KR20220023961A - Separation membrane element and method of use thereof, and water treatment device - Google Patents
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Abstract
공급측 유로를 길게 한 스파이럴형 분리막 엘리먼트에 있어서, 공급 유체의 압력 손실이 큰 경우에도, 권회체의 변형이나 막면의 손상을 방지하고, 안정적인 투과 성능과 분리 성능을 양립하면서의 운전이 가능해지도록 유공 중심관과, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 복수의 분리막과, 공급측 유로재와, 투과측 유로재를 구비하고, 상기 복수의 분리막은, 공급측의 면끼리, 및 투과측의 면끼리가 각각 대향하도록 배치되어서 겹쳐지고, 상기 공급측 유로재는, 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 사이에 배치되고, 상기 투과측 유로재는, 상기 분리막의 투과측의 면끼리의 사이에 배치되고, 분리막의 공급측의 단부면의 개구부의 길이, 분리막의 공급측, 투과측의 폐지 부재의 폭을 소정의 요건을 충족시키는 것인 스파이럴형 분리막 엘리먼트.In a spiral separation membrane element with a long supply-side flow path, even when the pressure loss of the supply fluid is large, deformation of the wound body or damage to the membrane surface is prevented, and operation with stable permeation performance and separation performance is achieved. A tube, a plurality of separation membranes having a supply-side surface and a permeation-side surface, a supply-side channel member, and a permeate-side channel member are provided, wherein the plurality of separation membranes have supply-side faces and permeate-side faces, respectively. They are disposed so as to overlap each other, the supply-side channel member is disposed between the supply-side surfaces of the separation membrane, the permeate-side channel member is disposed between the permeate-side faces of the separation membrane, and the supply-side end of the separation membrane A spiral type separation membrane element that satisfies predetermined requirements for the length of the opening on the negative side and the width of the closing member on the supply side and the transmission side of the separation membrane.
Description
본 발명은 분리막 엘리먼트 및 그 사용 방법, 그리고 수 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a separation membrane element, a method of using the same, and a water treatment device.
해수 및 함수 등에 포함되는 이온성 물질을 제거하기 위한 기술에 있어서는, 근년, 에너지 절약 및 자원 절약을 위한 프로세스로서, 분리막 엘리먼트에 의한 분리법의 이용이 확대되고 있다. 분리막 엘리먼트에 의한 분리법에 사용되는 분리막은, 그 구멍 직경이나 분리 기능의 점에서, 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막, 역침투막, 및 정침투막으로 분류된다. 이들 막은, 예를 들어 해수, 함수, 및 유해물을 포함한 물 등으로부터의 음료수의 제조, 공업용 초순수의 제조, 그리고, 배수 처리 및 유가물의 회수 등에 사용되고 있어, 목적으로 하는 분리 성분 및 분리 성능에 따라 구분지어 사용되고 있다.In the technology for removing ionic substances contained in seawater and brine, in recent years, as a process for saving energy and resources, the use of a separation method using a separation membrane element is expanding. The separation membrane used for the separation method using a separation membrane element is classified into a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, a nanofiltration membrane, a reverse osmosis membrane, and a forward osmosis membrane from the point of the pore diameter and a separation function. These membranes are used, for example, in the production of drinking water from seawater, brine, and water containing harmful substances, production of industrial ultrapure water, wastewater treatment and recovery of valuables, etc. built and used.
분리막 엘리먼트로서는 다양한 형태가 있지만, 분리막의 한쪽 면에 공급 유체를 공급하고, 다른 쪽의 면으로부터 투과 유체를 얻는 점에서는 공통되어 있다. 분리막 엘리먼트는, 묶인 복수의 분리막을 구비함으로써, 1개의 분리막 엘리먼트당의 유효막 면적이 커지도록, 즉 1개의 분리막 엘리먼트당에 얻어지는 투과 유체의 양이 많아지도록 형성되어 있다. 분리막 엘리먼트로서는, 용도나 목적에 맞게, 스파이럴형, 중공사형, 플레이트 앤드 프레임형, 회전 평막형, 및 평막 집적형 등의 각종 형상이 제안되어 있다.Although there are various forms as a separation membrane element, it is common in the point of supplying a supply fluid to one side of a separation membrane, and obtaining a permeate fluid from the other side. The separation membrane element is formed so that the effective membrane area per one separation membrane element becomes large, ie, the amount of the permeate|permeable fluid obtained per one separation membrane element increases so that by providing a bundled plurality of separation membranes. As a separation membrane element, various shapes, such as a spiral type, a hollow fiber type, a plate-and-frame type, a rotating flat membrane type, and a flat membrane integration type, are proposed according to a use and purpose.
예를 들어, 역침투 여과에는, 도 1에 일례를 도시하는 스파이럴형 분리막 엘리먼트가 널리 사용된다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트(1)는 유공 중심관(2)과, 유공 중심관(2)의 주위에 권회된 분리막 유닛을 구비한다. 분리막 유닛은, 공급 유체(101)(즉 피처리 유체)를 분리막 표면에 공급하는 공급측 유로재(3), 공급 유체(101)에 포함되는 분리 성분을 분리하는 분리막(4), 및 해당 분리막(4)을 투과하여 공급 유체(101)로부터 분리된 투과 유체(102)를 유공 중심관(2)에 유도하기 위한 투과측 유로재(5)가 적층됨으로써 형성된다. 스파이럴형 분리막 엘리먼트(1)는 공급 유체에 압력을 부여함으로써 투과 유체를 많이 취출할 수 있는 점에서 바람직하게 사용되고 있다.For example, the spiral type separation membrane element shown as an example in FIG. 1 is widely used for reverse osmosis filtration. The spiral type
그리고 근년에는, 스파이럴형 분리막 엘리먼트의 더욱 고성능화의 요구에 따르기 위해, 그 내부에서의 유체의 거동을 변화시키는 기술이 복수 제안되어 있다(특허문헌 1 내지 3).And in recent years, in order to meet the request|requirement of further performance improvement of a spiral type separation membrane element, a plurality of techniques for changing the behavior of the fluid therein have been proposed (
그러나, 상기 특허문헌에 나타낸 바와 같은 공급 유체를 고유속화한 스파이럴형 분리막 엘리먼트에서는, 통상의 분리막 엘리먼트보다도 공급 유체의 압력 손실이 커지므로, 권회체가 변형되어버리는 텔레스코핑이 일어나기 쉽고, 그 때문에 공급 유체의 숏패스가 일어나버려 분리 성능이 충분히 발휘되지 않는 문제가 있었다. 또한, 공급측에 고압이 인가된 때에는, 도 13의 분리막 유닛 부분 단면 모식도에 도시하는 바와 같이, 투과측에의 막면의 움푹 들어감(투과측과 공급측의 압력차에 의해 투과측으로 막면이 눌리는 현상)이 발생하거나, 공급측 폐지(閉止) 부재(6) 등 단부를 폐지하고 있는 부재의 변형이 일어나서, 막면이 손상되어, 분리 성능이 현저하게 저하되어버리는 문제도 있었다.However, in the spiral type separation membrane element in which the supply fluid is made high velocity as shown in the above patent document, since the pressure loss of the supply fluid is larger than that of a normal separation membrane element, telescoping in which the winding body is deformed easily occurs, and therefore the supply fluid There was a problem in that the separation performance was not sufficiently exhibited due to the occurrence of a short pass. In addition, when a high pressure is applied to the supply side, as shown in the partial cross-sectional schematic diagram of the separation membrane unit in FIG. 13 , depression of the membrane surface on the permeation side (a phenomenon in which the membrane surface is pressed toward the permeation side due to the pressure difference between the permeation side and the supply side) There was also a problem in that the deformation of the member closing the end portion, such as the supply-
따라서, 본 발명은 공급 유체의 압력 손실이 큰 경우에도 권회체의 변형이나 막면의 손상을 방지하고, 안정적인 투과 성능과 분리 성능을 양립하면서 운전이 가능한, 분리막 엘리먼트를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a separation membrane element capable of preventing deformation of a wound body or damage to a membrane surface even when a pressure loss of a supply fluid is large, and capable of operating while maintaining stable permeation performance and separation performance.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 주로, 이하의 어느 구성을 구비한다.This invention for achieving the said objective is mainly provided with the following any structure.
(1) 유공 중심관과, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 복수의 분리막과, 공급측 유로재와, 투과측 유로재를 구비하고,(1) a perforated central tube, a plurality of separation membranes having a supply-side surface and a permeate-side surface, a supply-side channel member, and a permeate-side channel member;
상기 복수의 분리막은, 공급측의 면끼리, 및 투과측의 면끼리가 각각 대향하도록 배치되어서 겹쳐지고, 상기 공급측 유로재는, 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 사이에 배치되고, 상기 투과측 유로재는, 상기 분리막의 투과측의 면끼리의 사이에 배치되고, 상기 유공 중심관의 둘레에, 상기 분리막, 상기 공급측 유로재, 상기 투과측 유로재가, 상기 분리막의 길이 방향으로 권회되어서 이루어지고,The plurality of separation membranes are arranged so that the supply-side faces and the permeate-side faces are arranged to face each other and overlap each other, the supply-side channel member is disposed between the supply-side faces of the separation membrane, and the permeate-side channel member includes: It is disposed between the surfaces of the permeate side of the separation membrane, and the separation membrane, the supply-side channel member, and the permeate-side channel member are wound around the perforated center tube in the longitudinal direction of the separation membrane,
상기 분리막의 공급측의 면끼리는, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 단부면 A 및 그 반대측의 단부면 B, 그리고, 상기 유효 중심관의 길이 방향과 수직의 방향에 있어서의 외주 단부 X 및 내주 단부 Y 중, 상기 단부면 A가 외주측의 단으로부터 연속적으로 60 내지 95% 폐지되어 있고, 상기 단부면 B가 내주측의 단으로부터 연속적으로 75 내지 100% 폐지되어 있고, 상기 내주 단부 Y가 폐지되어 있고,The surfaces on the supply side of the separation membrane include an end face A in the longitudinal direction of the perforated central pipe and an end face B on the opposite side thereof, and an outer peripheral end X and an inner periphery in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the effective central pipe. Among the ends Y, the end face A is continuously closed by 60 to 95% from the end on the outer peripheral side, the end face B is continuously closed by 75 to 100% from the end on the inner peripheral side, and the inner peripheral end Y is closed has been made,
상기 분리막의 투과측의 면끼리는, 상기 내주 단부 Y만이 개구되어 있고, 상기 외주 단부 X, 상기 단부면 A, B가 폐지되어 있고,As for the surfaces on the permeation side of the separation membrane, only the inner peripheral end Y is open, and the outer peripheral end X and the end surfaces A and B are closed,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B의 개구부의 길이를, 각각 OL(A) 및 OL(B)라 하고,Let the lengths of the openings of the end face A and the end face B of the supply-side faces of the separation membrane be OL(A) and OL(B), respectively,
상기 분리막의 투과측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B로부터의 거리를, 각각 p(A) 및 p(B)라 하고,From the end face A and the end face B of the member for closing the end face A and the end face B of the permeate side faces of the separation membrane, the inner end in the longitudinal direction of the hole center pipe Let the distances of , respectively, be p(A) and p(B),
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B로부터의 거리를, 각각 q(A) 및 q(B)라 하고,A member for closing the end face A and the end face B between the surfaces on the supply side of the separation membrane from the end face A and the end face B of the inner end in the longitudinal direction of the perforated central pipe. Let the distance be q(A) and q(B), respectively,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 분리막과 접하고 있는 부분의, 상기 유공 중심관의 길이 방향의 폭을, 각각 r(A) 및 r(B)라 하면,r(A) and r, respectively, the widths in the longitudinal direction of the part in contact with the separation membrane of the member for closing the end face A and the end face B of the surfaces on the supply side of the separation membrane If (B) is
p(A)≥q(A) 또한 p(B)≥q(B)이며,p(A)≥q(A) is also p(B)≥q(B),
적어도 이하의 (i)(ii)의 어느 요건을 충족시키는 분리막 엘리먼트.A separation membrane element that satisfies at least any of the requirements of (i) (ii) below.
(i) 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 단부면 B를 폐지하기 위한 부재에 있어서, 상기 내주측의 단으로부터 외주측을 향하여, 적어도 OL(A) 이상의 길이의 부분의 r(B)가 3㎜ 이상 연속하여 존재한다.(i) In the member for closing the end faces B of the supply-side faces of the separation membrane, from the inner circumferential side toward the outer circumferential side, r(B) of a portion having a length of at least OL(A) is 3 mm exist continuously.
(ii) 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 단부면 A를 폐지하기 위한 부재에 있어서, 상기 외주측의 단으로부터 내주측을 향하여, 적어도 OL(B) 이상의 길이의 부분의 r(A)가 3㎜ 이상 연속하여 존재한다.(ii) In the member for closing the end faces A of the supply-side faces of the separation membrane, from the outer circumferential end toward the inner circumferential side, r(A) of a portion having a length of at least OL(B) is 3 mm exist continuously.
(2) 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 내주측의 개구부로부터 공급 유체를 공급하고,(2) supplying a supply fluid from an opening on the inner periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane;
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 외주측의 개구부로부터 농축 유체를 배출하는, 상기 (1)에 기재된 분리막 엘리먼트의 사용 방법.The method of using the separation membrane element according to (1) above, wherein the concentrated fluid is discharged from an opening on the outer periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane.
