KR20210126091A - 여과 방법, 해수를 담수화하는 방법, 담수를 제조하는 방법, 중공사막 모듈, 및 해수 담수화 시스템 - Google Patents

Abstract

여과 방법에서는 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고 또한 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된 중공사막 모듈을 이용한다. 여과 방법에서는 중공사막 모듈 내의 압력이 0.3∼1.2 ㎫에서 여과한다. 여과 방법으로서는 중공사막 모듈을 무구속 하에서 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에 중앙 부분의 확경률 R％ 길이 방향의 신장 L％에 대하여 0.5＜R/L＜5의 관계를 만족한다. 여과 방법으로서는 운전 시에 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06이다.

Description

여과 방법, 해수를 담수화하는 방법, 담수를 제조하는 방법, 중공사막 모듈, 및 해수 담수화 시스템

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2019년 3월 12일에, 일본국에 특허 출원된 특원 2019-45203의 우선권을 주장하는 것이며, 이후의 출원의 개시 전체를 여기에 참조를 위해 받아들인다.

기술분야

본 발명은 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발을 구비한 중공사막 모듈을 이용한 여과 방법, 해수를 담수화하는 방법 및 담수를 제조하는 방법, 중공사막 모듈과, 해수 담수화 시스템에 관한 것이며, 특히, 중공사막 모듈의 내압성을 향상시킨 것이다.

기액 흡수, 탈기, 여과용 등의 용도에서, 정밀 여과막, 한외 여과막을 이용한 막 여과법에 이용되는 막으로서, 중공사막이 알려져 있다. 중공사막을 이용한 막 모듈은, 막 면적이 크고, 장치를 소형화할 수 있기 때문에, 여러 가지의 막 분리의 용도에 널리 이용되고 있다. 이 주된 막 모듈로서, 그 양 끝이 수지부로 고정된 복수의 중공사막으로 이루어진 중공사막 다발을 구비하는 것이 알려져 있다.

중공사막 모듈을 이용한 여과 방법은, 원수를 중공사막의 내표면측으로부터 외표면측으로 투과하여 여과수를 얻는 내압 여과 방식과, 외표면측으로부터 내표면측으로 투과하는 외압 여과 방식으로 대별된다.

여과 운전 시에 중공사막 다발을 삽입한 모듈 케이스에는 모듈 케이스의 내측으로부터 외측으로의 양압이 가해지기 때문에, 모듈 케이스에는 운전 조건에 따른 내압성이 요구된다. 여과의 용도에 따라서는, 모듈 케이스에 높은 내압성이 요구되는 경우가 있다.

예컨대, 해수를 담수화하는 용도에 있어서, 높은 내압성이 요구되는 경우가 있다. 해수를 담수화하기 위해, 전처리 필터로서 정밀 여과막이나 한외 여과막이 이용된다. 통상, 전처리 필터와 탈염 처리를 행하는 역침투막 필터 사이에는 버퍼 탱크가 마련된다. 그러나 최근, 시스템의 공간 절약화나 버퍼 탱크에 사용하는 약제의 양을 저감하는 것을 목적으로 하여, 버퍼 탱크를 통하지 않고, 전처리 필터와 역침투 필터를 직접 접속하는 탈염 시스템이 요구되어 오고 있다. 이러한 구성에 있어서, 역침투막에 가해지는 압력을 유지하기 위해, 전처리 필터의 모듈 케이스에 있어서도, 본래 여과에 필요한 압력 이상의 높은 내압성이 요구된다.

또한, 염류, 유기 물질, 기체, 미립자 등을 극한까지 제거한 초순수를 제조하는 시스템에 있어서, 중공사막 모듈은 파이널 필터로서 사용된다. 초순수 제조 서브 시스템에 있어서는, 해수 담수화 공정과 같은 빈번한 세정 공정은 행해지지 않고, 최대로 1 ㎫ 전후의 압력이, 장기간에 걸쳐 중공사막 모듈에 가해지기 때문에, 높은 크리프 특성이 요구된다. 모듈 케이스 일체형의 중공사막 모듈의 경우, 내압성을 향상시키기 위해서는 유리 단섬유입의 수지와 같은 탄성률이 높은 소재를 케이스 소재로서 이용하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 또한, 카트리지 타입의 막 모듈을 삽입하는 하우징에 있어서는, 유리 장섬유와 매트릭스 수지를 틀이 되는 맨드릴에 권취한 후에, 매트릭스 수지를 완전 경화시키고, 틀로부터 발출한 후에 절삭 가공을 거쳐 하우징에 제공하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 2 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-160561호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2013-117250호 공보

그러나, 유리 섬유입의 수지를 성형하였다고 해도, 여과 운전의 조건에 따라서는 파이프부의 두께를 증가시킬 필요가 나타난다. 이 경우, 파이프의 내측으로 두께를 늘리는 경우와, 외측으로 늘리는 경우가 생각된다. 내측 방향을 향하여 두께를 늘린 경우, 여과 면적이 감소하여 제품으로서의 성능이 저하된다. 한편 파이프부의 외측 방향을 향하여 두께를 늘린 경우, 여과 면적은 유지할 수 있지만, 파이프부를 사출 성형하기 위한 다이스를 매번 준비해야 하여, 설비 투자가 방대해져 버린다.

또한, 특허문헌 2와 같이, 권회하는 유리 섬유의 각도를 조절함으로써, 둘레 방향 및 직경 방향의 내압성을 어느 정도 컨트롤할 수 있는 특징이 있다. 그러나 특허문헌 2의 경우, 초순수와 접촉하는 하우징 내표면에 유리 섬유가 노출될 염려가 있어, 용출의 관점에서 적합한 하우징이라고는 할 수 없다. 또한, 중공사막 모듈, 스파이럴 모듈 하우징 모두 여과액 또는 농축액을 추출하기 위한 사이드 포트가 마련되어 있는 경우가 있다. 케이스 일체형의 중공사막 모듈에 있어서는, 사이드 포트 주변의 내표면과 중공사막 다발 외주부 사이에는 여액 또는 세정 시의 액체가 흐르기 위한 충분한 스페이스를 확보해야 한다. 또한, 노즐부 근방의 액 흐름을 억제하기 위한 정류통이 마련되는 경우가 있기 때문에, 통상 하우징에 있어서는 파이프부와 헤드부는 개별로 성형하고, 이후에 접속하는 방법이 채용되는 예가 많다. 그러나 특허문헌 2와 같은 제조 방법에서는 맨드릴에 권취한 후에, 제품을 반드시 발출할 필요가 있기 때문에, 하우징의 내직경을 길이 방향과 다른 직경으로 성형하는 것은 곤란하다.

또한, 해수 담수화 전처리 용도의 시스템에 있어서, 주로 사용되는 배관 재료로서, 비용이나 내구성의 관점에서 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐이 이용되는 경우가 많다. 또한, 초순수 제조 서브 시스템에 있어서는, 용출성이나 내열성의 관점에서 불소계의 소재를 이용한 배관이 채용되는 경우가 많다. 이들 플라스틱 제조 배관의 경우, 여러 가지 운전 조건에 따른 압력 변동에 의해 발생하는 중공사막 모듈의 길이 방향의 변동이, 막 모듈 그 자체뿐만 아니라, 접속된 배관에도 상정 이상의 부하를 부여하는 것을 알았다.

또한, 될 수 있는 한 길게 여과 운전을 행하기 위해, 해수 담수화 전처리 시스템에 있어서는, 막에 가득찬 물질을 제거하기 위해, 여과의 도중에 단시간, 여과측과 반대측, 즉 2차측으로부터 1차측을 향하여 액체를 흐르게 하는 역세라고 불리는 조작이 도입되는 경우가 있다. 역세는 여과 대상액의 종류에도 따르지만 수 분에서 수십 분에 1회 정도의 빈도로 행해진다. 여과 모듈은 장기간에 걸쳐 반복 사용하기 위해, 상당수의 반복 압력 변동이 가해진다. 한편, 초순수 제조 서브 시스템으로 제조한 초순수는 최종적으로 클린룸 내의 유스 포인트로 사용된다. 종래는 초순수 제조 서브 시스템에서의 조수 능력에 대하여, 유스 포인트에 있어서의 사용량의 비율이 적었기 때문에, 유스 포인트에의 초순수 공급에 따른 압력 변동은 근소하였다. 그러나, 최근에는 경제성이나 환경 부하 저감의 관점에서, 유스 포인트에 있어서의 초순수의 사용량의 비율이 높아지고 있다. 사용량 및 그 빈도의 증가에 따라, 초순수 제조 서브 시스템 내에 있어서의 압력 변동의 폭 및 빈도가 높아진다고 하는 과제가 있다.

본 발명자들은 전술과 같은 과제를 예의 검토한 결과, 중공사막 모듈의 인가 압력에 대한 하우징의 확경률(擴徑率)과 길이 방향의 신장률을 밸런스 좋게 조절함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 이루기에 이르렀다. 즉, 본 발명은 이하와 같다.

[1] 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고, 그 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된, 중공사막 모듈을 이용한, 상기 중공사막 모듈 내의 압력이 0.3∼1.2 ㎫에서 여과되는 여과 방법으로서,

상기 중공사막 모듈은, 무구속 하에서 상기 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에, 상기 중공사막 모듈의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분의 확경률이 R％, 길이 방향의 신장이 L％인 것에 대하여, 0.5＜R/L＜5의 관계를 만족하고,

운전 시는, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06인 것을 특징으로 하는 여과 방법.

[2] 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고, 그 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된, 중공사막 모듈을 이용한, 상기 중공사막 모듈 내의 압력이 0.3∼1.2 ㎫에서 해수를 담수화하는 방법으로서,

상기 해수를, 상기 중공사막 모듈에 의해 여과하는, 여과 공정과,

상기 여과 공정에 의한 여액을, 상기 중공사막 모듈에 직접 접속되는 역침투막에 의해, 상기 여과 공정의 압력을 가압한 압력 하에서 탈염하는 탈염 공정을 구비하고,

상기 중공사막 모듈은, 무구속 하에서 상기 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에, 상기 중공사막 모듈의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분의 확경률이 R％, 길이 방향의 신장이 L％인 것에 대하여, 0.5＜R/L＜5의 관계를 만족하고,

운전 시는, 상기 운전 조건에 있어서, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06인 것을 특징으로 하는 해수를 담수화하는 방법.

[3] 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고, 그 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된, 중공사막 모듈을 이용한, 상기 중공사막 모듈 내의 압력이 0.3∼1.2 ㎫에서 담수를 제조하는 방법으로서,

원액을, 상기 중공사막 모듈에 의해 여과하는 여과 공정과,

상기 여과 공정에 의한 여액을, 상기 중공사막 모듈에 직접 접속되는 역침투막에 의해 상기 여과 공정의 압력을 가압한 가압 하에서 탈염하는 탈염 공정을 구비하고,

상기 중공사막 모듈은, 무구속 하에서 상기 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에, 상기 중공사막 모듈의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분의 확경률이 R％, 길이 방향의 신장이 L％인 것에 대하여, 0.5＜R/L＜5의 관계를 만족하고,

운전 시는, 상기 운전 조건에 있어서, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06인 것을 특징으로 하는 담수를 제조하는 방법.

[4] 상기 중공사막 모듈의 중공사막에 있어서, 최대로 0.3 ㎫ 막내외 차압에서, 최대로 0.8 ㎫의 압력으로 상기 중공사막의 외표면측에 70℃ 이상 80℃ 이하의 원수를 공급하여, 최대로 0.8 ㎫의 압력으로 상기 중공사막의 내표면측으로부터 여액을 추출하는, 여과 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 여과 방법.

[5] 상기 중공사막 모듈의 중공사막에 있어서, 최대로 0.3 ㎫ 막내외 차압에서, 최대로 1.2 ㎫의 압력으로 상기 중공사막의 외표면측에 20℃ 이상 30℃ 이하의 원수를 공급하여, 최대로 1.2 ㎫의 압력으로 여액을 추출하는, 여과 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 여과 방법.

