水管8としては、例えば、図4に示したように、複数の孔(図示せず)が設けられた側面を有する円筒状の部材が用いられる。
(3−1)分離膜本体
分離膜本体の製造方法については上述したが、簡単にまとめると以下のとおりである。
良溶媒に樹脂を溶解し、得られた樹脂溶液を基材にキャストして純水中に浸漬して多孔性支持層と基材を複合させる。その後、上述したように、多孔性支持層上に分離機能層を形成する。さらに、必要に応じて分離性能、透過性能を高めるべく、塩素、酸、アルカリ、亜硝酸などの化学処理を施し、さらにモノマー等を洗浄し分離膜本体の連続シートを作製する。
なお、化学処理の前または後で、エンボス等によって分離膜本体に凹凸を形成してもよい。
<配置>
分離膜の製造方法は、分離膜本体の透過側の面に、不連続な流路材を設ける工程を備える。この工程は、分離膜製造のどの時点で行われてもよい。例えば、流路材は、基材上に多孔性支持層が形成される前に設けられてもよいし、多孔性支持層が設けられた後であって分離機能層が形成される前に設けられてもよいし、分離機能層が形成された後、上述の化学処理が施される前または後に行われてもよい。
透過側の流路材は、加圧処理されていてもよい。加圧処理によって、流路材の密度が高まるので、加圧ろ過時の流路材変形を抑制し、流路を安定に確保することができる。
(4−1)概要
分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献(日本国特公昭44−14216号公報、日本国特公平4−11928号公報、日本国特開平11−226366号公報)に記載される方法を用いることができる。詳細には以下の通りである。
供給側流路材が、ネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜と供給側流路材とを重ね合わせることで、供給側流路を形成することができる。
1枚の分離膜を透過側面が内側を向くように折り畳んで貼り合わせることで、または2枚の分離膜を透過側面が内側を向くように重ねて貼り合わせることで、封筒状膜が形成される。上述したように、封筒状膜は三辺が封止される。封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザーによる融着等により実行できる。
分離膜エレメントの製造方法は、上述のように形成された分離膜の巻回体の外側に、フィルムおよびフィラメント等をさらに巻きつけることを含んでいてもよいし、集水管の長手方向における分離膜の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
分離膜エレメントは、さらに、直列または並列に接続して圧力容器に収納されることで、分離膜モジュールとして使用されてもよい。
株式会社キーエンス製高精度形状測定システムKS−1100を用い、5cm×5cmの透過側の測定結果から平均の高低差を解析した。10μm以上の高低差のある30箇所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で割って求めた。
走査型電子顕微鏡(S−800)(株式会社日立製作所製)を用いて30個の任意の流路材断面を500倍で写真撮影し、流路材断面のピッチおよび間隔(上述の値「b」)を測定した。
なお、ピッチとは、分離膜の透過側における高い箇所の最も高いところから近接する高い箇所の最も高い箇所までの水平距離を200箇所について測定し、得られた値の平均値である。
流路材と共に分離膜を5cm×5cmで切り出し、レーザ顕微鏡(倍率10〜500倍の中から選択)を用い、ステージを移動させて、該流路材の全投影面積を測定した。該流路材を分離膜透過側または供給側から投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値を投影面積比とした。
セイコーインスツル社製DSC6200を用い、窒素雰囲気下、約10mgの試料を250℃まで昇温し、10分間保持した後、10℃/分で30℃まで冷却した。30℃で5分間保持した後、10℃/分で250℃まで昇温させた時の吸熱曲線のピークトップから融点を算出した。なお、第3stepにおける吸熱ピークを融点と定義し、ピークが複数観察される場合は最も高温側のピークトップを表に記載した。
分離膜のうち、透過側流路材が形成された領域を5cm四方で切り取り、重量を測定した。その分離膜の分離膜本体と同じ構成の膜を同面積で切り取り、重量を測定して、上述の分離膜全体の重量から減じることで、透過側流路材の重量を算出した。
重量測定に用いた5cm四方の試料について、流路材の長さおよび断面積を測定して、体積を算出した。こうして得られた流路材の重量および体積から、密度を算出した。
分離膜または分離膜エレメントについて、供給水として、濃度1,500mg/L、pH6.5のNaCL水溶液を用い、運転圧力2.5MPa、温度25℃の条件下で100時間運転したに10分間のサンプリングを行い、膜の単位面積あたり、かつ1日あたりの透水量(立方メートル)を造水量(m3/日)として表した。
なお、この供給水の塩濃度は、いわゆるかん水に該当するものと考えられる。
造水量測定でサンプリングした透過水と供給水のTDS濃度を伝導率測定により求め、下記式からTDS除去率を算出した。
TDS除去率(%)=100×{1−(透過水中のTDS濃度/供給水中のTDS濃度)}
なお、1時間後の測定値と2時間後の測定値で0.1%以上の変化をした場合に、その結果を付記した。
供給水として、濃度1,500mg/L、pH6.5のNaCL水溶液を用い、運転圧力2.5MPa、温度25℃の条件下で、エレメントを1分運転した後、運転を終了した。このサイクル(発停)を1000回繰り返した後に分離膜エレメントを解体して流路材の高低差を測定し、耐圧性(%)=(発停1000回後の流路材の高低差)/加圧ろ過前の流路材の高低差×100とした。
流路材を固着させる前の分離膜と、流路材を固着させた後の分離膜エレメントについて上述の造水量試験を実施し、耐熱性(%)=流路材の固着後の造水量/流路材固着前の造水量×100とした。
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる抄紙法で得られた不織布(糸径:1デシテックス、厚み:90μm、通気度:0.9cc/cm2/sec)上にポリスルホンの15.0重量%のDMF溶液を180μmの厚みで室温(25℃)にてキャストし、ただちに純水中に浸漬して5分間放置した。さらに、80℃の温水で1分間浸漬することによって繊維補強ポリスルホン支持膜からなる多孔性支持層ロールを作製した(厚さ130μm)。
また、得られた分離膜を43cm2に切り取り、圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表1に示すとおりであった。