(3) 상기 (1)에 기재된 분리막 엘리먼트와,(3) the separation membrane element according to (1) above;
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 내주측의 개구부에 연통하도록 접속되어 공급 유체를 공급하는 공급 유체 공급부와,a supply fluid supply unit connected to communicate with an opening on the inner periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane to supply a supply fluid;
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 외주측의 개구부에 연통하도록 접속되어 농축 유체를 배출하는 농축 유체 배출부를 갖는 수 처리 장치.A water treatment apparatus having a concentrated fluid discharge unit connected to communicate with an opening on the outer peripheral side of the supply side surfaces of the separation membrane to discharge the concentrated fluid.
(4) 상기 (1)에 기재된 분리막 엘리먼트와,(4) the separation membrane element according to (1) above;
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 외주측의 개구부에 연통하도록 접속되어 공급 유체를 공급하는 공급 유체 공급부와,a supply fluid supply unit connected to communicate with an opening on the outer periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane to supply a supply fluid;
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 내주측의 개구부에 연통하도록 접속되어 농축 유체를 배출하는 농축 유체 배출부를 갖는 수 처리 장치.A water treatment apparatus having a concentrated fluid discharge unit connected to communicate with an opening on an inner circumference side of the supply side surfaces of the separation membrane to discharge the concentrated fluid.
(5) 유공 중심관과, 공급측의 면과 투과측의 면을 갖는 복수의 분리막과, 공급측 유로재와, 투과측 유로재를 구비하고,(5) a perforated central tube, a plurality of separation membranes having a supply-side surface and a permeate-side surface, a supply-side channel member, and a permeate-side channel member;
상기 복수의 분리막은, 공급측의 면끼리, 및 투과측의 면끼리가 각각 대향하도록 배치되어서 겹쳐지고, 또한, 그의 길이 방향으로 권회되어 있고,The plurality of separation membranes are arranged so that the surfaces on the supply side and the surfaces on the permeation side face each other and overlap each other, and are wound in the longitudinal direction thereof;
상기 공급측 유로재는, 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 사이에 배치되고,The supply-side channel member is disposed between the supply-side surfaces of the separation membrane,
상기 투과측 유로재는, 상기 분리막의 투과측의 면끼리의 사이에 배치되고,The permeate-side channel member is disposed between the permeate-side surfaces of the separation membrane,
상기 분리막의 공급측의 면끼리는, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 단부면 A 및 단부면 B 중 상기 단부면 A, 및 상기 유효 중심관의 길이 방향과 수직의 방향에 있어서의 외주 단부 X 및 내주 단부 Y 중 상기 외주 단부 X가, 5% 이상 개구되어 있고, 또한, 상기 단부면 B 및 상기 내주 단부 Y가, 모두 폐지되어 있고,The surfaces on the supply side of the separation membrane are, among the end faces A and B in the longitudinal direction of the perforated central pipe, the end face A, and the outer peripheral end X in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the effective central pipe, and Among the inner peripheral end portions Y, the outer peripheral end X is open 5% or more, and the end face B and the inner peripheral end Y are both closed,
상기 분리막의 투과측의 면끼리는, 상기 내주 단부 Y만이 개구되어 있고, 또한, 상기 외주 단부 X, 상기 단부면 A, B가 폐지되어 있고,As for the faces of the separation membrane on the permeation side, only the inner peripheral end Y is open, and the outer peripheral end X and the end surfaces A and B are closed,
상기 분리막의 투과측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B로부터의 거리를, 각각 p(A) 및 p(B)라 하고,From the end face A and the end face B of the member for closing the end face A and the end face B of the permeate side faces of the separation membrane, the inner end in the longitudinal direction of the hole center pipe Let the distances of , respectively, be p(A) and p(B),
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B로부터의 거리를, 각각 q(A) 및 q(B)라 하고,A member for closing the end face A and the end face B between the surfaces on the supply side of the separation membrane from the end face A and the end face B of the inner end in the longitudinal direction of the perforated central pipe. Let the distance be q(A) and q(B), respectively,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 분리막과 접하고 있는 부분의, 상기 유공 중심관의 길이 방향의 폭을, 각각 r(A) 및 r(B)라 하면, 이하의 관계를 충족하는 분리막 엘리먼트.r(A) and r, respectively, the widths in the longitudinal direction of the part in contact with the separation membrane of the member for closing the end face A and the end face B of the surfaces on the supply side of the separation membrane Referring to (B), a separation membrane element satisfying the following relationship.
p(A)>q(A), p(B)>q(B), 또한, r(B)≥3㎜p(A)>q(A), p(B)>q(B), and r(B)≥3 mm
본 발명의 분리막 엘리먼트에 의하면, 투과측으로의 막면의 움푹 들어감이나, 적층된 복수의 분리막끼리의 단부를 폐지하고 있는 부재의 변형, 나아가 막면 손상을 방지할 수 있고, 공급 유체의 압력 손실이 큰 경우에도, 공급측 유로 내에서의 유체 유속을 높인 고회수율 운전이 가능하게 되고, 또한, 공급측 유로 내에서의 농도 분극이 억제됨으로써, 파울링이나 스케일의 발생이 감소하여, 안정적인 투과 성능 및 분리 성능을 유지할 수 있다.According to the separation membrane element of the present invention, it is possible to prevent denting of the membrane surface toward the permeation side, deformation of the member closing the ends of a plurality of stacked separation membranes, and further damage to the membrane surface, and when the pressure loss of the supply fluid is large In addition, high recovery operation with increased fluid flow rate in the supply-side flow path is possible, and concentration polarization in the supply-side flow path is suppressed, thereby reducing the occurrence of fouling and scale, maintaining stable permeation performance and separation performance. can
도 1은 분리막 엘리먼트의 일례를 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 분리막 엘리먼트의 구조의 일례를 도시하는 모식도(분리막 유닛의 전개도)이다.
도 3은 분리막 유닛 감아 둘러싸기 후에 외부로부터 접착제를 도포함으로써 공급측의 단부면 B를 폐지한 경우의, 분리막 유닛 단면의 일례를 도시하는 모식도(전개도)이다.
도 4는 분리막 유닛 감아 둘러싸기 전에 접착제를 도포함으로써 공급측의 단부면 B를 폐지한 경우의, 분리막 유닛 단면의 일례를 도시하는 모식도(전개도)이다.
도 5는 본 발명의 분리막 엘리먼트를 베셀에 장전한 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 분리막 엘리먼트를 베셀에 장전한 상태의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 분리막 엘리먼트의 역L형의 사용 방법의 일례를 도시하는 모식도(분리막 유닛의 전개도)이다((a) 공급측, (b) 투과측).
도 8은 본 발명의 분리막 엘리먼트의 L형의 사용 방법의 일례를 도시하는 모식도(분리막 유닛의 전개도)이다((a) 공급측, (b) 투과측).
도 9는 본 발명의 분리막 엘리먼트의 역S형의 사용 방법의 일례를 도시하는 모식도(분리막 유닛의 전개도)이다((a) 공급측, (b) 투과측).
도 10은 본 발명의 분리막 엘리먼트의 S형의 사용 방법의 일례를 도시하는 모식도(분리막 유닛의 전개도)이다((a) 공급측, (b) 투과측).
도 11은 본 발명의 분리막 엘리먼트의 역SL형의 사용 방법의 일례를 도시하는 모식도(분리막 유닛의 전개도)이다((a) 공급측, (b) 투과측).
도 12는 본 발명의 분리막 엘리먼트의 SL형의 사용 방법의 일례를 도시하는 모식도(분리막 유닛의 전개도)이다((a) 공급측, (b) 투과측).
도 13은 막면의 움푹 들어감의 일례를 도시하는 모식도(분리막 유닛의 부분 단면 전개도)이다.1 is an exploded perspective view showing an example of a separation membrane element.
Fig. 2 is a schematic diagram (developed view of a separation membrane unit) showing an example of the structure of the separation membrane element of the present invention.
3 is a schematic diagram (expanded view) showing an example of a cross section of the separation membrane unit when the end face B on the supply side is closed by applying an adhesive from the outside after the separation membrane unit is wound.
4 is a schematic diagram (expanded view) showing an example of a cross section of a separation membrane unit when the end face B on the supply side is closed by applying an adhesive before the separation membrane unit is wound around.
5 is a schematic diagram showing an example of a state in which the separation membrane element of the present invention is loaded in a vessel.
6 is a schematic diagram showing an example of a state in which the separation membrane element of the present invention is loaded in a vessel.
Fig. 7 is a schematic diagram (developed view of a separation membrane unit) showing an example of a method of using the inverted L-shaped separation membrane element of the present invention ((a) supply side, (b) permeation side).
Fig. 8 is a schematic diagram (developed view of a separation membrane unit) showing an example of a method of using the L-shaped separation membrane element of the present invention ((a) supply side, (b) permeation side).
9 is a schematic diagram (a developed view of a separation membrane unit) showing an example of a method of using the inverted S-shaped separation membrane element of the present invention ((a) supply side, (b) permeation side).
Fig. 10 is a schematic diagram (developed view of a separation membrane unit) showing an example of a method of using the S-shaped separation membrane element of the present invention ((a) supply side, (b) permeation side).
11 is a schematic diagram (a developed view of a separation membrane unit) showing an example of a method of using the inverted SL type of the separation membrane element of the present invention ((a) supply side, (b) permeation side).
12 is a schematic diagram (expanded view of a separation membrane unit) showing an example of a method of using the separation membrane element of the present invention of the SL type ((a) supply side, (b) permeation side).
13 is a schematic diagram (partially developed cross-sectional view of a separation membrane unit) showing an example of dents in the membrane surface.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 전혀 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 본 발명의 분리막 엘리먼트의 개략 구성을 설명함에 있어서 도 1을 사용하는데, 도 1에 도시하는 분리막 엘리먼트에는, 본 발명에 있어서의 각 분리막 유닛의 공급 유체나 투과 유체의 유로는 반영되어 있지 않고, 그들은 도 2 내지 12를 사용하여 상세를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although embodiment of this invention is described in detail, referring drawings, this invention is not limited at all by these. In addition, in this specification, in demonstrating the schematic structure of the separation membrane element of this invention, although FIG. 1 is used, in the separation membrane element shown in FIG. 1, the flow path of the supply fluid and permeation fluid of each separation membrane unit in this invention. are not reflected, and they describe the details using FIGS. 2 to 12 .
본 발명의 분리막 엘리먼트는, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 유공 중심관(2)과, 공급측의 면(10)과 투과측의 면(11)을 갖는 복수의 분리막(4)과, 공급측 유로재(3)와, 투과측 유로재(5)를 구비하는 것을 필요로 한다. 또한, 본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)가 구비하는 복수의 분리막(4)은 공급측의 면(10)끼리, 및 투과측의 면(11)끼리가 각각 대향하도록 배치되어서 겹쳐지고, 또한, 도 1에 일례를 도시하는 바와 같이, 그 길이 방향으로 권회되어 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 설명의 편의상, 복수의 분리막(4)의 사이에 공급측 유로재(3) 혹은 투과측 유로재(5)를 끼운 상태의 것을 분리막 유닛이라고 칭한다.The separation membrane element of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, includes a perforated
(1) 분리막(1) separator
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)가 구비하는 분리막(4)으로서는, 사용 방법, 목적 등에 따른 분리 성능을 갖는 막이 사용된다. 분리막(4)은 단일층이어도 상관없고, 분리막(4)의 강도 또는 치수 안정성 등의 관점에서, 분리 기능층과 기재를 구비하는 복합막이어도 상관없다. 또한, 복합막에 있어서는, 분리 기능층과 기재 사이에, 추가로 다공성 지지층이 있어도 상관없다. 여기서 분리막(4)이 복합막일 경우, 분리 기능층을 구비하는 면을 공급측의 면(10), 분리 기능층을 구비하는 면과는 반대측의 면을 투과측의 면(11)이라고 한다.As the
분리 기능층은, 분리 기능 및 지지 기능의 양쪽을 갖는 층이어도 상관없고, 분리 기능만을 갖고 있어도 상관없다. 또한, 「분리 기능층」이란, 적어도 분리 기능을 갖는 층을 말한다.The separation functional layer may be a layer having both a separation function and a support function, and may have only a separation function. In addition, a "separation function layer" means a layer which has a separation function at least.
분리 기능층이 분리 기능 및 지지 기능의 양쪽을 갖는 경우, 분리 기능층으로서는, 셀룰로오스, 폴리불화비닐리덴, 폴리에테르술폰 및 폴리술폰으로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리머를 주성분으로서 함유하는 층이 바람직하다.When the separation functional layer has both a separation function and a support function, the separation functional layer is preferably a layer containing, as a main component, a polymer selected from the group consisting of cellulose, polyvinylidene fluoride, polyethersulfone and polysulfone.