[6] 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고, 그 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된, 중공사막 모듈로서,

상기 중공사막 모듈은, 무구속 하에서 상기 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에, 상기 중공사막 모듈의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분의 확경률이 R％, 길이 방향의 신장이 L％인 것에 대하여, 0.5＜R/L＜5의 관계에 있고,

운전 시는, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.

[7] 상기 모듈 케이스의 헤더부는 유리 단섬유를 함유하는 플라스틱으로 구성되고,

상기 모듈 케이스의 파이프형부는 플라스틱부의 내층과 유리 장섬유를 포함하는 유리 섬유 강화 수지부로 이루어진 외층으로 구성되고,

상기 유리 섬유 강화 수지부에는 유리 장섬유가 상기 모듈 케이스의 관축 방향에 대하여 60°∼120°의 각도로 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 [6]에 기재된 중공사막 모듈.

[8] 상기 모듈 케이스의 적어도 일부는, 외표면측에 층형의 유리 섬유 강화 수지부를 포함하고, 상기 유리 섬유 강화 수지부를 함유하는 모듈 케이스의 적어도 일부에 있어서, 상기 모듈 케이스의 두께에 대한 상기 층형의 유리 섬유 강화 수지부의 두께의 비율이 5％ 이상 50％ 이하인 것을 특징으로 하는 [6] 또는 [7]에 기재된 중공사막 모듈.

[9] 상기 모듈 케이스의 적어도 일부는, 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 하나를 가지고,

상기 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 하나의 1평방미터당의 중량이, 50 g 이상 600 g 이하인 것을 특징으로 하는 [6] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 중공사막 모듈.

[10] 상기 유리 섬유 강화 수지부 중 파이프형부를 피복하는 제1 유리 섬유 강화 수지부와, 헤더부를 피복하는 제2 유리 섬유 강화 수지부와, 노즐부를 피복하는 제3 유리 섬유 강화 수지부를 포함하고,

상기 제1 유리 섬유 강화 수지부 및 상기 제2 유리 섬유 강화 수지부의 유리 섬유가 교대로 중합되는 영역이 있고,

상기 제2 유리 섬유 강화 수지부 및 상기 제3 유리 섬유 강화 수지부의 유리 섬유가 교대로 중합되는 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 [8]에 기재된 중공사막 모듈.

[11] 상기 제3 유리 섬유 강화 수지부에 사용되는 유리 섬유의 상기 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 하나의 1평방미터당의 중량이, 50 g 이상 300 g 이하인 것을 특징으로 하는 [10]에 기재된 중공사막 모듈.

[12] 상기 모듈 케이스에서는, 플라스틱부의 외표면측에 상기 유리 섬유 강화 수지부를 적층하고 있고,

상기 유리 섬유 강화 수지부와 상기 플라스틱부의 인장 전단 강도가 3 ㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 [8], [10], [11] 중 어느 하나에 기재된 중공사막 모듈.

[13] 상기 유리 섬유 강화 수지부 중의, 상기 유리 섬유를 갖는 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 하나가, 상기 모듈 케이스 내에서 나선형으로 권회되고,

이들의 폭이, 30 ㎜ 이상 140 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 [8], [10] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 중공사막 모듈.

[14] 해수를 여과하는, [6] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 중공사막 모듈과,

상기 중공사막 모듈에 의한 여액을 탈염하는, 역침투막 모듈을 구비하고,

상기 중공사막 모듈 및 상기 역침투막 모듈이, 직접 접속 또는 펌프를 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.

본 발명에 따르면, 여과 시스템을 안정적으로 장기간할 수 있는 운전 시스템 및 운전 방법을 채용하면서, 고압 또한 압력 변동을 수반하는 여과 운전을 장기간 안정적으로 행할 수 있는 실용성이 우수한 중공사막 모듈을 이용한 여과 방법, 해수를 담수화하는 방법 및 담수를 제조하는 방법, 중공사막 모듈과, 해수 담수화 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 중공사막 모듈을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 중공사막 모듈의 변형예를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 도 1의 모듈 케이스에 있어서의 유리 섬유를 함유하는 부분의 단면도이다.
도 4는 도 1의 모듈 케이스에 있어서의 플라스틱부의 외주면을 피복하는 유리 섬유의 유리 섬유를 함유하는 부분의 단면도이다.
도 5는 도 1의 모듈 케이스 내에 있어서의 유리 섬유의 경사를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 모듈 케이스 내에 있어서의 유리 섬유의 직물형체의 권회의 양태를 나타내는 도면이다.
도 7은 노즐부를 피복하기 위한 유리 클로스의 일형태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시형태에 따른 해수 담수화 전처리 시스템의 예를 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태에 따른 초순수 제조 서브 시스템이 예를 나타내는 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일실시형태에 따른 초순수 제조 서브 시스템 중의 중공사막 모듈 시스템의 구성도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 단순히 「본 실시형태」라고 한다.)에 대해서, 상세하게 설명한다. 이하의 본 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명을 이하의 내용에 한정하는 취지가 아니다. 본 발명은 그 요지의 범위 내에서 적절하게 변형하여 실시할 수 있다.

도 1, 2에 나타내는, 본 실시형태에 따른 중공사막 모듈(10)은, 예컨대, 상수 처리 용도 또는 식품 정제 용도, 초순수 제조 용도에 이용된다. 본 실시형태의 중공사막 모듈(10)은, 중공사막(11), 포팅재(12) 및 모듈 케이스(13)를 구비하고 있다.

중공사막(11)은 다공질이며, 통과하는 유체를 여과한다. 본 실시형태에 있어서는, 중공사막(11)은, 복수개의 중공사막(11)을 묶은 중공사막 다발로서 모듈 케이스(13)에 삽입된 상태로 수용되어 있다.

또한, 중공사막(11)의 재질은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 폴리불화비닐리덴, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌설파이드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 아크릴로니트릴과, 초산셀룰로오스 등이 이용되고 있다. 그 중에서도, 결정성을 갖는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리비닐알코올 및 폴리불화비닐리덴 등의 결정성 열가소성 수지는, 강도 발현의 면에서 적합하게 이용할 수 있다. 더욱 적합하게는, 소수성이라 내수성이 높고, 통상의 수계 액체의 여과에 있어서 내구성을 기대할 수 있는, 폴리올레핀, 폴리불화비닐리덴 등을 이용할 수 있다. 특히 적합하게, 내약품성 등의 화학적 내구성이 우수한 폴리불화비닐리덴을 이용할 수 있다. 폴리불화비닐리덴으로서는, 불화비닐리덴호모폴리머나, 불화비닐리덴의 비율이 50 몰％ 이상인 불화비닐리덴 공중합체를 들 수 있다. 불화비닐리덴 공중합체로서는, 불화비닐리덴과, 사불화에틸렌, 육불화프로필렌, 삼불화염화에틸렌 또는 에틸렌에서 선택된 1종 이상의 공중합체를 들 수 있다. 폴리불화비닐리덴으로서는, 불화비닐리덴호모폴리머가 가장 바람직하다.

중공사막(11)의 사이즈는 특별히 한정하지 않지만, 중공사막(11)의 내직경 0.4∼3 ㎜, 외직경 0.8∼6 ㎜, 막 두께 0.2∼1.5 ㎜, 중공사막(11)의 저지 구멍 직경 0.02∼1 ㎛, 막간 차압 0.1∼1.0 ㎫의 내압성을 구비한 것이 바람직하게 이용된다.

포팅재(12)는, 중공사막(11)의 적어도 일부를 모듈 케이스(13)에 고정하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 포팅재(12)는, 중공사막(11)의 양 단부와 일체화하여, 후술하는 모듈 케이스(13)의 하우징 본체(14)에 고정되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 포팅재(12)는, 중공사막(11)의 외주면 및 하우징 본체(14)의 내주면 사이에 포팅재(12)를 충전하여 경화시킴으로써, 형성되어 있다.

또한, 포팅재(12)의 재질은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대, 2액 혼합형 경화성 수지가 적용되고, 우레탄 수지, 에폭시 수지 및 실리콘 수지 등이 적합하게 이용되고 있다. 포팅재(12)는, 점도, 가사 시간, 경화물의 경도나 기계적 강도 및 원액에 대한 물리적 및 화학적 안정성, 중공사막(11)과의 접착성, 모듈 케이스(13)와의 접착성을 감안하여, 적절하게 선정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 제조 시간의 단축화 및 생산성의 향상의 관점에서는, 가사 시간이 짧은 우레탄 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 기계적 강도가 요구되는 경우는, 기계적 내구성을 갖는 에폭시 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 포팅재(12)에는 이들 수지를 복수 이용하여도 좋다.

모듈 케이스(13)는, 중공사막(11)을 수용하고 있다. 모듈 케이스(13)의 사이즈는 특별히 한정하지 않지만, 전장 700∼2500 ㎜, 외직경 50∼250 ㎜인 것이 바람직하다. 모듈 케이스의 두께는 2∼20 ㎜인 것이 바람직하고 4∼18 ㎜인 것이 보다 바람직하다. 모듈 케이스(13)는, 하우징 본체(14) 및 2개의 캡 부재(15)를 구비하고 있다.

하우징 본체(14)는, 본 실시형태에 있어서, 전체로서 통형의 통형체이며, 이 통형체의 내부에 중공사막(11)을 수용하고 있다. 하우징 본체(14)는, 본 실시형태에 있어서, 별도 부재인, 파이프형부(16) 및 2개의 헤더부(17)를 구비하고 있다. 단, 파이프형부(16) 및 헤더부(17)는 분할되지 않는 단일의 부재여도 좋다.

파이프형부(16)는, 본 실시형태에 있어서, 통형을 이루고 있다. 파이프형부(16)의 축 방향의 양 단부 각각에, 헤더부(17)가 맞춤 결합하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 파이프형부(16)와 양 헤더부(17)를 접착함으로써, 일체화된 하우징 본체(14)가 형성되어 있다.

헤더부(17)는, 본 실시형태에 있어서, 통형부를 가지고 있다. 헤더부(17)는, 헤더부(17)의 통형부의 내부와 파이프형부(16)의 내부가 연통하고, 또한 서로 축선이 일치하도록, 파이프형부(16)에 맞춤 결합되어 있다. 또한, 파이프형부(16)와 맞춤 결합하는 부분 부근의 헤더부(17)의 외표면부는, 섬유 강화 수지를 피복하기 쉽게 하기 위해 테이퍼형의 형상으로 하여, 파이프형부(16)의 외표면과의 단차를 완화한 구조여도 좋다. 또한, 유리 클로스나 유리 로빙의 밀착성을 향상시키기 위해, 헤더부(17)의 외표면부의 일부에 둘레 방향의 볼록부 또는 오목부를 갖는 구조로 하여도 좋다. 이러한 구조로 함으로써, 내압에 의한 중공사막 모듈(10)의 길이 방향의 신장을, 보다 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.

헤더부(17)는, 본 실시형태에 있어서, 노즐부(18)를 가지고 있다. 헤더부(17)의 통형부의 측면에, 이 통형부의 축 방향에 대하여 수직으로 돌출하는 노즐부(18)가 마련되어 있다. 노즐부(18)는, 헤더부(17)의 축 방향에 있어서 포팅재(12)보다 파이프형부(16)측에 마련되어 있다.

개방되어 있는 노즐부(18)(도 1의 예에서는, 상측의 노즐부(18), 도 2예에서는 상하 양방의 노즐부(18))는, 헤더부(17)의 내부 및 외부 사이에서 유체를 통과시키는 포트로서 기능한다. 따라서, 노즐부(18)는, 하우징 본체(14)의 내주면, 각 중공사막(11)의 외주면 및 포팅재(12)의 노출면에 의해 획정되는 내부 공간에 외부로부터 유체를 유입시킬 수 있고, 또한 그 내부 공간으로부터 외부에 유체를 유출시킬 수 있다.

캡 부재(15)는, 본 실시형태에 있어서, 일단이 개방된 통형 또는 테이퍼 형상을 이루고 있다. 캡 부재(15)의 개방된 끝은, 하우징 본체(14)의 축 방향의 양 끝에 있어서, 하우징 본체(14)에 맞춤 결합하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 캡 부재(15)는, 너트(19)에 의해 하우징 본체(14)에 고정되어 있다. 또한, 캡 부재(15)와 포팅재(12) 및 하우징 본체(14) 중 적어도 한쪽과의 사이에는 O링(20)이 마련되어, 캡 부재(15)와 하우징 본체(14)에 의해 획정되는 내부 공간이 액밀하게 밀봉되어 있다.