実施例1で得た分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が37.0m2となるように折り畳み断裁加工した。ネット(厚み:0.7mm、ピッチ:5mm×5mm、繊維径:350μm、投影面積比:0.30)を供給側流路材として、供給側流路材とそれを挟むように折りたたまれた分離膜とを有する、幅930mmで26枚の膜リーフを作製した。
この膜リーフを、ABS製集水管(幅:1,020mm、径:30mm、孔数40個×直線状1列)にスパイラル状に巻き付け、さらに外周にフィルムを巻き付けた。外周をテープで固定した後に、エッジカット、端板取りつけ、およびフィラメントワインディングを行うことで、8インチの分離膜エレメントを作製した。
実施例1と同様にして得られた分離膜の透過側の面に、分離膜エレメントにおいて集水管の長手方向に対して垂直となり、かつ、膜リーフにおいて巻回方向の内側端部から外側端部まで連続するように、樹脂を直線状に塗布した。
具体的には、スリット幅0.7mm、ピッチ1.4mmの櫛形シムを装填したアプリケーターを用い、バックアップロールを20℃に温度調節しながら、分離膜上に、鹸化エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂(商品名:メルセン6822X、東ソー株式会社製)を、樹脂温度160℃、走行速度2.5m/minで直線状に塗布した。
樹脂の固化後に、圧力3MPa、温度50℃、クリアランス0.26mmで加圧熱処理することで、加圧された透過側流路材を得た。
こうして得られた分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表1に示すとおりであった。
実施例3で得た分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表1に示すとおりであった。
流路材として用いる樹脂を、変性ポリオレフィンホットメルト(商品名:PHC−9275、プライムポリマー社製)とし、樹脂温度120℃、走行速度3.5m/minで直線状に塗布して、樹脂の固化後に圧力2MPa、温度50℃、クリアランス0.26mmで加圧熱処理したこと以外は、全て実施例3と同様の操作を行って、分離膜ロールを作製した。
こうして得られた分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表1に示すとおりであった。
実施例5で得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表1に示すとおりであった。
流路材として用いる樹脂を、ポリオレフィン系接着剤(商品名:S10CL、プライムポリマー社製)とし、樹脂温度200℃、走行速度2.0m/minで直線状に塗布して、樹脂の固化後に圧力5MPa、温度70℃、クリアランス0.26mmで加圧熱処理したこと以外は、全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製した。
この分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表1に示すとおりであった。
実施例7で得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
該分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、表2に示すとおり、造水量および脱塩率は34.7m3/dayおよび98.3%、耐圧性97.6%だった。
櫛形シムをスリット幅0.7mm、ピッチ1.2mmに変更し、加圧熱処理した後に表2に示す寸法の流路材を分離膜の全体に固着したこと以外は、全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製した。
この分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表2に示すとおりであった。
実施例9で得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表2に示すとおりであった。
櫛形シムをスリット幅0.7mm、ピッチ1.8mmに変更し、加圧熱処理した後に表2に示す寸法の流路材を分離膜の全体に固着したこと以外は全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製した。
この分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表2に示すとおりであった。
実施例11で得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表2に示すとおりであった。。
櫛形シムをスリット幅0.7mm、ピッチ2.2mmに変更し、加圧熱処理した後に表2に示す寸法の流路材を分離膜の全体に固着したこと以外は全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製した。
この分離膜を用いて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表2に示すとおりであった。
実施例13で得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表2に示すとおりであった。
基材をポリエステル長繊維不織布(糸径:1デシテックス、厚み:約90μm、通気度:1.0cc/cm2/sec、多孔性支持層側表層の繊維配向度:40°、多孔性支持層とは反対側の表層での繊維配向°:20°)にした以外は、全て実施例3と同様にして、分離膜ロールを作製した。
この分離膜ロールを用いて、上述の条件で透過水を得たところ、製膜時の膜欠点が減少し、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表2に示すとおりであった。
櫛型シムのスリット幅を0.4mm、ピッチ1.0mmに変更し、加圧熱処理した後に表3に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表3に示すとおりであった。
櫛型シムのスリット幅を0.3mm、ピッチ0.8mmに変更し、加圧熱処理した後に表3に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表3に示すとおりであった。
櫛型シムのスリット幅を1.3mm、ピッチ1.8mmに変更し、加圧熱処理した後に表3に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表3に示すとおりであった。