한편, 분리 기능층으로서는, 구멍 직경의 제어가 용이하고, 또한 내구성이 우수하다고 하는 관점에서, 가교 고분자의 층이 바람직하다. 그 중에서도, 공급 유체(101) 중의 분리 성분의 분리 성능이 우수하다고 하는 관점에서, 다관능 아민과 다관능 산할로겐화물을 중축합시켜서 얻어지는 폴리아미드 분리 기능층이나, 유기 무기 하이브리드 기능층 등이 바람직하다. 이들 분리 기능층은, 다공성 지지층 상에서 모노머를 중축합함으로써 형성할 수 있다.On the other hand, as the separation functional layer, a layer of a crosslinked polymer is preferable from the viewpoint of easy control of the pore diameter and excellent durability. Among them, a polyamide separation functional layer obtained by polycondensing a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide, an organic-inorganic hybrid functional layer, etc. are preferable from the viewpoint of excellent separation performance of the separation component in the
폴리아미드를 주성분으로서 함유하는 분리 기능층은, 공지된 방법에 의해, 다관능 아민과 다관능 산할로겐화물을 계면 중축합함으로써 형성할 수 있다. 예를 들어, 다공성 지지층 상에 다관능 아민 용액을 도포하고, 여분의 다관능 아민 용액을 에어나이프 등으로 제거하고, 그 후, 다관능 산할로겐화물을 함유하는 유기 용매 용액을 도포함으로써, 중축합이 일어나서 폴리아미드 분리 기능층이 형성된다.The separation functional layer containing polyamide as a main component can be formed by interfacial polycondensation of a polyfunctional amine and a polyfunctional acid halide by a known method. For example, by applying a polyfunctional amine solution on the porous support layer, removing the excess polyfunctional amine solution with an air knife or the like, and then applying an organic solvent solution containing a polyfunctional acid halide, polycondensation This takes place to form a polyamide separation functional layer.
다공성 지지층에 사용되는 소재나, 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 다공성 수지에 의해 기재 상에 형성된 것이어도 상관없다. 다공성 지지층으로서는, 예를 들어, 폴리술폰, 아세트산셀룰로오스, 폴리염화비닐, 에폭시 수지 혹은 그들의 혼합물의 층, 또는, 그들 층을 적층한 것을 들 수 있는데, 화학적, 기계적 및 열적으로 안정성이 높고, 구멍 직경을 제어하기 쉬운, 폴리술폰을 함유하는 층이 바람직하다.The material used for the porous support layer and the shape thereof are not particularly limited, and, for example, may be formed of a porous resin on the substrate. The porous support layer includes, for example, a layer of polysulfone, cellulose acetate, polyvinyl chloride, an epoxy resin, or a mixture thereof, or a layer formed by laminating these layers, but has high chemical, mechanical and thermal stability, and pore diameter A layer containing polysulfone, which is easy to control, is preferred.
폴리술폰을 함유하는 다공성 지지층은, 예를 들어, 폴리술폰의 N,N-디메틸포름아미드 용액을, 기재(예를 들어, 밀하게 짠 폴리에스테르 부직포) 상에 일정한 두께로 주형하고, 그것을 수중에서 습식 응고시킴으로써 형성할 수 있다.The porous support layer containing polysulfone is formed by, for example, casting a N,N-dimethylformamide solution of polysulfone to a constant thickness on a substrate (eg, tightly woven polyester nonwoven fabric), and dissolving it in water. It can be formed by wet coagulation.
또한, 다공성 지지층은, "오피스 오브 세일린 워터 리서치 앤드 디벨럽먼트 프로그레스 리포트" No.359(1968)에 기재된 방법에 따라서 형성할 수 있다. 또한, 원하는 형태를 얻기 위해서, 폴리머 농도, 용매의 온도 또는 빈용매는, 적절히 조정 가능하다.In addition, the porous support layer can be formed according to the method described in "Office of Sailin Water Research and Development Progress Report" No. 359 (1968). In addition, in order to obtain a desired form, a polymer concentration, the temperature of a solvent, or a poor solvent can be adjusted suitably.
분리막(4)의 기재로서는, 강도 또는 유체 투과성의 관점에서, 섬유상의 기재를 사용하는 것이 바람직하고, 장섬유 부직포 또는 단섬유 부직포를 사용하는 것이 보다 바람직하다.As the base material of the
본 발명의 분리막 엘리먼트를 구성하기 위해서는 분리막(4)은 직사각 형상으로 형성된다. 그리고, 그러한 형상의 분리막(4)이 도 1에 도시하는 바와 같이, 유공 중심관(2)의 둘레에 권회된다. 분리막(4)의 권회 방향의 길이, 즉 분리막(4)의 길이 방향에 있어서의 길이 L과, 분리막(4)의 길이 방향에 수직인 방향에 있어서의 길이 W(즉, 유공 중심관(2)의 길이 방향의 길이)의 비인 L/W의 값이 클수록, 분리막(4)을 공급 유체(101)가 통과할 때의 유속이 증가하기 때문에, 농도 분극의 억제의 관점에서 바람직하다. 구체적으로는, L/W의 값은, 2.5 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 길이 L은, 750㎜ 이상인 것이 바람직하다.In order to configure the separation membrane element of the present invention, the
(2) 공급측 유로재(2) Supply side channel member
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)가 구비하는 공급측 유로재(3)는 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 사이에 끼워지도록 배치되고, 분리막(4)에 공급 유체를 공급하는 유로(즉 공급측 유로)를 형성한다. 공급측 유로재(3)는 공급 유체(101)의 농도 분극을 억제하기 위해서, 공급 유체(101)의 흐름을 어지럽히는 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.The supply-side
공급측 유로재(3)는 필름 혹은 네트, 또는, 공극을 갖는 시트에 볼록형물이 마련된 연속 형상을 갖고 있는 부재여도 상관없고, 혹은, 분리막(4)에 대하여 0보다 크고 1 미만인 투영 면적비를 나타내는, 불연속 형상을 갖는 것이어도 상관없다. 또한, 공급측 유로재(3)는 분리막(4)과 분리 가능해도 상관없고, 분리막(4)에 고착하고 있어도 상관없다.The supply-
또한, 공급측 유로재(3)의 소재는 특별히 한정되지 않고 분리막(4)과 동일 소재이든 상이 소재이든 상관없다.In addition, the material of the supply-
공급측 유로에 대해서는, 유로를 안정적으로 형성하는 것도 중요하지만, 통과하는 유체가 투과측 유로보다도 다량이기 때문에, 압력 손실을 저감하는 것도 중요하다. 그 때문에, 분리막(4)에 대한 공급측 유로재(3)의 투영 면적비는, 0.03 내지 0.80인 것이 바람직하고, 0.05 내지 0.50인 것이 보다 바람직하고, 0.08 내지 0.35인 것이 더욱 바람직하다.As for the supply-side flow path, it is important to stably form the flow path, but it is also important to reduce the pressure loss because the fluid passing therethrough is larger than that of the permeate-side flow path. Therefore, the projected area ratio of the supply-
분리막(4)에 대한 공급측 유로재(3)의 투영 면적비는, 공급측 유로재(3)를 막면에 수직인 방향으로부터 마이크로스코프로 촬영한 화상을 해석함으로써 산출할 수 있다.The projected area ratio of the supply-side
공급측 유로재(3)의 두께가 과도하게 크면, 분리막 엘리먼트(1A)당의 유효 막 면적이 작아진다. 한편, 공급측 유로재(3)의 두께가 과도하게 작으면, 공급측 유로의 압력 손실이 커져서, 분리 성능이나 투과 성능이 저하되어버린다. 그 때문에, 공급측 유로재(3)의 두께는 0.08 내지 2.0㎜가 바람직하고, 0.20 내지 1.00㎜가 보다 바람직하다.When the thickness of the supply-
공급측 유로재(3)의 두께는, 시판하고 있는 두께 측정기에 의해 직접 측정할 수 있다.The thickness of the supply-
(3) 투과측 유로재(3) Permeate side channel member
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)가 구비하는 투과측 유로재(5)는 분리막(4)의 투과측의 면(11)끼리의 사이에 끼워지도록 배치되고, 분리막(4)을 투과한 유체를 투과측 출구 단부면까지 유도하는 유로(즉 투과측 유로)를 형성한다.The permeation-
투과측 유로재(5)는 투과측 유로의 유동 저항을 저감하고, 또한 가압 여과 하에 있어서도 분리막(4)의 투과 유체류로에의 움푹 들어감을 억제하여, 유로를 안정적으로 형성하기 위해서, 그 횡단면적비가 0.3 내지 0.75인 것이 바람직하고, 0.4 내지 0.6인 것이 보다 바람직하다. 투과측 유로재(5)로서는, 예를 들어, 종래의 트리코트, 섬유의 단위 면적당 중량을 저감한 위편물, 부직포와 같은 다공성 시트에 돌기물을 배치한 시트, 또는, 필름이나 부직포를 요철 가공한 요철 가공 시트를 들 수 있다.The permeate-
여기서, 투과측 유로재의 횡단면적비에 대하여 설명한다. 투과측 유로재를 분리막 엘리먼트에 장전했을 때, 집수관의 길이 방향을 따라서 투과측 유로재의 볼록부를 통과하도록 절단하고, 그 단면에 대해서, 볼록부의 중심과 인접하는 볼록부의 중심의 거리(피치라고도 한다)와 투과측 유로재의 높이의 곱에 대한, 볼록부의 중심과 인접하는 볼록부의 중심 사이에 차지하는 투과측 유로재의 횡단면적과의 비가 횡단면적비이다. 구체적인 측정 방법으로서는, 상술한 바와 같이 투과측 유로재를 절단하고, 현미경 화상 해석 장치를 사용하여 산출할 수 있다.Here, the cross-sectional area ratio of the permeation-side channel member will be described. When the permeate-side channel member is loaded into the separation membrane element, it is cut along the longitudinal direction of the water collecting pipe so as to pass through the convex portion of the permeate-side channel member, and the distance between the center of the convex portion and the center of the adjacent convex portion (also referred to as pitch) ) and the height of the permeate-side channel member, the ratio of the cross-sectional area of the permeate-side channel member between the center of the convex portion and the center of the adjacent convex portion to the product of the height of the permeate-side channel member is the cross-sectional area ratio. As a specific measuring method, as mentioned above, the permeation|transmission side channel member is cut|disconnected, and it can calculate using a microscope image analysis apparatus.