캡 부재(15)의 폐쇄단 또는 테이퍼 형상부의 세경부(細徑部)측에, 관로(21)가 마련되어 있다. 관로(21)는, 하우징 본체(14)의 축 방향으로 평행하게 돌출하고 있다. 관로(21)는, 캡 부재(15)의 내부 및 외부 사이에서 유체를 통과시키는 포트로서 기능한다. 따라서, 관로(21)는, 캡 부재(15) 및 포팅재(12)에 의해 획정되는 내부 공간에 외부로부터 유체를 유입시킬 수 있고, 또한 상기 내부 공간으로부터 외부에 유체를 유출시킬 수 있다.

또한, 도 1의 예에 있어서, 중공사막(11)의 길이 방향의 한쪽의 끝은 포팅재(12) 및 캡 부재(15)가 획정하는 공간에 개구를 노출하고(도면 상측), 다른쪽의 끝은 포팅재(12)에 매설되고, 개구는 폐쇄되어 있다(도면 하측). 중공사막(11)이 매설되어 있는 측의 포팅재(12)에는, 축 방향을 따른 관통 구멍(th)이 형성되어 있다. 또한, 중공사막(11)이 매설되어 있는 측의 노즐부(18)는 폐쇄되어 있다.

이러한 구성의 중공사막 모듈(10)에서는, 예컨대, 중공사막(11)이 매설되어 있는 측의 관로(21)(도면 하측)를 통하여 중공사막 모듈(10)에 유입시킨 원액은, 관통 구멍(th)으로부터, 하우징 본체(14)의 내주면, 중공사막(11)의 외주면 및 양 포팅재(12)의 노출면에 의해 획정되는 내부 공간에 유입된다. 상기 내부 공간에 유입된 원액은, 해방된 노즐부(18)(도면 상측)를 향하여 하우징 본체(14)의 중공부 내를 통과하면서, 일부가 중공사막(11)에 의해 여과된다. 여과된 여액이 중공사막(11)의 중공부 내를 통과하여, 개구가 노출되어 있는 측의 관로(21)(도면 상측)로부터 배출된다. 또한, 해방된 노즐부(18)까지 통과한 원액이, 농축액으로서 배출된다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 중공사막 모듈(10)에 있어서, 중공사막(11)의 길이 방향의 양 끝이, 포팅재(12) 및 캡 부재(15)가 획정하는 공간에 개구를 노출하고, 어느 포팅재(12)에도 관통 구멍이 형성되지 않고, 또한 어느 노즐부(18)나 해방되어 있는 구성이어도 좋다.

중공사막 모듈(10)은, 헤더부(17) 내에, 원통형의 정류통(26)을 가져도 좋다. 정류통(26)은, 헤더부(17)의 축선과 일치하도록 배치되어 있다. 정류통(26)은, 일단이 포팅재(12) 내에 매설되어 있고, 타단은 노즐부(18)보다 파이프형부(16)의 길이 방향 중심측에서 종단하고 있다.

이러한 구성의 중공사막 모듈(10)에서는, 예컨대, 한쪽의 관로(21)로부터 중공사막 모듈(10)에 유입시킨 원액은, 다른쪽의 관로(21)를 향하여 중공사막(11)의 중공부 내를 통과하면서, 일부가 중공사막(11)에 의해 여과된다. 여과된 여액은, 하우징 본체(14)의 내주면, 중공사막의 외주면 및 양 포팅재(12)의 노출면에 의해 획정되는 내부 공간에 유입된다. 상기 내부 공간에 유입된 여액이 노즐부(18)로부터 배출된다. 또한, 중공사막의 중공부 내를 다른쪽의 관로(21)까지 통과한 원액이, 농축액으로서 상기 다른쪽의 관로(21)로부터 배출된다. 또는, 중공사막 모듈(10)의 한쪽의 노즐부(18)에 원액을 유입시킴으로써, 여액이 관로(21)로부터 배출되고, 농축액이 다른쪽의 노즐부(18)로부터 배출되어도 좋다.

모듈 케이스(13)의 적어도 일부분은, 유리 섬유를 함유하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 모듈 케이스(13) 중의 하우징 본체(14)가, 유리 섬유를 함유하고 있다. 보다 구체적으로는, 본 실시형태에 있어서, 하우징 본체(14)에 있어서 통형인 파이프형부(16) 및 헤더부(17) 중 적어도 어느 하나가 유리 섬유를 함유하고 있다. 더욱 구체적으로는, 본 실시형태에 있어서, 파이프형부(16) 및 헤더부(17)가 유리 섬유를 함유하고 있다. 유리 섬유로서, 그 화학 조성에 따라 E 유리, C 유리, S 유리, D 유리 등이 알려져 있지만, 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 헤더부(17)는 유리 단섬유를 미리 포함한 수지재로 성형되어도 좋다.

모듈 케이스(13)는, 열가소성 플라스틱에 의해 구성되는 플라스틱부와 유리 섬유를 포함하는 유리 섬유 강화 수지부를 가지고 있다. 플라스틱부는 사출 성형, 압출 성형 등에 의해 제조할 수 있고, 부분적인 파트를 미리 성형하고, 나중에 열용착이나 용제 접합, 접착제에 의해 접합하여도 좋고, 미리 일체형을 성형하여도 좋다. 플라스틱부의 재질로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리불화비닐리덴, ABS 수지 및 염화비닐 수지 및 변성 폴리페닐렌에테르 등을 들 수 있다. 모듈 케이스의 소재로서 스테인레스를 이용하는 것도 가능하지만, 장기간에 걸쳐 해수와 접촉하는 용도에 있어서는, 플라스틱제의 모듈 케이스의 채용이 바람직하다. 또한, 초순수 제조 용도에 있어서는, 금속 이온의 미량의 용출이 과제가 되기 때문에, 동일하게 플라스틱제의 모듈 케이스의 채용이 바람직하다. 유리 섬유 강화 수지부는, 모듈 케이스(13)에 있어서의, 유리 섬유를 함유하는 부분에 마련되어 있다. 유리 섬유 강화 수지부는, 유리 섬유와 함께, 경화성 수지를 더 포함하고 있다. 경화성 수지는, 예컨대, 열경화성 수지 및 광경화성 수지이다. 본 실시형태에 있어서는, 경화성 수지는, 열경화성 수지이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 모듈 케이스(13)의 두께 방향에 있어서, 플라스틱부(22) 및 유리 섬유 강화 수지부(23)가 적층되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 모듈 케이스(13)의 두께 방향의 내측에 층형의 플라스틱부(22)가 배치되고, 외표면측에 층형의 유리 섬유 강화 수지부(23)가 배치되어 있다.

모듈 케이스(13)의 유리 섬유를 함유하는 부분의 적어도 일부에 있어서, 모듈 케이스(13)의 두께에 대한, 유리 섬유 강화 수지부(23)의 피복층의 두께의 비율은 5％ 이상 50％ 이하인 것이 바람직하다. 즉, (유리 섬유 강화 수지부(23)의 피복층의 두께(㎜)/모듈 케이스(13)의 두께(㎜))×100의 값이 5％ 이상 50％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 비율이 5％보다 낮으면, 내압 보강의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 상기 비율이 50％보다 높으면 내압 효과는 있지만, 유리 섬유 강화 수지부(23)의 성형 시에 발생하는 경화 발열이 지나치게 커져, 플라스틱부(22)를 팽창시켜 버려, 경화 후의 모듈 케이스(13)의 전장이 변동하여 버리는 등의 문제가 발생할 가능성이 있다.

본 실시형태에 있어서 유리 섬유 강화 수지부(23)를 구성하고 있는, 유리 섬유는, 길이 3 ㎝ 이상의 유리 장섬유이다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 유리 섬유(24)는, 플라스틱부(22)의 관축의 외주를 적어도 720°이상 연속인 것이 바람직하다. 유리 섬유(24)가 연속적으로 플라스틱부(22)를 권회하고 있음으로써, 플라스틱부(22)가 직경 방향으로 내압 부하를 받아도, 국소적으로 큰 이변이 발생하는 개소가 존재하지 않기 때문에, 내압성을 균일하게 향상시킬 수 있다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 유리 섬유(24)는, 모듈 케이스(13)의 관축 방향에 대하여, 30°∼150°의 각도(θ)로 권회되어 있다. 보다 바람직하게는, 유리 섬유(24)는 상기 관축 방향에 대하여, 45°∼135°의 각도(θ)로 권회되어 있다. 더욱 바람직하게는, 유리 섬유(24)는 상기 관축 방향에 대하여, 60°∼120°의 각도(θ)로 권회되어 있다. 유리 섬유(24)의 관축 방향에 대한 권회 각도를 조정함으로써 내압에 의한 직경 방향의 확경과 길이 방향의 신장을 밸런스 좋게 억제할 수 있다.

유리 섬유(24)의 표면은 열경화성 수지와의 접착성을 향상시키기 위해 실란 커플링제에 의한 처리를 실시한 것이어도 좋다.

유리 섬유(24)는, 본 실시형태에 있어서, 예컨대, 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트와 같이, 가공된 직물형체의 내부에서 유리 섬유가 연속한 것이며, 플라스틱부(22)를 피복하고 있다. 유리 클로스는, 꼬임을 준 유리 섬유의 다발인 스트랜드를 이용하여 짠 직물형체이다. 로빙 클로스는, 스트랜드에 꼬임을 가하지 않은 상태의 것을 이용하여 짠 직물형체이다. 또는, 유리 섬유(24)는, 유리 로빙과 같이 다발 형체의 형태로 플라스틱부(22)를 피복하여도 좋다.

유리 클로스 및 로빙 클로스의 종류는 특별히 한정하지 않지만, 평직, 능직, 성긴 평직, 주자직 등을 이용할 수 있다. 또한, 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트의 1평방미터당의 중량은 50 g/㎡∼600 g/㎡가 바람직하고, 100 g/㎡∼500 g/㎡가 보다 바람직하고, 200 g/㎡∼400 g/㎡가 더욱 바람직하다. 50 g/㎡보다 가벼운 경우, 다중으로 적층하지 않으면 충분한 강도가 얻어지지 않고, 또한, 적층 공정이 번잡해진다. 또한, 600 g/㎡보다 무거운 경우, 유리 클로스 또는 로빙 클로스의 플라스틱부에 대한 추종성이 나빠져, 밀착성이 나빠질 가능성이 있다. 특히, 노즐부(18)를 유리 클로스 등으로 피복하는 경우, 형태가 복잡하기 때문에, 1평방미터당의 중량은 300 g/㎡ 이하인 것이 바람직하다.

유리 로빙의 종류는 특별히 한정하지 않지만, 1 ㎞당의 중량은 1000 g/㎞∼5000 g/㎞가 바람직하고, 1500 g/㎞∼4500 g/㎞가 보다 바람직하고, 2000 g/㎞∼4000 g/㎞가 더욱 바람직하다. 1000 g/㎞보다 가벼운 경우, 필요한 적층량에 도달할 때까지 시간을 요하여 버린다. 또한, 5000 g/㎞보다 무거운 경우, 유리 섬유 사이에 충전하는 경화성 수지가 충분히 침투하지 못하여 본래의 강도를 발휘할 수 없을 가능성이 있다.

유리 섬유 강화 수지부(23)의 유리 섬유 체적 함유율(Vf)=100×(유리 섬유의 체적+열경화성 수지의 체적)은 5∼70％인 것이 바람직하다. 이 유리 섬유 체적 함유율이 5％보다 낮아지면, 보강 효과가 충분히 발현되지 않는 경우가 있다. 또한, 70％를 넘으면, 유리 섬유 강화 수지(23) 중에 보이드가 발생하기 쉬워져, 유리 섬유 강화 수지부(23)의 물성이 저하할 가능성이 있다. 또한, 유리 섬유 강화 수지(23)의 표면에, 열경화성 수지에 피복되지 않고, 유리 섬유(24)가 노출된 상태가 발생하는 경우가 있다. 이러한 상태에서는, 유리 섬유(24)의 마찰에 의해 유리 섬유가 단선하여, 보풀이 일기 쉬워지고, 물성이 저하한다. 또한, 유리 섬유 강화 수지부(23)의 유리 섬유 체적 함유율은 바람직하게는 20％∼60％의 범위이다.