櫛型シムのスリット幅を0.4mm、ピッチ1.1mmに変更し、加圧熱処理した後に表3に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例3と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表3に示すとおりであった。
加圧熱処理した後に表3に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例17と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表3に示すとおりであった。
バックアップロールの温度調節を実施しなかったこと以外は全て実施例17と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表3に示すとおりであった。
櫛型シムのスリット幅を0.4mm、ピッチ1.0mmに変更し、バックアップロールの温度調節を実施せず、加圧熱処理した後に表3に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例7と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表3に示すとおりであった。
透過側の面に不連続な流路材を配置せず、トリコット(厚み:300μm、溝幅:200μm、畦幅:300μm、溝深さ:105μm)を使用したこと以外は全て実施例1と同様に分離膜ロールを作製した。
こうして得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様にして、8インチの分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表4に示すとおりであった。
加圧熱処理を実施しなかった以外は、全て実施例1と同様に分離膜ロールを作製した。
こうして得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様にして、8インチの分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表4に示すとおりであった。
実施例1と同様にして得られた分離膜の透過側の面に、分離膜エレメントにおいて集水管の長手方向に対して垂直となり、かつ、膜リーフにおいて巻回方向の内側端部から外側端部まで連続するように、樹脂を直線状に塗布した。
具体的には、スリット幅0.9mm、ピッチ1.4mmの櫛形シムを装填したアプリケーターを用いて、表4に示す寸法の流路材を分離膜透過側に固着させたこと以外は、全て実施例1と同様にして、分離膜ロールを作製した。
こうして得られた分離膜ロールから作製したリーフ枚数が26枚であり、この26枚のリーフを用いた以外は、実施例2と同様にして、8インチの分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率は表4に示すとおりであった。
樹脂をポリスチレン(商品名:CR−2500、DIC株式会社製)とし、樹脂温度を300℃、加工速度を2.5m/分に変更し、バックアップロールの温度調節を実施せず、加圧熱処理した後に表4に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例17と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを用いて、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
この分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、溶融樹脂が高温であるため分離膜が熱劣化を起こし、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表4に示すとおりであった。
加圧熱処理を実施せず、表4に示す寸法の流路材を分離膜の透過側に固着したこと以外は全て実施例17と同様に分離膜ロールを作製した。
得られた分離膜ロールを、実施例2と同様に分離膜エレメントを作製した。
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で透過水を得たところ、造水量、脱塩率、耐圧性および耐熱性は表4に示すとおりであった。
2 分離膜本体
21 供給側の面
22 透過側の面
201 基材
202 多孔性支持層
203 分離機能層
3 透過側流路材
31 含浸部
4 分離膜対
5 透過側流路
6 供給側流路材
7 他の分離膜
71 供給側の面
72 透過側の面
8 集水管
100 分離膜エレメント
a 分離膜本体の長さ
b 分離膜本体の幅方向における流路材の間隔
c 流路材の厚み(高さ)
d 流路材の幅
e 分離膜本体の長さ方向における流路材の間隔
f 流路材の長さ
W1 下底幅
W2 上底幅
T1 基材の厚み
T2 流路材含浸厚み
Claims (7)
- 供給側の面と透過側の面とを備えた分離膜本体と、前記分離膜本体の透過側の面に固着する複数の流路材とを備える分離膜であって、
前記複数の流路材の重量W(g)、および前記複数の流路材の前記透過側の面への含浸部を除く体積V(cm3)が
1.0≦W/V≦2.5を満たし、かつ
示差走査熱量計を用いて測定した前記流路材の融点が200℃以下である分離膜。 - 前記透過側の面に平行な第1方向における前記流路材の幅に対する前記流路材の厚みの比が0.2以上1以下である、請求項1に記載の分離膜。
- 前記流路材の幅が、前記透過側の面に平行な第1方向において隣り合う前記流路材の間隔よりも広くなるよう、互いに離れて設けられる、請求項1または請求項2に記載の分離膜。
- 前記第1方向において、前記流路材の幅に対する前記流路材の間隔の比が0.3以上1.3以下である、請求項2または請求項3に記載の分離膜。
- 前記分離膜に設けられた全ての流路材の厚みの差の最大値が0.25mm以下である、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の分離膜。
- 前記分離膜本体が、基材と、前記基材上に設けられた多孔性支持層と、前記多孔性支持層上に設けられた分離機能層とを備え、前記基材が長繊維不織布である、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の分離膜。
- 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の分離膜を含む分離膜エレメント。
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