상기와 같은 특정한 횡단면적비를 갖는 투과측 유로재(5)를 본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)에 배치함으로써, 투과측 유로의 유동 저항을 보다 저감할 수 있다. 그에 수반하여, 유동 저항이 큰 유로재를 포함하는 분리막 엘리먼트와 대비로, 동일한 회수율로 운전했을 때, 공급 유체(101)의 유속이 빨라져서 농도 분극을 작게 할 수 있고, 특히 고회수율 운전 하에서의 농도 분극의 증가나 스케일의 발생을 더 억제할 수 있다. By disposing the permeate-
투과측 유로재(5)의 두께가 과도하게 크면, 분리막 엘리먼트(1A)당의 유효 막 면적이 작아진다. 한편, 투과측 유로재(5)의 두께가 과도하게 작으면, 투과측 유로의 압력 손실이 커진다. 그 때문에, 투과측 유로재(5)의 두께는 0.05 내지 0.50㎜가 바람직하고, 0.10 내지 0.40㎜가 보다 바람직하다.If the thickness of the permeation-
투과측 유로재(5)의 두께는, 시판하고 있는 두께 측정기에 의해 직접 측정할 수 있다.The thickness of the permeation-
투과측 유로재(5)의 소재는, 스파이럴상에 의해 용이하게 권회하는 것을 가능하게 하기 위해서, 그 압축 탄성률이, 0.1 내지 5.0GPa인 것이 바람직하다. 그 압축 탄성률이 0.1 내지 5.0GPa인 소재로서는, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 들 수 있다.The raw material of the permeate-
투과측 유로재(5)의 압축 탄성률은, 정밀 만능 시험기를 사용하여 압축 시험을 행하고, 응력 변형 선도를 작성함으로써 측정할 수 있다.The compressive modulus of the permeation-
(4) 분리막 엘리먼트(4) Membrane element
<분리막 엘리먼트의 개요><Outline of Membrane Element>
본 발명의 분리막 엘리먼트는, 공급측 유로를 길게 취할 수 있는 스파이럴형 분리막 엘리먼트인데, 이러한 분리막 엘리먼트에 있어서, 상기 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리는, 도 2의 분리막 유닛 전개도에 예시한 바와 같이, 상기 유공 중심관(2)의 길이 방향에 있어서의 단부면 A 및 반대측의 단부면 B, 상기 유공 중심관(2)의 길이 방향과 수직의 방향에 있어서의 외주 단부 X 및 내주 단부 Y 중, 상기 단부면 A가 외주측의 단으로부터 연속적으로 60 내지 95% 폐지되어 있고, 상기 단부면 B가 내주측의 단으로부터 연속적으로 75 내지 100% 폐지되어 있고, 상기 내주 단부 Y가 폐지하고 있다. 즉, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리는, 단부면 A에 있어서의 내주 단부 근방이 개구하고 있음과 함께, 단부면 B에 있어서의 외주 단부 근방 및/또는 외주 단부 X가 개구되어 있다. 한편, 상기 분리막(4)의 투과측의 면(11)끼리는, 상기 내주 단부 Y만이 개구되어 있고, 기타의 외주 단부 X, 단부면 A, B는 폐지하고 있을 필요가 있다. 겹쳐진 복수의 분리막을 이와 같이 접착함으로써, 공급 유체(101)의 흐름을 권회 방향으로 할 수 있다. 그 때문에, 특히 상기 분리막(4)의, 권회 방향에 있어서의 길이 L과 상기 유효 중심관(2)의 길이 방향에 있어서의 길이 W의 비인 L/W가, 2.5 이상의 분리막 엘리먼트(1A)에 있어서는, 유공 중심관(2)에 대하여 평행하게 공급 유체(101)가 흐르는 종래의 분리막 엘리먼트(1)에 대하여 공급 유체(101)의 유속을 높일 수 있고, 보다 파울링이나 스케일링에 강한 엘리먼트로 할 수 있다. 또한, 분리막(4)의 투과측의 면(11)끼리의 내주 단부 Y는, 압력 손실 저감의 관점에서, 90% 이상 개구되어 있는 것이 바람직하다.The separation membrane element of the present invention is a spiral type separation membrane element capable of taking a long supply-side flow path. In this separation membrane element, the supply-
도 5 및 도 6은, 본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)를 베셀(23)에 장전한 상태의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 5 및 도 6에 도시하는 양태에 있어서의 분리막 엘리먼트(1A)는 적층되어 권회된 분리막 유닛의 외주면에, 유체를 통과시키는 복수의 구멍을 갖는 다공성 부재(20)가 또한 권회되어 있다. 다공성 부재(20)로서는, 예를 들어, 네트, 또는 구멍성 필름 등을 들 수 있다.5 and 6 are schematic diagrams showing an example of a state in which the
또한 도 5 및 도 6에 도시하는 양태에 있어서는, 베셀(23) 내에서 공급 유체(101), 투과 유체(102), 농축 유체(103)가 혼합될 일이 없도록, 분리막 엘리먼트(1A)와 베셀(23)의 간극에, 브라인 시일(22)이 배치되어 있다.5 and 6, the
<역L형 분리막 엘리먼트><Inverted L-Type Membrane Element>
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)에는, 공급 유체의 흐름 방향의 점에서 분류된 복수종의 분리막 엘리먼트가 포함된다. 그 중 1종이 역L형 분리막 엘리먼트이다. 역L형 분리막 엘리먼트에 있어서의 분리막의 접착 개소 및 그 사용 방법의 일 양태에서는, 도 7(분리막 유닛의 전개도)에 도시하는 바와 같이, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 개구부로부터 공급 유체(101)를 공급하고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 외주 단부 X의 개구부로부터 농축 유체(103)를 배출한다. 이러한 사용 방법이 적용되는 분리막 엘리먼트(1A)를 여기에서는 역L형 분리막 엘리먼트라고 한다.The
역L형 분리막 엘리먼트에 있어서, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리는, 예를 들어 상기 단부면 A 및 외주 단부 X가 5% 이상 개구되어 있고, 또한, 상기 단부면 B 및 상기 내주 단부 Y가, 모두 폐지되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 분리막(4)의 투과측의 면(11)끼리는, 상기 내주 단부 Y만 개구되고, 또한, 외주 단부 X, 단부면 A, B는 모두 폐지되어 있을 필요가 있다. 즉, 역L형 분리막 엘리먼트에서는, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B는 완전히 폐지된다. 한편, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A는, 공급측 유로 내의 공급 유체(101)의 흐름을 균질화하는 관점에서, 상기 내주 단부의 근방이 개구되어 있고, 5 내지 40% 개구되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 단부면 A에 있어서 개구된 부분(개구부)은 1개소에 한정되지 않고, 복수로 나누어져 있어도 상관없다. 분리막의 공급측의 면(10)끼리의 상기 외주 단부 X는, 농축 유체(103) 출구 근방의 유속을 높이기 위해서, 개구율을 작게 해도 상관없다. 또한 외주 단부 X에 있어서의 개구부도 1개소에 한정되지 않고, 복수로 나누어져 있어도 상관없다. 본 발명에 있어서 개구율이란, 해당 개구부가 마련된 분리막의 변에 있어서의, 분리막(4)의 전체 길이에 대한 개구부의 길이의 비이다. 개구부 길이 OL(A)는 도 7에 도시하는 바와 같이 개구부의 내주 단부로부터 외주 단부까지의 길이이며, 개구부가 복수로 나누어져 있는 경우에는, 가장 내주측의 개구부의 내주 단부부터, 가장 외주측의 개구부의 외주 단부까지의 길이로 한다.In the inverted L-type separation membrane element, in the supply-
<L형 분리막 엘리먼트><L-Type Separator Element>
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)에는 L형 분리막 엘리먼트도 포함된다. L형 분리막 엘리먼트에 있어서의 분리막의 접착 개소 및 그 사용 방법의 일 양태에서는, 도 8(분리막 유닛의 전개도)에 도시하는 바와 같이, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 외주 단부 X의 개구부로부터 공급 유체(101)를 공급하고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 개구부로부터 농축 유체(103)를 배출한다. 이러한 사용 방법이 적용되는 분리막 엘리먼트(1A)를 여기에서는 L형 분리막 엘리먼트라고 한다.The
L형 분리막 엘리먼트에 있어서, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리는, 예를 들어, 상기 단부면 A 및 외주 단부 X가 5% 이상 개구되어 있고, 또한, 상기 단부면 B 및 상기 내주 단부 Y가, 모두 폐지되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 분리막(4)의 투과측의 면(11)끼리는, 상기 내주 단부 Y만 개구되고, 또한, 외주 단부 X, 단부면 A, B는 모두 폐지되어 있을 필요가 있다. 즉, L형 분리막 엘리먼트에서는, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B는 완전히 폐지된다. 그리고, L형 분리막 엘리먼트는 역L형 분리막 엘리먼트와 마찬가지의 접착 방법으로 되는데, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A로부터 농축 유체(103)를 배출하게 되므로, 상기 단부면 A의 상기 내주 단부 Y의 근방의 개구율은 역L형 분리막 엘리먼트의 경우보다도 작은 것이 바람직하다. 마찬가지로 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 외주 단부 X는, 공급 유체(101)를 공급하기 위해서, 외주 단부 X의 개구율은 90% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 단부면 A 및 외주 단부 X에 있어서의 개구부는, 모두, 1개소에 한정되지 않고, 복수로 나누어져 있어도 상관없다. 개구부 길이 OL(A)는 도 8에 도시하는 바와 같이 개구부의 내주 단부부터 외주 단부까지의 길이이다.In the L-type separation membrane element, as for the
<역S형 분리막 엘리먼트><Reverse S-Type Membrane Element>
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)에는, 역S형 분리막 엘리먼트도 포함된다. 역S형 분리막 엘리먼트에 있어서의 분리막의 접착 개소 및 그 사용 방법의 일 양태에서는, 도 9(분리막 유닛의 전개도)에 도시하는 바와 같이, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 내주 근방의 개구부로부터 공급 유체(101)를 공급하고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B의 외주 근방의 개구부로부터 농축 유체(103)를 배출한다. 이러한 사용 방법이 적용되는 분리막 엘리먼트(1A)를 여기에서는 역S형 분리막 엘리먼트라고 한다.The
역S형 분리막 엘리먼트에서는, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 외주 단부 X는 완전히 폐지된다. 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 공급 유체(101)가 공급되는 상기 단부면 A는, 공급측 유로 내의 공급 유체(101)의 흐름을 균질화하는 관점에서, 상기 내주 단부 Y의 근방이 개구되어 있고, 5 내지 40% 개구되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 단부면 A에 있어서 개구된 부분(개구부)은 1개소에 한정되지 않고, 복수로 나누어져 있어도 상관없다. 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 농축 유체(103)가 배출되는 상기 단부면 B는, 공급측 유로 내의 공급 유체(101)의 흐름을 균질화하는 관점에서, 상기 외주 단부 X의 근방이 개구되어 있고, 농축 유체(103) 출구 근방의 유속을 높이기 위해서, 공급측의 단부면보다도 개구율을 작게 해도 상관없다. 또한, 상기 단부면 B에 있어서의 개구부도 1개소에 한정되지 않고, 복수로 나누어져 있어도 상관없다. 개구부 길이 OL(A) 및 OL(B)는 도 9에 도시하는 바와 같이 개구부의 내주 단부로부터 외주 단부까지의 길이이며, 개구부가 각각의 단부면에 있어서 복수로 나누어져 있는 경우에는, 각각의 단부면에 있어서, 가장 내주측의 개구부의 내주 단부부터, 가장 외주측의 개구부의 외주 단부까지의 길이로 한다.In the inverted S-type separation membrane element, the outer peripheral end X of the supply-
<S형 분리막 엘리먼트><S-Type Separator Element>
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)에는, S형 분리막 엘리먼트도 포함된다. S형 분리막 엘리먼트에 있어서의 분리막의 접착 개소 및 그 사용 방법의 일 양태에서는, 도 10(분리막 유닛의 전개도)에 도시하는 바와 같이, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B의 외주 근방의 개구부로부터 공급 유체(101)를 공급하고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 내주 근방의 개구부로부터 농축 유체(103)를 배출한다. 이러한 사용 방법이 적용되는 분리막 엘리먼트(1A)를 여기에서는 S형 분리막 엘리먼트라고 한다.The
S형 분리막 엘리먼트에서는, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 외주 단부 X는 완전히 폐지된다. S형 분리막 엘리먼트는 역S형 분리막 엘리먼트와 마찬가지의 접착 방법으로 되지만, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 내주 단부 Y의 근방의 개구부로부터 농축 유체(103)를 배출하게 되므로, 상기 단부면 A의 내주 단부의 근방의 개구율은 역S형 분리막 엘리먼트의 경우보다도 작은 것이 바람직하다. 마찬가지로 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B의 외주 단부 X 근방의 개구부는, 공급 유체(101)를 공급하므로, 내주 단부 Y 근방의 개구부보다도 큰 것이 바람직하다. 또한 단부면 A, B에 있어서의 개구부는, 모두, 1개소에 한정되지 않고, 복수로 나누어져 있어도 상관없다. 개구부 길이 OL(A) 및 OL(B)는 도 10에 도시하는 바와 같이 개구부의 내주 단부로부터 외주 단부까지의 길이이며, 개구부가 각각의 단부면에 있어서 복수로 나누어져 있는 경우에는, 각각의 단부면에 있어서, 가장 내주측의 개구부의 내주 단부부터, 가장 외주측의 개구부의 외주 단부까지의 길이로 한다.In the S-type separation membrane element, the outer peripheral end X of the supply-
<역SL형 분리막 엘리먼트><Reverse SL type separator element>
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)에는, 역SL형 분리막 엘리먼트도 포함된다. 역SL형 분리막 엘리먼트에 있어서의 분리막의 접착 개소 및 그의 사용 방법의 일 양태에서는, 도 11(분리막 유닛의 전개도)에 도시하는 바와 같이, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B의 외주 근방 및 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 외주 단부 X가 개구되어 있고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 내주 근방이 개구되어 있다. 이 분리막 엘리먼트(1A)에 있어서, 내주 단부 Y근방의 단부면 A의 개구부로부터 공급 유체(101)를 공급하는 사용 방법을 역SL형 엘리먼트라고 한다. 이 분리막 엘리먼트는, 역S형과 역L형을 조합한 분리막 엘리먼트, 즉, 상술한 역S형 분리막 엘리먼트와 역L형 분리막 엘리먼트를 더한 형태로 되어 있다. 외주 단부 X의 개구 위치에 대해서는 한정되지 않는다. 개구부 길이 OL(A) 및 OL(B)는 도 11에 도시하는 바와 같이 개구부의 내주 단부부터 외주 단부까지의 길이이다.The
<SL형 분리막 엘리먼트><SL type separator element>
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)에는, SL형 분리막 엘리먼트도 포함된다. SL형 분리막 엘리먼트에 있어서의 분리막의 접착 개소 및 그 사용 방법의 일 양태에서는, 도 12(분리막 유닛의 전개도)에 도시하는 바와 같이, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B의 외주 근방 및 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 외주 단부 X가 개구되어 있고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 내주 근방이 개구되어 있다. 이 분리막 엘리먼트(1A)에 있어서, 외주 단부 X 및 단부면 B의 개구부로부터 공급 유체(101)를 공급하는 사용 방법을 SL형 엘리먼트라고 한다. 이 분리막 엘리먼트는 S형과 L형을 조합한 분리막 엘리먼트, 즉, 상술한 S형 분리막 엘리먼트와 L형 분리막 엘리먼트를 더한 형태로 되어 있다. 외주 단부 X의 개구 위치에 대해서는 한정되지 않는다. 개구부 길이 OL(A) 및 OL(B)는 도 12에 도시하는 바와 같이 개구부의 내주 단부부터 외주 단부까지의 길이이다.The