유리 섬유(24)의 직물형체(25)의 폭은, 30 ㎜ 이상 140 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 폭이 30 ㎜보다 좁으면 1회당의 피복에 요하는 작업 시간이 길어져 버린다. 한편 140 ㎜보다 폭이 넓어지면, 권회하고 있을 때, 유리 섬유(24)의 직물형체가 뒤틀려 버려, 주름이 발생하기 쉬워질 가능성이 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 유리 섬유(24)의 직물형체(25)는, 모듈 케이스(13)의 관형의 부분에 나선형으로 권회되어 있다. 권회에 의해 관축 방향에 있어서 인접하는, 유리 섬유(24)의 직물형체(25)의 중첩 비율은, 평균으로 3％ 이상 70％ 이하인 것이 바람직하고, 10％∼50％가 보다 바람직하고, 20％∼40％가 더욱 바람직하다. 또한, 유리 섬유(24)의 직물형체(25)의 중첩 비율이란, 관축 방향에 있어서의, 직물형체(25)의 폭에 대한 직물형체(25)의 중첩폭의 비율이다. 중첩되는 비율이 3％보다 낮으면, 권회하는 장소에 따라 직물형체(25)가 중첩되지 않는 장소가 발생할 가능성이 있다. 또한 70％보다 높은 경우, 공정상 시간이 걸려, 효율적이지 않다.

본 실시형태에서는, 종류가 다른 유리 섬유(24)의 직물형체(25)가, 복수 적층되어 있어도 좋다. 예컨대, 모듈 케이스(13)의 플라스틱부(22)를 유리 클로스가 피복하고, 그 유리 클로스가 피복된 외주를 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 한쪽이 피복하여도 좋다. 또는, 플라스틱부(22)를 로빙 클로스가 피복하고, 그 로빙 클로스가 피복된 외주를 유리 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 한쪽이 피복하여도 좋다. 또는, 플라스틱부(22)를 촙드 스트랜드 매트가 피복하고, 그 촙드 스트랜드 매트가 피복된 외주를 유리 클로스 및 로빙 클로스 중 적어도 한쪽이 피복하여도 좋다.

본 실시형태와 같은 중공사막 모듈(10)에 있어서, 유리 섬유 강화 수지부(23)를 피복하는 경우, 유리 클로스 등은 파이프형부(16), 헤더부(17), 노즐부(18)의 3종류로 분할하여 피복하여도 좋다. 이 경우, 파이프형부(16)와 헤더부(17)의 경계 부분에 있어서는 각각의 유리 클로스 등이 오버랩하고 있는 것이 바람직하다. 오버랩하는 폭은 하우징의 구조에도 따르지만 50 ㎜ 이상인 것이 바람직하다. 동일하게 헤더부(17)와 노즐부(18)의 경계 부분에 있어서도 각각의 유리 클로스 등이 오버랩하고 있는 것이 바람직하다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 노즐부(18)의 유리 클로스(27)의 형상으로서는, 미리 직사각형의 형상으로 절취한 유리 클로스(28)에 있어서, 그 장변의 길이는 노즐 부분(18)을 360°이상으로 권회할 수 있는 길이가 좋고, 또한 그 단변의 길이는 노즐부(18)의 전장 및 헤더부(17) 본체까지 덮는 것이 가능하면 좋다. 그리고 장변측의 하단 부분에는 적당한 간격으로 절입을 넣어, 헤더부(17) 본체 및 오버랩시키는 유리 클로스와의 추종성을 좋게 한 형상이 바람직하다. 노즐부(17)의 루트 부분은 응력이 집중하기 쉬운 개소이지만, 상기한 바와 같이 유리 섬유를 피복함으로써 응력에 대한 보강 효과를 발휘할 수 있다.

유리 섬유 강화 수지부(23)에 이용되는 열경화성 수지는 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등을 사용할 수 있지만, 에폭시 수지가 보다 적합하게 이용된다. 에폭시 수지의 주제로서는, 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 트리메틸올프로판폴리글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,4부탄디올디글리시딜에테르, 1,6헥산디올디글리시딜에테르 등을 단독 또는 적절하게 배합하여 이용할 수 있다. 또한 경화제로서는 아민계 경화제, 산무수물 등이 이용되지만, 상온에서 경화하기 위해서는 아민계 경화제를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 주제, 경화제를 배합하여 혼합 초기의 점도가 500 m㎩·s 이상 5000 m㎩·s 이하가 되는 것이 바람직하다. 5000 m㎩·s보다 점도가 높으면 유리 섬유 중에 에폭시 수지가 함침하기 어려워져 유리 섬유 강화 수지부(23) 중에 기포가 잔류하기 쉬워진다. 또한 500 m㎩·s 이하가 된 경우는, 한차례 함침한 에폭시 수지가 유리 섬유(24) 중으로부터 늘어져 버려, 원하는 형상대로 경화할 수 없게 될 우려가 있다.

다음에, 전술한 중공사막 모듈(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 중공사막 모듈(10)의 제조 공정의 설명에 있어서는, 포팅재(12)로서 우레탄 수지를 사용한 경우에 대해서 기재한다. 단, 우레탄 수지에 한정되는 것은 아니고, 다른 수지를 사용한 경우라도 동일한 제조 공정으로 중공사막 모듈(10)을 제조할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 기계적 강도의 향상의 관점에서, 포팅재(12)로서 에폭시 수지가 이용된다. 또는, 본 실시형태에서는, 제조 시간의 단축화 및 생산성의 향상의 관점에서, 포팅재(12)로서 우레탄 수지가 이용된다.

중공사막(11)은 모듈 케이스(13)에 삽입할 수 있도록 원통형으로 중공사막 다발을 정돈함으로써, 막 모듈당의 막 면적, 즉 여과 면적을 최대화할 수 있다. 중공사막 다발의 외주에는 보호용의 네트를 더 피복하여도 좋다. 네트의 소재는 특별히 한정하지 않지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 에틸렌초산비닐코폴리머 등이 바람직하다. 중공사막의 충전율을 지나치게 높게 하면, 원액 또는 여과액의 흐름이 나빠지거나, 운전 시의 역세 공정에 있어서의 세정 효율이 저하하거나 한다. 운전 방법에도 따르지만, 모듈 케이스(13)의 내직경에 대한, 모듈 케이스(13)에 삽입하는 중공사막(11)의 단면적의 총합이 40∼70％가 되는 것이 바람직하다. 중공사막 다발의 양 단부는 후단의 포팅 공정에서 포팅제에 의해 폐색되지 않도록 필링해 두는 것이 바람직하다. 필링에 이용하는 소재로서는 에폭시 수지, 우레탄 수지 및 실리콘 수지 등이 이용된다.

필링한 중공사막 다발을 원하는 형상으로 성형한 플라스틱부(22)에 삽입한 후, 플라스틱부(22)의 양 단부에 포팅제를 이용하여 접착하는 포팅 공정을 행한다. 접착 방법으로서는 플라스틱부(22)의 중앙부를 중심으로 하여 회전시킴으로써 발생하는 원심력을 이용하여 포팅재(12)를 도입하는 원심 접착법과, 플라스틱부(22)를 세로로 두고, 헤드차를 이용하여 포팅재(12)를 도입하는 정치 접착법이 있다. 접착 방법은, 중공사막 모듈(10)의 전장이나 모듈 케이스(13)의 직경, 사용하는 포팅제의 혼합 초기 점도나 포트 라이프에 따라, 적절하게 선택할 수 있다. 포팅재(12)가 경화한 후에, 더욱 고온에서 양생하는 시간을 마련하여도 좋다. 완전히 포팅재(12)가 경화한 후에, 필링한 부분을 제거하고, 중공사막(11)의 단부를 개구시킨다.

본 실시형태에 있어서는, 중공사막 다발의 플라스틱부(22)에의 포팅 공정 후에 유리 섬유 강화 수지부(23)의 피복 공정을 설명하고 있지만, 피복 공정을 접착 공정 전에 실시하여도 좋다.

플라스틱부(22)와 유리 섬유 강화 수지부(23)의 접착성을 향상시키기 위한 처리를 플라스틱부(22)의 외표면에 실시하여도 좋다. 처리 방법은 특별히 한정하지 않지만, 화학 처리, 플라즈마 처리, 조면화 처리 등을 들 수 있다. 또한, 조면화의 수단으로서는, 샌드 페이퍼나 샌드 블라스트를 이용할 수 있지만, 조면화 후에 발생하는 발진을 제거하는 것이 접착성을 유지하기 위해 중요하다. 조면화의 기준으로서는 산술 평균 거칠기로 면 거칠기(이하 Ra)가 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 5 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 측정 방법은 JIS B 0601:1994에 기초한다.

플라스틱부(22)의 외표면과 유리 섬유 강화 수지부(23)의 접착 강도는, 일체화시키는 관점에서 높게 유지하는 것이 좋다. 예컨대, 인장 전단 강도는 3 ㎫ 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 인장 전단 강도는, 4.5 ㎫ 이상이다.

전술한 포팅 공정 후에, 유리 섬유 강화 수지부(23)의 피복 공정을 행한다. 피복 공정에 있어서는, 유리 클로스 및 로빙 클로스 등의 유리 섬유(24)의 직물형체(25)를 연속적으로 피복하는 경우, 후프 감기라고 부르는, 유리 섬유(24)의 직물형체(25)를 플라스틱부(22)에 부분적으로 중첩하면서 권회함으로써, 특히 직경 방향의 팽창에 대하여 양호한 내압 강도를 유지할 수 있다. 또한, 후프 감기는, 축 방향에 대략 수직으로 감는 권취법이며, 축 방향에 미소하게 경사시켜 나선형으로 감는 권취법도 포함하고 있다. 또한, 중공사막 모듈(10)의 길이 방향의 신장을 억제하기 위해서는, 헬리컬 감기라고 부르는, 축 방향에 대하여 각도를 가지고 비스듬하게 감는 권취법을 선택하여도 좋다. 권회할 때는 유리 섬유(24)의 직물형체(25)와 플라스틱부(22) 사이에 간극이 발생하지 않도록 권회시키는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 유리 섬유(24)의 직물형체(25)끼리가 중첩되는 비율은, 평균으로 3％∼70％가 바람직하고, 10％∼50％가 보다 바람직하고, 20％∼40％가 더욱 바람직하다.

전술한 바와 같이, 유리 클로스의 폭은 모듈 케이스(13)의 직경에도 따르지만, 30 ㎜∼140 ㎜가 적합하다. 권회 시는 전용의 장치를 이용하여도 좋고, 수작업으로 실시하여도 좋다. 이때, 플라스틱부(22)를 관축 방향 중심으로 회전시키면서 권회하여도 좋다.