<분리막의 폐지 방법·폐지 개소><Method of abolition of separation membrane, place of abolition>
상술한 각종 분리막 엘리먼트를 제조함에 있어서, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의, 유공 중심관(2)의 길이 방향의 단부면 A 및 단부면 B를 폐지하는 방법으로서는, 감아 둘러싸기 전에 행하는 경우와 감아 둘러싸기 후에 행하는 방법이 있다. 감아 둘러싸기 전에 행하는 방법으로서는, 접착제에 의한 접착, 핫 멜트 수지에 의한 접착, 점착 테이프에 의한 접착을 들 수 있다. 감아 둘러싸기 후에 행하는 경우에는, 외부에서 접착제를 도포하여 접착하는 방법 등을 들 수 있다.In manufacturing the above-mentioned various separation membrane elements, as a method of closing the end faces A and B in the longitudinal direction of the perforated
또한, 유공 중심관(2)의 길이 방향의 단부면 A 및 단부면 B에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 권회체 텔레스코핑을 방지하기 위하여 단부판(21)을 장착해도 된다. 단부면 A에 장착되는 단부판(21)에는, 유체가 드나들기 위해서, 구멍이 존재할 필요가 있다. 단부면 B에 장착되는 단부판(21)에는, 단부면 B로부터 유체가 드나들 경우에는 구멍이 존재하고 있어, 단부면 B로부터 유체가 드나들지 않는 경우에는 구멍이 존재하든 하지 않든 어느 쪽이어도 된다. 단부판(21)의 소재로서는, 예를 들어, ABS, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 들 수 있다.Moreover, as shown in FIG. 1, you may attach the
분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 내주 단부 Y 혹은 외주 단부 X를 폐지하는 방법으로서는, 예를 들어, 접착제에 의한 접착, 핫 멜트 수지에 의한 접착, 점착 테이프에 의한 접착, 분리막(4)의 절첩을 들 수 있다.As a method of closing the inner peripheral end Y or outer peripheral end X between the
한편, 분리막(4)의 투과측의 면(11)끼리의, 유공 중심관(2)의 길이 방향과 수직의 방향 외주 단부 X 및 내주 단부 Y를 폐지하는 방법으로서는, 예를 들어, 접착제에 의한 접착, 핫 멜트 수지에 의한 접착, 점착 테이프에 의한 접착 등을 들 수 있다.On the other hand, as a method of closing the outer peripheral end X and the inner peripheral end Y in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the perforated
공급측의 면(10)끼리 및 투과측의 면(11)끼리를 폐지하기 위한 공급측 폐지 부재(6) 및 투과측 폐지 부재(7)로서는, 접착 강도나 경화 시의 경도, 핸들링성 등을 가미하여, 우레탄계 접착제, 또는, 에폭시계 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 접착제의 경화 전의 점도는, 그 취급을 용이한 것으로 하면서, 분리막(4)을 권회할 때의 주름 발생을 억제하는 관점에서, 4 내지 15Pa·s인 것이 바람직하고, 5 내지 12Pa·s인 것이 보다 바람직하다.As the supply-
이상과 같이, 유공 중심관(2), 분리막(4), 공급측 유로재(3) 및 투과측 유로재(5)를 배치하고 단부 X, Y 및 단부면 A, B를 폐지 또는 개구함으로써, 공급 유체(101)의 흐름을 분리막(4)의 길이 방향을 따르는 방향으로 할 수 있기 때문에, 공급 유체(101)를 고유속화한 스파이럴형 분리막 엘리먼트로 할 수 있다. 그러나, 단순히 상술한 방법으로 공급 유체(101)를 고유속화한 스파이럴형 분리막 엘리먼트로 한 것만으로는, 통상의 분리막 엘리먼트(1)보다도 공급 유체(101)의 압력 손실이 커지므로, 권회체가 변형되어버리는 텔레스코핑이 일어나기 쉽고, 그 때문에 공급 유체(101)의 숏패스가 일어나버려 분리 성능이 충분히 발휘되지 않는 문제가 있었다. 또한, 공급측 유로에 고압이 인가된 때에, 투과측에 막면이 눌리는 것에 의한 투과측에의 막면의 움푹 들어감이나, 단부를 폐지하고 있는 부재의 변형이 일어나는 것에 의해 막면의 기능층이 손상되어, 분리 성능이 현저하게 저하되어버리는 문제도 있었다.As described above, by arranging the perforated
이에 반해, 본 발명에 있어서는, 도 3, 도 4의 분리막 유닛 단면도(단 어느 도면이든 단부면 B측의 단부를 나타내고 있다) 그리고 도 7 내지 도 12의 분리막 유닛의 전개도에 예시한 바와 같이, 분리막 엘리먼트(1A)가 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 단부면 A 및 단부면 B의 개구부의 길이를 각각 OL(A) 및 OL(B)라 하고, 분리막(4)의 투과측의 면(11)끼리의 단부면 A 및 단부면 B를 폐지하기 위한 투과측 폐지 부재(7)의, 유공 중심관(2)의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 해당 단부면 A 및 단부면 B로부터의 거리를 각각 p(A) 및 p(B)라 하고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 단부면 A 및 단부면 B를 폐지하기 위한 공급측 폐지 부재(6)의, 유공 중심관(2)의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 해당 단부면 A 및 단부면 B로부터의 거리를 각각 q(A) 및 q(B)라 하고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 단부면 A 및 단부면 B를 폐지하기 위한 공급측 폐지 부재(6)의, 분리막(4)과 접하고 있는 부분의, 유공 중심관(2)의 길이 방향의 폭을 각각 r(A) 및 r(B)라 하면, p(A)≥q(A) 또한 p(B)≥q(B)이며, 또한, 적어도 이하의 (i)(ii)의 어느 요건을 충족시키는 것으로 한다.On the other hand, in the present invention, as exemplified in the separation membrane unit cross-sectional views of FIGS. 3 and 4 (however, the end of the end face B side is shown in any of the drawings) and the developed views of the separation membrane unit of FIGS. 7 to 12, the separation membrane OL(A) and OL(B) are the lengths of the openings of the end faces A and B of the
(i) 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 단부면 B를 폐지하기 위한 공급측 폐지 부재(6)에 있어서, 내주측의 단으로부터 외주측을 향하여, 적어도 OL(A) 이상의 길이의 부분의 r(B)가 3㎜ 이상 연속하여 존재한다.(i) In the supply-
(ii) 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 단부면 A를 폐지하기 위한 공급측 폐지 부재(6)에 있어서, 외주측의 단으로부터 내주측을 향하여, 적어도 OL(B) 이상의 길이의 부분의 r(A)가 3㎜ 이상 연속하여 존재한다.(ii) in the supply-
여기서, p, q, r은, 각각, 분리막 유닛을 전개한 상태에서, 감아 둘러싸기 방향을 향하여 20㎜ 간격으로 측정한 평균값이다. 또한, 내주, 외주란, 분리막 유닛을 전개한 상태에서 유공 중심관(2)에 가장 가까운 부분을 내주, 유공 중심관(2)으로부터 가장 먼 부분을 외주라고 한다.Here, p, q, and r are average values measured at intervals of 20 mm in the winding direction in a state in which the separation membrane unit is deployed, respectively. In addition, in the inner periphery and the outer periphery, the portion closest to the perforated
본 발명에 있어서는, 분리막(4)의 전역에 있어서 p(A)≥q(A) 또한 p(B)≥q(B)로 함으로써, 분리막(4)의 공급측의 면(10)의 유효 막 부분에 공급측 폐지 부재(6)가 접하지 않기 때문에, 막면의 손상을 방지할 수 있다.In the present invention, by setting p(A)≥q(A) and p(B)≥q(B) over the entire area of the
그리고, 예를 들어 도 7, 9, 11에 도시하는 바와 같이, 단부면 A의 내주 단부에 마련한 길이 OL(A)의 개구부로부터 공급 유체를 유입시키는 경우, 해당 개구부와는 반대측의 단부면 B의 내주측의 공급측 폐지 부재(6)로 유동 저항에 의한 하중을 지지하게 된다. 또한, 예를 들어 도 10, 12에 도시하는 바와 같이, 단부면 B에 마련한 길이 OL(B)의 개구부로부터 공급 유체를 유입시키는 경우에는, 해당 개구부와는 반대측의 단부면 A의 공급측 폐지 부재(6)로 유동 저항에 의한 하중을 지지하게 된다. 또한, 예를 들어 도 8에 도시하는 바와 같이, 외주 단부 X에 마련한 개구부로부터 공급 유체를 유입시키는 경우에는, 단부면 A 및 단부면 B의 양쪽의 공급측 폐지 부재(6)로 유동 저항에 의해 하중을 지지하게 되지만, 개구부가 존재하는 단부면 A의 반대측(즉 단부면 B)의 공급측 폐지 부재(6)의 부분이 가장 약해진다. 그리고 공급측 폐지 부재(6)의 접착이 약한 경우, 그 부분으로부터 분리막 엘리먼트가 변형되어버리게 된다. 그러나, 본 발명에서는, 상기 (i) 및 (ii)의 적어도 한쪽을 충족함으로써, 분리막의 공급측의 면끼리의 폐지를 보다 견고하게 할 수 있어, 분리막 엘리먼트(1A)에 큰 유동 저항이 걸린 때에도, 권회체의 변형을 방지할 수 있다.And, for example, as shown in FIGS. 7, 9 and 11, when the supply fluid is introduced from the opening of the length OL(A) provided at the inner peripheral end of the end face A, the end face B on the opposite side to the opening A load due to flow resistance is supported by the supply-
역L형 및 L형 분리막 엘리먼트의 경우에는, 공급측의 면(10)끼리의 개구부가 단부면 A에 존재하기 때문에, 상기 (i)을 충족할 필요가 있다. 역S형, S형, 역SL형, 및 SL형 분리막 엘리먼트의 경우, 특히 보다 공급 유체(101)가 고압이 되는 유체가 공급되는 측의 단부면과는 반대측의 단부면을 견고하게 할 필요가 있다. 즉, 역S형 및 역SL형이면 적어도 상기 (i), S형 및 SL형이면 적어도 상기 (ii)를 충족할 필요가 있다.In the case of the inverted L-type and L-type separation membrane elements, since the openings between the
여기서, 분리막의 공급측의 면끼리의 단부면 A 및 B에 대하여 감아 둘러싸기 후에 외부로부터 접착제를 도포하여 접착할 때는, 상기 (i) 및 (ii)를 충족하기 위하여 r(A) 및 r(B)를 3㎜ 이상으로 하는 부분에서는, 외부로부터 압력을 가하여 접착제를 압입하거나, 혹은 반대측의 단부면으로부터 흡인하여 접착제를 흡입하는 등의 조작을 행하는 것이 바람직하다.Here, when an adhesive is applied and adhered from the outside after being wound around the end faces A and B of the supply-side faces of the separator, r(A) and r(B) in order to satisfy (i) and (ii) above. ) is 3 mm or more, it is preferable to press in the adhesive by applying pressure from the outside, or to perform an operation such as sucking the adhesive by suctioning it from the opposite end surface.
또한, 분리막(4)의 투과측의 면(11)끼리의 p(A) 및 p(B)는 유효 막 면적을 가능한 한 확보하면서 강도를 유지하기 위해서, 5 내지 30㎜가 바람직하다.In addition, p(A) and p(B) of the
p(B)와 q(B)의 비율에 대해서는, 유효 막 면적 이외의 공급측 유로를 좁히고, 보다 고유속으로 공급 유체(101)를 흘리기 위해서, q(B)/p(B)≥0.5로 하는 것이 바람직하다. p(A)와 q(A)의 비율에 대해서도, 마찬가지의 이유로, q(A)/p(A)≥0.5로 하는 것이 바람직하다. q/p는 엘리먼트 내를 20㎜ 간격으로 측정한 평균값이다.Regarding the ratio of p(B) and q(B), in order to narrow the supply-side flow path other than the effective membrane area and flow the
또한, 3㎜ 이상인 상기 r(A) 또는 r(B)의 변동 계수가 0.00 이상 0.20 이하이면 압력 손실에 의해 가해지는 하중을 보다 균일하게 지지할 수 있고, r(A) 또는 r(B)가 3㎜에 가까운 상황에서도 분리막 엘리먼트의 변형을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 변동 계수는, 감아 둘러싸기 방향을 향하여 20㎜ 간격으로 r(A) 또는 r(B)를 측정하고, 그 표준 편차를 평균값으로 제산한 값이다.In addition, if the coefficient of variation of r(A) or r(B) of 3 mm or more is 0.00 or more and 0.20 or less, it is possible to more uniformly support the load applied by the pressure loss, and r(A) or r(B) is Even in a situation close to 3 mm, deformation of the separator element can be prevented more reliably. The coefficient of variation is a value obtained by measuring r(A) or r(B) at intervals of 20 mm toward the winding direction, and dividing the standard deviation by the average value.
<수 처리 장치><Water treatment unit>
본 발명의 분리막 엘리먼트(1A)는 예를 들어 RO 정수기 등의 수 처리 장치에 적용할 수 있다. 도 7, 9, 11에 예시한 역L형, 역S형, 역SL형 분리막 엘리먼트의 경우, 상기 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 내주측의 개구부로부터 공급 유체(101)를 공급하고, 상기 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B 또는 외주 단부 X 또는 그 양쪽의 개구부로부터 농축 유체를 배출하도록 수 처리 장치에 접속된다. 그 때문에, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 내주측의 개구부(상기 단부면 A의 내주측의 개구부)에 연통되도록 공급 유체 공급부가 접속되고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 외주측의 개구부(상기 단부면 B 또는 외주 단부 X 또는 그 양쪽의 개구부)에 연통되도록 농축 유체 배출부가 접속된다.The
한편, L형, S형, SL형 분리막 엘리먼트의 경우, 상기 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 B 또는 외주 단부 X 또는 그 양쪽의 개구부로부터 공급 유체(101)를 공급하고, 상기 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 상기 단부면 A의 내주측의 개구부로부터 농축 유체(103)를 배출하도록 수 처리 장치에 접속된다. 그 때문에, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 외주측의 개구부(상기 단부면 B 또는 외주 단부 X 또는 그 양쪽의 개구부)에 연통되도록 공급 유체 공급부가 접속되고, 분리막(4)의 공급측의 면(10)끼리의 내주측의 개구부(상기 단부면 A의 내주측의 개구부)에 연통되도록 농축 유체 배출부가 접속된다.On the other hand, in the case of an L-type, S-type, or SL-type separation membrane element, the
실시예Example
이하에 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되지 않는다.The present invention will be described in more detail below by way of Examples, but the present invention is not limited by these Examples.