전용의 장치로서 필라멘트 와인딩 장치를 이용하여도 좋다. 필라멘트 와인딩 장치의 구성으로서는, 이하의 예를 들 수 있다. 먼저, 유리 로빙을 묶은 보빈을 크릴 스탠드라고 불리는 급사 장치에 부착하고, 유리 로빙을 공급하면서 장력을 제어한다. 그 후, 레진패스라고 불리는 함침 장치에 유리 로빙을 통과시켜, 열경화성 수지에 함침시킨다. 수지의 부착량은 적절하게 조정되는데, 목표로 하는 유리 섬유 강화 수지 중의 유리 섬유의 비율인 섬유 체적 함유율(Vf)을 바탕으로 정해진다. 또한, 레진패스는 적절하게 온도 조정되어도 좋다. 한편, 중공사막 모듈(10) 또는 하우징 본체(14)는, 필라멘트 와인딩 장치 본체에 고정된다. 고정의 방법은, 중공사막 모듈(10)의 상태이면, 중공사막 모듈(10)의 양 단부의 외표면 부분을 파지하여도 좋다. 또한, 중공사막(11)을 삽입하기 전의 하우징 본체(14)의 상태이면, 동일하게 양 단부의 외표면 부분을 파지하여도 좋고, 하우징 본체(14)의 내표면측을 파지하여도 좋고, 그 후의 큐어링 공정을 포함한 핸들링성을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 유리 로빙의 선단을 하우징 본체(14)의 일부분에 고정한 후에, 하우징 본체(14)를 회전시켜, 로빙을 권취한다. 권회 시의 유리 섬유의 장력은 하나의 보빈으로부터 풀려 나오는 유리 로빙에 대해 0.1 N∼30 N으로 적절하게 조정된다. 0.1 N보다 낮은 장력의 경우, 하우징 본체(14) 표면에의 밀착성 또는, 장력을 걸어 여분으로 함침시킨 수지를 제거한다고 하는 효과에 과제가 나타나는 경우가 있다. 또한 30 N보다 높은 장력의 경우, 워크인 하우징에 여분의 부하가 발생하여, 잔류 응력이 발생하는 경우가 있다. 또한, 하우징 본체(14)의 회전 속도에 관해서는, 10 m/min∼200 m/min의 범위에서 적절하게 조정할 수 있고, 보다 바람직하게는 20 m/min∼160 m/min이며, 더욱 바람직하게는 40 m/min∼120 m/min의 범위이다. 또한 권회 시, 하우징 본체(14)의 상부에 히터를 설치하여, 경화를 촉진하여도 좋다. 함침시키는 수지가 광경화성 수지의 경우이면, 경화시키기 위한 자외광을 발생시키는 장치를 구비하고 있어도 좋다.

요구되는 설계 내압에 따라, 전술한 후프 감기나 헬리컬 감기를 반복해서 행하여도 좋다.

또한 필요하다면, 후프 감기를 실시한 외주부에, 유리 클로스를 덮는 것이 가능한 면적을 갖는 로빙 클로스를 피복하여도 좋다. 이때, 로빙 클로스의 편단부가, 타단부와 적어도 1 ㎝ 이상, 바람직하게는 3 ㎝ 이상, 보다 바람직하게는 5 ㎝ 이상 오버랩하고 있어도 좋다. 또한, 모듈 케이스(13)의 노즐부(18) 등은 적절하게 로빙 클로스를 미리 정해진 길이로 절단하여, 주름이 극력 적어지도록 피복하는 것이 중요하다. 또한 노즐부(18)와 같은 형상 부분에는 후술하는 열경화성 수지의 함침 후도 기포가 남기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 롤러 등으로 기포를 제거함으로써 내압성을 충분히 발휘할 수 있다.

또한 필요에 따라, 촙드 스트랜드 매트를 로빙 클로스의 외주부에 피복하여도 좋다.

전술한 로빙 클로스, 유리 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 등의 유리 섬유(24)의 직물형체(25)에는, 열경화성 수지가 함침된다. 유리 섬유(24)의 직물형체(25)에의 열경화성 수지의 함침은, 플라스틱부(22)에의 권회 전에 행해져 있어도, 권회 후에 행해져도 좋다. 또한, 미리 플라스틱부(22)의 외표면부에 열경화성 수지를 도포해 두어도 좋다. 유리 섬유(24)의 직물형체(25)에 함침한 열경화성 수지를 실온에서 경화시킨 후, 사용하고 있는 중공사막(11) 및 모듈 케이스(13)의 소재에도 따르지만, 50℃∼80℃의 온도에서 양생하는 것이 바람직하다. 열경화성 수지가 완전히 경화함으로써, 내후성, 내약품성 및 내구성을 확보할 수 있다. 80℃를 넘는 온도에서 양생을 행한 경우, 유리 섬유 강화 수지부(23) 그 자체 및 플라스틱부(22)의 외표면부와 유리 섬유 강화 수지부(23)의 전단 강도에 대해서는 보다 양호한 강도를 얻을 수 있다. 한편 플라스틱부(22) 또는 중공사막 모듈(10)에 채용되는 그 외의 소재의 종류에 따라서는, 양생 온도가 그 소재의 내열 온도를 넘는 경우가 있다. 또한 그와 같은 고온 상태로 중공사막(11)을 장시간 건조하면 중공사막(11)의 세공으로부터 수분이 증발하여 버려 투수 성능을 유지할 수 없을 가능성이 있다.

양생 후는 필요에 따라, 유리 섬유 강화 수지부(23)의 표층을 샌딩하여도 좋다. 또한 용도에 따라서는, 유리 섬유 강화 수지부(23)의 표층에 도장을 실시하여도 좋다. 도장의 두께로서는 최대로도 30 ㎛ 정도가 좋다. 그 이상의 두께의 경우, 도료 중의 유기 용매가 적절하게 휘발하지 않고 도장층에 기포로서 잔류하는 경우가 있다. 또한, 열수축성 필름을 피복하여도 좋다. 열수축성 필름은 양생 후에 피복하여도 좋고, 권회 후, 양생 전에 피복하여도 좋다.

이상과 같이 구성된 중공사막 모듈(10)에 따르면, 예컨대, 노즐부(18)를 통해 원수를 중공사막 모듈(10)에 도입함으로써, 중공사막(11)에 의해 여과된 여과수가 관로(21) 중 적어도 한쪽을 통해 중공사막 모듈(10)로부터 배출되며, 노즐부(18)의 나머지 한쪽을 통해 농축수가 중공사막 모듈(10)로부터 배출된다.

또한, 관로(21) 중 어느 한쪽을 통해 원액을 중공사막 모듈(10)에 도입함으로써, 관로(21)의 나머지 한쪽을 통해 농축수가 중공사막 모듈(10)로부터 배출되며, 중공사막(11)에 의해 여과된 여과수가 두개의 노즐부(18)를 통해 중공사막 모듈(10)로부터 배출된다.

또한, 플라스틱부(22)의 외주에 유리 섬유 강화 수지부(23)를 피복함으로써, 원수 등의 원액과 유리 섬유 강화 수지부(23)의 접촉을 방지할 수 있다. 따라서, 중공사막 모듈(10)은, 원액과 유리 섬유(24)가 포함되는 수지의 접촉이 바람직하지 않은 용도에도 적용할 수 있다.

이하, 본 실시형태에 따른 중공사막 모듈(10)을 이용한 여과 시스템에 관해서 구체적으로 설명한다.

또한, 이하에 설명하는, 여과 시스템에서는, 중공사막 모듈(10) 내의 압력이 0.3 ㎫∼1.2 ㎫에서 여과된다. 또한, 0.3 ㎫∼1.2 ㎫에서 여과된다는 것은, 특정되지 않는 한, 여과 공정 및 역세 공정 중 적어도 한쪽에 있어서, 0.3 ㎫∼1.2 ㎫의 압력이 중공사막 모듈(10) 내에 인가되는 것을 의미한다. 압력이 중공사막 모듈(10) 내에 인가된다는 것은, 적어도, 하우징 본체(14)의 내부에 압력이 인가되는 것을 의미한다.

또한, 여과 시스템에 있어서, 모듈 케이스(13) 내를 1.0 ㎫로 가압하여, 파이프형부(16)의 중앙 부분의 확경률을 R％, 길이 방향의 신장률을 L％로 하였을 때, 0.5＜R/L＜5의 관계를 만족하면 좋다. R/L이 0.5보다 작은 경우, L의 신장률이 확경률에 비해서 크기 때문에, 길이 방향이 구속되었을 때에 통상 이상으로 확경 방향에 부하가 발생하는 경우가 있다. 또한 R/L이 5 이상의 경우, 확경률이 크기 때문에, 길이 방향이 구속된 응력이 직경 방향에 부가된 경우, 장기간의 응력 변동에 견딜 수 없을 가능성이 있다.

또한, 여과 시스템에 있어서, 전술한 여과를 행하는 운전 시에, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06의 관계를 만족하면 좋다. R이 0.25 이상인 경우, 장기간에 이르는 고압으로 여과를 행하는 운전 및 운전 공정의 전환에 따른 압력 변동에 의해, 모듈 케이스(13)에 크랙이 발생할 가능성이 있다. 또한 L이 0.06 이상인 경우, 동일하게 장기간에 이르는 고압으로 여과를 행하는 운전 및 운전 공정의 전환에 따른 압력 변동에 의해, 뒤에 상세하게 설명하는 도 10에 나타내는, 중공사막 모듈(10)에 접속 고정된 공급 배관(42), 배출 배관(43), 여액 배관(44)에 대하여, 여과 운전의 공정 전환에 따른 압력 변동에 의해 과대한 부가가 발생하여, 크랙이 발생할 가능성이 있다. 여과를 행하는 운전 시에, 예컨대, 실온에서 모듈 케이스(13) 내가 최대로 1.2 ㎫, 40℃의 액온 조건에서 모듈 케이스(13) 내가 최대로 0.9 ㎫, 80℃의 액온 조건에서 모듈 케이스(13) 내가 최대로 0.8 ㎫인 것이 바람직하다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 여과 시스템을, 해수를 담수화하는 시스템 또는 담수를 제조하는 시스템으로서 구현화한 해수 담수화 시스템(29)은, 여과 시스템(30) 및 탈염 시스템(31)을 포함하고 있다.

여과 시스템(30)은, 여과 피드 펌프(32), 스트레이너(33) 및 내압성을 갖는 중공사막 모듈(10)을 포함하고 있다. 여과 피드 펌프(32)는, 취수한 해수를 중공사막 모듈(10)에 공급한다. 스트레이너(33)는, 해수 중의 직경이 비교적 큰 이물을 제거한다. 중공사막 모듈(10)은, 원수인 해수를 여과한다. 또한, 취수한 해수는, 가압하여 중공사막 모듈(10)에 송액되기 전에, 가압 부상 분리법에 따라 전처리되어 있어도 좋다.

탈염 시스템(31)은, 탈염 피드 펌프(34) 및 역침투막 모듈(35)을 포함하고 있다. 탈염 피드 펌프(34)는, 중공사막 모듈(10)의 여액을 가압하여, 역침투막 모듈(35)에 공급한다. 역침투막 모듈(35)은, 중공사막 모듈(10)의 여액을 탈염한다. 또한, 탈염 시스템(31)에 있어서, 탈염 피드 펌프(33)가 마련되어 있지 않아도 좋다. 즉, 중공사막 모듈(10)이, 역침투막 모듈(35)에 직접, 접속되어 있어도 좋다.

본 발명의 중공사막 모듈(10)이 내압성을 가지고 있기 때문에, 중공사막 모듈(10)과 역침투막 모듈(35)의 중간에 버퍼 탱크를 마련하지 않아도, 중공사막 모듈(10)의 파손 또는 여액의 누수가 발생하는 일없이 안정적으로 탈염 공정을 연속적으로 행하는 것이 가능해진다. 버퍼 탱크를 설치하지 않음으로써 해수 담수화 시스템(29)의 설치 면적의 감소와 버퍼 탱크에 사용하는 약품에 드는 비용을 저감할 수 있다. 또한, 중공사막 모듈(10)의 상하 및 노즐부(18)에 접속되는 배관이 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐 수지인 구성에 있어서, 원액의 공급에 의해 압력이 인가된 경우라도, 중공사막 모듈(10)의 길이 방향의 신장률과 확경률을 밸런스 좋게 억제할 수 있는 구조로 되어 있기 때문에, 중공사막 모듈(10)뿐만 아니라, 접속된 배관도 장기간에 걸쳐 건전한 상태를 유지할 수 있다.