(p(A), p(B), q(A), q(B), r(A), r(B))(p(A), p(B), q(A), q(B), r(A), r(B))
p(A), p(B), q(A), q(B), r(A), r(B)의 측정은, 분리막 엘리먼트의 감아 둘러싸기를 풀고, 분리막 엘리먼트를 전개한 상태에서 행한다. 감아 둘러싸기 방향을 향하여 20㎜ 간격으로 노기스를 사용하여 측정하고, 평균값을 산출한다. 또한, 분리막 엘리먼트의 전개 시에는, 분리막의 공급측의 면끼리를 접착하고 있는 접착제를 박리하면서, 분리막 유닛을 펴도록 하여 전개한다.Measurements of p(A), p(B), q(A), q(B), r(A), and r(B) are performed in a state in which the separation membrane element is unwound and unfolded. It is measured using a nogis at intervals of 20 mm toward the winding direction, and an average value is calculated. In addition, when the separation membrane element is deployed, the separation membrane unit is unfolded while peeling the adhesive bonding the surfaces on the supply side of the separation membrane to each other.
(OL(A), OL(B))(OL(A), OL(B))
OL(A), OL(B)의 측정은, 분리막 엘리먼트의 감아 둘러싸기를 풀고, 분리막 엘리먼트를 전개한 상태에서, 노기스를 사용하여 측정한다.Measurement of OL(A) and OL(B) is performed using a nozzle in a state in which the separation membrane element is unwound and the separation membrane element is deployed.
(초기 조수량 및 조수량 저하율)(Initial tidal flow rate and tidal flow rate decrease)
공급 유체로서 수돗물을 사용하였다. 운전 압력 0.2MPa로 농축수 밸브를 개방하고, 30분간의 플러싱 운전을 행하였다. 그 후, 운전 압력 0.55MPa, 온도 25℃의 조건 하에서 60분간 운전한 후에 1분간의 투과수의 샘플링을 행하고, 초기 조수량(L/min)을 측정하였다. 그 후, 100시간 운전을 행한 후의 조수량을 마찬가지로 측정하고, 하기 식으로부터 조수량 저하율을 산출하였다.Tap water was used as the feed fluid. The concentrated water valve was opened at an operating pressure of 0.2 MPa, and a flushing operation was performed for 30 minutes. Thereafter, after operating for 60 minutes under the conditions of an operating pressure of 0.55 MPa and a temperature of 25°C, permeated water was sampled for 1 minute, and the initial fresh water amount (L/min) was measured. Thereafter, the amount of fresh water after the operation for 100 hours was similarly measured, and the rate of decrease in the amount of fresh water was calculated from the following equation.
조수량 저하율(%)=100×(1-(100시간 운전 후의 조수량)/(초기 조수량))Tidal flow rate decrease (%) = 100 x (1- (tidal flow rate after 100 hours of operation) / (initial tide volume))
(회수율)(recovery rate)
초기 조수량의 측정에 있어서, 1분간에 공급한 공급수량과 투과수량의 비율을 회수율로 하였다.In the measurement of the initial fresh water quantity, the ratio of the amount of supplied water supplied in 1 minute to the amount of permeated water was taken as the recovery rate.
(TDS 제거율)(TDS removal rate)
초기 조수량의 측정에 있어서의 1분간의 샘플링에 제공한 공급수 및 샘플링한 투과수에 대해서, 총 용해 고형분(이하, 「TDS」)의 농도를 전기 전도율 측정에 의해 각각 측정하고, 하기 식으로부터 TDS 제거율을 산출하였다.The concentration of total dissolved solids (hereinafter referred to as "TDS") for the supplied water and the sampled permeate for sampling for 1 minute in the measurement of the initial fresh water amount were measured by electrical conductivity measurement, respectively, from the following formula The TDS removal rate was calculated.
TDS 제거율(%)=100×{1-(투과수 중의 TDS 농도/공급수 중의 TDS 농도)}TDS removal rate (%) = 100 x {1- (TDS concentration in permeate water / TDS concentration in feed water)}
(실시예 1)(Example 1)
폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 포함하는 부직포(실 직경: 1데시텍스, 두께: 약 0.09㎜, 밀도: 0.80g/㎤) 상에 폴리술폰의 15.2질량% N-디메틸포름아미드 용액을 180㎛의 두께로 실온(25℃)에서 캐스트하고, 즉시 순수 중에 침지하여 5분간 방치하고, 80℃의 온수에 1분간 침지함으로써, 섬유 보강 폴리술폰 지지층을 포함하는, 다공성 지지층(두께: 0.13㎜)을 제작하였다.A 15.2 mass % N-dimethylformamide solution of polysulfone was applied to a thickness of 180 µm at room temperature on a nonwoven fabric containing polyethylene terephthalate fibers (yarn diameter: 1 decitex, thickness: about 0.09 mm, density: 0.80 g/cm 3 ). (25°C), immediately immersed in pure water, left for 5 minutes, and immersed in 80°C hot water for 1 minute, to prepare a porous support layer (thickness: 0.13 mm) including a fiber-reinforced polysulfone support layer.
다공성 지지층을 m-페닐렌디아민의 3.8질량% 수용액 중에 2분간 침지한 후, 수직 방향으로 천천히 인상하고, 에어 노즐로부터 질소를 분사하여 다공성 지지층 표면으로부터 여분의 수용액을 제거한 후, 트리메스산클로라이드의 0.175질량% n-데칸 용액을 표면이 완전히 젖도록 도포하여 1분간 정치하고, 또한 1분간 수직으로 유지하여 액절하였다. 그 후, 90℃의 열수에서 2분간 세정하여, 분리막을 얻었다.After immersing the porous support layer in a 3.8% by mass aqueous solution of m-phenylenediamine for 2 minutes, it is pulled up slowly in the vertical direction, and nitrogen is sprayed from the air nozzle to remove the excess aqueous solution from the surface of the porous support layer, and then trimesic acid chloride The 0.175 mass % n-decane solution was apply|coated so that the surface might be fully wetted, and it left still for 1 minute, and also hold|maintained perpendicularly for 1 minute, and liquid-removed. Then, it wash|cleaned for 2 minutes in 90 degreeC hot water, and obtained the separation membrane.
이와 같이 얻어진 분리막을, 접음선이 내주 단부 Y가 되도록, 또한, 공급측을 내측으로 하여 접었을 때, 분리막 유닛에 있어서의 분리막의 권회 방향의 길이 L이 1200㎜, 유효 중심관(2)의 길이 방향에 있어서의 길이 W가 250㎜로 되도록, 복수매 재단 가공하였다. 그리고, 재단한 분리막 상에 네트(두께: 0.5㎜, 피치: 3㎜×3㎜)를 공급측 유로재로서, 네트 구성사의 경사 각도가 권회 방향에 대하여 45°로 되도록 배치하였다.The separation membrane thus obtained has a length L of 1200 mm in the winding direction of the separation membrane in the separation membrane unit when folded so that the fold line is the inner peripheral end Y and the supply side inside is 1200 mm, and the
분리막의 공급측의 면끼리는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 분리막의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 단부면 A가 20% 개구하도록, 권회 방향의 외측부터 내측에 걸쳐서 연속적으로 우레탄계 접착제를 도포하였다. 단부면 B는, 전체면 폐지되도록 연속적으로 우레탄계 접착제를 도포하였다. 그리고, 내주 단부 Y가 접음선이 되도록, 분리막을, 공급측의 면을 내측으로 하여 접었다. 분리막의 투과측의 면끼리는, 내주 단부가 전체면 개구되고, 기타의 단부면 등이 전체면 폐지되도록, 연속적으로 우레탄계 접착제를 도포하였다. 이때에, p(A)>q(A) 또한 p(B)>q(B)가 되도록, 단부면 A 및 단부면 B의 투과측의 접착제를 공급측보다도 내측에 도포하였다.As shown in FIG. 7 , the surfaces on the supply side of the separation membrane are continuously coated with a urethane adhesive from the outside to the inside in the winding direction so that the end surface A in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the separation membrane is opened by 20%. did. The end surface B was continuously coated with a urethane adhesive so that the entire surface was closed. Then, the separation membrane was folded with the supply-side surface inside so that the inner peripheral end Y was the fold line. The urethane-based adhesive was continuously applied to the surfaces of the separation membrane on the permeation side so that the inner peripheral end was completely opened and the other end surfaces were completely closed. At this time, the adhesives on the permeation side of the end face A and the end face B were applied inside rather than the supply side so that p(A) > q(A) and p(B) > q(B).
투과측 유로재는, 슬릿 폭 0.5㎜, 피치 0.9㎜의 빗형 심을 장전한 애플리케이터를 사용하여, 이하와 같이 제작하였다. 즉, 백업 롤을 20℃로 온도 조절하면서, 분리막 엘리먼트로 한 경우에 권회 방향의 내측단부부터 외측단부까지 유공 중심관의 길이 방향에 대하여 수직해지도록 직선상으로, 고결정성 PP(MFR 1000g/10분, 융점 161℃) 60질량%로 저결정성α-올레핀계 폴리머(이데미쯔 고산 가부시키가이샤제; 저입체 규칙성 폴리프로필렌「L-MODU·S400」(상품명)) 40질량%를 포함하는 조성물 펠릿을, 수지 온도 205℃, 주행 속도 10m/min으로 부직포 상에 도포함으로써 제작하였다. 부직포는 두께 0.07㎜, 단위 면적당 중량이 35g/㎡, 엠보스 무늬(φ1㎜의 원형, 피치 5㎜의 격자상)였다.The permeation-side channel member was prepared as follows using an applicator loaded with comb-shaped cores having a slit width of 0.5 mm and a pitch of 0.9 mm. That is, when the backup roll is temperature controlled at 20° C. and a separation membrane element is used, from the inner end to the outer end in the winding direction, in a straight line so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the perforated central tube, high crystallinity PP (MFR 1000 g/10 min, melting point 161° C.) containing 40 mass% of a low crystalline α-olefin polymer (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.; low stereoregularity polypropylene “L-MODU·S400” (trade name)) at 60 mass% The composition pellet was produced by apply|coating on the nonwoven fabric at the resin temperature of 205 degreeC, and running speed of 10 m/min. The nonwoven fabric had a thickness of 0.07 mm, a weight per unit area of 35 g/
제작한 투과측 유로재를 재단하고, 상술한, 공급 유로재를 끼운 분리막의 투과측의 면에 배치하고, 그들을 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)제의 유공 중심관(폭: 300㎜, 직경: 18㎜, 구멍수 10개×직선상 1열)에 스파이럴상으로 감아 둘러싸기하였다. 스파이럴상이 된 분리막 엘리먼트의 외주면에는, 구멍을 갖는 필름을 둘러 감았다. 또한, 이 필름에는, 필름의 중앙부의 폭 200㎜의 개소에, 폭(긴 직경) 40㎜, 높이(짧은 직경) 10㎜의 구멍이, 폭 방향(분리막 엘리먼트의 둘레 방향에 상당)으로 4군데, 높이 방향(분리막 엘리먼트의 길이 방향에 상당)으로 4군데 마련되어 있다. 필름이 피복된 분리막 엘리먼트의 양단의 에지 커트를 행한 후, 외주면에 공급 유체와 농축 유체를 분리하는 브라인 시일을 장착하여, 분리막 엘리먼트를 제작하였다.The produced permeate-side channel member is cut and placed on the permeate-side surface of the separation membrane sandwiching the above-described supply channel member, and they are made of ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) perforated center tube (width: 300 mm, Diameter: 18 mm, 10 holes x 1 line in a straight line) was wound and wrapped in a spiral shape. A film having a hole was wound around the outer circumferential surface of the spiral-shaped separation membrane element. In addition, in this film, four holes with a width (longer diameter) and a height (shorter diameter) of 10 mm were formed at locations with a width of 200 mm in the center of the film in the width direction (corresponding to the circumferential direction of the separation membrane element). , four locations are provided in the height direction (corresponding to the longitudinal direction of the separation membrane element). After edge cuts were performed on both ends of the film-coated separation membrane element, a brine seal for separating the supply fluid and the concentrated fluid was attached to the outer peripheral surface to prepare a separation membrane element.
얻어진 분리막 엘리먼트에 있어서의 각 폐지 부재에 의한 접착폭의 평균값은, p(A)=20㎜, q(A)=15㎜, p(B)=20㎜, q(B)=15㎜, r(B)=15㎜였다.The average value of the adhesion width by each closing member in the obtained separation membrane element is p(A) = 20 mm, q(A) = 15 mm, p(B) = 20 mm, q(B) = 15 mm, r (B) = 15 mm.
그리고 마지막으로, 유체의 숏패스를 방지하기 위해서, 단부면 A 및 단부면 B의 외주 부근에 접착제를 도포하였다.And finally, in order to prevent a short pass of the fluid, an adhesive was applied around the outer periphery of the end face A and the end face B.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 형태를 역L형으로 하고, 회수율 90%로 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 1에 나타낸 바와 같았다.The separation membrane element was placed in a vessel, used as an inverted L-type, and each performance was evaluated with a recovery rate of 90%, and the results were as shown in Table 1.
(실시예 2 내지 5)(Examples 2 to 5)
상기 단부면 A 및 단부면 B를 접착하기 위한 접착제의 도포 위치 및 도포량을 변경하여, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B)를 표 1과 같이 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.By changing the application position and application amount of the adhesive for bonding the end surfaces A and B, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B) ) was carried out in the same manner as in Example 1, except that the separation membrane and the separation membrane element were manufactured.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 1과 같았다.The separation membrane element was placed in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 1.
(실시예 6 내지 10)(Examples 6 to 10)
상기 단부면 A 및 단부면 B를 접착하기 위한 접착제 도포 위치 및 도포량을 변경하여, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B)를 표 2와 같이 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.By changing the adhesive application position and application amount for adhering the end face A and the end face B, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B) A separation membrane and a separation membrane element were manufactured in the same manner as in Example 1 except that Table 2 was used.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 형태를 L형으로 한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 2와 같았다.The separation membrane element was placed in a vessel and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the use form was L-shaped, and the results are shown in Table 2.
(실시예 11)(Example 11)
실시예 1과 마찬가지로 하여 각 부재의 준비를 행하고, 감아 둘러싸기 전에 분리막의 공급측의 면에 접착제를 도포하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 엘리먼트를 감아 둘러싸기하였다. 감아 둘러싸기한 엘리먼트의 길이 방향의 단부면 B측에 외측으로부터 접착제를 도포하고, 단부면 A측에서 진공 펌프로 흡인하고, 접착제를 공급측 유로의 안쪽까지(유공 중심관의 길이 방향에) 침투시켰다. 분리막의 공급측의 면의 단부면 A측은, 원수측의 개구율이 20%로 되도록 접착제를 도포하여(흡인은 행하지 않음), 분리막 엘리먼트를 제작하였다.In the same manner as in Example 1, each member was prepared, and the separation membrane element was wound around in the same manner as in Example 1 except that an adhesive was not applied to the supply-side surface of the separation membrane before wrapping. An adhesive was applied from the outside to the end face B side in the longitudinal direction of the wrapped element, and the adhesive was sucked from the end face A side by a vacuum pump, and the adhesive was permeated to the inside of the supply-side flow path (in the longitudinal direction of the perforated central tube). On the end face A side of the surface on the supply side of the separation membrane, an adhesive was applied (suction was not performed) so that the opening ratio on the raw water side was 20%, thereby producing a separation membrane element.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 3과 같았다.The separation membrane element was put in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 3.
(실시예 12)(Example 12)
실시예 11과 마찬가지로 하여 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.In the same manner as in Example 11, a separation membrane and a separation membrane element were manufactured.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 형태를 L형으로 한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 3과 같았다.Each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the separation membrane element was placed in a vessel and the form of use was set to L, and the results are shown in Table 3.
(실시예 13)(Example 13)
둘러 감는 쌍의 분리막 및 부재의 매수를 3매로 하고, 감아 둘러싸기 직경을 3인치로 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.A separation membrane and a separation membrane element were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the number of the winding pair of separation membranes and members was 3 and the winding diameter was 3 inches.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 3과 같았다.The separation membrane element was put in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 3.
(실시예 14 내지 16)(Examples 14 to 16)
단부면 A의 개구부의 개구율을 표 3과 같이 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.A separation membrane and a separation membrane element were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the opening ratio of the opening of the end face A was shown in Table 3.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 3과 같았다.The separation membrane element was put in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 3.
(실시예 17)(Example 17)
L 및 W가 표 4와 같이 되도록 막 및 유로재를 재단하고, 둘러 감는 쌍의 막과 유로재의 매수를 2매로 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.A separation membrane and a separation membrane element were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the membrane and the channel member were cut so that L and W were as shown in Table 4, and the number of the pair of membranes and the channel member to be wound was set to two.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 4와 같았다.The separation membrane element was put in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 4.
(실시예 18)(Example 18)
분리막의 공급측의 면에 관하여, 단부면 B의 분리막 엘리먼트 외주부 근방의 개구폭을 200㎜로 하고, 또한, 외주면에 감는 필름을 구멍이 존재하지 않는 비투수성의 것으로 변경함으로써 외주 단부 X의 개구폭을 0㎜로 한 것 이외에는, 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.Regarding the surface on the supply side of the separation membrane, the opening width of the end surface B near the separation membrane element outer periphery is 200 mm, and the opening width of the outer peripheral end X is changed by changing the film wound around the outer peripheral surface to a non-permeable non-permeable one. Except having set it as 0 mm, it carried out all similarly to Example 1, and produced the separation membrane and the separation membrane element.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 형태를 역S형으로 한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 4와 같았다.Each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the separation membrane element was placed in a vessel and the use form was set to an inverted S-type, and the results are shown in Table 4.
(실시예 19)(Example 19)
분리막의 공급측의 면에 관하여, 단부면 B의 분리막 엘리먼트 외주부 근방의 개구폭을 100㎜로 하고, 또한, 외주 단부 X가 단부면 B측으로부터 연속적으로 100㎜ 개구하도록 우레탄 접착제를 도포한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.Regarding the supply side surface of the separation membrane, the opening width in the vicinity of the outer periphery of the separation membrane element of the end face B is 100 mm, and the urethane adhesive is applied so that the outer peripheral end X continuously opens 100 mm from the end face B side. In the same manner as in Example 1, a separation membrane and a separation membrane element were produced.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 형태를 역SL형으로 한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 4와 같았다.Each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the separation membrane element was placed in a vessel and the use form was changed to a reverse SL type, and the results are shown in Table 4.
(실시예 20)(Example 20)
실시예 1과 마찬가지로 하여 각 부재의 준비를 행하고, 감아 둘러싸기 전에 분리막의 공급측의 면에 접착제를 도포하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 엘리먼트를 감아 둘러싸기하였다. 이어서, 감아 둘러싸기한 엘리먼트의 길이 방향의 단부면 B측의 내주 20%의 부분에 외측으로부터 우레탄계 접착제를 도포하고, 단부면 B측의 외주 80% 부분을 마스킹한 다음 단부면 A측으로부터 진공 펌프로 흡인함으로써, 접착제를 유공 중심관의 길이 방향으로 침투시켰다. 그 후, 단부면 B측의 외주 80%의 부분에 우레탄계 접착제를 도포하고(흡인은 행하지 않음), 또한, 단부면 A측의 개구부가 내측으로부터 연속적으로 20%로 되도록 단부면 A측에 접착제를 도포했다(흡인은 행하지 않음).In the same manner as in Example 1, each member was prepared, and the separation membrane element was wound around in the same manner as in Example 1 except that an adhesive was not applied to the supply-side surface of the separation membrane before wrapping. Next, a urethane-based adhesive is applied from the outside to a portion of the inner periphery of 20% of the end face B side in the longitudinal direction of the wrapped element, the 80% portion of the outer periphery of the end face B side is masked, and then from the end face A side by a vacuum pump. By suctioning, the adhesive was penetrated in the longitudinal direction of the perforated central tube. After that, a urethane-based adhesive is applied to a portion of the outer periphery of 80% of the end face B side (no suction is performed), and an adhesive is applied to the end face A side so that the opening on the end face A side becomes 20% continuously from the inside. It was applied (suction was not performed).
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 형태를 역L형으로 한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 4와 같았다.Each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the separation membrane element was placed in a vessel and the use form was changed to an inverted L-type, and the results are shown in Table 4.
(실시예 21)(Example 21)
실시예 18과 마찬가지로 하여 분리막 엘리먼트를 제작하였다.It carried out similarly to Example 18, and produced the separation membrane element.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 형태를 역S형으로 한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 5와 같았다.Each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the separation membrane element was placed in a vessel and the use form was changed to an inverted S-type, and the results are shown in Table 5.
(실시예 22)(Example 22)
분리막의 공급측의 면에 관하여, 단부면 B의 분리막 엘리먼트 외주부 근방의 개구폭을 100㎜로 하고, 또한, 외주 단부 X가 단부면 A측으로부터 연속적으로 100㎜ 개구하도록 우레탄 접착제를 도포한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.Regarding the supply side surface of the separation membrane, the opening width in the vicinity of the separation membrane element outer periphery of the end face B is 100 mm, and a urethane adhesive is applied so that the outer peripheral end X continuously opens 100 mm from the end face A side. In the same manner as in Example 1, a separation membrane and a separation membrane element were produced.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 형태를 SL형으로 한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 5와 같았다.Each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the separation membrane element was placed in a vessel and the type of use was set to SL type, and the results are shown in Table 5.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
실시예 1과 마찬가지로 하여 각 부재의 준비를 행하고, 감아 둘러싸기 전에 분리막의 공급측의 면에 접착제를 도포하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 엘리먼트를 감아 둘러싸기하였다. 감아 둘러싸기한 엘리먼트의 길이 방향의 단부면 B측에 외측으로부터 접착제를 도포하였다. 이때, 흡인이나 압입 등의 작업은 행하지 않았다. 길이 방향의 단부면 A측은, 원수측의 개구율이 20%로 되도록 접착제를 도포하고, 분리막 엘리먼트를 제작하였다.In the same manner as in Example 1, each member was prepared, and the separation membrane element was wound around in the same manner as in Example 1 except that an adhesive was not applied to the supply-side surface of the separation membrane before wrapping. An adhesive was applied from the outside to the end face B side in the longitudinal direction of the wound element. At this time, work such as suction or press-fitting was not performed. On the end face A side in the longitudinal direction, an adhesive was applied so that the opening ratio on the raw water side was 20%, and a separation membrane element was produced.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 6과 같았다. 해당 엘리먼트에서는, 흡인이나 압입 등의 작업을 행하지 않았으므로, r(B)가 1㎜로 작은 것에 의해 플러싱 조작 시에 분리막 엘리먼트가 변형되어, 숏패스가 일어났다고 생각된다.The separation membrane element was placed in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 6. In this element, since no work such as suction or press-fitting was performed, it is considered that the separation membrane element deformed during the flushing operation due to the fact that r(B) is as small as 1 mm, resulting in a short pass.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
상기 단부면 A 및 단부면 B를 접착하기 위한 접착제 도포 위치 및 도포량을 변경하여, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B)를 표 6과 같이 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.By changing the adhesive application position and application amount for adhering the end face A and the end face B, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B) Except as shown in Table 6, all were carried out in the same manner as in Example 1, to manufacture a separation membrane and a separation membrane element.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 6과 같았다. 해당 엘리먼트에서는, 개구부와 반대측의 r(B)가 2㎜로 작은 것에 의해 플러싱 조작 시에 분리막 엘리먼트가 변형되어, 숏패스가 일어났다고 생각된다.The separation membrane element was placed in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 6. In this element, when r(B) on the opposite side to the opening is as small as 2 mm, the separation membrane element is deformed during the flushing operation, and it is considered that a short pass occurred.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
상기 단부면 A 및 단부면 B를 접착하기 위한 접착제 도포 위치 및 도포량을 변경하여, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B)를 표 6과 같이 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.By changing the adhesive application position and application amount for adhering the end face A and the end face B, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B) Except as shown in Table 6, all were carried out in the same manner as in Example 1, to manufacture a separation membrane and a separation membrane element.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 6과 같았다. 해당 엘리먼트에서는, q(A)/p(A)가 2로 되어 있어 공급측 접착제가 유효 막 부분에 걸려 있기 때문에, 플러싱 시에 막면 손상이 일어났다고 생각된다.The separation membrane element was placed in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 6. In this element, since q(A)/p(A) is 2 and the supply-side adhesive is caught on the effective membrane portion, it is considered that the membrane damage occurred during flushing.
(비교예 4)(Comparative Example 4)
상기 단부면 A 및 단부면 B를 접착하기 위한 접착제 도포 위치 및 도포량을 변경하여, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B)를 표 6과 같이 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.By changing the adhesive application position and application amount for adhering the end face A and the end face B, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B) Except as shown in Table 6, all were carried out in the same manner as in Example 1, to manufacture a separation membrane and a separation membrane element.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 6과 같았다. 해당 엘리먼트에서는, q(B)/p(B)가 2로 되어 있어 공급측 접착제가 유효 막 부분에 걸려 있기 때문에, 플러싱 시에 막면 손상이 일어났다고 생각된다.The separation membrane element was placed in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 6. In this element, since q(B)/p(B) is 2 and the supply-side adhesive is caught on the effective membrane portion, it is considered that the membrane damage occurred during flushing.
(비교예 5)(Comparative Example 5)
상기 단부면 A 및 단부면 B를 접착하기 위한 접착제 도포 위치 및 도포량을 변경하여, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B)를 표 6과 같이 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.By changing the adhesive application position and application amount for adhering the end face A and the end face B, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B) Except as shown in Table 6, all were carried out in the same manner as in Example 1, to manufacture a separation membrane and a separation membrane element.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 6과 같았다. 해당 엘리먼트에서는, q(A)/p(A) 및 q(B)/p(B)가 2로 되어 있어 공급측 접착제가 유효 막 부분에 걸려 있기 때문에, 플러싱 시에 막면 손상이 일어났다고 생각된다.The separation membrane element was placed in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 6. In this element, q(A)/p(A) and q(B)/p(B) are equal to 2, and since the supply-side adhesive is caught on the effective membrane portion, it is considered that the membrane surface is damaged during flushing.
(비교예 6)(Comparative Example 6)
상기 단부면 A 및 단부면 B를 접착하기 위한 접착제 도포 위치 및 도포량을 변경하여, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B)를 표 7과 같이 한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.By changing the adhesive application position and application amount for adhering the end face A and the end face B, p(A), q(A), p(B), q(B), r(A), r(B) A separation membrane and a separation membrane element were manufactured in the same manner as in Example 1, except that Table 7 was used.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 사용 방법을 L형으로 한 이외에는 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 7과 같았다. 해당 엘리먼트에서는, q(A)/p(A) 및 q(B)/p(B)가 2로 되어 있어 공급측 접착제가 유효 막 부분에 걸려 있기 때문에, 플러싱 시에 막면 손상이 일어났다고 생각된다. 개구부와 반대측의 r(A) 및 r(B)가 2㎜로 작은 것에 의해 플러싱 조작 시에 분리막 엘리먼트가 변형되어, 숏패스가 일어났다고 생각된다.Each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1 except that the separation membrane element was placed in a vessel and the method of use was set to L-type, and the results are shown in Table 7. In this element, q(A)/p(A) and q(B)/p(B) are equal to 2, and since the supply-side adhesive is caught on the effective membrane portion, it is considered that the membrane surface is damaged during flushing. When r(A) and r(B) on the side opposite to the opening are as small as 2 mm, it is considered that the separation membrane element is deformed during the flushing operation and a short pass has occurred.