도 9에 본 실시형태에 따른 여과 시스템을, 초순수를 제조하는 시스템으로서 구현화한 초순수 제조 시스템의 일실시형태를 나타낸다. 초순수 제조 시스템으로서는, 원수 중의 현탁 물질 제거를 행한 후, 용존 산소를 제거하는 공정(전처리 시스템)을 거쳐, 역침투막(1차 순수)에 의해 물과 이온류, 유기물이 분리된다. 그 후, 탈염을 목적으로 하여 이온 교환 장치(IE)로 처리된다. 또한, 대부분의 유기물은 RO막에 의해 제거되지만, 남은 유기물을 더욱 저감하기 위해, 자외선 조사 장치(TOC-UV)가 마련되는 경우가 있다. 그리고, 파이널 필터로서 한외 여과막 모듈(UF)로 여과되어, 미립자를 제거한 물의 일부가 유스 포인트(P.O.U.)에 공급된다. 유스 포인트(P.O.U.)에서 사용된 물의 일부는, 배수 처리 시스템에 의해 처리된 후, 재차 초순수 제조 시스템의 공정을 거쳐 유스 포인트(P.O.U.)에 공급된다. 유스 포인트(P.O.U.)에 공급되는 수량의 비율은, 유스 포인트(P.O.U.)에 있어서의 상태에도 따르지만, 서브 시스템 중의 순환량에 대하여 20∼50％ 정도, 보다 효율을 높인 라인에 있어서는 70％ 정도를 차지하는 경우가 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 여과 시스템을, 미립자를 제거함으로써 초순수를 제조하는 시스템으로서 구현화한 시스템(41)은, 내압성을 갖는 중공사막 모듈(10), 공급 배관(42), 배출 배관(43) 및 여액 배관(44)을 포함한다. 공급 배관(42)은, 중공사막 모듈(10)의 노즐부(18)에 접속되어 있다. 배출 배관(43)은, 다른쪽의 노즐부(18)로부터 농축수를 배출한다. 여액 배관(44)은, 중공사막 모듈(10)로부터 여과수를 취수시킨다. 중공사막 모듈(10)에 의해 여과된 물은, 예컨대 50 ㎚ 이상의 미립자가 1개/mL 이하로 억제되어 있어, 반도체의 생산에 사용하는 초순수로서 이용할 수 있다.

예컨대, 전술한 초순수를 제조하는 시스템(41)에 있어서, 중공사막 모듈(10)은, 외압 여과 방식으로, 최대 80℃의 액온 조건에 있어서, 공급수측의 압력의 최대값이 0.5 ㎫ 이상 0.8 ㎫ 이하, 여과수측의 압력의 최대값이 0.3 ㎫ 이하, 또한 막내외면 차압의 최대값이 0.3 ㎫ 이하인 운전 조건에서 운전되는 경우가 있다.

또한, 예컨대, 전술한 초순수를 제조하는 시스템(41)에 있어서, 중공사막 모듈(10)은, 70℃ 이상 80℃ 이하의 원수가 공급되는 운전 조건에 있어서는, 외압 여과 방식으로, 공급수측의 압력의 최대값이 0.5 ㎫ 이상 0.8 ㎫ 이하, 여과수측의 압력의 최대값이 0.5 ㎫ 이상 0.8 ㎫ 이하, 또한 막내외면 차압의 최대값이 0.3 ㎫ 이하인 운전 조건에서 운전되는 경우가 있다.

또한, 예컨대, 전술한 초순수를 제조하는 시스템(41)에 있어서, 중공사막 모듈(10)은, 20℃ 이상 30℃ 이하의 원수가 공급되는 운전 조건에 있어서는, 외압 여과 방식으로, 공급수측의 압력의 최대값이 0.8 ㎫ 이상 1.2 ㎫ 이하, 여과수측의 압력의 최대값이 0.8 ㎫ 이상 1.2 ㎫ 이하, 또한 막내외면 차압의 최대값이 0.3 ㎫ 이하인 운전 조건에서 운전되는 경우가 있다.

본 실시형태에 있어서의 외압 여과식의 중공사막 모듈(10)은 내압성을 가지고 있기 때문에, 예컨대, 15 ㎥/h를 넘는 것 같은 높은 투수량을 얻기 위해, 원수를 공급하는 측의 압력이 상온에서 최대 1.2 ㎫까지 있었다고 해도, 케이스의 파손 없이 여과 운전을 행할 수 있다. 또한 70℃ 내지 80℃의 열수 중에서도 최대 0.8 ㎫의 원수를 공급하는 측의 압력으로 여과 운전을 할 수 있다. 또한, 초순수 제조 서브 시스템으로부터 유스 포인트에 취수됨으로써, 초순수 제조 서브 시스템의 순환 배관 내의 압력은 순간적으로 저하하고, 그 후 정상적인 압력으로 되돌아간다. 이 반복된 압력 변동은 중공사막 모듈(10)의 하우징 본체(14) 및 접속된 배관에 대하여 부하가 되는 경우가 있지만, 본 실시형태에 있어서의 중공사막 모듈(10)에 있어서는, 확경률과 중공사막 모듈(10) 전장의 신장률을 밸런스 좋게 억제하고 있기 때문에, 내압 보강에 따른 중량 증가는 최소한으로 억제하면서, 장기간에 걸쳐 여과 운전을 계속할 수 있다. 또한, 하우징 본체(14)의 내표면부에는 유리 섬유 강화 수지부(23)에 포함되는 유리 섬유(24)가 노출되지 않는 구조로 되어 있기 때문에, 내압성을 유지하면서 이온형 실리카나 전실리콘의 용출을 극한까지 억제할 수 있다. 또한, 유리 섬유 강화 수지부(23)에 이용되는 에폭시 수지 중에는, 염화물 이온이 수백 ppm 내지 수천 ppm의 농도로 포함되어 있는데, 본 실시형태에 있어서는, 유리 섬유 강화 수지부(23) 중의 에폭시 수지와 여액이 접촉하지 않기 때문에, 염화물 이온의 여액에의 이행이 일어나지 않아, 양호한 여액을 유스 포인트에 공급할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 예에 한정되는 것이 아니다.

이하, 실시예에서 이용한 측정 방법 및 시험 방법에 대해서 설명한다.

(유리 섬유 강화 수지부의 두께)

유리 섬유 강화 수지부의 두께를 이하와 같이 측정하였다. 피복 후의 모듈 케이스를 유리 섬유 강화 수지부의 단면이 노출되도록 절단하여, 3개소 측정한 것을 평균하여 산출하였다.

(중공사막의 내직경 및 외직경)

중공사막의 내직경 및 외직경은, 이하와 같이 하여 구하였다. 중공사막을 막길이 방향에 수직인 방향으로 면도칼 등으로 얇게 잘라, 주사형 전자 현미경을 이용하여 단면의 내직경의 장직경과 단직경, 외직경의 장직경과 단직경을 측정하여, 이하의 (1), (2) 식에 따라, 각각 내직경과 외직경을 결정하였다. 또한, 본 실시형태에서는 임의로 선택한 중공사막, 20개에 대해서 각각 내직경 및 외직경을 측정하여, 상가 평균값을 산출함으로써 구하였다.

(중공사막의 막 두께 방향의 두께)

중공사막의 막 두께 방향의 두께를, 이하와 같이 하여 측정하였다. 전술한 바와 같이, 중공사막의 내직경(A) 및 외직경(B)을 측정하여, 이하의 (3) 식에 기초하여, 중공사막의 막 두께 방향의 두께를 구하였다.

중공사막의 두께=(B-A)/2···(3)

또한, 본 실시형태에서는 임의로 선택한 중공사막, 20개에 대해서 각각 막 두께를 측정하여, 상가 평균값을 산출함으로써 중공사막의 막 두께를 구하였다.

(유리 전이 온도)

유리 전이 온도는, 퍼킨엘머사 제조의 시차 주사 열량계(DSC) 장치(형판: DSC8000)를 이용하여 측정하였다. 측정 방법은 JIS K7121의 유리 전이 온도의 측정 방법에 준거하였다. 또한, 기준 물질로서는 인듐을 사용하였다. 구체적으로는, 완성된 중공사막 모듈에 있어서, 약 5 ㎎의 유리 섬유 강화 수지를 채취하고, 전용의 샘플 용기에 봉입하여, 샘플 용기를 장치 내에 설치한 후, 장치 내를 20℃로 온도 조절하여 측정을 개시하였다. 0℃ 내지 200℃의 범위에서 샘플을 승온하였다. 승온 속도는 10℃/min으로 하였다. 얻어진 결과로부터 중간점 유리 전이 온도(Tg)를 산출하여, 이것을 유리 전이 온도로 하였다.

(인장 전단 강도)

인장 전단 강도는 이하와 같이 측정하였다. 샘플은 실제로 작성한 막 모듈의 파이프형부로부터 절취하였다. 전장 180 ㎜, 폭 10 ㎜의 스틱형의 샘플을 파이프부의 길이 방향으로부터 절취한 후, 샘플 길이 방향의 중앙부 12.5 ㎜×10 ㎜ 이외의 부분에 있어서, 편측은 플라스틱부(후술하는, 폴리술폰 또는 ABS)만, 반대측은 유리 섬유 강화 수지부만을 남기는 가공을 실시하였다. 그 외의 전단 시험 조건에 대해서는 JISK-7161 플라스틱-인장 특성의 시험 방법에 준하여 실시하였다.

(순간 파괴 시험)

순간 파괴 시험은, 중공사막 모듈에 내압을 인가하여, 케이스가 파괴되었을 때의 압력을 파괴 시 압력으로 하였다. 미리 중공사막 모듈의 내부를 물로 채우고 노즐부 2개소와 캡부 1개소를 시일하였다. 남는 1개소의 캡부로부터 공기압을 0.2 ㎫/sec로 서서히 부가하였다. 시험 시는 전부 40℃의 수온에서 실시하였다. 중공사막 모듈은 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 시험을 실시하였다.

(피로 파괴 시험)

피로 파괴 시험은, 중공사막 모듈에 0.6 ㎫ 또는 1 ㎫까지 내압을 반복 인가하여, 케이스가 파괴된 시간의 횟수를 기록하였다. 미리 중공사막 모듈의 내부를 물로 채우고 노즐부 2개소와 캡부 1개소를 시일하였다. 남는 1개소의 캡부로부터 공기압을 부가하였다. 압력을 인가하는 빈도는 1분간당 6회로 하였다. 시험 시는 전부 40℃의 수온에서 실시하였다. 중공사막 모듈은 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 시험을 실시하였다.

(하우징의 확경률 및 전장 신장률 측정)

하우징의 확경률 및 전장 신장률은 이하와 같이 측정하였다. 미리 중공사막 모듈의 내부를 물로 채우고 노즐부 2개소와 캡부 1개소를 시일하였다. 남는 1개소의 캡부로부터 공기압을 부가하였다. 압력을 인가하는 빈도는 1분간당 6회로 하였다. 시험 시는 전부 40℃의 수온에서 실시하였다. 압력의 인가 전후에 캘리퍼(미츠토요 제조)에 의해 파이프부의 직경 또는 전장의 변동을 직접 측정하였다.

(유리 섬유의 길이 측정)

유리 섬유의 길이는, X선 CT 장치를 이용하여 투과 관찰에 의해 측정하였다. 장치로서는, 가부시키가이샤 리가쿠 제조의 고분해능 3D X선 현미경 nano3DX를 이용하였다. 또한, 상기 방법에 따른 측정이 곤란한 경우에는, 가열로 등에 의해 유리 섬유 강화 수지부의 유리 섬유 이외의 성분을 400℃에서 연소시켜 소실시킨 후, 스케일, 광학 현미경 또는 전자 현미경을 이용하여 유리 섬유의 길이를 관찰하였다.

(섬유 체적 함유율 측정)

섬유 체적 함유율(Vf)은, 이하와 같이 측정하였다. 유리 섬유 강화 수지부로부터 열경화성 수지를 제거하여, 유리 섬유와 열경화성 수지의 각 질량을 구하고, 또한, 이들 질량의 값을 각 성분의 밀도를 이용하여 체적으로 환산하고, 이들 체적의 값을 상기 식에 적용시켜 구하였다. 유리 섬유 강화 수지부로부터 열경화성 수지를 제거하는 방법으로서는, 연소(열분해) 제거에 의한 방법을, 간편하며 바람직한 것으로서 사용할 수 있다. 이 경우, 잘 건조시킨 유리 섬유 강화 수지부의 질량을 칭량 후, 전기로 등을 이용하여 400∼700℃에서 60∼240분 처리하여 열경화성 수지 성분을 연소하였다. 연소 후에 잔류한 강화 섬유를 건조 분위기에서 방랭 후, 칭량함으로써 각 성분의 질량을 산출하였다.