(비교예 7)(Comparative Example 7)
도 1에 도시한 바와 같은 일반적인 사용 형태(I형)로 되도록, 분리막의 공급측의 면끼리의 접착을 하지 않고, 스파이럴상이 된 분리막 엘리먼트의 외주면을 액 밀한 필름으로 피복한 이외에는 모두 실시예 1과 마찬가지로 하여, 분리막 및 분리막 엘리먼트를 제작하였다.In the same manner as in Example 1, except that the outer peripheral surface of the spiral-shaped separation membrane element was covered with a liquid-tight film without bonding the surfaces on the supply side of the separation membrane to a general use mode (type I) as shown in FIG. 1 . Thus, a separation membrane and a separation membrane element were manufactured.
분리막 엘리먼트를 베셀에 넣고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각 성능을 평가한 바, 결과는 표 7과 같았다. 해당 엘리먼트는 통상의 I형 엘리먼트이며, 본 발명의 엘리먼트에 대하여 공급측 유속이 늦기 때문에, 막면의 농도 분극이 발생하여 TDS 제거율의 저하 및 스케일 생성에 의한 조수량 저하가 보여졌다고 생각된다.The separation membrane element was put in a vessel, and each performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 7. This element is a normal I-type element, and since the flow rate on the supply side is slow with respect to the element of the present invention, it is considered that concentration polarization on the film surface occurred, and a decrease in the TDS removal rate and a decrease in the amount of fresh water due to scale generation were observed.
1: 분리막 엘리먼트(I형)
1A: 분리막 엘리먼트
2: 유공 중심관
3: 공급측 유로재
4: 분리막
5: 투과측 유로재
6: 공급측 폐지 부재
7: 투과측 폐지 부재
10: 분리막의 공급측의 면
11: 분리막의 투과측의 면
20: 다공성 부재
21: 구멍구비 단부판
22: 브라인 시일
23: 베셀
101: 공급 유체
102: 투과 유체
103: 농축 유체
A, B: 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 단부면
X: 유공 중심관의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 외주 단부
Y: 유공 중심관의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 내주 단부
L: 공급측 유로의 길이 (유공 중심관의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서의 분리막의 길이)
W: 공급측 유로의 폭(유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 분리막의 길이)
OL: 분리막의 공급측의 면끼리의 단부면 A 및 단부면 B의 개구부의 길이1: Separator element (Type I)
1A: separator element
2: Perforated center pipe
3: Supply-side flow path material
4: separator
5: Permeation side channel member
6: Absence of supply side closing
7: Permeation side closing member
10: the side of the supply side of the separation membrane
11: Permeation side surface of the separation membrane
20: porous member
21: end plate with hole
22: brine seal
23: Vessel
101: supply fluid
102: permeate fluid
103: concentrated fluid
A, B: End faces in the longitudinal direction of the perforated central pipe
X: the outer peripheral end in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the perforated central tube
Y: the inner peripheral end in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the perforated central tube
L: the length of the supply-side flow path (the length of the separation membrane in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the perforated central pipe)
W: Width of the supply-side flow path (length of the separation membrane in the longitudinal direction of the perforated central pipe)
OL: the length of the opening of the end face A and the end face B between the faces on the supply side of the separation membrane
Claims (12)
상기 복수의 분리막은, 공급측의 면끼리, 및 투과측의 면끼리가 각각 대향하도록 배치되어서 겹쳐지고, 상기 공급측 유로재는, 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 사이에 배치되고, 상기 투과측 유로재는, 상기 분리막의 투과측의 면끼리의 사이에 배치되고, 상기 유공 중심관의 둘레에, 상기 분리막, 상기 공급측 유로재, 상기 투과측 유로재가, 상기 분리막의 길이 방향으로 권회되어서 이루어지고,
상기 분리막의 공급측의 면끼리는, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 단부면 A 및 그 반대측의 단부면 B, 그리고, 상기 유효 중심관의 길이 방향과 수직의 방향에 있어서의 외주 단부 X 및 내주 단부 Y 중, 상기 단부면 A가 외주측의 단으로부터 연속적으로 60 내지 95% 폐지되어 있고, 상기 단부면 B가 내주측의 단으로부터 연속적으로 75 내지 100% 폐지되어 있고, 상기 내주 단부 Y가 폐지되어 있고,
상기 분리막의 투과측의 면끼리는, 상기 내주 단부 Y만이 개구되어 있고, 상기 외주 단부 X, 상기 단부면 A, B가 폐지되어 있고,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B의 개구부의 길이를, 각각 OL(A) 및 OL(B)라 하고,
상기 분리막의 투과측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B로부터의 거리를, 각각 p(A) 및 p(B)라 하고,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B로부터의 거리를, 각각 q(A) 및 q(B)라 하고,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 분리막과 접하고 있는 부분의, 상기 유공 중심관의 길이 방향의 폭을, 각각 r(A) 및 r(B)라 하면,
p(A)≥q(A) 또한 p(B)≥q(B)이며,
적어도 이하의 (i)(ii)의 어느 요건을 충족시키는 분리막 엘리먼트.
(i) 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 단부면 B를 폐지하기 위한 부재에 있어서, 상기 내주측의 단으로부터 외주측을 향하여, 적어도 OL(A) 이상의 길이의 부분의 r(B)가 3㎜ 이상 연속하여 존재한다.
(ii) 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 단부면 A를 폐지하기 위한 부재에 있어서, 상기 외주측의 단으로부터 내주측을 향하여, 적어도 OL(B) 이상의 길이의 부분의 r(A)가 3㎜ 이상 연속하여 존재한다.A perforated central tube, a plurality of separation membranes having a supply-side surface and a permeate-side surface, a supply-side channel member, and a permeate-side channel member are provided;
The plurality of separation membranes are arranged so that the supply-side faces and the permeate-side faces are arranged to face each other and overlap each other, the supply-side channel member is disposed between the supply-side faces of the separation membrane, and the permeate-side channel member includes: It is disposed between the surfaces of the permeate side of the separation membrane, and the separation membrane, the supply-side channel member, and the permeate-side channel member are wound around the perforated center tube in the longitudinal direction of the separation membrane,
The surfaces on the supply side of the separation membrane include an end face A in the longitudinal direction of the perforated central pipe and an end face B on the opposite side thereof, and an outer peripheral end X and an inner periphery in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the effective central pipe. Among the ends Y, the end face A is continuously closed by 60 to 95% from the end on the outer peripheral side, the end face B is continuously closed by 75 to 100% from the end on the inner peripheral side, and the inner peripheral end Y is closed has been made,
As for the surfaces on the permeation side of the separation membrane, only the inner peripheral end Y is open, and the outer peripheral end X and the end surfaces A and B are closed,
Let the lengths of the openings of the end face A and the end face B of the supply-side faces of the separation membrane be OL(A) and OL(B), respectively,
From the end face A and the end face B of the member for closing the end face A and the end face B of the permeate side faces of the separation membrane, the inner end in the longitudinal direction of the hole center pipe Let the distances of , respectively, be p(A) and p(B),
A member for closing the end face A and the end face B between the surfaces on the supply side of the separation membrane from the end face A and the end face B of the inner end in the longitudinal direction of the perforated central pipe. Let the distance be q(A) and q(B), respectively,
r(A) and r, respectively, the widths in the longitudinal direction of the part in contact with the separation membrane of the member for closing the end face A and the end face B of the surfaces on the supply side of the separation membrane If (B) is
p(A)≥q(A) is also p(B)≥q(B),
A separation membrane element that satisfies at least any of the requirements of (i) (ii) below.
(i) In the member for closing the end faces B of the supply-side faces of the separation membrane, from the inner circumferential side toward the outer circumferential side, r(B) of a portion having a length of at least OL(A) is 3 mm exist continuously.
(ii) In the member for closing the end faces A of the supply-side faces of the separation membrane, from the outer circumferential end toward the inner circumferential side, r(A) of a portion having a length of at least OL(B) is 3 mm exist continuously.
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 외주측의 개구부로부터 농축 유체를 배출하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 분리막 엘리먼트의 사용 방법.supplying a supply fluid from an opening on the inner periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane;
The method of using the separation membrane element according to any one of claims 1 to 7, wherein the concentrated fluid is discharged from an opening on the outer periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane.
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 내주측의 개구부로부터 농축 유체를 배출하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 분리막 엘리먼트의 사용 방법.supplying a supply fluid from an opening on the outer periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane;
The method of using the separation membrane element according to any one of claims 1 to 7, wherein the concentrated fluid is discharged from an opening on the inner periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane.
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 내주측의 개구부에 연통하도록 접속되어 공급 유체를 공급하는 공급 유체 공급부와,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 외주측의 개구부에 연통하도록 접속되어 농축 유체를 배출하는 농축 유체 배출부를 갖는 수 처리 장치.The separation membrane element according to any one of claims 1 to 7,
a supply fluid supply unit connected to communicate with an opening on the inner periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane to supply a supply fluid;
A water treatment apparatus having a concentrated fluid discharge unit connected to communicate with an opening on the outer peripheral side of the supply side surfaces of the separation membrane to discharge the concentrated fluid.
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 외주측의 개구부에 연통하도록 접속되어 공급 유체를 공급하는 공급 유체 공급부와,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 내주측의 개구부에 연통하도록 접속되어 농축 유체를 배출하는 농축 유체 배출부를 갖는 수 처리 장치.The separation membrane element according to any one of claims 1 to 7,
a supply fluid supply unit connected to communicate with an opening on the outer periphery of the supply-side surfaces of the separation membrane to supply a supply fluid;
A water treatment apparatus having a concentrated fluid discharge unit connected to communicate with an opening on an inner circumference side of the supply side surfaces of the separation membrane to discharge the concentrated fluid.
상기 복수의 분리막은, 공급측의 면끼리, 및 투과측의 면끼리가 각각 대향하도록 배치되어서 겹쳐지고, 또한, 그의 길이 방향으로 권회되어 있고,
상기 공급측 유로재는, 상기 분리막의 공급측의 면끼리의 사이에 배치되고,
상기 투과측 유로재는, 상기 분리막의 투과측의 면끼리의 사이에 배치되고,
상기 분리막의 공급측의 면끼리는, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 단부면 A 및 단부면 B 중 상기 단부면 A, 및 상기 유효 중심관의 길이 방향과 수직의 방향에 있어서의 외주 단부 X 및 내주 단부 Y 중 상기 외주 단부 X가, 5% 이상 개구되어 있고, 또한, 상기 단부면 B 및 상기 내주 단부 Y가, 모두 폐지되어 있고,
상기 분리막의 투과측의 면끼리는, 상기 내주 단부 Y만이 개구되어 있고, 또한, 상기 외주 단부 X, 상기 단부면 A, B가 폐지되어 있고,
상기 분리막의 투과측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B로부터의 거리를, 각각 p(A) 및 p(B)라 하고,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 유공 중심관의 길이 방향에 있어서의 내측의 단의, 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B로부터의 거리를, 각각 q(A) 및 q(B)라 하고,
상기 분리막의 공급측의 면끼리의 상기 단부면 A 및 상기 단부면 B를 폐지하기 위한 부재의, 상기 분리막과 접하고 있는 부분의, 상기 유공 중심관의 길이 방향의 폭을, 각각 r(A) 및 r(B)라 하면, 이하의 관계를 충족하는 분리막 엘리먼트.
p(A)>q(A), p(B)>q(B), 또한, r(B)≥3㎜A perforated central tube, a plurality of separation membranes having a supply-side surface and a permeate-side surface, a supply-side channel member, and a permeate-side channel member are provided;
The plurality of separation membranes are arranged so that the surfaces on the supply side and the surfaces on the permeation side face each other and overlap each other, and are wound in the longitudinal direction thereof;
The supply-side channel member is disposed between the supply-side surfaces of the separation membrane,
The permeate-side channel member is disposed between the permeate-side surfaces of the separation membrane,
The surfaces on the supply side of the separation membrane are, among the end faces A and B in the longitudinal direction of the perforated central pipe, the end face A, and the outer peripheral end X in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the effective central pipe, and Among the inner peripheral end portions Y, the outer peripheral end X is open 5% or more, and the end face B and the inner peripheral end Y are both closed,
As for the faces of the separation membrane on the permeation side, only the inner peripheral end Y is open, and the outer peripheral end X and the end surfaces A and B are closed,
From the end face A and the end face B of the member for closing the end face A and the end face B of the permeate side faces of the separation membrane, the inner end in the longitudinal direction of the hole center pipe Let the distances of , respectively, be p(A) and p(B),
A member for closing the end face A and the end face B between the surfaces on the supply side of the separation membrane from the end face A and the end face B of the inner end in the longitudinal direction of the perforated central pipe. Let the distance be q(A) and q(B), respectively,
r(A) and r, respectively, the widths in the longitudinal direction of the part in contact with the separation membrane of the member for closing the end face A and the end face B of the surfaces on the supply side of the separation membrane Referring to (B), a separation membrane element satisfying the following relationship.
p(A)>q(A), p(B)>q(B), and r(B)≥3 mm
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