(실시예 1)

실시예 1에서는, 모듈 케이스의 소재로서, 플라스틱부에는 ABS 수지(아사히가세이 제조)를 이용하였다. 플라스틱부의 외표면에는, 접착성을 향상시키기 위해, 미리 샌드 페이퍼로 조면화를 실시하였다. #100의 샌드 페이퍼로 조면화를 실시한 바, 조면화 후의 표면 거칠기(Ra)는 6.6 ㎛였다. 유리 섬유 강화 수지부의 피복은 전부 핸드 레이업법으로 실시하였다. 파이프형부에 있어서의 플라스틱부의 외주부에, 폭 100 ㎜의 붕대형의 유리 클로스(마에다가라스(주) 제조, ECM13100-A)끼리가 평균으로 30％ 중첩되도록 연속적으로 권회하였다. 이때, 모듈 케이스의 관축과 대략 평행이 되는 유리 섬유를 날실, 대략 수직으로 배치되는 유리 섬유를 씨실로 한 경우, 날실의 길이는 약 100 ㎜, 씨실의 길이는 약 18 m였다. 유리 클로스는 날실과 씨실을 교대로 직교하여 짜넣은 평직을 사용하였다. 그 후, 시트형의 촙드 스트랜드 매트(닛토보세키(주) 제조, MC300-A)를 권회하여, 촙드 스트랜드 매트가 1층이 되도록 적층하였다. 촙드 스트랜드 매트를 구성하는 유리 섬유의 평균 길이는 5 ㎝이고, 이들이 랜덤으로 시트형으로 배치되어, 바인더에 의해 유리 섬유끼리가 고정되어 있는 것을 사용하였다. 권회 후에 에폭시 수지를 함침시키고, 롤러를 사용하여 에어를 압출하여 밀착시켰다. 동일하게, 헤더부 및 노즐부에도 유리 클로스와 촙드 스트랜드 매트를 권회하였다. 에폭시 수지는 주제로서 JER811(미츠비시케미컬 제조), 경화제로서 트리에틸렌테트라민(TETA)(도소 제조), 반응성 희석제로서 SR-TMP(사카모토야쿠힝 제조)를 혼합한 것을 이용하였다. 유리 클로스 및 촙드 스트랜드 매트에 에폭시 수지를 함침시킨 후, 50℃의 환경에서 워크를 회전시키면서 8시간 양생하여 에폭시 수지를 경화시킴으로써 실시예 1의 중공사막 모듈을 제조하였다.

실시예 1의 중공사막 모듈에 대하여, 중공사막 모듈을 구속하지 않은 프리의 상태에서 1.0 ㎫의 내압을 인가하기 전후의, 파이프형부의 중앙 부분의 파이프 직경을 캘리퍼로 측정하였다. 또한, 중공사막 모듈 전장의 변동도 동일하게 측정하였다. 결과, 중앙 부분의 확경률(R)은 0.21％, 전장 신장률(L)은 0.048％가 되고, R/L은 4.38이 되었다. 그 후, 중공사막 모듈의 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 순간 파괴 시험을 행하였다. 시험 결과를, 플라스틱부, 유리 섬유 강화 수지부, 중공사막 및 포팅재의 재질 및 사이즈 등의 여러 가지 조건과 함께 표 1에 기재하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 중공사막 모듈에서는, 적어도 5 ㎫까지 모듈 케이스는 파괴되지 않았다. 동일하게 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼0.6 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 50만 사이클까지 도달하여, 중공사막 모듈의 파괴는 확인되지 않았다. 시험 완료 후의 중공사막 모듈을 해체하였지만 이상은 보이지 않았다. 파이프형부를 피복한 유리 섬유 강화 수지의 섬유 체적 함유율(Vf)을 측정한 바, 40％였다.

(실시예 2)

실시예 2에서는, 붕대형 유리 클로스의 클로스 중첩폭을 70 ㎜로 하여, 70％ 중첩되도록 한 것 이외는 전부 실시예 1과 동일한 방법으로 작성하였다. 실시예 2의 중공사막 모듈에 대하여, 중공사막 모듈을 구속하지 않은 프리의 상태에서 1.0 ㎫의 내압을 인가하기 전후의, 파이프형부의 중앙 부분의 파이프 직경을 캘리퍼로 측정하였다. 또한 모듈 전장의 변동도 동일하게 측정하였다. 결과, 중앙 부분의 확경률(R)은 0.19％, 전장 신장률(L)은 0.043％가 되고, R/L은 4.42가 되었다. 그 후 중공사막 모듈의 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 순간 파괴 시험을 행하였다. 시험 결과를, 플라스틱부, 유리 섬유 강화 수지부, 중공사막 및 포팅재의 재질 및 사이즈 등의 여러 가지 조건과 함께 표 1에 기재하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 2의 중공사막 모듈에서는, 적어도 5 ㎫까지 모듈 케이스는 파괴되지 않았다. 동일하게 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼0.6 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 50만 사이클까지 도달하여, 모듈의 파괴는 확인되지 않았다. 시험 완료 후의 중공사막 모듈을 해체하였지만 이상은 보이지 않았다. 파이프형부를 피복한 유리 섬유 강화 수지의 섬유 체적 함유율(Vf)을 측정한 바, 38％였다.

(실시예 3)

실시예 3에서는, 파이프형부의 유리 섬유 강화 수지부의 피복 방법으로서 필라멘트 와인딩법을 사용하였다. 유리 로빙은 RS 220 RL-510(니토보 제조)을 사용하였다. 함침시키는 에폭시 수지에는 주제로서 XNR6805, 경화제로서 XNH6805, 반응 촉진제로서 XNA6805(전부 나가세켐텍 제조)를 사용하였다. 아사히가세이 엔지니어링 제조의 필라멘트 와인딩 장치에 하우징을 고정하였다. 18 ㎏이 1셋트가 된 유리 로빙을 4개 동시에 크릴 스탠드로부터 언와인딩하여, 에폭시 수지에 함침시킨 후, 하우징에의 권회를 시작하였다. 유리 섬유의 장력은, 유리 로빙 1개당 약 5 N으로 조정하였다. 유리 로빙의 권회 각도는, 하우징 중앙 부분에서 30°가 되도록 조정하였다. 권회 후, 80℃의 환경에서 8시간 양생을 실시하여 에폭시 수지의 경화를 촉진시켰다. 헤더부 및 노즐부의 유리 섬유 강화 수지부는 실시예 1과 동일하게 핸드 레이업법으로 실시하였다.

실시예 3의 중공사막 모듈에 대하여, 중공사막 모듈을 구속하지 않은 프리의 상태에서 1.0 ㎫의 내압을 인가하기 전후의, 파이프형부의 중앙 부분의 파이프 직경을 캘리퍼로 측정하였다. 또한 모듈 전장의 변동도 동일하게 측정하였다. 결과, 중앙 부분의 확경률(R)은 0.08％, 전장 신장률(L)은 0.036％가 되고, R/L은 2.28이 되었다. 그 후 중공사막 모듈의 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 순간 파괴 시험을 행하였다. 시험 결과를, 플라스틱부, 유리 섬유 강화 수지부, 중공사막 및 포팅재의 재질 및 사이즈 등의 여러 가지 조건과 함께 표 1에 기재하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 3의 중공사막 모듈에서는, 적어도 5 ㎫까지 모듈 케이스는 파괴되지 않았다. 동일하게 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼0.6 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 50만 사이클까지 도달하여, 모듈의 파괴는 확인되지 않았다. 시험 완료 후의 중공사막 모듈을 해체하였지만 이상은 보이지 않았다. 파이프형부를 피복한 유리 섬유 강화 수지의 유리 섬유 강화 수지부의 섬유 체적 함유율(Vf)을 측정한 바, 54％였다.

(실시예 4)

실시예 4에서는, 헤더부 및 노즐부의 플라스틱부 소재를 유리 섬유입의 소재로 변경하고, 해당 부분에 유리 섬유 강화 수지부의 피복을 실시하지 않은 점을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 가공을 행하였다. 실시예 4의 중공사막 모듈에 대하여, 중공사막 모듈을 구속하지 않은 프리의 상태에서 1.0 ㎫의 내압을 인가하기 전후의, 파이프형부의 중앙 부분의 파이프 직경을 캘리퍼로 측정하였다. 또한 모듈 전장의 변동도 동일하게 측정하였다. 결과, 중앙 부분의 확경률(R)은 0.08％, 전장 신장률(L)은 0.037％가 되고, R/L은 2.22가 되었다. 그 후 중공사막 모듈의 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 순간 파괴 시험을 행하였다. 시험 결과를, 플라스틱부, 유리 섬유 강화 수지부, 중공사막 및 포팅재의 재질 및 사이즈 등의 여러 가지 조건과 함께 표 1에 기재하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 4의 중공사막 모듈에서는, 적어도 5 ㎫까지 모듈 케이스는 파괴되지 않았다. 동일하게 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼0.6 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 50만 사이클까지 도달하여, 모듈의 파괴는 확인되지 않았다. 또한 동조건에서 피복한 별도의 모듈을 사용하여, 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼1.0 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 50만 사이클까지 도달하여, 모듈의 파괴는 확인되지 않았다. 시험 완료 후의 중공사막 모듈을 해체하였지만 이상은 보이지 않았다. 파이프형부를 피복한 유리 섬유 강화 수지부의 섬유 체적 함유율(Vf)을 측정한 바, 55％였다.

(실시예 5)

실시예 5에서는, 모듈 케이스의 소재로서, 플라스틱부에는 폴리술폰 수지(솔베이 제조)를 이용하였다. 플라스틱부의 외표면에는, 접착성을 향상시키기 위해, 미리 샌드 페이퍼로 조면화를 실시하였다. #100의 샌드 페이퍼로 조면화를 실시한 바, 조면화 후의 표면 거칠기(Ra)는 6.6 ㎛였다. 유리 섬유 강화 수지부의 피복은 전부 핸드 레이업법으로 실시하였다. 파이프형부에 있어서의 플라스틱부의 외주부에, 폭 50 ㎜의 붕대형의 유리 클로스(마에다가라스(주) 제조, ECM13100-A)끼리가 평균으로 30％ 중첩되도록 연속적으로 권회하였다. 이때, 모듈 케이스의 관축과 대략 평행이 되는 유리 섬유를 날실, 대략 수직으로 배치되는 유리 섬유를 씨실로 한 경우, 날실의 길이는 약 100 ㎜, 씨실의 길이는 약 18 m였다. 유리 클로스는 날실과 씨실을 교대로 직교하여 짜넣은 평직을 사용하였다. 그 후, 권회한 유리 클로스의 외주에, 시트형의 로빙 클로스(닛토보세키(주) 제조, WF350-100 BS6)를 권회하였다. 그 후 또한, 시트형의 촙드 스트랜드 매트(닛토보세키(주) 제조, MC300-A)를 권회하였다. 촙드 스트랜드 매트를 구성하는 유리 섬유의 평균 길이는 5 ㎝이고, 이들이 랜덤에 시트형으로 배치되어, 바인더에 의해 유리 섬유끼리가 고정되어 있는 것을 사용하였다. 권회 후에 에폭시 수지를 함침시키고, 롤러를 사용하여 에어를 압출하여 밀착시켰다. 동일하게, 헤더부 및 노즐부에도 유리 클로스와 촙드 스트랜드 매트를 권회하였다. 에폭시 수지는 주제로서 JER811(미츠비시케미컬 제조),경화제로서 트리에틸렌테트라민(TETA)(도소 제조), 반응성 희석제로서 SR-TMP(사카모토야쿠힝 제조)를 혼합한 것을 이용하였다. 유리 클로스 및 촙드 스트랜드 매트에 에폭시 수지를 함침시킨 후, 50℃의 환경에서 워크를 회전시키면서 8시간 양생하여 에폭시 수지를 경화시킴으로써 실시예 5의 중공사막 모듈을 제조하였다.

실시예 5의 중공사막 모듈에 대하여, 중공사막 모듈을 구속하지 않은 프리의 상태에서 1.0 ㎫의 내압을 인가하기 전후의, 파이프형부의 중앙 부분의 파이프 직경을 캘리퍼로 측정하였다. 또한 모듈 전장의 변동도 동일하게 측정하였다. 결과, 중앙 부분의 확경률(R)은 0.12％, 전장 신장률(L)은 0.043％가 되고, R/L은 2.79가 되었다. 그 후 중공사막 모듈의 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 순간 파괴 시험을 행하였다. 시험 결과를, 플라스틱부, 유리 섬유 강화 수지부, 중공사막 및 포팅재의 재질 및 사이즈 등의 여러 가지 조건과 함께 표 1에 기재하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 5의 중공사막 모듈에서는, 적어도 5 ㎫까지 모듈 케이스는 파괴되지 않았다. 동일하게 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼1.0 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 50만 사이클까지 도달하여, 모듈의 파괴는 확인되지 않았다. 시험 완료 후의 중공사막 모듈을 해체하였지만 이상은 보이지 않았다. 파이프형부를 피복한 유리 섬유 강화 수지부의 섬유 체적 함유율(Vf)을 측정한 바, 40％였다.

(실시예 6)

실시예 6에서는, 헤더부 및 노즐부의 플라스틱부 소재를 유리 섬유가 포함되지 않은 소재로 변경하고, 해당 부분에 유리 섬유 강화 수지부의 피복을 실시하지않은 점을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 가공을 행하였다. 실시예 6의 중공사막 모듈에 대하여, 중공사막 모듈을 구속하지 않은 프리의 상태에서 0.6 ㎫의 내압을 인가하기 전후의, 파이프형부의 중앙 부분의 파이프 직경을 캘리퍼로 측정하였다. 또한 모듈 전장의 변동도 동일하게 측정하였다. 결과, 중앙 부분의 확경률(R)은 0.08％, 전장 신장률(L)은 0.039％가 되고, R/L은 2.10이 되었다. 그 후 중공사막 모듈의 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 순간 파괴 시험을 행하였다. 시험 결과를, 플라스틱부, 유리 섬유 강화 수지부, 중공사막 및 포팅재의 재질 및 사이즈 등의 여러 가지 조건과 함께 표 1에 기재하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 6의 중공사막 모듈에서는, 4.5 ㎫에서 모듈 케이스의 헤드 부분으로부터 누설이 발생하였다. 동일하게 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼0.6 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 40만 사이클까지 도달하여, 모듈의 노즐 부분으로부터의 누설이 확인되었다. 파이프형부를 피복한 유리 섬유 강화 수지부의 섬유 체적 함유율(Vf)을 측정한 바, 55％였다.

(비교예 1)

비교예 1에서는, 파이프형부, 헤더부 및 노즐부의 플라스틱 소재로서 ABS 수지(아사히가세이 제조)를 이용하였다. 모듈 케이스의 플라스틱부 외표면에는 유리 섬유 강화 수지부의 피복을 실시하지 않았다. 비교예 1의 중공사막 모듈에 대하여, 중공사막 모듈을 구속하지 않은 프리의 상태에서 1.0 ㎫의 내압을 인가하기 전후의, 파이프형부의 중앙 부분의 파이프 직경을 캘리퍼로 측정하였다. 또한 모듈 전장의 변동도 동일하게 측정하였다. 결과, 중앙 부분의 확경률(R)은 0.37％, 전장 신장률(L)은 0.065％가 되고, R/L은 5.69가 되었다. 그 후 중공사막 모듈의 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 순간 파괴 시험을 행하였다. 시험 결과를, 플라스틱부, 유리 섬유 강화 수지부, 중공사막 및 포팅재의 재질 및 사이즈 등의 여러 가지 조건과 함께 표 1에 기재하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 비교예 1의 중공사막 모듈에서는, 3.6 ㎫에서 파이프 상부로부터 누설이 발생하였다. 동일하게 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼0.6 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 20만 사이클로 파이프형부에서 누설이 발생하였다.

(비교예 2)

비교예 2에서는, 파이프형부, 헤더부 및 노즐부의 플라스틱 소재로서 폴리술폰 수지(솔베이 제조)를 이용하였다. 모듈 케이스의 플라스틱부 외표면에는 유리 섬유 강화 수지부의 피복을 실시하지 않았다. 비교예 2의 중공사막 모듈에 대하여, 중공사막 모듈을 구속하지 않은 프리의 상태에서 1.0 ㎫의 내압을 인가하기 전후의, 파이프형부의 중앙 부분의 파이프 직경을 캘리퍼로 측정하였다. 또한 모듈 전장의 변동도 동일하게 측정하였다. 결과, 중앙 부분의 확경률(R)은 0.27％, 전장 신장률(L)은 0.052％가 되고, R/L은 5.19가 되었다. 그 후 중공사막 모듈의 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 순간 파괴 시험을 행하였다. 시험 결과를, 플라스틱부, 유리 섬유 강화 수지부, 중공사막 및 포팅재의 재질 및 사이즈 등의 여러 가지 조건과 함께 표 1에 기재하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 비교예 2의 중공사막 모듈에서는, 적어도 5 ㎫까지 모듈 케이스는 파괴되지 않았다. 동일하게 길이 방향을 구속하지 않은 상태에서 0∼1.0 ㎫까지의 반복 내구성 시험을 실시하였는데, 40만 사이클에서 파이프형부에서 누설이 발생하였다.

10 중공사막 모듈
11 중공사막
12 포팅재
13 모듈 케이스
14 하우징 본체
15 캡 부재
16 파이프형부
17 헤더부
18 노즐부
19 너트
20 O링
21 관로
22 플라스틱부
23 유리 섬유 강화 수지부
24 유리 섬유
25 유리 섬유의 직물형체
26 정류통
27 노즐부의 유리 클로스
28 미리 절취한 유리 클로스
41 초순수를 제조하는 시스템
42 공급 배관
43 배출 배관
44 여액 배관

Claims (14)

1. 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고, 상기 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된, 중공사막 모듈을 이용한, 상기 중공사막 모듈 내의 압력이 0.3∼1.2 ㎫에서 여과되는 여과 방법으로서,
   상기 중공사막 모듈은, 무구속 하에서 상기 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에, 상기 중공사막 모듈의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분의 확경률이 R％, 길이 방향의 신장이 L％인 것에 대하여, 0.5＜R/L＜5의 관계를 만족하고,
   운전 시는, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06인 것을 특징으로 하는 여과 방법.
2. 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고, 상기 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된, 중공사막 모듈을 이용한, 상기 중공사막 모듈 내의 압력이 0.3∼1.2 ㎫에서 해수를 담수화하는 방법으로서,
   상기 해수를, 상기 중공사막 모듈에 의해 여과하는, 여과 공정과,
   상기 여과 공정에 의한 여액을, 상기 중공사막 모듈에 직접 접속되는 역침투막에 의해, 상기 여과 공정의 압력을 가압한 압력 하에서 탈염하는 탈염 공정을 구비하고,
   상기 중공사막 모듈은, 무구속 하에서 상기 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에, 상기 중공사막 모듈의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분의 확경률이 R％, 길이 방향의 신장이 L％인 것에 대하여, 0.5＜R/L＜5의 관계를 만족하고,
   운전 시는, 상기 운전 조건에 있어서, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06인 것을 특징으로 하는 해수를 담수화하는 방법.
3. 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고, 상기 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된, 중공사막 모듈을 이용한, 상기 중공사막 모듈 내의 압력이 0.3∼1.2 ㎫에서 담수를 제조하는 방법으로서,
   원액을, 상기 중공사막 모듈에 의해 여과하는 여과 공정과,
   상기 여과 공정에 의한 여액을, 상기 중공사막 모듈에 직접 접속되는 역침투막에 의해 상기 여과 공정의 압력을 가압한 가압 하에서 탈염하는 탈염 공정을 구비하고,
   상기 중공사막 모듈은, 무구속 하에서 상기 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에, 상기 중공사막 모듈의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분의 확경률이 R％, 길이 방향의 신장이 L％인 것에 대하여, 0.5＜R/L＜5의 관계를 만족하고,
   운전 시는, 상기 운전 조건에 있어서, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06인 것을 특징으로 하는 담수를 제조하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 중공사막 모듈의 중공사막에 있어서, 최대로 0.3 ㎫ 막내외 차압에서, 최대로 0.8 ㎫의 압력으로 상기 중공사막의 외표면측에 70℃ 이상 80℃ 이하의 원수를 공급하여, 최대로 0.8 ㎫의 압력으로 상기 중공사막의 내표면측으로부터 여액을 추출하는, 여과 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 중공사막 모듈의 중공사막에 있어서, 최대로 0.3 ㎫ 막내외 차압에서, 최대로 1.2 ㎫의 압력으로 상기 중공사막의 외표면측에 20℃ 이상 30℃ 이하의 원수를 공급하여, 최대로 1.2 ㎫의 압력으로 여액을 추출하는, 여과 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
6. 복수의 중공사막이 묶인 중공사막 다발이 모듈 케이스에 삽입되고, 상기 중공사막의 양 단부가 포팅재에 의해 일체화된, 중공사막 모듈로서,
   상기 중공사막 모듈은, 무구속 하에서 상기 중공사막 모듈 내의 압력을 1.0 ㎫로 한 경우에, 상기 중공사막 모듈의 길이 방향에 있어서의 중앙 부분의 확경률이 R％, 길이 방향의 신장이 L％인 것에 대하여, 0.5＜R/L＜5의 관계에 있고,
   운전 시는, 0＜R＜0.25 또한 0＜L＜0.06인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
7. 제6항에 있어서, 상기 모듈 케이스의 헤더부는 유리 단섬유를 함유하는 플라스틱으로 구성되고,
   상기 모듈 케이스의 파이프형부는 플라스틱부의 내층과 유리 장섬유를 포함하는 유리 섬유 강화 수지부로 이루어지는 외층으로 구성되고,
   상기 유리 섬유 강화 수지부에는 유리 장섬유가 상기 모듈 케이스의 관축 방향에 대하여 60°∼120°의 각도로 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 모듈 케이스의 적어도 일부는, 외표면측에 층형의 유리 섬유 강화 수지부를 포함하고, 상기 유리 섬유 강화 수지부를 함유하는 모듈 케이스의 적어도 일부에 있어서, 상기 모듈 케이스의 두께에 대한 상기 층형의 유리 섬유 강화 수지부의 두께의 비율이 5％ 이상 50％ 이하인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈 케이스의 적어도 일부는, 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 하나를 가지고,
   상기 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 하나의 1평방미터당의 중량이, 50 g 이상 600 g 이하인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
10. 제8항에 있어서, 상기 유리 섬유 강화 수지부 중 파이프형부를 피복하는 제1 유리 섬유 강화 수지부와, 헤더부를 피복하는 제2 유리 섬유 강화 수지부와, 노즐부를 피복하는 제3 유리 섬유 강화 수지부를 포함하고,
    상기 제1 유리 섬유 강화 수지부 및 상기 제2 유리 섬유 강화 수지부의 유리 섬유가 교대로 중합되는 영역이 있고,
    상기 제2 유리 섬유 강화 수지부 및 상기 제3 유리 섬유 강화 수지부의 유리 섬유가 교대로 중합되는 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
11. 제10항에 있어서, 상기 제3 유리 섬유 강화 수지부에 사용되는 유리 섬유의 상기 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 하나의 1평방미터당의 중량이, 50 g 이상 300 g 이하인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
12. 제8항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈 케이스에서는, 플라스틱부의 외표면측에 상기 유리 섬유 강화 수지부를 적층하고 있고,
    상기 유리 섬유 강화 수지부와 상기 플라스틱부의 인장 전단 강도가 3 ㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
13. 제8항, 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 섬유 강화 수지부 중의, 상기 유리 섬유를 갖는 유리 클로스, 로빙 클로스 및 촙드 스트랜드 매트 중 적어도 하나가, 상기 모듈 케이스 내에서 나선형으로 권회되고,
    이들의 폭이, 30 ㎜ 이상 140 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
14. 해수를 여과하는, 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 중공사막 모듈과,
    상기 중공사막 모듈에 의한 여액을 탈염하는, 역침투막 모듈을 구비하고,
    상기 중공사막 모듈 및 상기 역침투막 모듈이, 직접 접속 또는 펌프를 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 시스템.

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